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Dokumentenidentifikation DE3686199T2 18.03.1993
EP-Veröffentlichungsnummer 0202453
Titel Taupunktmessgerät.
Anmelder Luxtron Corp., Mountain View, Calif., US
Erfinder Rall, Dieter, Newport Beach California 92663, US;
Hornbaker, David A., La Habra California 90631, US
Vertreter Blumbach, P., Dipl.-Ing., 6200 Wiesbaden; Weser, W., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 8000 München; Bergen, P., Dipl.-Ing. Dr.jur., Pat.-Ass., 6200 Wiesbaden; Kramer, R., Dipl.-Ing., 8000 München; Zwirner, G., Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing., 6200 Wiesbaden; Hoffmann, E., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Aktenzeichen 3686199
Vertragsstaaten BE, DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 10.04.1986
EP-Aktenzeichen 861048999
EP-Offenlegungsdatum 26.11.1986
EP date of grant 29.07.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.03.1993
IPC-Hauptklasse G01N 25/68

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Taupunkt- Temperaturmeßgerät für Gas mit einer kondensierenden Substanz, mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ein solches Gerät ist insbesondere zur Feststellung der relativen Feuchtigkeit einer gasförmigen Atmosphäre nützlich, beispielsweise heißer, schmutziger Luft, der Art, wie sie gewöhnlich in industriellen Umgebungen und Trocknungssystemen anzutreffen ist.

Trocknen im industriellen Verfahren wird typischerweise dadurch bewerkstelligt, daß heiße, trockene Luft über oder durch ein feuchtes Produkt geleitet wird. Wenn die Luft mit Feuchtigkeit gesättigt wird, muß sie gegen frische Luft ausgetauscht werden. Große Mengen an Energie werden bei der Aufheizung dieser Ersatzluft verwendet, und viel von dieser Energie wird verschwendet, wenn eine gegebene Luftmenge ersetzt wird, bevor ihre Trocknungskapazität völlig ausgeschöpft worden ist. Andererseits wird das Trocknungsverfahren ineffektiv, wenn die Luft in dem System gelassen wird, nachdem sie mit Feuchtigkeit gesättigt ist. Um optimale Wirksamkeit zu erzielen, ist es deshalb notwendig, eine Systemkontroll- oder Steuergerät zu verwenden, das die Luft in dem Trockner dazu bringt, zur richtigen Zeit ersetzt zu werden, und dieses Kontroll- oder Steuergerät muß wiederum mit einem Sensor ausgestattet sein, um die relative Feuchtigkeit der Luft im Trockner zu messen. In dieser Beziehung bedeutet "Feuchtigkeit" den Betrag an Wasserdampf, der in einer gegebenen Luftmenge zugegen ist. Wenn der angetroffene Betrag an Wasserdampf weniger als der maximal mögliche bei einer gegebenen Temperatur ist, wird der Betrag als relative Feuchtigkeit zum Ausdruck gebracht. "Relative Feuchtigkeit" ist die tatsächliche Masse an Feuchtigkeit in einer gegebenen Luftmenge, geteilt durch die Masse an Feuchtigkeit, die im gleichen Luftvolumen und bei gleicher Temperatur enthalten sein könnte, wenn die Luft vollständig gesättigt wäre.

Der "Taupunkt" ist die Temperatur, bei welcher Luft mit einem gegebenen Feuchtigkeitsgehalt gesättigt wird. Diese Messung wird durch künstliche Herabsetzung der Temperatur einer Oberfläche ausgeführt, wobei die Temperatur festgehalten wird, bei welcher die Feuchtigkeit zuerst kondensiert. Taupunkttemperaturen können direkt in relative Feuchtigkeitsmeßwerte durch Bezug auf geeignete Diagramme oder Tabellen umgewandelt werden. Obzwar die vorhergehende Diskussion sich auf Wasser und Luft bezieht, ist sie in gleicher Weise auf die Kondensation anderer Flüssigkeiten aus anderen Gasen anwendbar

Ein Taupunktsensor zur Anwendung in industriellen Umgebungen sollte in der Lage sein, mit einer Genauigkeit von 5 % oder darüber in einer Atmosphäre zu arbeiten, die eine Temperatur zwischen 93 und 149ºC (200 und 300ºF) aufweist und eine relative Feuchtigkeit zwischen 50 und 100 % aufweist. Der Sensor muß gegenüber den Schadstoffen unempfindlich sein, die oft im industriellen Trocknungsbetrieb angetroffen werden.

Es sind viele Arten von Taupunktsensoren im Stand der Technik bekannt. Sie zeigen die relative Feuchtigkeit einer Atmosphäre indirekt an, indem die Taupunkttemperatur direkt gemessen wird, wie zuvor erörtert. Einige Taupunktsensoren sind kapazitive und elektrische Widerstandsvorrichtungen und verwenden ein feuchtigkeitsempfängliches Material, um die Kondensation abzutasten. Das feuchtigkeitsempfängliche Material ist zu einer Kondensationsoberfläche auf dem Taupunktsensor ausgebildet, und die Wärme wird langsam von dem Sensor entfernt, bis die Kondensation beginnt. Das feuchtigkeitsempfängliche Material reagiert auf die Anwesenheit der Kondensationsfeuchtigkeit, indem sich beispielsweise der elektrische Widerstand ändert. Die Temperatur des Sensors wird kontinuierlich überwacht, und wenn diese Änderung des elektrischen Widerstandes festgestellt wird, wird die zugehörige Temperatur aufgezeichnet. Aus dieser Temperatur kann die relative Feuchtigkeit durch Bezug auf die erwähnten Tabellen bestimmt werden.

Eine andere Form des Taupunktsensors nach dem Stand der Technik besteht aus einem sich beschlagenden Spiegel, der mit einer Reflexionsoberfläche versehen ist. Wenn die Temperatur der reflektierenden Oberfläche auf die Taupunkttemperatur vermindert wird, findet Kondensation statt. Die Kondensationsfeuchtigkeit wird entweder durch Inaugenscheinnahme oder durch Anwendung einer Photozelle oder einer anderen lichtempfindlichen Vorrichtung festgestellt, die auf die Änderung des Reflexionsvermögens anspricht, verursacht durch die Anwesenheit von Feuchtigkeit.

Keines der gerade beschriebenen Taupunkt-Meßinstrumente ist jedoch in der Lage, die Erfordernisse für die Anwendung in industriellen Prozessen adäquat zu befriedigen. Die in industriellen Prozessen vorkommenden hohen Temperaturen beschädigen die in vielen Sensoren vorkommenden Bauteile, und die in solchen Prozessen häufig anzutreffenden Schadstoffe verändern die Absorptionseigenschaften vieler feuchtigkeitsempfänglicher Sensoren und trüben die spiegelnden Oberflächen von Sensoren des Reflektortyps.

