DE69300790T2

DE69300790T2 - Verschmutzungsdetektor für Luftfilter.

Info

Publication number: DE69300790T2
Application number: DE69300790T
Authority: DE
Inventors: Roger Claude Robin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-04-14
Filing date: 1993-04-13
Publication date: 1996-07-11
Anticipated expiration: 2013-04-14
Also published as: EP0566479A1; JPH0671124A; EP0566479B1; US5429649A; DE69300790D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufspürung der Verschmutzung eines Luftfilters.
Die Luftbehandlungsanlagen und mehr besonders die Heiz-und Klimatisierungsvorrichtungen von Kraftfahrzeugen sind oft mit zum Zurückhalten der in der behandelten Luft schwebenden Teilchen bestimmten Filtern ausgerüstet. Diese Filter erzeugen Druckverluste beim Luftdurchfluss, deren Grösse von der Geschwindigkeit der Luft, die sie durchsetzt, abhängt. im Laufe deren Verwendung nehmen diese Filter Stäube und Teilchen auf, die durch diese Filter zurückgehalten werden müssen, wobei die Filter sich fortschreitend verschmutzen.
Diese Verschmutzung der Filter verursacht eine Zunahme deren für den guten Betrieb der Anlagen schädlichen Druckverlustes.
Man kennt bestimmte Ausrüstungen zur Meldung des Verschmutzungszustandes solcher Filter an den Gebraucher. Diesen Ausrüstungen liegt sehr häufig die Messung des durch den Filter auf die Luftströmung ausgeübten Druckverlust zugrunde. Dieser Druckverlust wird oft mit einem vorbestimmten Wert in einem Vergleichungsschaltkreis verglichen, der, wenn der Druckverlust den vorbestimmten Wert überschreitet, einen Alarm auslöst, der den Gebraucher auffordert, eine Reinigung der filtrierenden Flächen durchzuführen oder den Ersatz derselben zu gewährleisten, oder den Einsatz einer geeigneten Vorrichtung zum Wiederinstandsetzen der filtrierenden Flächen verursacht, welche Vorrichtung oft "Entstopfungsvorrichtung" genannt wird.
Solche Vorrichtungen sind bei zum Betrieb mit konstantem Luftmengendurchsatz bestimmten Anlagen wirksam. Im Gegenteil können sie nicht in passender Weise an Einrichtungen, die mit Mitteln zum Einstellen des Mengendurchsatzes, wie Gebläsedrehzahlwechselgetrieben oder Luftmengendurchsatzverschlußklappen versehenen Ausrüstungen verwendet werden, welche Mengendurchsatzregelmittel wie diejenigen sind, die Automobilklimatisierungsanlagen versehen.
Tatsächlich hängt der Druckverlust der Luftfilter-zugleich von zwei Parametern ab: die Geschwindigkeit der Luft, die sie durchsetzt und deren Verschmutzungszustand.
Die einzige Messung des durch den Filter verursachten Druckverlustes gestattet es nicht, den jeden der beiden Ursachen zuzukommenden Anteil zu erkennen und mehr besonders gestattet sie nicht, bei kleinem Luftmengendurchsatz zu erkennen, ob eine übermässige Verschmutzung des Filters erreicht worden ist, obwohl der festgestellte Druckverlust unterhalb der festgesetzten Grenze bleibt.
In diesem Fall haben frühere Ausführungsformen die Aufspürung einer Verschmutzung zum Betrieb mit veränderlichem Luftmengendurchsatz bestimmten Filtern durch die Verarbeitung von zwei Nachrichten vorgesehen, wobei die eine von der Messung der den Filter durchsetzenden Luftgeschwindigkeit und die andere von der Messung des durch den letzteren verursachten Druckverlusts herrührt.
Dieses Verfahren stellt den grossen Nachteil dar, die Behandlung der im absolutem Wert durchgeführten Messungen zu benötigen, was genaue Messungen voraussetzt.
Solche Messungen erfordern schwierig einzusetzende, teuere Ausrüstungen, die wenig Zusammenhang mit den Forderungen des Automobilmarktes haben.
Eine andere Weise, die Verschmutzung eines Luftfilters zu melden, ist in dem Dokument US-A-3 790931 (siehe Teile 56-69) beschrieben, gemäss welchem die Verschmutzung des Filters durch die Öffnung des Umgehungsventiles gemeldet wird.
Die vorliegende Erfindung hat eine Vorrichtung zum Auspüren der Verschmutzung eines Luftfilters zum Gegenstand, die es gestattet, die Nachteile der obigen bekannten Vorrichtungen zu beseitigen, wobei sie eine grosse Unempfindlichkeit für parasitische Erscheinungen der elektrischen Speisungsspannung und der Temperatur und einen in bezug auf die früheren Ausführungen sehr niedrigen Preis aufweist.
Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäss die Vorrichtung zur Aufspürung der Verschmutzung eines in einer Hauptleitung einer mit einer konstanten oder veränderlichen Luftdurchsatzmengenleistung arbeitenden Luftbehandlungsanlage gelegenen Luftfilters dadurch gekennzeichnet, dass sie eine stromaufwärts und stromabwärts des Filters ausmündende Hilfsluftleitung, um in der Hilfsleitung eine auf den Druckverlust des Luftfilters zurückzuführende Luftströmung mit einer gemäss dem Druckverlust veränderlichen Geschwindigkeit zu erzeugen ein erstes in der Hauptleitung angeordnetes Fühlermittel zur Lieferung eines die Strömungsgeschwindigkeit der den Luftfilter durchsetzenden Luft betreffendes Signals; ein zweites ein die Luftströmungsgeschwindigkeit in der Hilfsleitung betreffendes Signal lieferndes Fühlermittel; und einen elektrischen Schaltkreislauf umfasst, welcher, ausgehend von den Signalen des ersten und des zweiten Fühlermittels, ein eine Grenzverschmutzung des Luftfilters darstellendes Signal abgibt, wenn die Luftströmungsgeschwindigkeiten in der Hauptleitung und in der Hilfsleitung sich durch einen einen Grenzdruckverlust des Luftfilters entsprechenden bestimmten Wert voneinander unterscheiden.
Die Hilfsluftleitung hat ein mit der Hauptleitung verbundenes und stromabwärts des Luftfilters ausmündendes Ende und das zweite Fühlermittel ist in der Hilfsleitung angeordnet.
Das erste und das zweite Fühlermittel werden jeweils durch zwei in die den Luftfilter und die Hauptleitung durchfliessenden Luftströmungen getauchte elektrisch leitende Elemente gebildet, deren Widerstandswerte mit der an die Geschwindigkeit dieser Luftströmungen gebundenen Temperatur veränderlich sind.
Der vorgenannte elektronische Schaltungskreislauf ist ausgelegt, um die veränderlichen Widerstandswerte der beiden elektrisch leitenden Elemente zu vergleichen, deren Widerstände positive oder negative Temperaturkoeffizienten aufweisen und um das die Grenzverschmutzung des Luftfilters darstellende Signal abzugeben, wenn das Verhältnis der Widerstandswerte dieser beiden Elemente den Grenzdruckverlust des Luftfilters entspricht.
Der elektronische Schaltungskreislauf umfasst eine Meßbrückenschaltung mit Widerständen, deren zwei benachbarten Schenkel jeweils die beiden leitenden Elemente mit veränderlichen Widerständen aufweisen und eine bestimmte unbalanzspannung der Brücke abgeben, wenn das Verhältnis der Widerstandswerte der leitenden Elemente dem Grenzdruckverlust des Luftfilters entspricht; und einen an den Ausgang der Meßbrückenschaltung mit Widerständen angeschlossenen Verstärker zur Verstärkung der Ausgangsspannung der Meßbrückenschaltung und somit zur Abgabe des die Grenzverschmutzung des Luftfilters darstellenden Signals.
Die Hilfsleitung ist an die Hauptleitung nebenanschlußartig abgezweigt angeschlossen, wobei sie ebenfalls stromaufwärts des Luftfilters ausmündet.
Gemäss einer Ausführungsabwandlung steht die Hilfsleitung mit ihrem dem in die Leitung des Luftfilters ausmündenden Ende entgegengesetzten Ende mit der Aussenluft in Verbindung.
