Soll das Vorhandensein von Strömung in einem Leitungssystem überwacht werden, kommt oftmals ein kalorimetrischer Strömungsschalter – auch Strömungswächter genannt – zum Einsatz. Doch wie funktioniert eigentlich ein kalorimetrischer Strömungsschalter? Der nachfolgende Blogbeitrag wird dies näher erläutern.
Kalorimetrische Strömungsschalter, welche oftmals auch thermische Strömungswächter genannt werden, nutzen die physikalischen Gesetzmäßigkeiten des Wärmetransportes in Strömungen. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen zwei technischen Lösungen, dem kontinuierlichen und dem regulierten Heizen.
Abb.: Schematischer Aufbau eines Messfühlers eines kalorimetrischen Strömungsschalters
Strömungsschalter mit dem Messprinzip des kontinuierlichen Heizen
Ein auf dem kalorimetrischen Messprinzip basierender Strömungsschalter besitzt einen Messfühler mit zwei darin integrierten Temperatursensoren (siehe Abbildung). Einer der Sensoren wird kontinuierlich mit Hilfe eines integrierten Heizelementes (Drahtwicklung) mit gleichbleibender Heizleistung erwärmt und misst die Temperatur am Heizelement. Der zweite Sensor des Strömungsschalters ermittelt die Temperatur des Mediums im Rohr. Folglich stellt sich zwischen den beiden Sensoren ein Temperaturunterschied ein, welcher von der Elektronik registriert wird. Diese Temperaturdifferenz ist umso kleiner, je höher die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums in der Rohrleitung ist. Grund dafür ist die kühlende Wirkung von strömenden Medien. Moleküle des Mediums, welche an der Fühlerspitze vorbeiströmen, nehmen „Wärmepakete“ auf und transportieren sie weiter. Je häufiger Moleküle vorbeiströmen, desto höher ist die Kühlwirkung. Die Anzahl vorbeiströmender Moleküle steigt kontinuierlich mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit.
Strömungsschalter mit dem Messprinzzip des regulierten Heizen
Grundlegend ist der Messfühler des Strömungsschalters hier identisch aufgebaut: Es befinden sich zwei Temperatursensoren im Medium, einer davon ist beheizbar. Bei dieser technischen Lösung wird die Heizleistung reguliert, sodass der Temperaturunterschied zwischen den beiden Temperatursensoren durchweg konstant gehalten wird. Folglich muss mit steigender Strömungsgeschwindigkeit die Heizleistung erhöht werden, um den Betrag der Temperaturdifferenz konstant zu halten. Die aufgebrachte Heizleistung ist somit ein direktes Maß für die Strömungsgeschwindigkeit im Medium.
Hinweis
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