CH164246A - Auf Induktionswirkung beruhende Einrichtung zur Anzeige der von strömenden Medien übertragenen Wärmemenge. - Google Patents

Description

  Auf     Induktionswirkung    beruhende Einrichtung zur     Anzeige    der von strömenden Medien  übertragenen     Wärmemenge.       Es sind bereits verschiedene auf Induk  tionswirkung beruhende Einrichtungen zur  Anzeige der Wärmemenge, die von     strömen-          .den        Mecl!ien,    zum Beispiel     Flüssigkeiten,     übertragen wird, bekannt.

   Die Wirkungs  weise dieser bekannten Einrichtungen beruht  darauf, dass eine     Spannung        induziert    wird,  deren Grösse der     Durchflussmenge    propor  tional ist, und     dass    diese Spannung auf einen  Widerstand     einwirkt,    .der in Abhängigkeit  von der Temperatur verändert wird.

   Bei  andern bekannten Einrichtungen zur     Anzeige     der Wärmemenge ist eine kleine Tachometer  dynamo vorhanden, deren Geschwindigkeit  ebenfalls der     Durchflussmenge    entspricht, und  bei der die erregende Stromstärke, zum Bei  spiel durch Verwendung von     Thermoelemen-          tender        Temperatur    entsprechend eingestellt  wird.

   Diese bekannten Einrichtungen sind  verhältnismässig umständlich und benötigen  einen grossen Apparateaufwand, wobei hinzu  kommt, dass auch die Einzelteile keine genü-         gende    Konstanz besitzen, um dauernd eine  einwandfreie Anzeige zu     gewährleisten.    Die       erfindungsgemässe        Einrichtung    unterscheidet  sich von den     bekannten    Einrichtungen zur       Anzeige    der Wärmemenge dadurch, ,ass der       Kraftlinienpfad    wenigstens teilweise aus  einem     ma.gnetis-clien        i4Tateria@l    temperaturab  hängiger     Perrneabilität    aufgebaut ist.

   Sol  ches Material ist an sich zum Beispiel für       Temperaturmessgeräte    bekannt und kann in  einer magnetischen     Legierung    mit negativem  Temperaturkoeffizienten der     Permeabilität     bestehen.  



  In der Zeichnung sind     AusführungSbel-          spiele        ,der    Erfindung schematisch dargestellt.       Abb.    1 zeigt eine gemäss der Erfindung aus  gebildete Einrichtung zur Anzeige der  Wärmemenge;     Abb.    ? und 3 lassen Einzel  heiten dieser Einrichtung deutlicher erken  nen, wobei     Abb.    3 ein Schnitt nach der Linie.

         a-a    der     Abb.    ? ist;     Abb.    4 bis 7 zeigen  ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfin-           dung    zur     llessun@"-    der von     Warmwasser    über  tragenen Wärmemenge:

   die     Abb.    5     stellt     dabei einen Schnitt nach der Linie     b-b    der       Abb.    d, die     Abh.        h    einen Schnitt nach der  Linie     a-a    -der     Abb.    d und die     Abb.    7 einen  Schnitt nach der Linie     c-c    der     Abb.        .1    dar.  



  .Mit a ist ein Rohr bezeichnet,     clas    von  dem strömenden Medium, dessen Wärme  menge angezeigt werden     soll,        durchflossen     wird. Innerhalb des Rohres ist ein Flügelrad  b, c angeordnet. Mit     dein    Flügelrad ist ein       stabföriniber        Mahnet    d verbunden, der als       Felderzeuger    dient. e und f sind     feststehende     Leitkörper, die gegebenenfalls auch in     Form     von     Leitschaufeln        ausgebildet    sein können.

    Ausserhalb des das zu messende     Medium    ent  haltenden Rohres     a    ist ein Eisenkern<I>g</I> an  geordnet, der eine Wicklung     /a    trägt. Bei der  Drehung des     Flügelrades    c wird durch den  permanenten     Magneten    d     in,der    Wicklung     la     eine Spannung induziert, deren Grösse     -der          Umlaufgeschwindigkeit    des Flügelrades und  damit der     Geschwindigkeit    oder der Menge  der zu     messenden    Flüssigkeit proportional  ist.