Zahlreiche Versuche mit anderen Verfahren zur Erzielung annehmbarer Genauigkeit unter den Bedingungen industrieller Prozesse sind unternommen worden. Eine derartige Vorrichtung ist in US-A-2 680 371 (Donath) offenbart. Das Gerät nach Donath beruht auf der Tatsache, daß Wasser Wärme abgibt, wenn es vom gasförmigen in den flüssigen Zustand überwechselt. Dieser Effekt ist die umgekehrte Erscheinung des gut bekannten Kühleffekts, der auftritt, wenn Wasser verdampft. Gerade wie Wasser die Oberfläche kühlt, von welcher dieses verdampft, zu wärmt es die Oberfläche an, auf welcher es kondensiert. Die von kondensierendem Wasser abgegebene Wärme wird als Kondensationswärme bezeichnet, und die Anwesenheit dieser Wärme wird indirekt von dem Gerät nach Donath festgestellt.

Das Gerät nach Donath enthält ein reflektierendes Kondensationselement, eine Meßeinrichtung für die Temperatur des Elements, eine Einrichtung zur langsamen Erniedrigung der Temperatur des Elements, indem ein Kühlmittel auf die Rückseite aufgebracht wird, und eine Einrichtung, um die Vorderseite des Elements der gasförmigen, zu testenden Mischung auszusetzen. Wenn das Element sich jenseits des Taupunkts der Mischung der getesteten Gase abkühlt, findet Kondensation statt. Die Temperatur des Elements steigt leicht an, wenn das Element die Kondensationswärme aufnimmt, und dieser Temperaturanstieg wird zur Feststellung des Eintritts der Kondensation benutzt.

Der prinzipielle Nachteil des Geräts nach Donath besteht darin, daß es die Kondensationswärme nicht tatsächlich feststellt. Es wird vielmehr die Temperatur des Abtastelements gemessen. Obzwar die Kondensationswärme dazu führt, daß die Temperatur des Abtastelements ansteigt, besteht eine endliche Zeitverzögerung zwischen dem Eintritt der Kondensation und der Verteilung der Kondensationswärme über das Element. Da die Temperatur des Elements nur in Abhängigkeit von dem letzteren Ereignis ansteigt, ist die Genauigkeit des Geräts nach Donath inhärent begrenzt.

US-A-2 904 995 (Obermeier) offenbart ein Gerät der im ersten Teil des Anspruchs 1 bezeichneten Art. Zwei thermisch empfängliche Teile sind auf einem gekühlten Kollektor und in einer Brückenschaltung angeordnet, wobei eines der Teile abgedeckt ist und gegenüber Feuchtigkeit isoliert ist, so daß seine Temperatur vom Eintritt der Kondensation nicht betroffen ist, und die Temperaturdifferenz zwischen dem isolierten und dem nicht isolierten Teil wird dann verglichen. Obwohl diese Anordnung eine Verbesserung gegenüber dem Gerät nach Donath ist, leidet es immer noch an der inhärenten Begrenzung, daß das, was wirklich gemessen wird, die Temperaturänderung des Elements ist und nicht die Kondensationswärme.

US-A-3 396 574 (Hanlein) offenbart ebenfalls ein Gerät zur Messung der Zunahme der Temperatur eines Abtastelements, die von der Kondensationswärme stammt. Das Gerät nach Hanlein verwendet eine Peltier- Vorrichtung zur Ausführung einer langsamen Kühlung des Abtastelements, und es werden zwei Thermoelemente zur Feststellung der Temperaturzunahme des Abtastelements verwendet, die vorkommt, nachdem die Kondensationswärme sich durch das Abtastelement ausgebreitet hat. Ahnlich der Erfindungen von Donath und Obermeier verwendet die Erfindung von Hanlein das Ereignis der Temperaturzunahme des Abtastelements, um sich dem Ereignis der Übertragung der Kondensationswärme auf das Element anzunähern. Die Vorrichtung nach Hanlein ist deshalb den gleichen Beschränkungen der Genauigkeit unterworfen wie zuvor.

Es ist aus den vorgehenden Erörterungen ersichtlich, daß ein Bedarf nach einem Taupunktmeßgerät besteht, welches in der feindlichen Umgebung arbeiten kann, die in industriellen Systemen anzutreffen sind und die nicht den Fehlern unterliegen, wie sie den bekannten Abtastvorrichtungen inhärent sind. Die vorliegende Erfindung befriedigt dieses Bedürfnis.

Das Taupunktmeßgerät nach der vorliegenden Erfindung ist durch einen Wärmeflußsensor charakterisiert, der in einer Ausführungsform eine Kondensationsoberfläche und eine eingebettete differentielle Thermosäule aufweist. Der Wärmeflußsensor mißt den Wärmestrom in der Oberfläche und nicht die Temperatur der Oberfläche. Er mißt die exothermische Abgabe oder die endothermische Aufnahme von Wärme, wenn Feuchtigkeit kondensiert oder von der Oberfläche bei der Taupunkttemperatur verdampft. Wenn das Gerät zur Bestimmung der relativen Feuchtigkeit einer gasförmigen Atmosphäre benutzt wird, wird die Temperatur des Sensors langsam erniedrigt, bis der Taupunkt der Atmosphäre erreicht ist. Sobald die Kondensation beginnt, wird Kondensationswärme von dem Kondensat abgegeben, die in die Kondensationsoberfläche einströmt. Der Wärmeflußsensor spricht wirklich augenblicklich auf diesen Wärmestrom an und ermöglicht dabei eine viel präzisere Bestimmung des Taupunkts der Atmosphäre und daher ihre relativen Feuchtigkeit, als diese durch Sensoren nach dem Stand der Technik erhalten werden können.

In einer praktischen Anwendung umfaßt das erfindungsgemäße Gerät zwei Wärmeflußsensoren, die benachbart einer Wärmesenke montiert sind. Ein Kühlmittel durchläuft die Wärmesenke, um die Temperatur der Sensoren langsam abzusenken. Eine Heizeinrichtung ist vorgesehen und zum Anheben der Temperatur der Sensoren betätigbar. Durch Ein- und Ausschalten der Heizeinrichtung kann die Temperatur der Sensoren zyklisch um den Taupunkt eines zu testenden Gases oder einer Atmosphäre angehoben und abgesenkt werden, wobei der Taupunkt der Atmosphäre nachgespürt oder verfolgt und so oft gemessen werden kann wie erwünscht. Einer der Sensoren wird auf einer leicht höheren Temperatur als der anderen gehalten, und die Ausgangssignale der beiden Sensoren werden miteinander verglichen, etwa in Hintereinanderschaltung und Gegenschaltung. Ein zu testender Gasstrom wird über die Sensoren geleitet. Eine relativ plötzliche Änderung oder ein Ungleichgewicht in dem Signal von dem in Gegenschaltung miteinander verbundenen Sensoren kommt dann vor, wenn Feuchtigkeit auf dem kühleren Sensor kondensiert und die exotherme Kondensationswärme abgegeben wird. Die Oberflächentemperatur des kühleren Sensors zu diesem Zeitpunkt ist der Taupunkt des Gases. Ausgehend von einer geeigneten Tabelle kann dies zur Feststellung der relativen Feuchtigkeit der Atmosphäre benutzt werden.

