DE1179383B

DE1179383B - Measuring device for determining the state variables of flowing media

Info

Publication number: DE1179383B
Application number: DED33983A
Authority: DE
Inventors: Horst Fenger; Wilhelm Poell
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1960-08-09
Filing date: 1960-08-09
Publication date: 1964-10-08

Description

Meßeinrichtung zum Ermitteln der Zustandsgrößen von strömenden Medien In der Meßtechnik sind verschiedene Einnehtungen zum Messen der Temperatur, des statischen Druckes, des Staudruckes (Totaldruck) und der Geschwindigkeit von strömenden Medien bekannt. Die genaue Kenntnis über diese Größen sind von ausschlaggebender Bedeutung für die Gestaltung und Arbeitsweise der Anlagen oder Maschinen, die diese strömenden Mittel erzeugen oder die durch diese Mittel betrieben werden.Measuring device for determining the state variables of flowing media In measurement technology, various devices are used to measure temperature, des static pressure, dynamic pressure (total pressure) and the speed of flowing Media known. Precise knowledge of these quantities is crucial Significance for the design and operation of the systems or machines that use them generate flowing means or which are operated by these means.

Beim Messen der einzelnen Zustandsgrößen oder Werte wird bis jetzt in bekannter Weise so vorgegangen, daß dieselben nacheinander durch einzelne Meßeinrichtungen festgestellt werden. Sollten z.B. der Staudruck und die Temperatur der Treibgase einer Strömungsmaschine ermittelt werden, so werden zeitlich nacheinander je nach Erfordernis an einer Stelle oder über den ganzen Durchmesser des Strömungskanals mittels eines Thermoelementes die Temperaturen und dann mittels eines Pitotrohres der Staudruck gemessen. Bei dieser Meßmethode ergibt sich jedoch der Nachteil, daß durch die zeitlich bedingten Schwankungen der Zustandsgrößen keine exakten Messungen möglich sind oder diese nur unter Schwierigkeiten vorgenommen werden können. Hierzu ist es aber unbedingt notwendig, daß der Strömungskanal an zwei Stellen angebohrt wird, um gleichzeitig zwei verschiedene Meßeinrichtungen in das Innere desselben einführen zu können. Dies ist jedoch nicht immer durchführbar. Außerdem würde bei der zuletzt genannten gleichzeitigen Messung mit zwei einzelnen Meßgeräten an ein und derselben Stelle das eine Meßgerät das andere strömungstechnisch stören. When measuring the individual state variables or values, up to now proceeded in a known manner so that the same successively through individual measuring devices to be established. Should e.g. the back pressure and the temperature of the propellant gases a turbomachine are determined, so are sequentially depending on Requirement at one point or over the entire diameter of the flow channel the temperatures by means of a thermocouple and then by means of a pitot tube the back pressure measured. In this measurement method, however, there is the disadvantage that Due to the time-related fluctuations in the state variables, no exact measurements are possible or can only be done with difficulty. For this but it is absolutely necessary that the flow channel is drilled in two places is to simultaneously two different measuring devices in the interior of the same to be able to introduce. However, this is not always feasible. Also would be at the last mentioned simultaneous measurement with two individual measuring devices on one and at the same point one measuring device disturbs the other in terms of flow.

