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Hitzdrahtanemömeter Es ist bekannt, die Menge von in geschlossenen
Rohrleitungen strömenden Gasen so zu messen, daß durch eine Heizspirale, die an
einer Stelle der Leitung eingebaut ist, eine berechenbare Menge von Kalorien dem
Gasstrom, zugeführt wird. An einer weiter stromabwärts gelegenen Stelle wird die
Temperaturerhöhung gemessen, die ersichtlich ein Maß für die Strömungsmenge und
damit mittelbar ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit in der Leitung bildet.
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Auch das allgemeinere Problem, unabhängig vom Vorhandensein einer
geschlossenen Rohrleitung schwächste Luftströmungen zu messen, deren Energie nicht
ausreicht, um Flügelräder o. dgl. zu betätigen, hat man bereits mit Hilfe geheizter,
in der Strömung ausgespannter Drähte zu lösen versucht. plan bestimmt hierbei den
elektrischen Widerstand und damit die Temperatur des geheizten Drahtes selbst. Infolge
der mit der Geschwindigkeit zunehmenden Abkühlungswirkung erhält man so ein Geschwindigkeitsmaß,
dessen Größe gerade bei sehr kleinen Geschwindigkeiten brauchbare Werte annimmt.
Zur Ausschaltung der Temperatur des strömenden Mediums ist es dabei bekannt, die
Temperatur des geheizten Drahtes mit der Temperatur eines ungeheizten zu vergleichen.
Hierzu dienten bisher verschiedene Schaltungen von denen ein Teil das gemeinsame
Merkmal hat, daß beide Drähte verschiedene Durchmesser besitzen. Damit wird ihr
elektrischer Widerstand und auch ihre Übertemperatur über die Temperatur der Gas-oder
Luftströmung verschieden, so daß ihre Temperaturdifferenz ein von der Lufttemperatur
unabhängiges Strömungsmaß bildet. Eine andere Gruppe von bekannten Geräten dieser
Art erzeugt eine Temperaturdifferenz zwischen beiden Drähten dadurch, daß beide
Drähte der Strömung in verschiedener Stärke ausgesetzt werden.
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Beide bekannten Methoden der Temperaturausschaltung haben den Nachteil,
daß das Ansprechen beider Drähte auf etwaige Temperaturänderungen nicht mit der
gleichen Trägheit erfolgt. Vielmehr ist bei der ersten Gruppe von Geräten die thermische
Trägheit des dickeren Drahtes, bei der zweiten Gruppe die Trägheit des vor der Strömung
stärker abgeschirmten Drahtes größer.
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Ferner ist es bekannt, Drähte von gleicher Dicke, jedoch mit verschiedenem
Temperaturkoeffizienten bei der Strömungsmessung miteinander zu vergleichen. Hierdurch
wird annähernd gleiche thermische Trägheit erzielt, jedoch ist dieser Erfolg nicht
vollkommen, weil für die thermische Trägheit auch die innere Leitfähigkeit der Drähte
eine Rolle spielt, die bei verschiedenen Materialien im allgemeinen nicht gleich
ist. Die vorliegende Erfindung stellt gegenüber den bisher erwähnten bekannten insofern
einen Fortschritt dar, als sie eine auch
von raschen Schwankungen
der Temperatur des strömenden Mediums unabhängige Messung der Strömungsgeschwindigkeit
gewährleistet.
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Hierbei werden im Gegensatz zu anderen bekannten Anordnungen, die
zur Ausschaltuüg des Temperatureinflusses sechs dem Luftstroh: ausgesetzte Widerstandsdrähte
gleicher Dicke und gleichen Materials, jedoch ungleicher Länge benötigen, nur deren
vier gebraucht, so daß das Gerät gemäß vorliegender Erfindung besonders klein ausgeführt
werden kann, was seine allgemeine Anwendbarkeit fördert.
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hitzdrahtwindmesser für Luft
oder andere Gase oder auch für elektrisch nicht leitende Flüssigkeiten, bei dem
ebenfalls der Widerstand geheizter und ungeheizter Drähte von gleichem Querschnitt
zur Ausschaltung des Temperatureinflusses direkt miteinander verglichen wird, wobei
die Drähte symmetrisch angeordnet und bei geringen äußeren Abmessungen- in völlig
gleicher Weise der Strömung ausgesetzt werden können. Zum Vergleich der elektrischen
Widerstände dient eine Wheatstonesche Brücke oder ähnliche Schaltung.
