PL225406B1 - Termoanemometr jednokierunkowy wyznaczający zwrot - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest termoanemometr jednokierunkowy wyznaczający zwrot, mający zastosowanie w aplikacjach, w których konieczne jest, poza określeniem wartości, określenie zwrotu przepływającego medium min. pomiar przepływu gazu w systemie wentylacyjnym alarmującym o cofaniu się zużytego powietrza.

Znane są termoanemometry wykorzystujące zjawisko wymiany ciepła, które jest zależne od prędkości przepływającego medium. Stosuje się element pomiarowy o temperaturze wyższej od badanego medium. W znanych czujnikach termoanemometrycznych elementem pomiarowym i grzewczym jest rezystancyjny przetwornik temperatury nagrzewany prądem elektrycznym zasilanym z układu termoanemometrycznego.

Znane są elektroniczne termoanemometry o właściwościach kierunkowych z kompensacją temperatury medium przeznaczone do pomiaru prędkości przepływu medium, w których wykorzystuje się dodatkowy element pomiarowy temperatury do kompensacji temperaturowej.

Istotą wynalazku jest termoanemometr jednokierunkowy wyznaczający zwrot, charakteryzujący się tym, że do przetwarzania ciepła w skrajnych jego strefach zamocowane są czujniki temperatury, a między nimi grzałka, przy czym czujniki temperatury połączone są z elektronicznym układem akwizycji i przetwarzania danych połączonym z czujnikiem temperatury, zaś grzałka połączona jest z układem zasilającym. Przewodnik ciepła połączony jest z elementem konstrukcyjnym medium.

Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku uzyskano następujące efekty technicznoużytkowe: niski koszt składowych elementów - całego wyrobu, prosty sposób montażu, proste wytwarzanie, wyłącznie źródła napięciowe - nie ma potrzeby stosowania skomplikowanego termoanemometrycznego układu zasilającego, prostota konstrukcji - dekompozycja elementu grzewczego i elementu pomiarowego, stała moc grzania czujnika temperatury, odporność na trudne warunki pracy, możliwość zachowania dobrej dynamiki układu przy uproszczonej konstrukcji, uzyskanie kompensacji wpływu temperatury przepływającego medium na wynik pomiaru, uzyskanie detekcji zwrotu przepływającego medium, brak elementów ruchomych ulegających zużyciu, możliwość zastosowania w aplikacjach iskrobezpiecznych.

Wynalazek w przykładowym wykonaniu został zilustrowany na rysunku, który przedstawia widok termoanemometru.

Termoanemometr jednokierunkowy wyznaczający zwrot, znamienny tym, że do przetwarzania ciepła 4 w skrajnych jego strefach zamocowane są czujniki temperatury 2 i 5, a między nimi grzałka 3. Czujniki temperatury 2 i 5 połączone są z elektronicznym układem akwizycji i przetwarzania danych 8 połączonym z czujnikiem temperatury 9. Grzałka 3 połączona jest z układem zasilającym 7, natomiast przewodnik ciepła 4 połączony jest z elementem konstrukcyjnym medium 1.

Elementy pomiarowe temperatury 2, 5 oraz grzałka elektryczna 3 połączone są nierozłącznie z przewodnikiem ciepła 4 np. klejem termoprzewodzącym. Zamontowana na przewodniku ciepła 4 grzałka elektryczna 3 wraz z przewodnikiem ciepła 4 jest szczelnie osłonięta termoizolatorem od przepływającego medium. Na działanie medium wystawione są elementy pomiarowe temperatury 2 oraz 5 - nie są one osłonięte termoizolatorem. Grzałka elektryczna 3 zasilana jest z układu zasilającego 7. Połączona jest z układem zasilającym 7 za pomocą izolowanych przewodów elektrycznych. Elementy pomiarowe temperatury 2 oraz 5 są połączone izolowanymi przewodami elektrycznymi z elektronicznym układem akwizycji i przetwarzania danych 8. Czujnik temperatury 9 jest połączony izolowanymi przewodami elektrycznymi z elektronicznym układem akwizycji i przetwarzania danych 8. Czujnik temperatury 9 zamontowany jest wewnątrz konstrukcyjnego elementu pomiarowego medium. Konstrukcyjny element pomiarowy medium 1 jest nierozłącznie połączony termoizolatorem z przewodnikiem ciepła 4.

