DE2736825A1 - Measurement system for consumed heat - determines temp. difference values of heating medium and applies them to summating counter which adds results - Google Patents
Measurement system for consumed heat - determines temp. difference values of heating medium and applies them to summating counter which adds resultsInfo
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Abstract
Description
Wärmemengenzähler mit digitaler TemperaturmessungHeat meter with digital temperature measurement
(Zusatz zu P 27 10 782.0) Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Ermittlung der verbrauchten Wärmemenge mittels eines Zählers, wobei zwischen Vor- und Rücklauf des wärmeabgebenden Mediums dessen Durchflußmenge und Temperaturdifferenz gemessen werden und diese Meßergebnisse unter Berücksichtigung des Wärmekoeffizienten miteinander multipliziert werden, auf der Basis eines Temperaturmessers, der als Geber linearisierte Thermistornetzwerke verwendet, deren Widerstands temperaturabhängigkeit und Reproduzierbarkeit hochgenau sind, nach Patent Nr. ......(Addition to P 27 10 782.0) The invention relates to a device to determine the amount of heat consumed by means of a counter, with between Flow and return of the heat-emitting medium, its flow rate and temperature difference are measured and these measurement results taking into account the heat coefficient are multiplied together, on the basis of a temperature meter, which is called Encoder linearized thermistor networks are used, the resistance of which is temperature-dependent and reproducibility are highly accurate, according to patent no. ......
(P 27 10 782.0).(P 27 10 782.0).
Wärmemengenzähler sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt. So offenbart beispielsweise die Dt. Auslegeschrift 1 157 811 einen Wärmemengenmesser mit einem in einer Meßkammer angeordneten Schaltelement, dessen offene Kontakte parallel zu den Einstellwiderständen liegen und bei Ansteigen der Temperatur in der Meßkammer über einen bestimmten Wert den Widerstand kurzschließen.Heat meters are known in numerous embodiments. So For example, the German Auslegeschrift 1 157 811 discloses a heat meter with a switching element arranged in a measuring chamber, its open contacts parallel to the setting resistors and when the temperature rises in short-circuit the resistance of the measuring chamber above a certain value.
Eine andere Ausführungsform wird durch die Dt. Offenlegungsschrift 1 801 554 offenbart, bei der ein Wärmemengenmesser mit jeweils an der wärmeabgebenden Fläche angebrachten temperaturabhängigen Widerständen, die vom Strom durchflossen werden, dessen Größe ein Maß für die abgegebene Wärmemenge ist, versehen ist. Die Werte gehen in einen Zähler ein und werden ausgewertet, wobei die temperaturabhängigen Widerstände jeweils an einer der Größe der wärmeabgebenden Fläche zugeordneten Spannung liegen. Damit soll ein Wärmemengenmesser geschaffen sein, bei dem unabhängig von der Größe der wärmeabgebenden Fläche, immer gleich große temperaturabhängige Widerstände benutzt werden können. Der Aufwand all dieser Einrichtungen in bezug auf elektronische Bauelemente, Montage und Wartung ist viel zu groß. Außerdem lassen sich diese Zähler immer nur für bestimmte Durchflußmengen einsetzen.Another embodiment is disclosed in the German Offenlegungsschrift 1 801 554 disclosed, in which a heat meter with each on the heat-emitting Surface-mounted temperature-dependent resistors through which the current flows whose size is a measure of the amount of heat given off is provided. the Values go into a counter and are evaluated, the temperature-dependent Resistors each at a voltage assigned to the size of the heat-emitting area lie. This is to create a heat meter that is independent of the size of the heat-emitting surface, always the same temperature-dependent resistances can be used. The expense of all of these facilities in terms of electronic Components, assembly and maintenance is way too big. You can also use these counters only ever use for certain flow rates.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, womit nicht nur die vorgenannten Nachteile weitgehend beseitigt werden, sondern auch eine Anpassung an einen großen Durchflußmengenbereich - insbesondere für kleine Durchflußmengen - erzielt werden kann.The present invention is based on the object of a device to create, which not only largely eliminates the aforementioned disadvantages, but also an adaptation to a large flow rate range - in particular for small flow rates - can be achieved.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Temperaturdifferenz in digitaler Form von der Temperaturdifferenz-Meßschaltung einem Summierzähler zugeführt wird, der den Wert der Temperaturdifferenz aufnimmt und solange die Temperaturdifferenzwerte aufsummiert werden, bis ein bestimmter digitaler Wert -die Detektionszahl Z - erreicht ist und damit der mechanische Anzeige zähler für die Anzeige der verbrauchten Wärmemenge um einen Schritt weitergeschaltet wird.This object is achieved in that the temperature difference in supplied in digital form from the temperature difference measuring circuit to a totalizer which records the value of the temperature difference and for as long as the temperature difference values be added up until a certain digital value - the detection number Z - reaches and thus the mechanical display counter for displaying the amount of heat consumed around is taken one step further.