Die Hilfsleitung hat derartige Abmessungen, dass die Luftströmungsgeschwindigkeit in derselben im Bereich des zweiten Fühlermittels etwa der Geschwindigkeit, der den Luftfilter durchfliessenden Luft gleich ist, wenn der Luftfilter sauber ist.
Die Vorrichtung umfasst eine in der Hilfsleitung gelegene kalibrierte Öffnung gegebenenfalls mit einstellbarem Querschnitt, um die Luftströmungsgeschwindigkeiten in der Hauptleitung und in der Hilfsleitung etwa gleich zu machen.
Jedes elektrisch leitende Element mit veränderlichem Widerstand wird durch den es durchfliessenden Strom unmittelbar erwärmt oder wird durch einen in der Nähe des Elementes gelegenen elektrischen Hilfswiderstand erwärmt.
Der vorgenannte Verstärker ist an ein Verschmutzungsanzeigemittel oder an eine Vorrichtung zur automatischen Entstopfung des Luftfilters angeschlossen.
Die Meßbrücke der hier oben beschriebenen Vorrichtung liefert ein zur Bestimmung der Verschmutzung oder der Verstopfung des Luftfilters verwertbares Signal, unter der Voraussetzung, dass das eine der für die Temperatur empfindlichen Elemente der den Luftfilter durchfliessenden Luftströmung unterworfen ist und dass das andere für die Temperatur empfindliche Element in der Umführungsleitung gestellt ist, deren Strömungswiderstand von der Verschmutzung des Luftfilters unabhängig sein soll.
Diese Bedingung wird jedoch überhaupt nicht durch die hier oben beschriebene Aufspürvorrichtung eingehalten.
Tatsächlich an erster Stelle, damit die Bestimmung der Verschmutzung des Filters nicht verfälscht wird, ist es notwendig, dass die beiden durch die Hauptleitung und die Umführungsleitung gebildeten Leitungsverzweigungen sich in gleichartiger Weise in Abhängigkeit der Umlaufgeschwindigkeit des Fließ mittels (Luft) weiter entwickeln. Nun weiss man, dass jede Leitung, innerhalb welcher ein Fließ mittel strömt, Druckverluste aufweist, die sich aus der Summe von zwei unterschiedlichen Erscheinungen ergeben, die a) die zähflüssige Reibung des Fließmittels entlang der Wände der Leitung, welche Reibung zu der Strömungsgeschwindigkeit des Fließmittels unmittelbar proportionale Druckverluste zur Folge hat und b) die von den Wechseln der Strömungsrichtung des Fließ mittels und/oder von Strömungsgeschwindigkeitsänderungen desselben herrührende und zu dem Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit proportionale Dissipation der kinetischen Energie umfasst. Was die den Luftfilter bildenden porösen oder faserigen Materialien betrifft, sind die Verluste durch Reibung weit überwiegend, so dass die Druckverluste dieses Filters sich in einer praktisch linearen Weise in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit weiter entwickeln und also nicht die Messung der Strömungsgeschwindigkeit des diesen Filter durchsetzenden Fließmittels durch das für die Temperatur empfindliche Element stören. Im Gegenteil mit wenig zähflüssigen Fließmitteln, wie die ein wenig gewundene Leitungen mit gewöhnlicher Geometrie durchfliessenden Luft sind die Druckverluste durch Dissipation kinetischer Energie am meisten einflußreich und es ist genau der Fall mit der Umführungsleitung der hier oben verwendeten Vorrichtung, wodurch somit solche Druckverluste, die die Bestimmung der Verschmutzung des Luftfilters verfälschen, verursacht werden.
An zweiter Stelle setzt der Betrieb der Meß brücke mit veränderlichen Widerständen der obigen Vorrichtung voraus, dass die Temperaturgleichgewichtsbedingungen jedes der beiden empfindlichen Elemente dieser Brücke unter der doppelten Wirkung einer durch jedes Element gelieferten Wärmeleistung und der Abkühlung desselben unter der Wirkung der Strömungsgeschwindigkeit des Fließmittels (Luft), in welchen es getaucht ist, erreicht werden. Ein richtiger Betrieb dieser Meß brücke setzt eine identische Gleichheit von Fließmitteltemperaturen bei der Annäherung der beiden empfindlichen Elemente dieser Brücke voraus. Nun ist das nicht der Fall, da die Temperatur der in der ausserhalb der Hauptleitung gelegenen Umführungsleitung strömenden Luft sich bedeutend von derjeniger des in der Hauptleitung strömenden Fließmittels unterscheidet und damit solche Temperaturen etwa gleich sein sollen, würde es dann erforderlich sein, Mittel zur Umrührung der Luft zur Gewährleistung de Homogenität der Temperaturen und eine vollkommene Isolierung der Wände dieser Leitungen gegenüber der äusseren Umgebung vorzusehen.
Die vorliegende Erfindung hat ebenfalls zum Ziel, die hier oben beschriebenen Nachteile der vorangehend beschriebenen Aufspürvorrichtung zu beseitigen, indem sie eine Vorrichtung zur Erfassung der Verschmutzung eines Luftfilters vorschlägt, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsleitung in der Hauptleitung axial untergebracht ist und den Luftfilter durchsetzt, wobei sie stromaufwärts und stromabwärts des letzteren ausmündet und das zweite Fühlermittel in der die Hilfsleitung durchfliessenden Luftströmung angeordnet und in der Nähe des ersten Fühlermittels gelegen ist.
Vorteilhaft ist die Hilfsleitung ein venturidüsenformiges Rohr.
Gemäss einem anderen Merkmal der Erfindung umfasst die Vorrichtung einen mit dem Luftfilter fest verbundenen und in diesem einen sich an die Hilfsleitung anschliessenden isolierten Teil des Luftfilters abgrenzenden Körper zum Tragen der Hilfsleitung und ist das erste Fühlermittel in der den isolierten Abschnitt des Luftfilters durchfliessenden Luftströmung gelegen.
Vorteilhaft sind das erste und das zweite Fühlermittel in einem ausserhalb des Luftfilters gelegenen und sich an der unterstromigen Fläche des Luftfilters abstützenden kastenförmigen Vorderteil des Tragkörpers angeordnet und etwa in einer selben in der Nähe der den Boden des Vorderteiles bildenden Wand liegenden Ebene jeweils gegenüber zwei in der den Boden bildenden Wand gebildeten Öffnungen gelegen, welche Öffnungen den Durchfluss jeweils der durch die Hilfsleitung strömenden Luft und der durch den isolierten Abschnitt des Luftfilters strömenden Luft gestatten.
Das erste und das zweite Fühlermittel sind an einer Tragplatte angeordnet, wobei sie jeweils in zwei Öffnungen der in dem Vorderteil des Tragkörpers abnehmbar untergebrachten und in diesem Vorderteil durch einen an dem Tragkörper befestigten Deckel eingeschlossenen Tragplatte gelagert sind, wobei der Deckel ebenfalls zwei Öffnungen mit Durchmessern und Abstand, die denjenigen der Öffnungen der Trag platte und der einen Boden bildenden Platte gleich sind, umfasst, um den Luftdurchfluss durch die Hilfsleitung und den isolierten Abschnitt des Luftfilters zu gestatten.
Die Trag platte bildet eine gedruckte Schaltung, auf welcher das erste und das zweite Fühlermittel sowie die elektronische Schaltung zur Verarbeitung der von diesen Fühlermitteln kommenden Signale eingesetzt sind.
Gemäss einer abgewandelten Ausführungsform bilden die Tragplatte, das erste und das zweite Fühlermittel und die elektronische Schaltung zur Verarbeitung der Signale aus diesen Fühlermitteln einen integrierten monolithischen Bestandteil aus Silizium.
Vorteilhaft umfasst der Trag körper zwei an die den Boden des Vorderteiles angeschlossene und den Luftfilter durchsetzende hintere, identische, parallele Elemente, welche voneinander getrennt sind, um den isolierten Abschnitt des Luftfilters abzugrenzen.
Die Hilfsleitung wird in einem der hinteren Elemente durch einen dieses hintere Element verlängernden und von dem Luftfilter vorspringenden Stift abgegrenzt.