   Um eine     temperaturabhängige    Anzeige  zu erhalten, ist der     hraftlinienpfad    wenig  stens teilweise aus einem Material tempera  turabhängiger ,     Perineabilität    aufgebaut, so  dass der     finit    der Wicklung<I>lt.</I> verkettete     F1uss     auch von der Temperatur     abhängig    ist.

   Dazu  ist das Rohr     a,    in dem sich das drehende       3Tabnetsystem    befindet. aus einer     ferromab-          netischen        Lebierun,r        hergestellt,        durch    die  bei einer     begebenen    Temperatur ein bestimm  ter Teil des     Gesamtflusses    abgeschirmt wird.

    Mit steigender Temperatur des     strömenden          Mediums    sinkt die     @cliirmwirlzunb    stark, so  dass der die Spule     durchsetzende    Fluss pro  portional mit der     Temperatur        ansteigt.    Vor  zugsweise können     Bierfür        Legierungen    ver  wendet werden, deren     ('uriepnnkt    an der  obern Grenze der     Ceinperatur        des    strömen  den     Mediums        Berit,

      also zum Beispiel im  Falle von heissem     Wasser        I?e-@i-Lcbierunben     mit 25     bis    33 ö i und die     unter        dein    'Namen       Calmalloy    oder     Thermalloy        bekannten        Fe-          i-@u-@egieruncn        finit        vorzugsweise        -i5    his       70, 0        \i.    1,5 bis     2,5, ö    Fe. 40 bis     .'30;r;

          Cu.       Die in der Spule I%     erzeugte    Spannung  kann ohne     -weiteres    mit einem Zähler     i    ge  messen     werden    und ergibt dann ein     Mass    für  die den     Strömungskanal    durchsetzende  Wärmemenge.     Soll    der     -'#\Tärinedurcllfluss    pro  Zeiteinheit angezeigt werden, so kann an  Stelle des Zählers     i,    ein Spannungsmesser be  nutzt werden.

   Z-     ecknlässiä    verwendet man  für die     Messunti    der in der     Wicklung   <I>Ir</I> in  duktiv erzeugten     Wechselstronigrössen    ein  Gleichstrominstrument. dem mittelst eines  Gleichrichters, zum Beispiel Trockengleich  richters     (Kupfer-Oxydul,    Selen) oder Röh  rengleichrichters eine der     MTeohselapannunb     proportionale     Gleichspannung    zugeführt  wird.

       All    Stelle der ruhenden Gleichrichter  kann auch ein von dein rotierenden Organ  angetriebenes, eventuell im     Vacuum    arbeiten  des     Magnetrelais    verwendet     werden,    das ent  weder eine     Halbwelle    unterdrückt oder den  Strom wendet. In     Abb.    ? und 3 fit ein sol  ches     Magnetrelais    mit.     /z    bezeichnet. Es wird       vorzugstveise    zum     Zwecke    der Eichung derart       einstellbar    gemacht, dass es bei verschiedener  Phasenlabe schaltet.  



  Bei Einrichtungen für hohe Durchsätze  wird vorteilhaft ein     WoltmanflübeT,    der mit  einem     l1agnetstab    versehen ist     bezw.    ein       Flügel    aus     Magnetstahl        verwendet.    Um bei  kleinen     Wassermengen    eine     zuverlässige    Zäh  lung zu erhalten, muss     besonderer    Wert auf       Verringerung    der mechanischen Reihung und  auf kleinen     Durchlassquerschnitt    am Flügel  rad gelebt werden, um nicht zu geringe Was  sergeschwindigkeit, zu bekommen,

   damit die       Proportionalität    zwischen     Wasserbeschw        in-          digkeit    und Umdrehungszahl gewahrt     bleibt.     Das     3Ta.gnetsystem        (Abb.    1) ist daher als  Schwimmer b ausgebildet, dessen     Auftrieb     gleich seinem Gewicht ist, und der     gegenüber     der Wandung einen der minimalen     -N#@Taaser-          menge        aiigepassten        Querschnitt    freilässt. in       dein    die Flügel c     unter-ebracllt    sind.