Die Lösung bringt den Vorteil, bei gleicher und gleichwertiger Aufgabenerfüllung einen geringeren Aufwand an Bauelementen zu benötigen und dadurch auch eine Fehlerhäufigkeit beträchtlich zu vermindern. Dies führt wieder zu einer wesentlichen Erhöhung der Betriebssicherheit.The solution has the advantage, with the same and equivalent task fulfillment to require a lower cost of components and thus also a frequency of errors to be reduced considerably. This again leads to a substantial increase in the Operational safety.
Weitere Merkmale der Erfindung, insbesondere die Ausgestaltung der Anordnung, sind in den Ansprüchen und in der Beschreibung niedergelegt und erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild des beschriebenen Ausführungsbeispiels.Further features of the invention, in particular the design of the Arrangement are laid down and explained in the claims and in the description. The single figure of the drawing shows a block diagram of the exemplary embodiment described.
Dem Verfahren der erfindungsgemäßen Einrichtung liegt folgende Funktionsgleichung zugrunde: (1) WM = T V K DMJI Hierbei wird mit WM = verbrauchte Wärmemenge in MJ V = Durchflußmenge in m31 K = Wärmekoeffizient der Flüssigkeit in T = Temperaturdifferenz zwischen Vor-und Rücklauf in L K bezeichnet.The method of the device according to the invention is based on the following functional equation: (1) WM = TVK DMJI Here, WM = amount of heat consumed in MJ V = flow rate in m31 K = thermal coefficient of the liquid in T = temperature difference between supply and return in LK.
Zur Messung der Durchflußmenge V wird ein Durchflußmengenzähler verwendet, dessen Durchfluß-Anzeigemechanik im Trocknen läuft und von dem in der Flüssigkeit laufenden strömungsmechanischen Teil mittels magnetischer Kupplung, bestehend aus zwei Dauermagneten, angetrieben wird. Der Durchflußmengenzähler wird nun so modifiziert, daß die jetzt vorhandene Durchfluß-Anzeigemechanik entweder durch eine Kombination, bestehend aus einem Dauermagneten und einem relativ zu diesem Dauermagneten geeignet angeordneten Reedkontakt, oder nur durch einen geeignet über dem im Nassen laufenden Dauermagneten montierten Reedkontakt ersetzt wird.A flow meter is used to measure the flow rate V, whose flow indicator mechanism runs in the dry and that in the liquid running fluid mechanical part by means of magnetic coupling, consisting of two permanent magnets. The flow meter is now modified so that that the flow display mechanism now available either by a combination, consisting of a Permanent magnets and one relative to this permanent magnet suitably arranged reed contact, or only by a suitable one above the one in the wet running permanent magnet mounted reed contact is replaced.
Im ersten Fall ist der Dauermagnet dieser Kombination so gelagert, daß er von dem im Nassen laufenden, vom strömungsmechanischen Teil angetriebenen Dauermagnet über das gegenseitige magnetische Kraftlinienfeld synchron mitläuft und dabei den in der Nähe befindlichen Reedkontakt periodisch öffnet und schließt.In the first case, the permanent magnet of this combination is mounted in such a way that that it is driven by the part running in the wet and driven by the fluid mechanical part Permanent magnet runs synchronously via the mutual magnetic force line field and periodically opens and closes the nearby reed contact.