Die Anwendung zweier Wärmeflußsensoren anstatt nur eines einzigen ergibt viel bessere Immunität gegenüber Rauschen, wie festgestellt worden ist. Ein erster Sensor ist thermisch direkt der Wärmesenke zugeordnet, so daß seine Temperatur relativ schnell in Abhängigkeit von dem die Wärmesenke durchströmenden Kühlmittel fällt. Der zweite Sensor ist ebenfalls thermisch der Wärmesenke zugeordnet, jedoch über einen Weg, der einen größeren thermischen Widerstand ergibt. Deshalb liegt seine Temperatur immer hinter der des ersten Sensors in Abhängigkeit von dem Kühlmittel.

Da der erste Sensor immer etwas kühler als der zweite Sensor ist, wenn die Sensoren gekühlt werden, tritt Kondensation zuerst auf den ersten Sensor auf, da der erste Sensor die Taupunkttemperatur vor dem zweiten Sensor erreicht. Wenn die Kondensation auf dem ersten Sensor stattfindet, wird die Kondensationswärme abgegeben. Diese Wärme strömt durch die Oberfläche und wegen der kontinuierlichen thermischen Leitung durch den ersten Sensor und in die Wärmesenke, was zu einer sofortigen Änderung des Signals des ersten Wärmeflußsensors führt. Da jedoch der zweite Sensor etwas wärmer ist, findet keine Kondensation auf ihm statt, und er erzeugt keine Änderung des Signals infolge Kondensation. Die sich ergebende Gesamtänderung des Ausgangssignals von den beiden Wärmeflußsensoren zeigt an, daß Kondensation stattgefunden hat.

Ein Temperaturabtastelement ist in der Oberfläche des ersten Sensors angeordnet, und seine Temperatur im Augenblick der Änderung des Ausgangssignals stellt die Taupunkttemperatur dar.

Die in der erwähnten Ausführungsform verwendete differentielle Thermosäule besteht aus einer Anzahl von einzelnen Thermoelement- Verbindungen, die in Serie mit den Differenz-bildenden Verbindungen geschaltet sind, welche auf entgegengesetzten Seiten einer sehr dünnen thermischen Sperre angeordnet sind. Wenn Wärme durch die Sperre fließt, erzeugt die Thermosäule ein elektrisches Signal proportional zur Rate der hindurchfließenden Wärme. Es versteht sich, daß andere Formen von Wärmeflußsensoren statt dessen benutzt werden könnten, falls erwünscht.

Das vorliegende Meßgerät ist zur Anwendung in Verbindung mit einem industriellen Prozeßtrockner zur automatischen Steuerung der Feuchtigkeit der Trocknungsatmosphäre eingerichtet. Ein typischer Trockner weist eine Wärmequelle zur Aufheizung der Atmosphäre auf; ein Gebläse bringt frische, trockene Luft in den Trockner; ein steuerbarer Luftauslaß läßt gesättigte Luft nach außen; Temperaturen überwachen die Temperatur und den Druck der Atmosphäre. Im Betrieb wird der Luftauslaß zunächst geschlossen gehalten, um der innerhalb des Trockners befindlichen Atmosphäre zu ermöglichen, durch die Wärmequelle aufgeheizt zu werden. Artikel in dem Trockner beginnen zu trocknen, und die relative Feuchtigkeit der Atmosphäre steigt an. Eine Probe der Atmosphäre wird jenseits eines Paares von Wärmeflußsensoren gebracht, die gekühlt werden, um Kondensation zu bewirken und den Taupunkt festzustellen. Der festgestellte Taupunkt wird mit einem Soll- oder Programm-Taupunkt verglichen, der automatisch von vorbestimmten Sollwerten der relativen Feuchtigkeit und der gemessenen Temperatur und des Druckes der Trocknungsatmosphäre errechnet wird. Wenn der gemessene Taupunkt den Solltaupunkt erreicht, wird ein Signal erzeugt, um das Gebläse in Betrieb zu setzen und den Luftauslaß zu öffnen, um feuchte Luft auszustoßen und neue, trockene Luft einzulassen. Nach jeder Messung der relativen Feuchtigkeit wird eine den Sensoren zugeordnete Wärmequelle genügend lang in Betrieb gesetzt, um die Wärmesensoren auf eine Temperatur oberhalb des Taupunkts zu bringen. Nach Abschaltung der Heizeinrichtung und nachfolgender Kühlung der Sensoren wird der Zyklus wiederholt.

Die vorliegende Erfindung stellt einen ausgeprägten Fortschritt bei Geräten zur Bestimmung der relativen Feuchtigkeit einer Atmosphäre dar. Wie zuvor angedeutet, hingen zuvor Taupunktmeßgeräte von der Feststellung einer Temperaturänderung eines Sensors in Abhängigkeit von Kondensatbildung ab. Das vorliegende Gerät verwendet Einrichtungen mit Wärmeflußsensoren zur Feststellung der Änderungsrate des Wärmestroms, der bei Kondensation auftritt, wodurch eine unmittelbare Anzeige dieser Kondensation gegeben wird, und zwar lange vor der Zeit, die ein Temperatursensor nach dem Stand der Technik benötigen würde, um auf einen solchen Wärmestrom voll zu reagieren.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Taupunktmeßgeräts gemäß Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Einzelheit aus Fig. 1, nämlich einen kühleren Wärmeflußsensor eines Paares von Wärmeflußsensoren,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines automatischen Feuchtigkeitssteuersystems unter - Einbeziehung des Taupunktmeßgeräts nach Fig. 1 und 2,

Fig. 4 ein Diagramm zur Darstellung der Aufheizung und der Kühlzyklen der Wärmeflußsensoren in der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2,

Fig. 5 ein Diagramm zur Darstellung der Wechsel des Wärmeflußsignals entsprechend den Heiz- und Kühlzyklen nach Fig. 4, und

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Taupunktmeßgeräts gemäß Erfindung.