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Erfindungsgemäß besitzt der die geheizten Drähte enthaltende Schaltungszweig-
(Brückenarm) selbst die Form einer Wheatstoneschen Brücke, in deren Brückenleiter
eine besondere Heizstromquelle angeordnet ist, die von der Meßstromquelle verschieden
ist, mit der die Meßbrücke in an sich bekannter Weise gespeist wird. An sich ist
auch die Verwendung verschiedener Stromquellen bei I-Etzdrahtanemometern bereits
bekannt. Ihre Verwendung in der erfindungsgemäßen Schaltung ermöglicht es jedoch,
geheizte und ungeheizte Drähte aus gleichem Material von gleicher Länge und von
gleicher Stärke zu benutzen, sie in gleicher Weise dem Luftstrom auszusetzen und
ihre Zahl auf nur vier zu beschränken.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Fig. z zeigt eine
Ausführungsform, Fig. 2 die Schaltung.
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Zur Hervorrufung des Erhitzuiigseffekts dient ein besonderer Stromkreis,
der so angeordnet ist, daß der Erhitzungsstrom von den nicht zu heizenden Drahtteilen
ferngehalten wird und auch auf das Brückenmeßinstrument keinen Einfluß ausübt-.
Dies wird dadurch bewirkt, daB, wie in Fig. 2 dargestellt, je zwei geheizte bzw.
ungeheizte' Teildrähte vorhanden sind. Die beiden geheizten Drähte DH liegen für
sich in einer Wheatstoneschen Brücke, die außerdem die Widerstände W; und W2 enthält.
Statt des Brückeninstruments ist zwischen ihre entsprechenden Knotenpunkte eine
besondere Heizstromquelle SH geschaltet, deren Strom bei entsprechendem Abgleich
dieser Brücke nicht in die übrigen Teile der Schaltung treten kann.
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Die beschriebene Heizbrücke bildet nun einen Arm der zur Messung der
elektrischen Widerstände dienenden WheatstoneschenHauptückensehaltung, deren zweiter
Arm mit den :`üi@,geheizten Drähten D und dem Widerstand W3 Heizbrücke elektrisch
nachgebildet ist, yj@doch keine Heizbatterie besitzt. Der Meßstrom ist so niedrig
gehalten, daß er die Drähte nicht erheblich erhitzt.
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Statt die gezeichnete Schaltung des Brückengalvanometers G anzuwenden,
an dessen Skala die Strömungsgeschwindigkeit abgelesen werden kann, könnte man natürlich
auch die Anschlüsse der Meßstromquelle SM und die Galvanometeranschlüsse
in bekannter Weise vertauschen. Ebenso ist es natürlich auf die Wirkungsweise der
Schaltung ohne Einfluß, wenn die Widerstände W1 und -W, in bekannter Weise mit den
Drähten DH in der Heizbrücke vertauscht werden und wenn eine entsprechende Vertauschung
zwischen den Drähten D und dem Widerstand W3 stattfindet, der natürlich auch durch
eine Kombination von Widerständen ersetzt werden kann. Um den Einfluß wechselnder
Spannungen auszugleichen und zugleich, um die Stromstärken auf passende Größen zu
bringen, sind weiterhin Belastungswiderstände W6 und W? vorgesehen.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. z dargestellt. Hierbei ist die
elektrische Schaltung zur Raumersparnis im Handgriff des Instruments untergebracht.
Die Klemmen Kg, Kbi und Kba dienen zum Anschluß des Galvanometers und der
beiden Stromquellen. Sch ist ein Schutzgitter.
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Zur Nullpunktsprüfung des Anemometers wird auf dieses zweckmäßig eine
doppelwandige Metallkappe H aufgesetzt, deren Wandungszwischenraum gegebenenfalls
mit einemWärmeisolator ausgefüllt werden kann, damit eine etwa durch Anfassen der
äußeren Kappenwandung verursachte ungleiche Temperaturverteilung sich nicht auf
die Widerstandsdrähte überträgt oder zu temperaturbedingten Strömungen im Innern
der Kappe führt. So wird erreicht, daß nach Aufsetzen der Schutzkappe die Drähte
sich in vollkommener Luftruhe befinden, abgesehen von der Eigenkonvektion, die durch
die Drahterhitzung verursacht ist und bei Aufnahme der Eichkurve ein für allemal
berücksichtigt werden kann.