Im zweiten Fall wird der Durchflußmengenmesser so umgebaut, daß die jetzt vorhandene Durchfluß-Anzeigemechanik nur durch einen geeignet angeordneten Reedkontakt ersetzt wird. Dieser Reedkontakt ist so montiert, daß das Magnetfeld des im Nassen laufenden, von dem strömungsmechanischen Teil angetriebenen Dauermagneten periodisch den Reedkontakt öffnet und schließt.In the second case, the flow meter is converted so that the now existing flow display mechanism only by a suitably arranged Reed contact is replaced. This reed contact is mounted so that the magnetic field the permanent magnet, which runs in the wet and is driven by the fluid mechanical part periodically the reed contact opens and closes.
Der Reedkontakt ist mit dem Eingang der elektrischen Meßschaltung verbunden, in welcher bei n Schließungen und oeffnungen des Reedkontaktes n elektrische Impulse prellfrei erzeugt werden. Ein mögliches Prellen des Reedkontaktes hätte ein Oszillieren der elektrischen Impuls-Flanken zur Folge. Dieses Oszillieren wird durch Benützung eines integrierenden R-C-Gliedes bei der Erzeugung der elektrischen Impulse verhindert.The reed contact is connected to the input of the electrical measuring circuit connected, in which with n closings and openings of the reed contact n electrical Pulses are generated bounce-free. A possible bouncing of the reed contact would have an oscillation of the electrical pulse edges result. This will oscillate by using an integrating R-C element to generate the electrical Impulses prevented.
Die Anzahl n der so erzeugten elektrischen Eingangs impulse steigt proportional mit steigender Durchflußmenge. Beträgt der Skalierungsfaktor des modifizierten Durchflußmengenzählers a [m3/Impulsi , so erhält man die entsprechend der Anzahl n der erzeugten elektrischen Eingangsimpulse durchgeflossenen Wassermenge zu V = a n Cm Die vom modifizierten Durchflußmengenmesser über den Reedkontakt und ein integrierendes R-C-Glied erzeugten Eingangsimpulse takten nun n-mal die elektrische Meßschaltung.The number n of electrical input pulses generated in this way increases proportional with increasing flow rate. Is the scaling factor of the modified Flow meter a [m3 / Impulsi, one obtains the according to the number n of the generated electrical input pulses, the amount of water flowing through to V = a n Cm The from the modified flow meter via the reed contact and a integrating R-C element generated input pulses now clock n times the electrical Measuring circuit.
Diese elektrische Meßschaltung besteht aus einem Teiler mit dem Teilfaktor u, einer Meßschaltung für die Çemperaturdifferenz von Vor- und Rücklauf, einem Summenzähler für die Produktbildung von T V (siehe Gleichung (1) ) und einer Ansteuerschaltung für den mechanischen Zähler, der die verbrauchte Wärmemenge anzeigt.This electrical measuring circuit consists of a divider with the division factor u, a measuring circuit for the temperature difference of before and Return, a totalizer for the product formation of T V (see equation (1) ) and a control circuit for the mechanical counter that measures the amount of heat consumed indicates.