In den Ausführungsbeispielen der zu beschreibenden Erfindung wird die relative Feuchtigkeit eines Gases oder einer Atmosphäre dadurch bestimmt, daß der Taupunkt der Atmosphäre gemessen wird. Dies wird nicht durch Feststellung einer Änderung der Temperatur eines Abtastelementes durchgeführt, wenn die Kondensation auf dem Abtastelement stattfindet, sondern durch direkte Feststellung der Abgabe von Kondensationswärme bei dem Taupunkt. Dies bietet eine unmittelbare, genauere Bestimmung der relativen Feuchtigkeit, verglichen mit den Temperaturabtasteinrichtungen nach dem Stand der Technik. Solche Temperaturabtasteinrichtungen sind inhärent weniger genau, und zwar wegen der Verzögerung zwischen der Wärmeabgabe und der nachfolgenden Temperaturänderung des Temperaturabtastelements.

Die Erfindung findet spezielle Anwendung in industriellen Trocknungsprozessen, welche die Erhitzung von Luft, die Leitung der Luft durch oder über ein feuchtes Produkt und den Ausstoß von wasserbeladener Luft umfaßt. Die heiße Abluft muß durch erwärmte Frischluft ersetzt werden, was einen beträchtlichen Energieverlust darstellt. Deshalb ist es wichtig, daß die Luft erst dann abgegeben werden sollte, wenn ihre volle Trocknungskapazität ausgenutzt worden ist. Wenn umgekehrt die Luft in dem System zu lange verbleibt, wird sie zu sehr feucht, und die Trocknung ist ineffektiv. Verringerter Energieverbrauch und verbesserter Prozeßwirkungsgrad werden dann erreicht, wenn der Feuchtigkeitsgehalt der Luft genau und kontinuierlich überwacht und gesteuert wird.

Wie zuvor angedeutet, besteht der einzigartige Aspekt der vorliegenden Erfindung in großen Zügen in der Verwendung eines Wärmeflußsensors, der die Rate des Wärmestroms in eine Oberfläche des Sensors anzeigt, so daß dieser unmittelbar die Änderung der Rate des Wärmeflusses feststellt, wenn Kondensation auf einer solchen Oberfläche stattfindet. Die gleichzeitige Messung der Temperatur der Sensoroberfläche in diesem genauen Augenblick ermöglicht die Bestimmung des Taupunkts.

Obgleich ein einzelner Wärmeflußsensor verwendet werden kann, ist es vorteilhaft, ein zugeordnetes Paar von Wärmeflußsensoren zu verwenden, wie noch ersichtlich werden wird. Der Grund hierfür besteht darin, daß, wenn die Temperatur der Abtastoberfläche nur um einen Bruchteil eines Grades unterhalb des Taupunkts absinken kann, der allein auf die Kondensation zurückzuführende Wärmefluß mit Bezug auf den Wärmestrom niedrig ist, der normalerweise sowohl während als auch bei Fehlen von Kondensation auftritt. Durch die Verwendung zweier nebeneinander angeordneter, abgestimmter Wärmeflußsensoren, also in Nachbarschaft zueinander, und indem diese auf leicht unterschiedlichen Temperaturen gehalten werden, findet die Kondensation auf dem kühleren Wärmeflußsensor statt. Indem die Sensoren in eine gegeneinandergerichteten Serienschaltung einbezogen werden, wird ein Signal erhalten, das allein auf Kondensation anspricht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung liefert einen kontinuierlichen Taupunkttemperatur-Anzeigewert. Dies wird dadurch erzielt, daß das Kondensationssignal von der Einrichtung mit Wärmeflußsensor dadurch verwendet wird, daß ein Heiz- und Kühlzyklus geschaltet wird, um die Temperatur der Wärmeflußsensoren dazu zu bringen, um die Kondensations- oder Taupunkttemperatur zu schwanken. Eine digitale logische Schaltung liest, speichert und aktualisiert die Sensorsignale, um die gewünschte, kontinuierliche Aufzeichnung des Taupunkts zu liefern.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere auf Fig. 1 und 2 ist ein Taupunktmeßgerät 10 dargestellt, welches im großen und ganzen einen thermisch leitenden Bezugskörper oder eine Wärmesenke 12, eine Temperaturänderungseinrichtung zur Änderung der Temperatur der Wärmesenke 12 einschließlich von Kühlschlangen 14 und einer in einem Teil der Wärmesenke 12 eingebetteten elektrischen Widerstandsheizung unter Bildung einer Heizeinrichtung 16, ein zugeordnetes Paar von abgestimmten Wärmeflußsensoren 18 und 20 sowie einen Temperatursensor 22 aufweist.

Das thermisch leitfähige Material, aus welchem die Wärmesenke 12 hergestellt ist, kann Aluminium, Kupfer oder dergleichen sein und ist äußerlich so gestaltet, daß es innerhalb eines geeigneten äußeren Gehäuses 24 hineinpaßt.

Das Heizgerät 16 kann eine Widerstandsheizung oder ein anderes geeignetes Heizgerät zur Anhebung der Temperatur der Masse der Wärmesenke 12 sein, und die Leitungen für das Heizgerät 16 sind durch eine Wandung des Gehäuses 24 zur Verbindung mit einem Heizsteuergerät 26 geführt.

Die Heizschlangen 14 sind innerhalb der Wärmesenke 12 geeignet angeordnet, so daß der Umlauf der Kühlflüssigkeit durch die Schlangen 14 über ein Kühlmittelsteuergerät 28 zur Absenkung der Temperatur der Wärmesenke 12 wirksam ist.

Die spezielle Form des Wärmeflußsensors 18 oder 20 ist bei der Erfindung nicht kritisch, so lange der Sensor in der Lage ist, den Wärmefluß durch die Kondensationsabtast oder Betriebsoberflächen des Sensors festzustellen. Der Sensor könnte beispielsweise eine Thermosäule oder ein Sensor vom asymptotischen Typ oder dergleichen sein. Die Kondensation findet normalerweise auf der Abtastoberfläche von nur einem der Wärmeflußsensoren statt, wie nachfolgend erörtert, aus Gründen der Bequemlichkeit werden aber beide Abtastoberflächen häufig als Kondensationsoberflächen bezeichnet. Die bevorzugte Ausführungsform des Wärmesensors ist eine thermoelektrische Vorrichtung oder eine sehr dünne, differentielle Thermosäule. Einige hundert Verbindungen der Thermosäule sind zu beiden Seiten einer dünnen thermischen Sperre angeordnet und messen den sehr kleinen Temperaturgradienten, der sich an der Sperre ergibt, wenn Wärme durch die Betriebsfläche oder Kondensationsoberfläche des Wärmesensors strömt.

Der Sensor liefert ein selbsterzeugtes Signal, welches zwei Richtungen aufweist, d. h. der Wärmestrom vom Gas in die Kondensationsoberfläche erzeugt ein positives Signal, während ein Wärmestrom von der Kondensationsoberfläche in das Gas ein negatives Signal erzeugt.