Das andere hintere Element ist ebenfalls durch einen aus dem Luftfilter vorspringenden Stift verlängert und der Vorderteil des Tragkörpers wird in Abstützung an der entsprechenden Fläche des Luftfilters durch zwei jeweils an den beiden Stiften befestigte Halteglieder gehalten, indem er zur Abstützung an der entgegengesetzten Fläche des Luftfilters kommt und die jeweils z.B. durch eine geschlitzte Federscheibe gebildet werden.
Im Falle, wo der Luftfilter der Gattung mit Falten ist, schmiegen sich die beiden hinteren Elemente des Tragkörpers an den Hohlraum einer Falte des Luftfilters an und durchsetzen die beiden Stifte den Anschlußrand dieser Falte.
Das erste und das zweite Fühlermittel werden jeweils durch zwei in die den Luftfilter und die Hilfsleitung durchfliessenden Luftströmungen getauchte elektrisch leitende Elemente gebildet, deren Widerstände mit der an die Geschwindigkeit dieser Luftströmung gebundenen Temperatur veränderlich sind.
Die vorgenannte elektronische Verarbeitungsschaltung ist ausgelegt, um die veränderlichen Widerstandswerte der beiden elektrisch leitenden Elemente zu vergleichen, deren Widerstände positive oder negative Temperaturkoeffizienten aufweisen und um das die Grenzverschmutzung des Luftfilters darstellende Signal zu abzugeben, wenn das Verhältnis der Widerstandswerte dieser beiden Elemente dem Grenzdruckverlust des Luftfilters entspricht.
Vorteilhaft umfast die elektronische Schaltung eine Meßbrückenschaltung mit Widerständen, deren zwei benachbarten Schenkel jeweils die beiden leitenden Elemente mit veränderlichen Widerständen aufweisen, welche eine bestimmte Unbalanzspannung der Brücke abgeben, wenn das Verhältnis der Widerstandswerte der leitenden Elemente dem Grenzdruckverlust des Luftfilters entspricht; und einen an den Ausgang der Meßbrückenschaltung mit Widerständen angeschlossenen Verstärker, um die Ausgangsspannung der Meßbrückenschaltung zu verstärken und somit das die Grenzverschmutzung des Luftfilters darstellende Signal abzugeben.
Vorteilhaft sind der Vorderteil, die hinteren Elemente und die Stifte des Tragkörpers einstückig hergestellt.
Die Erfindung wird besser verstanden werden und weitere Ziele, Merkmale, Einzelheiten und Vorteile derselben werden deutlicher im Laufe der erläuternden Beschreibung, die folgen wird und in bezug auf die nur als ein mehrere Ausführungsformen der Erfindung veranschaulichendes Beispiel gebenden schematischen beigefügten Zeichnungen gemacht worden ist, erscheinen und in welchen:
Die Figur 1 stellt eine die Erfassung der Verschmutzung eines Luftfilters gestattende Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung dar;
Die Figur 2 stellt eine die Weiterentwicklung der Drücke in einer Luftbehandlungsanlage in Abhängigkeit der Mengendurchsatzleistungen und des Druckverlustes des dieser Anlage zugeordneten Luftfilters zeigende Kurve dar;
Die Figur 3 stellt eine die Weiterentwicklung der Drücke in Abhängigkeit der sich in der Umführungshilfsleitung aus dem Druckverlust des Filters ergebenden Luftmengendurchsatzleistungen zeigende Kurve dar.
Die Figuren 4 bis 6 stellen Ausführungsabwandlungen der erfindungsgemässen Vorrichtung dar;
Die Figur 7 stellt eine derjenigen der Figur 1 ähnliche Vorrichtung zum Aufspüren der Verschmutzung eines Luftfilters dar;
Die Figur 8 stellt die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Erfassung der Verschmutzung eines Luftfilters in explodierter Ansicht dar;
Die Figur 9 ist eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie IX-IX der Figur 8;
Die Figur 10 ist eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie X-X der Figur 8;
Die Figur 11 ist eine derjenigen der Figur 9 ähnliche Ansicht im Schnitt der Aufspürungsvorrichtung in zusammengebauter Stellung;
Die Figur 12 ist eine derjenigen der Figur 10 ähnliche Ansicht im Schnitt der Aufspürungsvorrichtung in zusammengebauter Stellung;
Die Figur 13 stellt die in einem Luftfilter der flachen Bauart angeordnete Aufspürungsvorrichtung nach der Erfindung im Schnitt dar.
Die Figur 14 ist eine eine an einem Ende des in der erfindungsgemässen Vorrichtung verwendeten Venturirohres vorgesehene Kappe darstellende Teilansicht im Schnitt;
Die Figur 5 ist eine eine Ausführungsabwandlung der erfindungsgemässen Vorrichtung darstellende, derjenigen der Figur 8 ähnliche explodierte Ansicht;
Die Figur 16 ist eine vergrösserte schaubildliche Ansicht gemäss dem Pfeil XVI eines in der Vorrichtung der Figur 15 verwendeten integrierten monolithischen Bestandteiles aus Silizium.
Die Vorrichtung nach der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figur 1 beschrieben werden, auf welcher man eine schematisch dargestellte eine an die Saugseite eines Gebläses 2 angeschlossene Luftleitung 1 umfassende Luftbehandlungsanlage sehen kann, wobei diese Luftleitung mit einem zwischen dem oberstromigen Abschnitt a und dem unterstromigen Abschnitt 1b der Luftleitung 1 angeordneten Filter 3 versehen ist.
Auf dieser Figur kann man einen in dem Abschnitt 1 a der Luftleitung 1 an einer ihn der den Filter durchfliessenden Luftströmung unterwerfenden Stelle gestellten veränderlichen elektrischen Widerstand 4 und einen zweiten in einer stromaufwärts und stromabwärts des Luftfilters 3 durch in die Leitung 1 ausmündende Leitungsabschnitte 6a und 6b angeschlossenen Hilfsleitung 6 gestellten veränderlichen elektrischen Widerstand 5 sehen.
Diese Figur stellt die elektrische Speisung der beiden veränderlichen Widerstände gemäss einer sogenannten Brückenschaltung zur Speisung aus einer Quelle 8 und ebenfalls ein an die Vorrichtung durch einen Verstärker 10 hindurch angeschlossenes Anzeigeglied 9 schematisch dar.
Zur grösseren Einfachheit kann die Hilfsumführungsleitung 6 derart bemessen sein, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Luft in dem Abschnitt zum Einsetzen des elektrischen Widerstandes 5 der Strömungsgeschwindigkeit der Luft in dem Abschnitt 1b der Hauptluftleitung ungefähr gleich sein soll, wenn der Filter in dem Sauberkeitsanfangszustand ist. Nach Bedürfnis, um diese Gleichheit auszuführen, ohne auf eine schwierige Bemessung der Leitungen ausweichen zu müssen, kann eine kalibrierte Öffnung 11 in der Hilfsleitung 6 gestellt werden. Die kalibrierte Öffnung 11 kann durch eine die Einstellung der Mengendurchsatzleistung auf den gewünschten Wert gestattende Düse erreicht werden.
Vorzugsweise und ohne, dass diese Bedingung eine Notwendigkeit sei, können die veränderlichen elektrischen Widerstände 4, 5 mit benachbarten oder identischen ohmischen Werten gewählt werden.
Die Vorrichtung zur Messung des Verschmutzungszustandes des bei der mit einer veränderlichen Luftmengendurchsatzleistung arbeitenden Luftbehandlungseinrichtung verwendeten Luftfilters 3 hat eine Arbeitsweise, die sich auf die vergleichende Verarbeitung von zwei in relativen Werten ausgedrückten Nachrichten und von physikalischen Grössen derselben Gattung gründet, dank einer durch die Brückenschaltung mit Widerständen gebildeten thermischen Balanzvorrichtung.
Zu diesem Zweck verbindet der Kanal kleinen Querschnittes 6 die stromaufwärts und stromabwärts des Filters 3 gelegenen Teile der Leitung 1 und bildet eine Umführung dieses Filters.
Im Betrieb wird in dieser Leitung unter der Wirkung des auf den Druckverlust des Filters 3 zurückzuführenden Druckunterschiedes, eine Fliessmengendurchsatzleistung hergestellt, deren Grösse von dem besagten Druckverlust abhängt.