Die elektrische Meßschaltung funktioniert folgendermaßen: Die vom oben beschriebenen Durchflußmengenmesser erzeugten elektrischen Eingangsimpulse der Anzahl n werden über den Teiler entsprechend dem Teilerfaktor u in eine Anzahl m = n Au m = u Ausgangsimpulse umgewandelt; d.h. m Ausgangsimpulse entsprechen einer durchgeflossenen Wassermenge von V = a u m cjl Pro Teiler-Ausgangsimpuls floß also eine Wassermenge von V = a u [m3] durch den Durchflußmengenmesser; d.h. über die Umschaltung des Teilerfaktors u ist eine Bereichsumschaltung für die Durchflußmengenmessung gegeben. Startet man nun mit jedem der m Ausgangsimpulse des Teilers die Temperaturdifferenz-Meßschaltung, wobei man das Meßergebnis als Zählerstand eines Vorwärt/Rückwärtszählers, also als digitalen Wert, D = Tb, mit dem Skalierungsfaktor b in K/Digitd erhält, so braucht man nur die nach jedem der m Teilerausgangsimpulse erhaltenen D-Werte in einem Vorwärts-Zähler, dem sogenannten Summenzähler, aufzusummieren, um entsprechend der Funktionsgleichung (1) einen digitalen Wert für das Produkt T V V = - D b a u m in [m3 . OK zu erhalten. Das Aufsummieren der D-Werte im Summenzähler geschieht durch Rückwärtszählen des Vorwärts/Rückwårtszählers der TemperaturmeBschaltung und gleichzeitiges Vorwärtszählen des Summierzählers, und zwar so lange, bis der Vorwärts/Rückwärtszähler den Zählerstand Null erreicht hat.The electrical measuring circuit works as follows: The from Flow meters described above generated electrical input pulses the number n are converted into a number via the divider according to the divider factor u m = n Au m = u output pulses converted; i.e. m output pulses correspond to one The amount of water flowing through, V = a u m cjl, per divider output pulse therefore flowed an amount of water of V = a u [m3] through the flow meter; i.e. about the Switching the division factor u is a range switching for the flow rate measurement given. If you now start the temperature difference measuring circuit with each of the m output pulses of the divider, where you get the measurement result as a count of an up / down counter, so as digital value, D = Tb, with the scaling factor b in K / digitd, so needs one only uses the D-values obtained after each of the m divider output pulses in an up-counter, the so-called totalizer, to add up according to the functional equation (1) a digital value for the product T V V = - D b a u m in [m3. OK to receive. The D-values are added up in the totalizer by counting down the Up / down counter of the temperature measuring circuit and simultaneous up counting of the totalizer until the up / down counter reaches the counter reading Has reached zero.
Für die verbrauchte Wärmemenge WM ergibt sich nach dem oben Beschriebenen folgende neue Berechnungsgleichung (2): (2) WM = m a u D b K [MJ] mit: a = Skalierungsfaktor des modifizierten Durchflußmengenmessers in [m3/Impuls] u = Teilerfaktor m = Anzahl der Teiler-Ausgangsimpulse in [Impulseq b = Skalierungsfaktor der digitalen Temperaturmessung in fK/Digitd D = digitaler Wert der Temperaturdifferenzmessung in [Digitsd K = Wärmekoeffizient der Flüssigkeit in rMJ/(mJ . °K)] Verwendet man nun als Anzeige für den Wärmemengenverbrauch einen mechanischen Zähler, der immer, wenn eine bestimmte Wärmemenge,a WM, verbraucht ist, um einen Schritt weiter getaktet wird, so kann man einen bestimmten Zählerstand des Summierzählers, eine bestimmte digitale Zahl, die sogenannte Detektionszahl Z, ausrechnen, bei welcher der mechanische Anzeigezähler für den Wärmemengenverbrauch um einen Schritt weiter getaktet werden muß. Diese Detektionszahl Z errechnet sich entsprechend Gl (2) zu: 3 Z=m. D = aWM a.bu.K Erreicht der Zählerstand des Summierzählers beim Aufsummieren des digitalen Temperaturdifferenzwertes D die Detektionszahl Z, so wird nicht nur, wie oben beschrieben, der mechanische Anzeige zähler für die verbrauchte Wärmemenge um eins weitergetaktet, sondern auch der überschießende digitale Betrag als Anfangswert für die folgenden Aufsummierungen in den Summierzähler ohne Bit-Verlust übernommen. Der überschießende digitale Betrag geht also nicht verloren; er wird vielmehr beim nächsten Auf summieren berücksichtigt.The amount of heat consumed WM results from what has been described above the following new calculation equation (2): (2) WM = m a u D b K [MJ] with: a = scaling factor of the modified flow meter in [m3 / pulse] u = Divider factor m = number of divider output pulses in [Impulseq b = scaling factor of the digital temperature measurement in fK / digit D = digital value of the temperature difference measurement in [Digitsd K = heat coefficient of the liquid in rMJ / (mJ. ° K)] One uses now a mechanical counter as a display for the amount of heat consumed, which always when a certain amount of heat, a WM, has been consumed, clocked one step further is, you can get a certain count of the totalizer, a certain digital number, the so-called detection number Z, calculate at which the mechanical The display counter for the amount of heat consumed can be clocked one step further got to. This detection number Z is calculated according to Eq. (2) as follows: 3 Z = m. D = aWM a.bu.K If the counter reading of the totalizer is reached when adding up the digital Temperature difference value D the detection number Z, then not only, as described above, the mechanical display counter for the amount of heat consumed is incremented by one, but also the excess digital amount as an initial value for the following Additions are transferred to the totalizer without any bit loss. The excessive one digital amount is not lost; rather, it will add up the next time considered.