Die verwendete Thermosäule ist im Stand der Technik gut bekannt und wird deshalb nicht im einzelnen beschrieben, obzwar es wichtig ist zu beachten, daß die Wärmesäule wie andere geeignete Wärmeflußsensoren zur Erzeugung einer Spannung direkt proportional zur Rate des hindurchtretenden Wärmestromes ausgebildet ist. Jeder der Wärmeflußsensoren 18 und 20 ist etwa 12,7 mm (S Zoll) breit und 15,5 mm (1 Zoll) lang, was nicht im einzelnen gezeigt ist, und in Epoxiharz oder dergleichen eingebettet oder "eingetopft", und zwar in eine Aussparung auf der Oberseite der Wärmesenke 12 und fluchtend zur Innenoberfläche der unteren Wandung einer seitlich verlängerten Luftleitung 30.

Geeignete Isolationsbeschichtungen sind zur elektrischen Isolierung der Stromsensoren von der benachbarten Wärmesenke vorgesehen. Bei der beschriebenen Anordnung sind die zueinander fluchtenden oder Arbeitsflächen des Sensors dem Wärmestrom ausgesetzt, der von der Kondensation von Feuchtigkeit aus der durch das Innere der Leitung 30 hindurchfließenden Luft resultiert. In der Darstellung nach Fig. 1 wird die Luft durch die Leitung 30 aus der Zeichnungsebene zum Betrachter hin gefördert. Unter stationären Betriebsbedingungen ist der auf beide Sensoren ausgeübte Effekt der gleiche. Die Abmessungen und die Ausbildung der Leitung 30 ist zur Erzeugung eines laminaren oder stationären Stromes über die Flächen der Sensoren 18 und 20 ausgebildet, wie es für Fachleute offensichtlich ist.

Die absolute Geschwindigkeit des Luftstromes über die Sensoren ist nicht kritisch, es ist in erster Linie wichtig, daß die gleichen stationären Strömungsbedingungen an beiden Sensoren herrschen.

Abwechselnder Betrieb der Kühlschlangen 14 und der Heizeinrichtung 16 ist geeignet, die Temperatur der Wärmesenke 12 oberhalb und unterhalb der Taupunkttemperatur zu treiben, wie ersichtlich.

Die Teile der Wärmesenke 12, denen die Wärmesensoren 18 und 20 zugeordnet sind, stellen isothermische Körper dar, die so weit wie möglich auf der gleichen Temperatur gehalten werden, mit Ausnahme einer kleinen Temperaturdifferenz, die durch ein Material oder eine Schicht 32 höheren thermischen Widerstandes bedingt wird, die in dem Wärmestrompfad zwischen dem Wärmesensor 18 und der Wärmesenke 12 angeordnet ist. Obzwar jede geeignete Einrichtung zur Errichtung einer Temperaturdifferenz zwischen den Sensoren 18 und 20 verwendet werden könnte, stellt die verwendete Einrichtung eine Befestigung auf der Unterseite des Sensors 20 direkt am oberen Ende der Oberseite des rechten Teils der Wärmesenke 12 dar. Die Befestigung der Unterseite des Sensors 18 erfolgt an dem oberen linken Teil oder Block der Wärmesenke 12. Praktischerweise wird dieses obere linke Teil von der ursprünglichen Wärmesenke 12 einfach abgeschnitten und dann durch die dazwischen liegende Schicht 32 ersetzt, welche eine thermische Sperre in der Wärmesenke 12 an ihrem oberen linken Teil schafft. Die Schicht 32 kann einfach eine genügend dicke Schicht aus Epoxiklebstoff sein, um die Teile der Wärmesenke zusammenzuhalten und den gewünschten thermischen Widerstand oder die Sperre zu bilden.

Wenn die Wärmesenke 12 gekühlt wird, strömt Wärme aus den isothermischen Wärmesenken oder den den Sensoren 18 und 20 zugeordneten Körpern, jedoch verursacht die Schicht 32 mit dem höheren thermischen Widerstand zwischen dem Sensor 18 und der Wärmesenke 12, daß die Wärme entlang dieses Weges langsamer fließt als vom Sensor 20 zur Wärmesenke 12. Infolge dessen ist die Temperatur des Sensors 18 immer etwas höher als die Temperatur des Sensors 20 während dieser Kühlphase.

Der Temperatursensor 22 ist in der Betriebs- oder Kondensationsoberfläche des Wärmesensors 20 eingebettet, wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich. Der Temperatursensor 22 kann ein übliches Thermoelement sein, dessen Lötverbindung relativ nahe an der Kondensationsoberfläche des Wärmesensors 20 angeordnet ist, vorzugsweise ist es aber ein Temperatursensor vom elektrischen Widerstandstyp. In jedem Fall wird der Temperatursensor 22 zur Erzeugung einer Spannung proportional zur Temperatur der Kondensationsoberfläche des Wärmesensors 20 betrieben.

Es wird angenommen, daß eine Probe von feuchtigkeitsbeladener Luft durch die Luftleitung 30 durch einen Ventilator 34 oder dergleichen gedrückt oder gesaugt wird und daß die Kondensationsoberfläche des Wärmesensors 20 gegebenenfalls den Taupunkt erreicht und die Kondensation beginnt. Die durch Kondensation der Feuchtigkeit abgegebene Wärme beim Kondensieren fließt in die Kondensationsoberfläche und durch den Sensor 20. Dieser Wärmestrom führt zu einem elektrischen Ausgangssignal. Der Wärmesensor 18 jedoch stellt keine Änderung des Wärmestromes infolge Kondensation fest, weil die Kondensations- oder Sensoroberfläche etwas wärmer als die des Sensors 20 ist und eben keine Kondensation stattfindet. Die sich ergebende Änderung in dem zusammengesetzten Ausgangssignal von den Sensoren 18 und 20 ist eine unmittelbare Anzeige darüber, daß die Kondensation auf der Kondensationsoberfläche des Sensors 20 begonnen hat. Die Temperatur der Kondensationsoberfläche des Wärmesensors 20, zu dieser Zeit gemessen von dem Temperatursensor 22, Ist die Taupunkttemperatur der Luft.

Wenngleich die Anwendung von zwei Wärmeflußsensoren bevorzugt wird, ist es möglich, einen einzelnen Sensor in Kombination mit einer geeigneten Einrichtung zur Verstärkung oder Vergrößerung des Teils des Ausgangssignals infolge der Kondensation zu verwenden.

Die Taupunkttemperatur kann dazu verwendet werden, die relative Feuchtigkeit der Luft durch Vergleich mit vorprogrammierten Bezugsdaten festzustellen. Im einzelnen stellt Fig. 3 das vorliegende Taupunktmeßgerät 10, eingebaut in einen industriellen Prozeßtrockner, dar, um die genaue und automatische Steuerung der relativen Feuchtigkeit des Trockners zu ermöglichen.