Układ zasilający 7 powoduje przepływ prądu stałego I przez grzałkę elektryczną 3. Przepływ prądu stałego I powoduje wydzielanie stałej mocy cieplnej przez grzałkę elektryczną 3. Przewodnik ciepła 4 pozwala na przekazanie mocy cieplnej z grzałki elektrycznej 3 do elementów pomiarowych temperatury 2 oraz 5. Przekazywana moc cieplna powoduje jednostajne ogrzewanie elementów pomiarowych temperatury 2 oraz 5. Osłona termoizolacyjna powoduje znaczne zmniejszenie utraty ciepła przez przewodnik ciepła 4 oraz grzałkę elektryczną 3. Utrata ciepła powodowana jest przez przepływające medium. Osłona termoizolacyjna w zależności od zwrotu przepływającego medium naprzemiennie eksponuje jeden element pomiarowy temperatury na działanie medium, jednocześnie osłaniając przeciwległy element pomiarowy temperatury. Czujnik temperatury 9 mierzy temperaturę t₃

PL 225 406 B1 medium. Temperatury ti oraz t₂ elementów pomiarowych temperatury 2 oraz 5 dla prędkości przepływającego medium V_M równego zero, jest większa od temperatury medium t₃. Zwiększenie prędkości przepływającego medium V_M powoduje zmniejszenie temperatur t₁ oraz t₂ elementów pomiarowych temperatury 2 oraz 5. Prędkość przepływającego medium V_M jest różna dla obu elementów pomiarowych temperatury 2 oraz 5. W przypadku przepływu medium od elementu pomiarowego temperatury 2 do 5 osłona termoizolacyjna powoduje zmniejszenie wartości prędkości medium mierzonej przez element pomiarowy temperatury 5. W przypadku przepływu medium od elementu pomiarowego temperatury 5 do 2 osłona termoizolacyjna powoduje zmniejszenie wartości prędkości medium mierzonej przez element pomiarowy temperatury 2. Elektroniczny układ akwizycji i przetwarzania danych 8 na podstawie pomiaru temperatur t₂ oraz t₅ otrzymanych z elementów pomiarowych temperatury 2 oraz 5 wyznacza wartość prędkości przepływającego medium V_P, zwrot prędkości przepływającego medium, które są funkcją V_P=f(t₁, t₂, t₃). Kierunek przepływającego medium określa konstrukcyjny element pomiarowy medium 1. Prędkość V_P jest bliska rzeczywistej prędkości przepływającego medium V_M w konstrukcyjnym elemencie pomiarowym medium 1.

Wynalazek może mieć zastosowanie w aplikacjach, w których konieczne jest, poza określeniem wartości, określenie zwrotu przepływającego medium. Przykładem jest pomiar przepływu gazu w systemie wentylacyjnym alarmującym o cofaniu się zużytego powietrza, przy określaniu prędkości przepływu powietrza w systemach wentylacyjnych, klimatyzacyjnych oraz przy określaniu prędkości przepływającego medium w mało wymagających aplikacjach.

Claims (1)

1. Termoanemometr jednokierunkowy wyznaczający zwrot, znamienny tym, że do przetwarzania ciepła (4) w skrajnych jego strefach zamocowane są czujniki temperatury (2) i (5), a między nimi grzałka (3), przy czym czujniki temperatury (2) i (5) połączone są z elektronicznym układem akwizycji i przetwarzania danych (8) połączonym z czujnikiem temperatury (9), zaś grzałka (3) połączona jest z układem zasilającym (7), natomiast przewodnik ciepła (4) połączony jest z elementem konstrukcyjnym medium (1).