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Apparatur für Hitzdrahtmessungen
Gegenstand der Erfindung ist eine
Einrichtung für Hitzdrahtmessungen strömender, insbesondere gasförmiger Medien,
z. B. Luft, Heizgase, Abdämpfe u. dgl.
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I)urch die Erfindung soll eine Einrichtung geschaffen werden, die
es ermöglicht, Strömungsgeschwindigkeiten, aber auch Temperaturen, die dabei auftreten,
zu messen.
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Zu diesem Zweck findet erfindungsgemäß eine Hitzdrahtsonde in Verbindung
mit einer rückenschaltung Verwendung.
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Zum Unterschied von den bisher bekannten Hitzdrahtapparaturen, 1.
Hitzdrahtstrommesser, 2. Hitzdrahtwattmeter, 3. Hitzdrahtluftthermometer, bei denen
auch Wheatstonesche Brücken oder (vgl.2) Doppelbrücken nach dein l'olometerprinzip
verwendet werden oder aber (vgl. 3) ein im luftdicht abgeschlossenen Gefäß angeordneter
Heizdraht in Frage kommt, der durch Lufterwärmung einen Flüssigkeitsfaden in einer
Glaskapillare verschiebt, soll die erfindungsgemäße Apparatur zur Messung der Geschwindigkeiten
von strömenden Medien mit wechselnden Temperaturen dienen.
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Das erfindungsgemäße Gerät ist so ausgeführt, daß es eine Zwischendrahtsonde
mit Hitzdrähten v erschiedelletl L)urchmessers. aber von gleichem Temperaturkoeffizienten
in einer Brückenschaltung enthält. Es ermöglicht außer der Geschwindigkeitsmessung
auch eine Temperaturmessung solcher strömenden Medien nach entsprechender Umschaltung.
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Der Erfindungsgegenstand, aus einer Kombination von Hitzdrahtsonde
und einer Brückenschaltung bestehend, wird so ausgebildet, daß eine
direkte
Åblesung der Geschwindigkeit untt der jet weiligen Temperatur der vorbeiströmenden
L,uft, Heizgase oder Abdämpfe mit Hilfe von Eichkurven möglich ist. Die Erfindung
ist beispielsweise in der Zeichnung veranscihaulic'ht: In der Zeichnung sind der
Übersichtlichkeit halber die für alle drei Schaltungen, Geschwindigkei* messung
(Schaltstellung U), Temperaturmessutg (Schaltstellung T) und Nullabgleichung (Schaltstellung
0), gemeinsamen Leitungen ausgeiogen, die für Schaltung U zusätzlichen strichpunktiert,
die für Schaltung T punktiert und die Zusatzleitungen für die Nulleinstellung gestrichelt
dargestellt.
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Die Sonde mit den Widerständen r und r1 aus Platin-Iridium-Draht
bildet den oberen Teil dieser Meßbrücke, während Rl und R2 bekannte Festwiderstände
darstellen (vgl. Ab!D. I). Gemessen wird nach der Nullmethode, d. h. die Brucke
ist abgeglichen, wenn die Punkte I und II gleiches Potential haben; denn nur dann
gilt die Beziehung r: r1 = R,: R2.
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Für die Messungen selbst werden drei verschiedene Schaltungen unterschieden,
die in: der Reihenfolge Null-, Temperatur- und Geschwindigkeitsschaltung erläutert
werden sollen.
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Die Nullschaltung (Abb. 2) dient zur Einstellung des Nullpunkts,
der nicht nur zu'Beginn und am Schluß der Messungen, sondern auch zwischen den einzelnen
Meßreihen nachgeprüft werden muß. Die Einstellung erfolgt in der Weise, daß durch
die Brücke ein sehr schwacher Strom (20 Milliampere) geschickt wird, der nicht als
Heizstrom angesprochen werden kann, sondern lediglich den Zweck hat, das Gleichgewicht
der vom Strom durchflossenen Brücke nachzuprüfen bzw. mit Hilfe des Bandwiderstands
bei Rt einzustellen. Die beiden Platin-Iridium-Drahtwiderstände r und r' der Sonde
besitzen mit Rücksicht auf die weiter unten beschriebene Geschwindigkeitsschaltung
verschiedene Durchmesser. Für die Temperaturschaltung (Abb. 3), z. B. Temperaturmessung
eines Luftstroms, braucht jedoch die Sonde nur einen Hitzdraht r1 zu besitzen, und
zwar wird hierfür der dünne Hitzdraht r1 (Durchmesser o,oS mm) ,benutzt, während
der dickere der beiden Hitzdrähte r (Durchmesser 0,10 mm) abgeschaltet und durch
einen bekannten Festwiderstand ersetzt wird. Die Schaltung verwandelt also das aus
zwei Hitzdrähten bestehende Hitzdrahtanemometer in eine Eindrahtsonde, so daß man
jetzt ein hochempfindliches Widerstandsthermometer von sehr geringer Trägheit vor
sich hat Dieses ist vorher, wie jedes Thermoelement, im' Ölbad geeicht worden, so
daß aus jedem Galvanometerausschlag mit'Hilfe einer Eichkurve die Luft temperatur
genau bestimmt werden kann, wenn ein konstanter Strom von 20 Milliampere durch den
dünnen Hitzdraht r1 geschickt wird.
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Es sei an dieser Stelle erwähnt, daß eine solche Eindrahtsonde für
Temperaturmess'ungen gemäß gem Erfindungsgtdanken natürlich auch für tich allein
benutzt werden und zu diesem Zweck von vornherein als Eindrahtsonde ausgebildet
werden könnte.. Das als Ausf:ührungsbeispiel gewählte Gerät erfüllt dieSe Aufgabe
als Nebenzweck und dient an erster Stelle als Zweidrahtsonde zur Mes-Çsung von Strömungsgeschwindigkeiten.
plese Geschwindigkeitsschaltung (Abb. 4) berü'htÄti.f dem Prinzip der Messung des
Wärmeverlustes,' den ein elektrisch geheizter Metallfaden in strömender Luft erleidet.
Im vorliegenden Fall würde, wenn sich die Temperatur des Luftstroms andern sollte,
die Geschwindigkeit aus dem Heizstrom eines einzelnen Hitzdrahts nicht eindeutig
zu, vermitteln sein. Aus diesem Grund sind die beiden Hitzdrähte verschiedenen Durchmessers
so angeordnet, daß sie vqn dem gleichen Strom durchflossen w' erden. Voraussetzung
für die Durchführbarkeit der Messung ist hierbei, daß die beiden Hitzdrähte den
gleichen Temperaturkoeffizienten haben. -Erfindungsgemäß wird diese Bedingung in
einfacher Weise dadurch erfüllt, daß beide Hitzdrähte aus 'dErselben Schmelze stammen.
Steigt die Lufttemperatur, so erhöhen sich auch die Temperaturen der Hitzdrähte,
aber das Verhältnis der Übertemperaturen und damit das Widerstandsverhältnis der
beiden Hitzdrähte bleiht erhalten. Die zu der jeweiligen Nullstellung gehörige Heizstromstärke
ist dann lediglich eine Funktion der Luftgeschwindigkeit. Der in die Brückenverzweigung
fließende Strom wird in Abhängigkeit der zur Zeit herrschenden Luftgeschwindigkeit
nachreguliert.
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Das Amperemeter wird abgelesen, wenn das Brükkengalvanometer auf
Null zeigt.