Die Luft wird in ein Trocknungsgehäuse 36 durch ein geeignetes Gebläse 35 hineingedrückt, und die Luftstromwege sind generell durch die Pfeile 38 angedeutet. Die Luft streicht um das Taupunktmeßgerät 10 sowie um eine Prallwand 40 und tritt durch einen Auslaß 42 aus, dessen Größe durch eine Drosselklappe 44 gesteuert wird. Die Stellung der Drosselklappe 44 wird durch ein geeignetes Gestänge von einer Drosselsteuerung 46 gesteuert.

Ein Teil oder eine Luftprobe innerhalb des Gehäuses oder der Umschließung 36 wird durch die Leitung 30 des Taupunktmeßgerätes mittels des Ventilators 34 gesaugt, wie zuvor beschrieben. Die Luft innerhalb der Umschließung 36 wird durch einen Brenner 48 erwärmt, und die Temperatur und der Druck werden durch Temperatur- bzw. Drucksensoren 50 bzw. 52 gemessen, die Teil einer Feststell- und Steuereinrichtung 27 sind. Die erwünschte relative Feuchtigkeit kann durch den Betrieb eines Einstellpunkt-Schalters 54 eingestellt werden. Die Ausgangssignale der Temperatur- und Drucksensoren 50 und 52 werden einem logischen Element 56 zugeführt, welches zur Bestimmung der Taupunkttemperatur betrieben wird, welche der gewünschten relativen Feuchtigkeit entspricht, wie durch den Schalter 54 für von den Sensoren 50 und 52 angezeigte Temperatur und Druck eingestellt. Die Ausgangssignale der Wärmeflußsensoren 18 und 20 werden einem differentiellen logischen Element 58 zugeführt.

Wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 findet die Kondensation zuerst an dem kühleren Sensor 20 statt. Wenn dies eintritt, gibt es eine große Stufe als Änderung in dem zusammengesetzten Ausgangssignal von den in Serie und entgegengesetzt geschalteten Wärmeflußsensoren 18 und 20. Dies wird von dem logischen Element 58 festgestellt, das ein Ausgangssignal abgibt, welches einem logischen Element 60 zugeführt wird, um zu signalisieren, daß die Kondensation stattgefunden hat. Als Reaktion vergleicht das logische Element 60 die Temperatur der Kondensationsoberfläche des Sensors 20 mit der Solltaupunkttemperatur, welches vom logischen Element 56 geliefert wird, und wenn der Solltaupunkt erreicht ist, bringt das logische Element 60 die Drosselklappensteuerung oder -betätiger 46 dazu, den Luftauslaß 42 zu öffnen, so daß gesättigte Luft sich aus der Umschließung 36 herausbewegen kann.

Das Ausgangssignal des logischen Elements 58 wird auch zur Betätigung der Wärmesensorsteuerung 26 benutzt, um Wärme zu liefern, die zur Aufwärmung der Sensoren 18 und 20 auf eine Temperatur oberhalb des Taupunkts der Atmosphäre ausreicht, wie dies durch eine Änderung des Ausgangssignals der Sensoren festgestellt wird. Die Wärmesteuerung 26 schaltet dann den Heizer 16 ab, und das durch die Schlangen 14 hindurchtretende Kühlmittel kühlt die Sensoren 18 und 20 allmählich ab, bis die Kondensation erneut festgestellt wird und der Zyklus sich wiederholt.

Wenn der gemessene Taupunkt unterhalb des Solltaupunkts ist, bleibt während aufeinanderfolgender Betriebszyklen der Luftauslaß 42 geschlossen und, sobald der gemessene Taupunkt den Solltaupunkt erreicht, wird der Luftauslaß 42 geöffnet. Auf diese Art und Weise wird die relative Feuchtigkeit der innerhalb des Trockners befindlichen Atmosphäre genau und automatisch gesteuert. Diese Verwendung des Kondensationssignals zum Schalten eines Heizzyklus für die Wärmeflußsensoren 18 und 20 zusammen mit der Anwendung der Sensorausgangssignale, wenn das Kondensat zu Beginn eines Kühlzyklus verdampft, bringt die Temperatur der Sensoren 18 und 20 dazu, oberhalb und unterhalb der Kondensations- oder Taupunkttemperatur zu schwanken, wie aus Fig. 4 und 5 ersichtlich. Die Punkte A und B kennzeichnen die Sensoren im Temperaturgleichgewicht mit dem Luftstrom, die Punkte B und C zeigen die Kühlung des Sensors auf die Taupunkttemperatur und das Einsetzen der Kondensation an.

Die Darstellung nach Fig. 5 illustriert den Einschalt-Ausschalt-Charakter und die Richtung des Wärmestromsignals über eine Zeitperiode, wobei die Punkte A bis G den Punkten A bis G nach Fig. 4 entsprechen. Der Punkt C in Fig. 5 zeigt daher das vergrößerte Wärmeflußsensorsignal beim Einsetzen der Kondensation.

Die Punkte C bis D zeigen die Temperatur des Sensors 20 und das Ausgangssignal an, wenn die Heizeinrichtung 16 eingeschaltet ist und die Sensoren zunehmende Temperatur aufweisen, der Punkt D zeigt an, wenn das Kondensat verdampft, der Heizer 16 ausgeschaltet ist und die Kühlung der Sensoren beginnt; der Punkt E bezeichnet das Erreichen des Taupunkts, das Vorkommen von Kondensation und der entsprechende Anstieg des Ausgangssignals des Wärmeflußsensors; die Punkte E bis G schließlich zeigen Zykluswiederholungen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6 wird eine Ausführungsform des vorliegenden Taupunktmeßgeräts offenbart, welches keine Heiz- und Kühlzyklen erforderlich macht, um einer wechselnden Taupunkttemperatur zu folgen oder nachzuspüren. Die Temperaturänderungseinrichtung 64 nach Fig. 6 weist zwei keilförmige Wärmesenken 66 und 68 auf, die im Abstand voneinander angeordnet sind, um einen dazwischen befindlichen Strömungskanal 70 zu definieren. Der Strömungskanal ist geeignet dimensioniert und ausgebildet, um einen laminaren oder stationären Luftstrom oder einen anderen, durch den Kanal 70 fließenden Gasstrom in Richtung des Pfeils 72 zu erzielen.