Um die angeführten Nachteile zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung eine Meßeinrichtung vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch die bauliche Vereinigung einer zum Messen des statischen oder des Staudruckes oder der Geschwindigkeit bestimmten Sonde und gleichzeitig eines Thermoelementes, das die konzentrische Verlängerung der Sondenmündung bildet und aus zwei konzentrisch ineinanderliegenden Ringen besteht, die in an sich bekannter Weise aus zwei verschiedenen Metallen, z.B. aus Eisen einerseits und Konstantan andererseit, bestehen und vorn miteinander elektrisch leitend verbunden (verlötet) sind. In order to avoid the disadvantages mentioned, according to the invention proposed a measuring device, which is characterized by the structural union one for measuring static or dynamic pressure or speed Probe and at the same time a thermocouple, which is the concentric extension the mouth of the probe and consists of two concentric rings, which are made of two different metals, e.g. iron on the one hand, in a manner known per se and constantan on the other hand, exist and electrically connected to one another at the front (soldered) are.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß trotz gleichzeitiger Vornahme beide Messungen für die einzelnen Zustandsgrößen exakt durchgeführt werden können, daß also weder der Meßvorgang im Staurohr noch die Messungen der Temperatur gestört werden. Durch die kombinierte Meßeinrichtung ist ferner vor allen Dingen auch die Gewähr gegeben, daß die Temperatur exakt gemessen (indiziert) werden kann, und zwar einmal dadurch, daß das am vorderen Ende (Staupunkt) der Sonde angebrachte Thermoelement der ungestörten Strömung ausgesetzt ist, und zum zweiten dadurch, daß durch die gleichzeitige Feststellung der Richtung der Strömung durch Erfassen des Maximums des Totaldnickes das Thermoelement genau in Strömungsrichtung eingerichtet werden kann, so daß Temperaturfehler durch Reibungshitze während des Messens vermieden werden. The invention achieves that despite simultaneous performance both measurements can be carried out exactly for the individual state variables, so that neither the measuring process in the pitot tube nor the temperature measurements are disturbed will. The combined measuring device is also above all else the Guaranteed that the temperature can be measured (indexed) exactly, namely once by the fact that the thermocouple attached to the front end (stagnation point) of the probe is exposed to the undisturbed flow, and secondly in that through the simultaneous determination of the direction of the flow by detecting the maximum of the total nod, the thermocouple can be set up exactly in the direction of flow can, so that temperature errors due to frictional heat during measurement are avoided will.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Zeichnung hervor und sind in der Beschreibung hierzu erläutert. Further details of the invention emerge from the drawing and are explained in the description of this.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 ein Pitotrohr mit einem Thermoelement teilweise im Längsschnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig.1 und F i g. 3 eine statische Druckmeßeinrichtung mit Thermoelement. An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. 1 shows a pitot tube with a thermocouple partially in longitudinal section. FIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1 and FIG. 3 a static Pressure measuring device with thermocouple.

Wie die Fig. 1 zeigt, ist an der Mündung des Meßrohres (Pitotrohr) 11 ein Isolierkörper 12 (elektrischer Nichtleiter) in Form eines Rohrstückes angebracht, vor dem ein Thermoelement 13 angeordnet ist. Dieses Thermoelement 13 besteht aus zwei konzentrisch ineinanderliegenden Ringen, einem Außenring 13', z. B. aus Eisen, und einem Innenring 13", z. B. aus Konstantan. Vom am Thermoelement 13 sind die Innenfläche des Außenringes 13' und die Außenfläche des Innenringes 13" miteinander verlötet, d. h. elektrisch leitend verbunden. Zwischen der übrigen Innenfläche des Außenringes 13' und der Außenfläche des Innenringes 13" verbleibt ein ringförmiger Hohlraum 14, der die beiden Ringe 13' und 13" voneinander isoliert, von denen elektrische Leitungsdrähte zum Anzeigegerät führen. Mit dem Außenring 13' ist ein Leitungsdraht 15, z. B. aus Eisen, und mit dem Innenring 13" ist ein Leitungsdraht 16, z. B. aus Konstantan, verbunden. die beide am isolierten Außenumfang des Meßrohres 11 einander gegenüberliegend isoliert befestigt sind, wobei sie, wie die F i g. 2 zeigt, zusammen mit dem Meßrohrll und dem Verbindungsmittel 17 (Klebstoff) einen stromlinienförmigen Körper bilden. Der Leitungsdraht 16 wird durch den Isolierkörper 12 nach außen geführt. As Fig. 1 shows, is at the mouth of the measuring tube (Pitot tube) 11 an insulating body 12 (electrical non-conductor) attached in the form of a pipe section, in front of which a thermocouple 13 is arranged. This thermocouple 13 consists of two concentrically nested rings, an outer ring 13 ', z. B. made of iron, and an inner ring 13 ", for example made of constantan. From the thermocouple 13 are the Inner surface of the outer ring 13 'and the outer surface of the inner ring 13 "with each other soldered, d. H. electrically connected. Between the rest of the inner surface of the Outer ring 13 'and the outer surface of the inner ring 13 "remains an annular Cavity 14 that holds the two rings 13 ' and 13 "isolated from each other, from which electrical lead wires lead to the display device. With the outer ring 13 'is a lead wire 15, e.g. B. made of iron, and with the inner ring 13 "is a Lead wire 16, e.g. B. from Constantan, connected. both on the isolated outer circumference of the measuring tube 11 are secured opposite each other insulated, where they, like the F i g. 2 shows, together with the measuring tube and the connecting means 17 (adhesive) form a streamlined body. The lead wire 16 is through the insulating body 12 outwards.