    



  Das     günstigste    Verhältnis von     Hölle        zii          Dureliniesser    des     Schwimmers        richtet    sich  nach der     günstigsten        hoi,ni    des     einzubauenden     Magnetes d     .Für        Magnete    von zirka.

       10U        gr          Gewicht    ergab sich als     günstigste    Länge für      hochprozentigen     Kobaltstahl    eine Länge von       4cm,        fürWolframstahl    von i cm. Entsprechend  ist die     Höhe,des        ,Schwimmers    zu wählen. Die  Grösse des     Magnetes    bei gegebener Spulen  dicke ist dadurch bestimmt, dass man eine ge  wisse minimale     Spannungsamplitude    zu       einem    sicheren Betrieb braucht. Die Ampli  tude ist proportional der Umdrehungszahl.

    Für grossen Durchsatz kann man daher den       Magneten    entsprechend k     Kleiner    nehmen, so  dass der     Schwimmerkörper    selbst aus dem       temperaturabhängigen        Ferromagnetikum    ge  bildet werden kann. Anderseits kann ein  Schirm zwischen Magnet und Spule geschal  tet werden, anstatt das Rohr selbst als Schirm  zu verwenden. Die Abmessungen und die  Legierungen selbst können so ausgewählt  werden, dass bei einer bestimmten untern  Temperatur .der gesamte.

   Fluss von dem  Schirm aufgenommen     wird.    Handelt es sich  um die Messung von     Heisswasserabgabe,    so  kann man die Anordnung so treffen, dass  unterhalb einer zu bestimmenden Temperatur  keine Anzeige     bezw.    Zählung erfolgt.  



  Zur<B>Bestimmung</B> der Wärmeabgabe' an       Heisswasserheizungen    bedarf man eines  variablen Bezugspunktes, das heisst es muss  die Temperaturdifferenz zwischen Vor- und       Rücklaufwasser    multipliziert mit dem Durch  satz gemessen werden. Eine entsprechende  Anordnung ist in     Abb.    4 dargestellt. Der  Schwimmerkörper ist mit zwei Magneten d  versehen, die in     astatischer    Anordnung mit  gewissem Abstand übereinander angeordnet  sind. Die Flüsse dieser     Magnete    schliessen  sich ausserhalb -des Wasserrohres in zwei Rin  gen     7n    und<I>n</I> aus temperaturabhängigem       Ferromagnetikum,    gegebenenfalls unter Zu  hilfenahme von Polschuhen.

   Beide Ringe  sind in vier Sektoren geteilt, von denen je  zwei gegenüberliegende im thermischen Kon  takt mit Vor-     bezw.        Rücklaufwasser    p     bezw.     q sind. Die Sektoren oben und unten sind  um 90   versetzt. An zwei radial gegen  iiberliegenden Stellen zwischen zwei Sektoren  ist der     untere    Ring mit dem obern Ring mag  netisch kurz     geschlossen.    Beide     Kurzschluss-          brücken    r sind wiederum durch eine tempera-         turunabhängige    Brücke s magnetisch ver  bunden, die eine Spule t trägt.  



  Die Konstruktion läuft also darauf  hinaus, eine     magnetische:        "Wheatstone'sche          Briieke"    zu bilden. Vorausgesetzt, dass die  Magnete gleiches Moment haben, ist bei glei  cher     Temperatur    des Vor- und     Rücklauf-          wkissers    keine     Mignetisierung    in der Brücke  vorhanden.

   Wird der magnetische     Abgleich     durch eine     Temperaturdifferenz    zwischen  <I>Tor-</I> und     Rücklauf    gestört, so gleicht sich   die     11111 < -iietomotorische        Kraft    durch die  Brücke aus und gibt zu einer     Wechselspan-          nun",        an    der Spule Anlass. Diese Wechsel  spannung ist     proportional    dem Produkt aus       Temperaturdifferenz    und     Umdrehungsge-          #chwiur@i@heit,    das heisst Wassermenge.