Paare von Wärmesensoren, die mit den Sensoren 18 und 20 nach der ersten Ausführungsform identisch sind, sind sich gegenüberstehend in den Wärmesenken 66 und 68 angeordnet, und zwar bündig mit den Oberflächen, welche den Strömungskanal 70 begrenzen. Die Paare der Wärmesensoren sind im Abstand zwischen dem Stromauf- und dem Stromab-Ende des Kanals 70 angeordnet. Daher ist ein Paar der Sensoren 74 und 76 benachbart dem Stromauf-Ende des Kanals gelegen, und die Sensoren 78 und 80 sowie die Sensoren 82 und 84 wie auch die Sensoren 86 und 88 sind die nächsten in der Folge.

Die kleinere Masse an der Stromauf-Seite bzw. die dünneren Teile der keilförmigen Wärmesenken 66 und 68 bringt beispielsweise die Sensoren 74 und 76 dazu, heißer als die Sensoren 86 und 88 während stationärer Betriebsbedingungen zu sein. Der Temperaturgradient entlang des Kanals 70 wird durch die Kurve 90 in dem Diagramm angedeutet, das am unteren Teil der Darstellung nach Fig. 6 angefügt ist.

Kühlschlangen 92 sind ähnlich den Kühlschlangen nach der ersten Ausführungsform in thermischer Zuordnung zu den Wärmesenken 66 und 68 angeordnet. Zusätzlich ist eine thermische Sperre 98 ähnlich der Sperre 32 zwischen der Wärmesenke 66 und dem Weg der thermischen Zuordnung zu den Kühlschlangen 92 angeordnet, wobei die Wärmesenke 98 und die Sensoren 76, 80, 84 und 88 immer etwas kühler als die Wärmesenke 66 und die zugeordneten Sensoren 74, 78, 82 und 86 sind. Die strichpunktierte Linie 100, welche sich zwischen den Stromab-Enden der Senken 66 und 68 erstreckt, dient zur Anzeige, daß die Senken 66 und 68 auf gleicher Temperatur (isotherm) sind, außer der Anwesenheit der Sperre 98, wie es offensichtlich ist.

Angenommen, daß Kondensation am Wärmesensor 80 stattfindet, zeigt der zugeordnete, nicht dargestellte Temperatursensor die Taupunkttemperatur an, wie schematisch durch die Linie 94 und ihren Schnittpunkt mit dem Temperaturgradienten 90 angedeutet ist. Wenn die Taupunkttemperatur fällt, findet die erste Kondensation stromab von dem Sensor 80 statt, beispielsweise am Sensor 84. Die Temperatur auf der Kondensationsoberfläche des Sensors 84 ist dann die neue oder aktualisierte Taupunkttemperatur. Daher ist es nicht notwendig, mit der Temperatur der Sensoren die Taupunkttemperaturlinie zyklisch zu durchwandern, wie schematisch in Fig. 4 für die Ausführung nach Fig. 3 angedeutet, um eine wechselnde Taupunkttemperatur zu verfolgen oder aufzuspüren.

Es ist dem Fachmann klar, daß ein Ventilator oder dergleichen notwendig ist, um Luft durch den Kanal 70 zu ziehen, obzwar dies nicht dargestellt ist, und daß eine geeignete Feststell- und Steuereinrichtung 96 ähnlich der Einrichtung 27 der ersten Ausführungsform der Einrichtung 64 zugeordnet ist, um die relative Feuchtigkeit automatisch zu bestimmen, sobald die Taupunkttemperatur infolge eines Ungleichgewichts oder einer plötzlichen Änderung des Signals eines speziellen Paars der sich gegenüberstehenden Wärmesensoren in den Wärmesenken 66 und 68 abgetastet worden ist.

Aus vorstehenden Erläuterungen ist ersichtlich, daß das vorliegende Taupunktmeßgerät nur dafür eingerichtet ist, den Kondensationspunkt eines Gases abzutasten, indem ein abrupter Wechsel in der Rate des Wärmestroms festgestellt wird, und indem die Temperatur der Kondensationsoberfläche in diesem Punkt gemessen wird. Das Konzept ist nicht nur für den speziell beschriebenen, industriellen Trocknungsprozeß anwendbar, sondern gleichfalls bei der Bestimmung und genauen Messung der relativen Feuchtigkeit in einer Anzahl von anderen Anwendungen brauchbar.

Die in der vorstehenden Beschreibung offenbarten Merkmale, auch in den nachfolgenden Ansprüchen und/oder in der beigefügten Zeichnung, können getrennt und in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in diversen Ausführungsformen wichtig sein.


Anspruch[de]

1. Taupunkttemperaturmeßgerät für Gas mit einer kondensierenden Substanz, mit folgenden Merkmalen:

eine Wärmesensoreinrichtung weist eine Kondensationsoberflächeneinrichtung auf und ist zur Erzeugung eines Ausgangssignals tätig;

eine Temperaturänderungseinrichtung (12, 14, 16; 64) bringt die Temperatur der Kondensationsoberflächeneinrichtung auf die Taupunkttemperatur des Gases, welches über die Kondensationsoberflächeneinrichtung fließt;

eine Temperaturfühleinrichtung (22; 50) mißt die Oberflächentemperatur der Kondensationsoberflächeneinrichtung; und

eine Feststelleinrichtung (27; 96) bestimmt eine Änderung des Ausgangssignals der Wärmesensoreinrichtung, um dabei das Auftreten von Kondensation auf der Kondensationsoberflächeneinrichtung zu bestimmen, wobei die von der Temperaturfühleinrichtung (22, 50) gemessene Temperatur, wenn die Feststelleinrichtung (27, 96) die Änderung des Ausgangssignals feststellt, für die Taupunkttemperatur maßgeblich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmesensoreinrichtung mindestens einen Wärmeflußsensor (20) aufweist, der zur Messung des Temperaturgradienten eingerichtet ist, der sich über der Kondensationsoberflächeneinrichtung infolge einer Wärmeströmung durch die Kondensationsoberflächeneinrichtung entwickelt, und

daß das Ausgangssignal des Wärmeflußsensors (20), welches proportional zu dem Betrag ist, mit dem die Wärme durch die Kondensationsoberflächeneinrichtung strömt, sich plötzlich ändert, wenn die Kondensation stattfindet, zu welchem Zeitpunkt es das Taupunktsignal darstellt.

2. Taupunkttemperaturmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeflußsensor (20) eine Thermosäule aufweist.

3. Taupunkttemperaturmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturänderungseinrichtung eine Wärmesenke (12) in thermischer Zuordnung zu mindestens einem Wärmeflußsensor (20) und außerdem eine Kühleinrichtung (14) zur Kühlung der Kondensationsoberfläche der Kondensationsoberflächeneinrichtung der mindestens einen Wärmeflußsensoreinrichtung (20) aufweist.

4. Taupunkttemperaturmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Wärmeflußsensoren (76, 80, 84, 88) in einer Reihe mit abnehmender Temperatur (90) vorgesehen ist, wobei der Temperaturgradient durch die Temperaturänderungseinrichtung (64) erzeugt wird, und

daß die Feststelleinrichtung (96) zur Anzeige des Sensors (80) in der Reihe eingerichtet ist, der die Erzeugung des Taupunktsignals veranlaßt.

5. Taupunkttemperaturmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmesensoreinrichtung mindestens ein Paar abgestimmter Wärmeflußsensoren (18, 20; 74, 76; 78, 80; 82, 84; 86, 88) aufweist, wobei jeder Wärmeflußsensor einer Kondensationsoberfläche der Kondensationsoberflächeneinrichtung zugeordnet ist,

daß die Temperaturänderungseinrichtung (12, 14, 16, 64) eine Kühleinrichtung (12, 14, 92) umfaßt, die zur Aufrechterhaltung eines (20, 80) Wärmeflußsensors jedes Paares von Wärmeflußsensoren auf einer etwas niedrigeren Temperatur als der andere (18, 78) des gleichen Paares der Wärmeflußsensoren tätig ist,

daß die Feststelleinrichtung (27, 96) eine Einrichtung (58) zum Erhalt eines die algebraische Differenz betreffenden Ausgangssignals als das Taupunktsignal aufweist und

daß die Temperatursensoreinrichtungen (22, 50) dem kühleren (20, 80) jedes Paares der Wärmeflußsensoren zugeordnet ist.

6. Taupunkttemperaturmeßgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturänderungseinrichtung (12, 14, 16, 64) ferner eine Heizeinrichtung (16) umfaßt, die zur Erwärmung der Kondensationsoberflächen der Kondensationsoberflächeneinrichtung des Paares der Wärmeflußsensoren (18, 20) betätigbar ist,

daß die Feststelleinrichtung (27) eine Heizsteuereinrichtung (26) umfaßt, die auf das Taupunktsignal anspricht und die Heizeinrichtung (16) zur Anhebung der Temperatur der Kondensationsoberflächen oberhalb der Taupunkttemperatur betätigt, und

daß die Feststelleinrichtung (27, 58) weiterhin auf das Aussetzen des Taupunktsignals anspricht und die Heizeinrichtung (16) ausschaltet und es der Kühleinrichtung (14) ermöglicht, die Temperatur der Kondensationsoberflächen zu erniedrigen.

7. Taupunkttemperaturmeßgerät nach Anspruch 4 und nach Anspruch 5, soweit dieser von Anspruch 4 abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Paaren (74, 76; 78, 80; 82, 84; 86, 88) von Wärmeflußsensoren in der Reihe vorgesehen ist, so daß die Kondensationsoberflächen ihrer Kondensationsoberflächeneinrichtungen sich gegenüberstehen und entlang eines Strömungsweges (70) des Gases angeordnet sind.

8. Taupunkttemperaturmeßgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturänderungseinrichtung (74) erste und zweite keilförmige Wärmesenken (66, 68) aufweist, die einen Abstand zur Bildung des Strömungsweges voneinander einnehmen und

daß die ersten und zweiten Wärmesenken (66, 68) hinsichtlich ihrer Masse in Stromab-Richtung zunehmen.

9. Taupunkttemperaturmeßgerät nach einem der von Anspruch 5 abhängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (12, 14; 64) eine Wärmesenkeinrichtung (12; 66, 68) in thermischer Zuordnung zu den ersten und zweiten Wärmeflußsensoren (18, 20; 76, 78 . . . 86, 88) jedes Paares der Wärmeflußsensoren zur Kühlung der ersten und zweiten Kondensationsoberflächen in Richtung auf die Taupunkttemperatur und eine thermische Hemmeinrichtung (32, 98) aufweist, die in dem Wärmeflußweg zwischen der zweiten Kondensationsoberfläche und der Wärmesenkeinrichtung angeordnet ist und zur Aufrechterhaltung der ersten Kondensationsoberfläche auf einer etwas niedrigeren Temperatur als die zweite Kondensationsoberfläche dient, und

daß die ersten und zweiten Kondensationsoberflächen in sonstiger Beziehung im wesentlichen isothermisch sind.

10. Taupunkttemperaturmeßgerät nach einem der von Anspruch 5 abhängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststelleinrichtung (27; 96) folgende Komponenten aufweist: eine erste logische Einrichtung (58), die zur Erzeugung des Taupunktsignals tätig ist;

eine zweite logische Einrichtung (56), die zur Errechnung einer Soll- Taupunkttemperatur tätig wird, und zwar in Abhängigkeit von einem Temperatursignal von der Temperatursensoreinrichtung (50), einem Drucksignal von einem Drucksensor (52) und von einer vorbestimmten und aufrechtzuerhaltenden relativen Feuchtigkeit des Gases, und

eine dritte logische Einrichtung (60), die auf die erste und zweite logische Einrichtung anspricht und eine Einrichtung (35, 42, 44, 46) zur Einführung trockenen Gases in das Gas betätigt, wenn die Temperatur der Kondensationsoberflächeneinrichtung mindestens so hoch wie die Soll-Taupunkttemperatur zu dem Zeitpunkt ist, wenn die erste logische Einrichtung (58) das Taupunktsignal erzeugt.

11. Taupunkttemperaturmeßgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizsteuereinrichtung (26) auf die erste logische Einrichtung (58) anspricht und die Heizeinrichtung (16) zu der Zeit betätigt, wenn die erste logische Einrichtung (58) das Taupunktsignal erzeugt.

12. Taupunkttemperaturmeßgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste logische Einrichtung (58) zur Feststellung sowohl der elektrisch positiven als auch der elektrisch negativen Differenz zwischen den Ausgangssignalen der ersten und zweiten Wärmeflußsensoren tätig ist und daß die Heizsteuereinrichtung (26) zum Einschalten bzw. Ausschalten der Heizeinrichtung (16) tätig wird, und zwar abhängig davon, ob das Taupunktsignal eine elektrisch positive oder elektrisch negative Differenz darstellt, wobei die ersten und zweiten Kondensationsoberflächen wiederholt oberhalb und unterhalb der Taupunkttemperatur erhitzt und abgekühlt werden.

13. Taupunkttemperaturmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strömungswegeinrichtung (30) vorgesehen ist, die zum Hindurchgelangenlassen einer Probe des Gases tätig wird, das eine kondensierende Substanz enthält und entlang der Strömungswegeinrichtung sowie über die Kondensationsoberflächeneinrichtung mit im wesentlichen stationären Bedingungen strömt.

14. Taupunkttemperaturmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umschließung (36) für das zu messende Gas, ein Gebläse (35) zur Einführung von frischem Gas in die Umschließung, ein Auslaß (42) steuerbarer Größe und ein Brenner (48) innerhalb der Umschließung vorgesehen sind.







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