Die das Mittel zur Emittelung der Verstopfung des Filters bildende thermische Balanz ist eine Vorrichtung, die den Vergleich zwischen einer die Geschwindigkeit des den Filter 3 durchfliessenden Fließmittels darstellenden Nachricht und einer die Strömungsgeschwindigkeit des Fließmittels in dem zwischen der oberstromigen und der unterstromigen Seite des Filters 3 geschaffenen Umführungskanal 6 darstellenden Nachricht durchführt.
Die die den Filter 3 durchfliessende Luftgeschwindigkeit darstellende erste dieser Nachrichten wird durch die Widerstandsveränderung eines in den diesen Filter durchfliessenden Luftstrom gestellten elektrischen Leiters geliefert. Diese Widerstandsänderung wird unter dem Einfluss der Luftgeschwindigkeit verursacht, die die thermische Dissipation der elektrischen Energie, die an ihm angelegt wird, gewährleistet, wodurch die Stabilisierungstemperatur des besagten Widerstandes verändert wird.
Die zweite Nachricht wird ebenfalls durch die Widerstandsänderung eines in der als Umführung des Filters 3 gestellten Lufthilfsleitung angeordneten zweiten elektrischen Widerstandes geliefert.
Gemäss einem bekannten Grundsatz werden die sich auf den oh mischen Wert der beiden Widerstände beziehenden Nachrichten dadurch erhalten, dass man die Widerstände dem Durchgang eines elektrischen Stromes unterwirft. Der Durchgang dieses Stromes verursacht eine Erwärmung der besagten Widerstände. Diese Erwärmung ist um so weniger gross, als diese Widerstände durch eine schnelle Strömung des Fließ mittels stärker abgekühlt werden.
Es ist bekannt, dass die Charakteristiken der spezifischen elektrischen Leitungswiderstände von gewissen leitenden Materialien in Abhängigkeit deren Temperatur veränderlich sind. So gibt die Messung des ohmischen Wertes von durch einen elektrischen Strom durchgangenen Widerständen eine Nachricht über den Stärkegrad der Luftströmung, die sie umströmt. Bei den meisten Materialien steigt der spezifische elektrische Widerstand mit der Temperatur und bei gewissen anderen nimmt der spezifische Leitungswiderstand mit der Temperatur ab, wobei diese letzteren sogenannte einen negativen Koeffizient aufweisende Materialien sind.
Häufig sind die in diesen Anwendungen verwendeten Materialien mit positivem Temperaturkoeffizient Platinlegierungen und sind die Materialien mit negativem Temperaturkoeffizient unter der Bezeichnung von Thermistoren bekannt. Ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, kann die eine oder die andere dieser Werkstofffamilien verwendet werden.
Die als Vergleichsmittel verwendete Brückenschaltung ist fähig, eine elektrische Nachricht über den Gleichgewichtszustand der ohmischen Werte der beiden veränderlichen Widerstände zu liefern.
Die so gebildete Gesamtanordnung, die aus einer elektrisch gespeisten Brücke von Widerständen, zwei mit festgesetztem ohmischem Wert und zwei mit veränderlichem ohmischem Wert und, wenn notwendig, aus einem Verstärkermittel besteht, gestattet die Aufspürung des Unbalanzes, bildet eine thermische Balanz, die fähig ist, zur Auspürung einer relativen Änderung der Geschwindigkeit von in den beiden Leitungen 1 und 6 fliessenden Fließmitteln verwendet zu werden.
Die sich aus diesem Vergleich ergebende elektrische Nachricht kann unmittelbar zu dem Anzeigeglied 9 hin oder durch das Verstärkemittel 10 befördert werden.
Um die Arbeitsweise der Erfindung genauer zu verstehen, ist es nützlich, sich auf die Figur 2 zurückzubeziehen, die die Weiterentwicklung der Drücke in der Luftbehandlungseinrichtung der Figur 1 in Abhängigkeit der Mengendurchsatzleistungs- und Druckverlustbedingungen des Luftfilters 3, der ihr zugeordnet ist, darlegt.
Auf dieser Figur, wo die Luftmengendurchsatzleistungen auf der Abszisse und die Drücke auf der Ordinate abgetragen worden sind, sieht man die Kurve der durch ein mit verschiedenen Geschwindigkeiten angetriebenes Gebläse erzeugten Mengendurchsatzleistungen (Kurven IIa bis IIc) sowie die den Druckverlust des in seinem ursprünglichen, d.h. sauberen Zustand vorausgesetzten Luftfilters 3 anzeigende Kurve IIe.
Der Schnittpunkt A der die Leistungen des mit der Geschwindigkeit IIa umlaufenden Gebläses darstellenden Kurve mit der die Druckverluste der Luftbehandlungsanlage darstellenden Kurve IIe gibt den durch das Gebläse unter diesen Verwendungsbedingungen erzeugten Luftmengendurchsatz und Druck an.
Ebenso würde der Punkt B die Mengendurchsatzleistungs- und Druckbedingungen für die Drehgeschwindigkeit IIc des Gebläses darstellen.
Wenn nach einer gewissen Betriebszeit der Luftfilter 3 sich allmählich mit Stäuben, für deren Zurückhalten er bestimmt ist, füllt, nehmen seine Druckverluste zu und die kennzeichnende Kurve IIe versetzt sich fortschreitend, um bei IIf liegen zu kommen, was als Höchstgrenzwert einer annehmbaren Verschmutzung betrachtet wird.
Man sieht dann, dass in begleitender Weise mit der Zunahme des Druckverlustes des Filters 3, die Betriebspunkte A und B, die immer an der Kreuzungsstelle zwischen der den Betrieb des Gebläses kennzeichnenden Kurve und der den Druckverlust der Anlage darstellenden Kurve gelegen sind, sich jeweils zu C und D hin versetzen.
Die Kurve der Figur 3 zeigt, bei demselben Druckmaßstab, aber mit einem anderen Mengendurchsatzleistungsmaßstab, die sich in der Hilfsumführungsleitung 6, aus dem Druckverlust des Filters 3 ergebenden Luftmengendurchsatzleistung.
Auf der Figur 2 stellt man fest, dass die Verschmutzung des Filters (Übergang vom Punkt A auf den Punkt C) eine Mengendurchsatzleistungsverminderung (Übergang vom darstellenden Punkt A1 auf den Punkt C1), also der Luftgeschwindigkeit beim Durchgang durch den Filter 3 verursacht und auf der Figur 3 sieht man, dass eine Zunahme der manometrischen Druckhöhe zwischen den Seiten dieses Filters im Gegenteil eine Mengendurchsatzleistungserhöhung (von A'1 bis C'1), also eine Geschwindigkeitssteigerung in der Überführungsleitung 6 verursacht.
Diese Feststellung würde dieselbe sein, was auch die Drehgeschwindigkeit des Gebläses oder die Einstellung der Luftmengendurchsatzleistung der Anlage sein mag.
Man versteht somit, dass die für die Erfassung der Strömungsgeschwindigkeiten in der Hauptluftleitung und in der umführungsleitung 6 vorausgesetzte thermische Balanz, die im Gleichgewicht ist, wenn der Filter im neuen Zustand ist, aus dem Gleichgewicht kommen wird, sobald der Druckverlust dieses Filters die Neigung haben wird, zuzunehmen, um so mehr als eine der Geschwindigkeiten die Neigung haben wird, abzunehmen, während die andere nur steigen wird.
Auf denselben Figuren kann man noch feststellen, dass, getrennt betrachtet, die Mengendurchsatzveflusterscheinungen in der Hauptleitung 1 und die Mengendurchsatzgewinnerscheinungen in der Umführungsleitung 6 sehr von den Betriebsbedingungen der Anlage abhängig sind : der Mengendurchsatzverlust A1 bis C1 ist vielmehr grösser als der Mengendurchsatzverlust B1 bis D1 ebenso für die gleichzeitige Zunahme der Mengendurchsatzleistung von A'1 bis C'1 im Vergleich mit B'1 bis D'1. Man kann im Gegenteil feststellen, dass die Summe im absoluten Wert dieser Mengendurchsatzänderungen, welche durch die thermische Balanzbrückenschaltung nachgewiesen wird, nahezu konstant ist, wodurch die Schaltung verhältnismässig unempfindlich für die Verwendungsbedingungen des Luftbehandlungssystems gemacht wird.