      In     cinein    andern     Ausführungsbeispiel    für  einen     Heizungsmesäcr    ist ein     proportional    der       Wassermenge    sich     drehender    Felderzeuger  von zwei ausserhalb des Rohres liegenden  magnetischen Rückschlüssen umgeben, die  beide ganz oder teilweise aus einem magne  tischen Material mit temperaturabhängiger       Permeabilität    bestehen. Diese     Rückschluss-          joche    besitzen die Temperatur des Vor-     bezw.     Rück Taufwassers, in dem sie zum Beispiel  selbst als Rohre ausgebildet sind.

   Sie tragen       Windun--en,    die     gegeneinander    geschaltet  sind. Bei gleicher Temperatur der     Joche     heben sich die induzierten     Spannungen    auf.  In anderem Falle ergibt sich eine Differenz  spannung. die bei     Wahl--der    genannten Le  gierungen proportional der Temperaturdif  ferenz ist. Da die Spannung     ausserdem    der  Umlaufgeschwindigkeit des     Hagnetes    und  somit der Wassermenge     proportional    ist, er  gibt sich eine Anzeige, die -dem Produkte. von  Temperaturdifferenz und     Wassermenge    ent  spricht.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Auf 'Induktionswirkung beruhende l@in- riclitung zur Anzeige der von strömenden Medien übertragenen Wärmemenge, dadurch gekeinzeichnet, .dass der IZ'raft-linienpfad we nigstens teilweise aus einem magnetischen Material temperaturabhängiger Permea,bilität aufgebaut ist. U1 TERAN SPRC CHE 1.

   Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet. dass als Material temperaturabhängiger Permeabilität eine magnetische Legierung mit negativem Temperaturkoeffizienten der Permeabili- tät verendet ist. \?. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die induktiv erzeugten Wechsel- stromurössen einem Gleiehstrommessberät unter Zwischenschaltung von Gleichrich tern zugeführt werden. 3.

   Einrichtung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet. dass die temperaturab- liängibe magnetische Legierung einen magnetischen lebenschluss zum Feld erzeuger bildet. 4. Einrichtung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch ge- kennzeiclinet, dass der Nebenschluss ring förmig ausgebildet ist.

   5. Einrichtung, nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1, bis 4, dadurch gelzennzeichnet, dass der _Tebenschluss einen Schirm zwischen relderzeuber und Induktionsspule bildet. 6.

   Einrichtung nach Patentanspruch und den L nteranspriichen 1 und ?, dadurch gekennzeichnet, flass der Fluss wenigstens eines als Felderzeuger dienenden Mag neten mehrere, wenigstens teilweise aus magnetischem Material mit temperahzr- abhänbiber Permeabilität bestehende Joche durchläuft, die beim Betrieb zum Teil die Temperatur des Vor-, zum Teil die des Rücklaufes haben. 7.

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1. ? und 6. dadurch ge kennzeichnet, dass Joche mit temperatur- abliänbi;er Permeabiiität Wickluncren traben, und die Differenz der in den Wicldungen induzierten Spannungen ge messen wird. R. Einrichtung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1. ?, 6 und 7, da durch gekennzeichnet.

   dass zur V ermei- dunb einer Durchfüliruno- wenigstens teilweise aus eineng Material temperatur- abhängiger Permeabilität bestehende Joche mit Induktionsspulen ausserhalb des Strömungskanals und der.Felderzeu- ger im Innern des Strömungskanals an geordnet sind. 9.

   Einrichtung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1, ? und 6 bis dadurch gekennzeichnet. dass ein perma nenter Magnet als Felderzeuger dient. 10. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und ?, dadurch ge kennzeichnet, dass zur Anzeige der Wärmemenge pro Zeiteinheit ein die un,enblickswerte der induktiv erzen ,ten -#ÄTechselstrombrössen messendes Gerät vor;esehen ist.