Der Teilerfaktor u wird unter dem Aspekt eines möglichst geringen Stromverbrauchs ausgewählt. Die größten Stromverbraucher sind der Analogteil der digitalen Temperaturmeßschaltung und der zugehörige Quarz-Oszillator. Deshalb soll bei Nenndurchfluß Vnenn der analoge Teil der Temperaturmeßschaltung sowie die Quarzoszillatorschaltung nur in Zeitabständen, At, eingeschaltet und nach der Einlauf- und Meß-Zeit wieder ausgeschaltet werden.The division factor u is as small as possible under the aspect of Power consumption selected. The biggest consumers of electricity are the analog part of the digital temperature measuring circuit and the associated crystal oscillator. Therefore, at the nominal flow rate Vnenn, the analog part of the temperature measuring circuit should be used as well as the crystal oscillator circuit only at time intervals, At, switched on and after the running-in and measuring times must be switched off again.
Entsprechend der Gl., anenn t V = a u, erhält man nenn nenn den Teilerfaktor u: Die Detektionszahl Z wird nach der Gleichung (3) berechnet.According to the equation, anenn t V = au, we get nenn nom the division factor u: The detection number Z is calculated according to equation (3).
Die Umschaltmöglichkeit des Teilerfaktors u läßt die Anpassung des erfindungsgemäßen Wärmemengenzählers an größere, aber auch an ganz kleine Durchflußmengen zu, ohne daß die festeingestellte Detektionszahl verändert werden muß.The possibility to switch the division factor u allows the adaptation of the heat meter according to the invention to larger, but also to very small flow rates without having to change the fixed detection number.
Außerdem besteht bei dem Teiler die Möglichkeit, über den "Eingang für Teilerfaktor-Korrektur" den Teilerfaktor u entsprechend dem in der Temperaturdifferenz-Meßschaltung nebenbei erhaltenen Digitalwert für die Rücklauftemperatur so zu korrigieren, daß bei sehr genauen Wärmemengenmessungen auch die Temperatur-Dichte-Abhängigkeit des Durchflußmediums berücksichtigt werden kann.The divider also has the option of using the "input for division factor correction "the division factor u corresponding to that in the temperature difference measuring circuit Incidentally received digital value for the return temperature to be corrected so that with very precise heat quantity measurements also the temperature-density dependency of the Flow medium can be taken into account.
Der Stromverbrauch ist äußerst gering, und die Einrichtung kann mindestens ein ganzes Jahr mit einer Batterieladung in Betrieb gehalten werden.The power consumption is extremely low, and the facility can at least can be kept in operation for a whole year on one battery charge.
Patentansprüche: L e e r s e i t ePatent claims: L e r s e i t e
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: STABIL ELEKTRONIK GMBH, 7300 ESSLINGEN, DE |
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Free format text: IN SPALTE 1, 1. ZEILE: "PATENTANSPRUECHE " AENDERN IN "PATENTANSPRUCH" SPALTE 1, ZEILE 4: "1" STREICHEN SPALTE 2, ZEILE 37: "1" STREICHEN. |
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8340 | Patent of addition ceased/non-payment of fee of main patent |