Von neuem zurückkommend auf die Figur 1 kann man sehen, dass in einer ersten Zeit, in Abwesenheit jeder Luftbewegung, mit der Gesamtanordnung unter Spannung gesetzt, wenn die Widerstände 4 und 5 wenig unterschiedliche ohmische Werte haben und wenn man annimmt, dass die Widerstände 12, 13 und 14 in Reihenschaltung gleich sind, der Strom mit etwa gleichen Werten in den beiden Schenkeln der Brücke stattfindet.
Die Wirkung auf den veränderlichen Widerstand 14 gestattet die Einstellung des Wertes der Widerständel 3 und 14 in Reihenschaltung auf einen derartigen Wert, dass an den Punkten 15 und 16 der Brücke, die Spannung die gleiche ist. Die Widerstände 4 und 5 mit der Gleichheit nahen ohmischen Werten und die einer selben Stromstärke unterworfen sind, erfahren eine gleiche Erwärmung. Unter der Wirkung dieser Erwärmung werden die ohmischen Werte dieser Widerstände in gleichartiger Weise geändert werden und dadurch wird das verstärkte Ausgangssignal null sein.
Wenn die Gesamtanordnung in Betrieb gesetzt wird und der Luftmengendurchsatz durch den vorausgesetzt sauberen oder sehr wenig verschmuitzten Filter 3 hergestellt wird, wird der elektrische Widerstand 4 im Verhältnis zu der Geschwindigkeit der Luft, die ihn durchfliesst, abgekühlt. Unter dieser Wirkung wird der oh mische Wert dieses Widerstandes 4 in bezug auf seinen Ursprungswert geändert.
In gleichzeitiger Weise wird ein Druckunterschied, der zugleich von der Luftgeschwindigkeit und von dem Verschmutzungszustand des Filters herrührt, zwischen den beiden Seiten des Filters hergestellt, wie man es auf dem Diagramm der Figur 2 sehen kann.
Unter dem Einfluss dieses an den beiden Enden der Leitung 6 angelegten Druckunterschiedes wird in der Kammer 6c derselben ein Luftmengendurchsatz hergestellt, dessen durch den Wert des Durchmessers des kalibrierten Loches 11 festgesetzte Geschwindigkeit aus Baugründen identisch mit derjenigen der Luft beim Durchgang durch den Querschnitt des Filters 3 ist.
Der elektrische Widerstand 5, der derselben Stromstärke, wie diejenige, die den Widerstand 4 durchfliesst, unterworfen ist, wird einer ähnlichen Erwärmung unterworfen, die durch eine auf die Luftgeschwindigkeit in der Kammer 6c zurückzuführende gleichartige Abkühlung ausgeglichen wird. Demzufolge wird der ohmische Wert dieses Widerstandes 5 identisch mit demjenigen des Widerstandes 4 verändert.
Unter diesen Bedingungen wird das Ausgangssignal wieder null bleiben.
Dieser Umstand wird fortgesetzt, was auch der durch das Gebläse 2 erzeugte Mengendurchsatz sein mag, solange der Filter 3 nicht verschmutzt sein wird.
Solange dieser Umstand fortdauert, wird der Potentialunterschied an den Anschluß klemmen 15 und 16 der Brücke null oder so schwach sein, dass kein Signal durch den Verstärker 10 erzeugt werden wird.
Sobald unter der Wirkung der Ansammlung von Teilchen, der Druckverlust des Filters 3 bei einem selben eine gegebene Luftgeschwindigkeit im Bereich des Widerstandes 4 erzeugenden Luftmengendurchsatz, die Neigung haben wird, sich zu erhöhen, wird der Druckunterschied an den ausmündenden Enden 17 und 18 der Leitung 6 zunehmen.
Dieser Druckunterschied wird in der Kammer 6c im Bereich des elektrischen Widerstandes 5 eine höhere Luftgeschwindigkeit, als diejenige, die im Bereich des Widerstandes 4 erzeugt worden ist, erzeugen. Daraus wird sich eine stärkere Abkühlung dieses Widerstandes und demzufolge ein unterschiedlicher thermischer Gleichgewichtszustand ergeben, der diesem veränderlichen Widerstand einen sich von demjenigen des Widerstandes 4 unterscheidenen ohmischen Wert verleihen wird.
Unter der Wirkung dieses ohmischen Wertunterschiedes wird die Meß brücke ausser Gleichgewicht kommen und ein kleiner Potentialunterschied wird an den Anschluß klemmen 15 und 16 der Brücke erscheinen. Wenn er an dem Eingang des Verstärkers 10 angelegt wird, wird dieser Potentialunterschied ein verwertbares Alarmsignal oder Anzeigesignal des Verschmutzungszustandes des Filters 3 abgeben.
Zum Zweck eines leichteren Verständnisses ist die Arbeitsweise der Gesamtanordnung mit der Annahme der Gleichheit der ohmischen Ursprungswerte der veränderlichen Widerstände dargelegt worden, aber ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, können diese Widerstände unterschiedlich sein und kann dieser Unterschied durch eine angepasste elektronische Einrichtung ausgeglichen werden. Ebenso ist angenommen worden, dass gleiche Luftgeschwindigkeiten am Ausgang des nicht verschmutzten Filters 3 und in der Umführungskammer 6 erzeugt wurden. Diese Geschwindigkeiten können jedoch unterschiedlich sein, wenn diese Unterschiede nur durch geeignete Werte der Widerstände oder durch eine angepasste elektronische Einrichtung ausgeglichen werden.
Es ist selbstverständlich, dass die hier oben beschriebene Ausführungsform nur ein Beispiel ist und dass man sie insbesondere durch Ersatz durch technische Äquivalente ändern könnte, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere kann die Messung der ohmischen Werte der veränderlichen Widerstände durch irgendein anderes bekanntes Mittel und/oder durch den erst nach Verstärkung des Spannungssignals ausgeführten Vergleich dieser Werte durchgeführt werden.
Die Figur 4 stellt eine Schaltungsabwandlung der Brücke mit Widerständen dar, wo der der den Filter 3 durchfliessenden Luftströmung unterworfene veränderliche Widerstand 4 stromabwärts desselben angeordnet ist, ohne dass diese Anordnung sich ausserhalb des Rahmens der Erfindung befindet.
Die Figur 5 stellt eine andere Schaltungsabwandlung dar, die sich mehr besonders an diejenigen Fällen, wo der Luftfilter 3 vor irgend jedem Behandlungsglied in der Strömungsrichtung gestellt ist, anpasst. In diesem Fall ist der stromaufwärts des Filters 3 herrschende Druck sehr nahe bei dem Aussenluftdruck und unterscheidet sich von diesem nur durch einen Wert, der nur von dem behandelten Luftmengendurchsatz abhängt. Die Hilfsluftleitung 6 kann dann vorteilhaft sich auf eine einfache Aussenlufteinlaßleitung zurückführen lassen.
Bei den hier oben vorgeschlagenen Ausführungsformen haben die veränderlichen Widerstände der Meßbrückenschaltung eine doppelte Funktion : die Erwärmung zu gewährleisten und die Messung der Stabilisierungstemperatur der Gesamtanordnung zu gestatten. Es ist selbstverständlich, dass diese beiden Funktionen durch getrennte Glieder, wie auf der Figur 6 dargestellt, durchgeführt werden könnten. Auf dieser Figur sind zwei elektrisch aus der Quelle 8 gespeiste und in thermischer Verbindung mit den veränderlichen Widerständen 4 und 5 stehende Heizungsfestwiderstände 19 und 20 dargestellt. Ohne die vorliegende Erfindung zu verlassen und durch Erweiterung dieser letzten Anordnung und gemäss einem bekannten Strömungsgeschwindigkeitsmessungsgrundsatz können die die Erwärmung gewährleistenden Widerstände und die die Messung gewährleistenden Widerstände getrennt sein.
Die Figuren 8 bis 16 stellen verschiedene Ausführungsformen dar, die die vorangehend beschriebenen verbessern.