In der Fig.3 ist eine Meßeinrichtung zum Ermitteln des statischen Druckes und der Temperatur gezeigt, wobei das vordere Ende des Thermoelementes 113 als sogenannte Sersche Scheibe ausgebildet ist. Zu diesem Zweck weist der Außenring 113' einen radial nach außen gerichteten Flansch auf, während am Innenring 113" ein nach innen gerichteter Flansch vorgesehen ist. In the Figure 3 is a measuring device for determining the static Pressure and temperature shown with the front end of the thermocouple 113 is designed as a so-called Serer disk. For this purpose, the outer ring 113 'has a radially outwardly directed flange, while on the inner ring 113 " an inwardly directed flange is provided.

Mit 111 ist das Meßrohr, mit 115 und 116 sind die beiden Leitungsdrähte, mit 112 ist der Isolierkörper und mit 114 der Hohlraum bezeichnet. With 111 is the measuring tube, with 115 and 116 are the two wires, 112 is the insulating body and 114 is the cavity.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Beispiele, vielmehr kann sie auch Verwendung finden für andere bekannte Meßeinrichtungen. wie das Prandtlsche Staurohr oder die Drucksonde nach Förthmann. The invention is not limited to the examples shown, rather, it can also be used for other known measuring devices. how the Prandtl Pitot tube or the Förthmann pressure probe.

Claims

Claims: 1. Measuring device for determining the state variables of flowing media, g e k e n n -drawn by the structural union of a for measuring the static or dynamic pressure or the speed Probe (11 or 111) and at the same time a thermocouple (13 or 113) that the concentric extension of the probe mouth and consists of two concentrically one inside the other Rings (13 'or 113' and 13 "or 113") is made in a manner known per se made of two different metals. z. B. made of iron on the one hand and constantan on the other, exist and are electrically conductively connected (soldered) to each other.

2. Measuring device according to claim 1, characterized in that between the thermocouple (13 or 113) and the measuring tube (ll or 111) an electrically insulating Body (12 or 112) is provided in the form of a pipe section.

3. Measuring device according to claim 1 and 2, characterized in that that the facing surfaces of the two rings (13 'or 113' and 13 "or 113 "), the inner surface of the outer ring (13 'or 113') and the outer surface of the inner ring (13 "or 113") in the front area are in direct contact and electrically are conductively connected, while after the insulating body (12 or 112) the two aforementioned surfaces are separated and between them an annular cavity (14 or 114).

4. Measuring device according to claim 1 to 3, characterized. that the two in a known manner from the thermocouple (13 or 113) to the display device leading electrical lead wires (15 or 115 and 16 or 116) on the electrical insulated outer circumference of the measuring tube (11 or 111) insulated opposite one another are laid and point in the flow direction or in the counterflow direction.

5. Measuring device according to claim 4, characterized in that the electrical lead wires (15 or 115 and 16 or 116) together with the measuring tube (11 or 111) and optionally the connecting means (17) a streamlined body form.

6. Measuring device according to claim 1 to 5, characterized in that that the one on the inner ring (13 "or 113") of the thermocouple (13 or

113) connected lead wire (16 or 116) through the insulation body (12 or 112) is led to the outside.

7. Measuring device according to one or more of the preceding claims, characterized. that the front end of the thermocouple (113) as Sersche Disc is formed. wherein the outer ring (113 ') is one pointing radially outward Flange and the inner ring (113 ") has a radially inwardly directed flange.

Considered publications: German Patent Specifications No. 18 824, 364 233, 665 951, 758069.