Die Figuren 8 bis 12 stellen die erfindungsgemässe Aufspürvorrichtung dar, die mit einem in einer Hauptleitung, wie der Hauptleitung 1 der Figur 7 einer mit konstanter oder veränderlicher Mengendurchsatzleistung arbeitenden und z.B. durch eine Heizungs- und/oder Klimatisierungsanlage eines Kraftfahrzeuges gebildeten Luftbehandlungsanlage angeordneten Luftfilter 21 der Gattung mit Falten zusammengebaut ist.
Die Aufspürvorrichtung umfasst einen Haupttragkörper 22, der aus einem kastenförmigen Vorderteil 23 besteht, dessen den Boden bildende Wand 24 zwei fluchtend ausgerichtete kreisförmige Durchgangslöcher 25 und 26 und zwei unterhalb der Wand 24 angeschlossene und von dieser deutlich vorspringende parallele hintere Elemente 27, 28 aufweist. Die beiden hinteren Elemente 27, 28 sind identisch und haben jeweils eine sich an den Hohlraum eines Faltens des Luftfilters 21 anschmiegende abschrägungsförmige Gestalt, welcher Hohlraum durch die Seitenflächen 21a und 21b der Falte abgegrenzt ist. Jedes hintere Element 27, 28 wird durch einen den Anschlußrand der Falte durchsetzenden und von dieser vorspringenden Stift 29, 30 verlängert. Der Vorderteil 23 ruht auf der unterstromigen Fläche des Luftfilters 21 über die sich an zwei benachbarten Rändern der beiden beiderseits der die hinteren Elemente 27, 28 enthaltenden Falte gelegenen Falten abstützende Wand 24 und weist zwei Seitenwände 31, 32 auf, die unterhalb der Wand 24 über eine gewisse Entfernung vorspringen, wobei sie sich jeweils an zwei entgegengesetzten Aussenflächen der beiden benachbarten Falten abstützen. Der Körper 22 wird somit in bezug auf den Luftfilter 21 durch die beiden Seitenwände 31, 32 in Stellung gehalten und ist an diesem Filter durch zwei geschlitzte Federscheiben 33, 34 befestigt, die durch elastisches Aufklemmen jeweils auf die Stifte 29 und 30 befestigt sind und in Anschlag an den Anschlußrand der Seitenflächen 21a, 21b der die hinteren Elemente 27 und 28 enthaltenden Falte kommen. Vorzugsweise sind der Vorderteil 23, die hinteren Elemente 27, 28 und die Stifte 29, 30 des Körpers 22 einstückig ausgebildet.
In der mit dem Luftfilter 21 zusammengebauten Stellung des Tragkörpers 22 grenzen die hinteren Elemente 27 und 28 miteinander einen isolierten Abschnitt 21c des Luftfilters 21 ab, durch welchen die die Öffnung 25 durchfliessende Durchgangsluft von unten nach oben bei Betrachtung der Figur 8 strömt.
Der dem hinteren Element 28 zugeordnete Stift 30 weist eine in die Öffnung 26 einmündende zylindrische Axialbohrung auf, an welche Öffnung die Bohrung über eine in dem hinteren Element 28 unter einem Winkel an der Spitze von ungefähr 70 ausgebildete kegelstumpfförmige Bohrung 28a angeschlossen ist. Das freie Ende des Stiftes 30 schliesst sich an die Bohrung 30a über eine Ausrundung 30b an. Die Ausrundung 30b, die Bohrung 30a, die in bezug auf die Figur 9 nach oben divergierende kegelstumpfförmige Bohrung 28a und die Öffnung 26 bilden eine als Venturirohr ausgebildete Hilfsleitung die sich in der Hauptleitung parallel zur Längsachse derselben erstreckt und stromaufwärts und stromabwärts des Luftfilters 21 ausmündet. Somit kann Luft durch die eine Umführungsleitung bildende Hilfsleitung 35 hindurch fliessen, ohne das filtrierende Material des Luftfilters 21 zu durchfliessen. Der isolierte Abschnitt 21c des Filters 21 grenzt an die Hilfsleitung 35 an und ist also in der Nähe derselben.
Ein Plättchen 36 ist in dem kastenförmigen Vorderteil 23 des Körpers 22 abnehmbar untergebracht und in dem Teil 23 durch einen an dem Vorderteil 23 befestigten Deckel 37 eingeschlossen. Das Plättchen 36 weist zwei Durchgangslöcher 38 und 39 auf, mit Durch messern und Abstand, die jeweils den Durch messern und Abstand der Löcher 25 und 26 der Wand 24 gleich sind. In der in dem Teil 23 eingebauten Stellung des Plättchens 36 sind die Löcher 38 und 39 jeweils mit den Löchern 25 und 26 koaxial und gewährleisten den Durchfluß der Luft durch den filtrierenden Abschnitt 21c und durch die Hilfsleitung 35. Der Deckel 37 weist ebenfalls zwei zylindrische Öffnungen 40 und 41 auf, deren Durchmesser und Abstand den Durchmessern und Abstand der Löcher 38 und 39 des Plättchens 36 gleich sind. In der auf den Teil 23 angebauten Stellung des Deckels 37 sind die Löcher 40 und 41 jeweils mit den Löchern 38 und 39 koaxial nebeneinandergestellt, um die Luftströmung durch den filtrierenden Abschnitt 21c und durch die Hilfsleitung 35 zu gestatten. Wie dargestellt, sind die Löcher 40 und 41 an der Oberfläche des Deckels 37 durch Ausrunduhgen 40a und 41a angeschlossen.
Das Plättchen 36 ist aus einem elektrisch isolierenden leitende Spuren 42 tragenden Werkstoff hergestellt, weiche Spuren das Plättchen 36 als gedruckte Schaltung gestalten und mit deren Enden zwei Fühlermittel 43 Und 44 elektrisch verbunden sind, die an dem Plättchen 36 derart angeordnet sind, dass sie an den Mittelpunkten jeweils der Löcher 38 und 39 etwa in einer selben Ebene liegen, um sich jeweils gegenüber den beiden Löchern 25 und 26 der Wand 24 zu befinden. Demzufolge ist das Fühlermittel 43 in der den filtrierenden Abschnitt 21 c und die Löcher in Reihenanordnung 25, 38 und 40 durchfliessenden Luftströmung getaucht, während das Fühlermittel 44 in der die Hilfsleitung 35 und die Löcher in Reihenanordnung 26, 39 und 41 durchfliessenden Luftströmung getaucht ist. Das Plättchen 36 weist ebenfalls Anschluß klemmen 45 zum Anschluß der Ausgänge der Fühlermittel 43 und 44 an einen elektronischen Kreislauf 46 zur Verarbeitung der Signale aus den Fühlermitteln, der identisch mit demjenigen, der auf der Figur 1 dargestellt ist und an einer gedruckten Schaltungsplatte angeordnet ist, auf. Die elektronische Schaltung 46 ist als an die Anschlußklemmen 45 durch elektrische Drähte angeschlossen dargestellt, aber in Wirklichkeit ist ein Anschlußverbinder zwischen dem Plättchen 36 und der an der gedruckten Schaltungsplatte angeordneten elektrischen Schaltung 46 vorgesehen. Gemäss einer Ausführungsabwandlung ist die elektronische Verarbeitungsschaltung 46 auf dem eine gedruckte Schaltung bildenden Plättchen 36 aufgesetzt.
Die Fühlermittel 43 und 44 sind mit den Fühlermitteln 4 und 5 identisch und in derselben Weise, wie dieselben, in einer Meßbrückenschaltung mit Widerständen angeordnet. Dementsprechend gibt das Fühlermittel 43 ein die Geschwindigkeit der den filtrierenden Abschnitt 21c des Luftfilters 21 durchfliessenden Luft darstellendes elektrisches Signal ab, während das Fühtermittel 44 ein die Geschwindigkeit der die Hilfsleitung 35 durchströmenden Luft darstellendes elektrisches Signal abgibt. Vorzugsweise wird jedes Fühlermittel 43, 44 durch einen elektrischen Stromleiter gebildet, dessen Widerstandswert sich unter dem Einfluß der Geschwindigkeit der Luft, in welcher er eingetaucht ist, verändert, welche die Wärmedissipation der elektrischen Energie, die an ihm angelegt ist, gewährleistet und die Stabilisierungstemperatur des Widerstandes dieses Leiters ändert. Jedes Fühlermittel 43, 44 kann aufgrund eines Werkstoffes mit positivem Temperaturkoeffizienten hergestellt werden, dessen spezifischer elektrischer Widerstand somit mit der Temperatur zunimmt oder aufgrund eines Werkstoffes mit negativem Temperaturkoeffizienten bzw. Thermistors, dessen spezifischer elektrischer Widerstand mit der Temperatur abnimmt.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Aufspürvorrichtung ergibt sich bereits zum Teil aus der Beschreibung, die davon hier oben gemacht worden ist und wird jetzt erläutert werden.
Man wird ganz zuerst bemerken, dass die den zwischen den beiden hinteren Elementen 27 und 28 abgegrenzten filtrierenden Abschnitt 21c durchfliessende Luft eine die die Gesamtanordnung des Filters 21 durchfliessende Luft ganz und gar darstellende Probe ist.
Unter dem Einfluss des Druckverlustes, der durch den Filter 21 der Luftströmung entgegenwirkt, erzeugt der zwischen den beiden Enden der Venturihilfsleitung 35 herrschende Druckunterschied einen Luftmengendurchsatz, in welchem das Fühlermittel 44 eingetaucht ist, ohne den Luftfilter 21 zu durchqueren. Man wird darauf hinweisen, dass die Druckverluste der geraden Hilfsleitung 35 im wesentlichen Reibungsverluste sind und dass diese Verluste von dem Verschmutzungszustand des Luftfilters 21 unabhängig sind. Es ist ebenfalls wichtig darauf hinzuweisen, dass die durch die Hilfsleitung 35 fliessenden Luftströme und die den filtrierenden Abschnitt 21c des Filters 21 durchströmenden Luftströme sehr benachbarte Ursprünge in der allgemeinen Strömung haben und kein Temperaturgradient zwischen diesen Luftsträmen vorhanden ist, da diese einander sehr benachbart sind. Demzufolge werden die Wärmedissipationsbedingungen der beiden in der Nähe voneinander liegenden Fühlermittel 43 und 44 nur von den jeweils den Abschnitt 21c des Filters 21 und die Hilfsleitung 35 durchfliessenden Luftmengendurchsätzen oder Geschwindigkeiten abhängen.
Wenn die Luft z.B. unter der Wirkung des Gebläses 2 in der Hauptleitung 1 in Strömung gesetzt wird und der Luftfilter 21 sauber oder wenig verschmutzt ist, strömt die Luft ziemlich frei durch den Filter 21 hindurch, wobei sie einen mässigen Druckverlust innerhalb desselben erzeugt und einen Druckunterschied zwischen den Seiten dieses Filters schafft. Dieser Druckverlust erzeugt eine mässige Luftströmung in der Hilfsleitung 35. Der die Leitung 35 durchfliessende Luftmengendurchsatz, in welchem das Fühlermittel 44 eingetaucht ist, verleiht demselben eine thermische Gleichgewichtstemperatur, die sich aus der einander zugeordneten Wirkung des Durchganges des durch die Meßbrücke abgegebenen elektrischen Stromes in dem Fühlermittel 44 und der Luftströmungsgeschwindigkeit ergibt. Vergleichsmässig kühlt die mit einer mit derjenigen der den Filter selber durchfliessenden Luft vergleichbaren Geschwindigkeit den filtrierenden Abschnitt 21c des Filters 21 durchfliessende Luft das Fühlermittel 43 viel stärker ab, welches eine niedrigere Temperatur, als diejenige des Fühlermittels 44 erfahren wird. In diesem Fall liefert die Meß brücke ein zur Aktivierung des Anzeigemittels 9 bestimmtes und den sauberen Zustand des Luftfilters 21 meldendes Signal an den Verstärker 10.
Wenn der Filter unter der Wirkung der Zurückhaltung von in der behandelten Luft schwebenden Teilchen sich allmählich verschmutzt, wird der durch den Filter 21 erzeugte Druckverlust die Neigung haben, zuzunehmen, wobei gleichzeitig der Druckunterschied zwischen den Enden des Hilfsventurikanales 35 und demzufolge die Luftströmungsgeschwindigkeit in dieser Leitung erhöht wird. Die Stabilisierungstemperatur des Fühlermittels 44 wird allmählich abnehmen, so dass der ohmische Wert des leitfähigen Elementes dieses Fühlermittels den ohmischen Wert des leitfähigen Elementes des Fühlermittels 43 erreichen wird, wobei dann die Meß brücke der Schaltung 46 zu ihrem Gleichgewichtspunkt an der Grenze der Abgabe eines die Verschmutzung des Filters darstellenden Signals gebracht werden wird. Wenn die Verschmutzung des Filters 21 sich fortsetzt, wird der durch den Filter 21 erzeugte Druckverlust sich ebenfalls erhöhen, wobei der Druckunterschied zwischen den Enden des Hilfsventurikanals 35 und also die Strömungsgeschwindigkeit der Luft, in welcher das Fühlermittel 44 taucht, noch zunehmen wird, wobei der ohmische Wert dieses Fühlermittels dann geändert wird, um eine deutliche Unbalanz der Meßbrücke zu erzeugen, die eine die Verschmutzung des Filters darstellende elektrische Spannung an den Verstärker 10 liefert.
Die Figur 13 stellt dieselbe Vorrichtung, wie diejenige der Figur 8, aber in einem flachen Luftfilter 21 eingesetzt dar.
Die Figur 14 stellt eine Ausführungsabwandlung der Vorrichtung der Figur 8 dar, gemäss welcher man eine im Bereich des Endes des Stiftes 30 der Venturileitung 35, ohne dieselbe zu verschliessen, angeordnete ungefähr halbkugelfärmige Kappe vorsieht. Die Kappe C hat die Funktion, eine Luftströmung mit Umlenkungen am Eingang der Venturileitung 35 zu schaffen, wobei diese als Trägheitsabscheider dient, um zu vermeiden, dass die Stäube grossen Durchmessers den Hals kleineren Durchmessers der Venturileitung 35 verstopfen.
Die Figuren 15 und 16 stellen eine Ausführungsabwandlung der Vorrichtung der Figur 8 dar, gemäss welcher das Tragplättchen 36, die beiden Fühlermittel 43, 44 und die elektronische Schaltung 46 einen in dem Vorderteil 23 des Körpers 22 untergebrachten, integrierten, monolithischen Bestandteil aus Silizium 47 bilden. Wie dargestellt, sind die Fühlermittel 43 und 44 jeweils quer zu zwei Fenstern 38 und 39 angeordnet, die den Löchern 38 und 39 der Figur 8 entsprechen. Diese Figuren zeigen ebenfalls, dass die Anschlußkontaktklemmen 45 mit an Streifen 49 elektrisch angeschlossenen elektrischen Drähte 48 verbunden sind, welche Streifen in entsprechenden weiblichen Teilen eines mit dem Mittel 9 zur Anzeige der Verschmutzung des Filters 21 oder mit einer selbsttätigen Vorrichtung zum Entstopfen dieses Filters verbundenen elektrischen Verbinders 50 einsteckbar sind.

Claims

1. Vorrichtung zur Aufspürung der Verschmutzung eines in einer Hauptleitung (1) einer mit einer konstanten oder veränderlichen Luftdurchsatzmengenleistung arbeitenden Luftbehandlungsanlage gelegenen Luftfilters (3;21) welche eine stromaufwärts und stromabwärts des Luftfilters (3;21) ausmündende Hilfsluftleitung (6;35) ümfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsluftleitung (6;35) eine auf den Druckverlust des Luftfilters (3;21) zurückzuführende Luftströmung mit einer gemäss dem Druckverlust veränderlichen Geschwindigkeit erzeugt und dass die Vorrichtung ebenfalls ein erstes in der Hauptleitung (1) angeordnetes Fühlermittel (4;43) zur Lieferung eines die Strömungsgeschwindigkeit der den Luftfilter (3;21) durchsetzenden Luft betreffendes Signals; ein zweites ein die Luftsträmungsgeschwindigkeit in der Hilfsleitung (6;35) betreffendes Signal lieferndes Fühlermittel (5;44) und einen elektronischen Schaltkreislauf (46) aufweist, welcher ausgehend von den Signalen des ersten und des zweiten Fühlermittels (4,5;43,44) ein die Grenzverschmutzung des Luftfilters (3;21) darstellendes Signal abgibt, wenn die Luftströmungsgeschwindigkeiten in der Hauptleitung (1) und in der Hilfsleitung (6;35) sich durch einen dem Grenzdruckverlust des Luftfilters (3;21) entsprechenden bestimmten Wert voneinander unterscheiden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsluftleitung (6) ein mit der Hauptleitung (1) verbundenes und stromabwärts des Luftfilters (3) ausmündendes Ende hat und das zweite Fühlermittel (5) in der Hilfsleitung (6) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsleitung (6) an die Hauptleitung (1) nebenanschlußartig abgezweigt angeschlossen ist und ebenfalls stromaufwärts des Luftfilters (3) ausmündet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsleitung (6) mit ihrem dem in die Leitung des Luftfilters (3) ausmündenden Ende entgegengesetzten Ende mit der Aussenluft in Verbindung steht.

5. Vorrfchtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsleitung (6) solche Abmessungen hat, dass die Luftströmungsgeschwindigkeit in derselben im Bereich des zweiten Fühlermittels (5) etwa gleich der Geschwindigkeit der den Luftfilter (3) durchfliessenden Luft ist, wenn der Luftfilter (3) sauber ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine in der Hilfsleitung (6) gelegene geeichte Öffnung (6b) gegebenenfalls mit einstellbarem Querschnitt umfasst, um die Luftströmungsgeschwindigkeiten in der Hauptleitung (1) und in der Hilfsleitung (6) etwa gleich zu machen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsleitung (35) in der Hauptleitung (1) axial untergebracht ist und den Luftfilter (21) durchsetzt, indem sie stromaufwärts und stromabwärts des letzteren ausmündet und das zweite Fühlermittel (44) in der die Hilfsleitung (35) durchfliessenden Luftströmung angeordnet und in der Nähe des ersten Fühlermittels (43) gelegen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsleitung (35) ein venturidüsenförmiges Rohr ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass es einen mit dem Luftfilter (21) fest verbundenen und in diesem einen sich an die Hilfsleitung (35) anschliessenden isolierten Teil (21c) des Luftfilters (21) abgrenzenden Körper (22) zum Tragen der Hilfsleitung (35) umfasst un dass das erste Fühlermittel (43) in der den isolierten Abschnitt (21c) des Luftfilters (21) durchfliessenden Luftströmung gelegen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Fühlermittel (43, 44) in einem ausserhalb des Luftfilters (21) gelegenen und sich an der unterstromigen Fläche des Luftfilters (21) abstützenden kastenförmigen Vorderteil (23) des Tragkörpers (22) angeordnet sind und etwa in einer selben in der Nähe der den Boden des Vorderteiles (23) bildenden Wand (24) liegenden Ebene jeweils gegenüber zwei in der den Boden bildenden Wand (24) gebildeten Öffnungen (25, 26) gelegen sind, welche Öffnungen den Durchfluss jeweils der durch die Hilfsleitung (35) strömenden Luft und der durch den isolierten Abschnitt (21c) des Luftfilters (21) strömenden Luft gestatten.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Fühlermittel (43, 44) an einer Tragplatte (36) angeordnet sind, wobei sie jeweils in zwei Öffnungen (38, 39) der in dem Vorderteil (23) des Tragkörpers (22) abnehmbar untergebrachten und in diesem Vorderteil durch einen an dem Tragkörper (22) befestigten Deckel (37) eingeschlossenen Tragplatte (36) gelagert sind und die ebenfalls zwei Öffnungen (40, 41) mit Durchmessern und Abstand, die denjenigen der Öffnungen (38, 34, 25, 26) der Tragplatte (36) und der einen Boden bildenden Platte (24) gleich sind, umfasst, um den Luftdurchfluss durch die Hilfsleitung (35) und den isolierten Abschnitt (21c) des Luftfilters (21) zu gestatten.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragplatte (35) eine gedruckte Schaltung bildet, auf welcher das erste und das zweite Fühlermittel (43, 44) sowie die elektronische Schaltung (46) zur Verarbeitung der von diesen Fühlermitteln (43, 44) kommenden Signalen eingesetzt sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragplatte (35), das erste und das zweite Fühlermittel (43, 44) und die elektronische Schaltung (46) zur Verarbeitung der Signale aus diesen Fühlermitteln einen integrierten monolithischen Bestandteil aus Silizium (47) bilden.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (22) zwei an die den Boden (24) des Vorderteiles (23) angeschlossene und den Luftfilter (21) durchsetzende hintere, identische, parallele Elemente (27, 28) umfasst, welche voneinander getrennt sind, um den isolierten Abschnitt (21c) des Luftfilters (21) abzugrenzen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsleitung (35) in einem (28) der hinteren Elemente (27, 28) und durch einen dieses hintere Element (28) verlängernden und von dem Luftfilter (21) vorspringenden Stift (30) abgegrenzt wird.

16. Vorrichtung gemäss den Ansprüchen 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass das andere hintere Element (27) ebenfalls durch einen aus dem Luftfilter vorpringenden Stift (29) verlängert wird und dass der Vorderteil (23) des Tragkörpers (32) in Abstützung an der entsprechenden Fläche des Luftfilters (21) durch zwei jeweils an den beiden Stiften (29, 30) befestigte Halteglieder (33, 34) gehalten wird, indem er zum Anschlag an der entgegengesetzten Fläche des Luftfilters (21) kommt und die jeweils z.B. durch eine geschlitzte Federscheibe gebildet werden.

17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle wo der Luftfilter (21 der Gattung mit Falten ist, die beiden hinteren Elemente (27, 28) des Tragkörpers (22) sich an den Hohlraum einer Falte des Luftfilters (21) anschmiegen und die beiden Stifte (29, 30) den Anschlußrand dieser Falte durchsetzen.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorderteil (23), die hinteren Elemente (27, 28) und die Stifte (29, 30) des Tragkörpers (22) einstückig hergestellt sind.

19. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das erste und das zweite Fühlermittel (43, 44) jeweils durch zwei in die den Luftfilter (21) und die Hauptleitung (35) durchfliessenden Luftströmungen getauchte elektrisch leitende Elemente gebildet werden, deren Widerstände mit der an die Geschwindigkeit dieser Luftströmungen gebundenen Temperatur veränderlich sind.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung (46) ausgelegt ist, um die veränderlichen Widerstandswerte der beiden elektrisch leitenden Elementen zu vergleichen, deren Widerstände positive oder negative Temperaturkoeffizienten aufweisen und um das die Grenzverschmutzung des Luftfilters (21) darstellende Signal abzugeben, wenn das Verhältnis der Widerstandswerte dieser beiden Elemente (4,43;5,44) dem Grenzdruckverlust des Luftfilters (21) entspricht.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronisiche Schaltung (46) eine Meßbrückenschaltung mit Widerständen, deren beide benachbarten Schenkel jeweils die beiden leitenden Elemente mit veränderlichen Widerständen (4,43;5,44) aufweisen, welche eine bestimmte Unbalanzspannung der Brücke abgeben, wenn das Verhältnis der Widerstandswerte der leitenden Elemente (4,43;5, 44) dem Grenzdruckverlust des Luftfilters (3;21) entspricht und einen an den Ausgang der Meßbrückenschaltung mit Widerständen angeschlossenen Verstärker (10) zur Verstärkung der Ausgangsspannung der Meßbrückenschaltung und somit zur Abgabe des die Grenzverschmutzung des Luftfilters (3;21) darstellenden Signals an ein Verschmutzungsanzeigemittel (9) oder an eine Vorrichtung zur automatischen Reinigung des Luftfilters (3;21) umfasst.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass jedes elektrisch leitendene Element mit veränderlichem Widerstand (4;5) durch den es durchfliessenden Strom unmittelbar erwärmt wird oder durch einen in der Nähe des Elementes gelegenen elektrischen Hilfswiderstand erwärmt wird.

23. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker (10) an ein Verschmutzungsanzeigemittel (9) oder an eine Vorrichtung zur automatischen Reinigung des Luftfilters (21) angeschlossen ist.