DE102018130067A1 - Verfahren zur Messung und Regelung von technischen Gasströmungen, Vorrichtung zur Messung und Regelung von technischen Gasströmungen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung und Regelung von technischen Gasströmungen sowie eine Vorrichtung (10) zur Messung und Regelung von technischen Gasströmungen.
Es ist vorgesehen, dass ein Verfahren zur Messung und Regelung von technischen Gasströmungen bereitgestellt wird. Ein solches Verfahren umfasst dabei die folgenden Schritte: Messen zumindest einer Zustandsgröße eines Gasstromes, insbesondere eines Gasstromes in einer Leitungsvorrichtung, mittels eines Messsystems (11), Regeln des Gasstromes in Abhängigkeit der zumindest einen Zustandsgröße mittels eines Regelsystems (24), wobei das Messsystem (11) folgende Komponenten umfasst: eine Massendurchflussreglervorrichtung (12), eine Druckmesseinrichtung (14) und eine Temperaturmesseinrichtung (16), sodass die zumindest eine Zustandsgröße als eine kombinierte Zustandsgröße berechnet wird, sodass mittels der kombinierten Zustandsgröße und des Regelsystems (24) eine leistungsbasierte Regelung der Durchflussmenge des Gasstromes gewährleistet wird. Des Weiteren wird eine Vorrichtung (10) zur Messung und Regelung von technischen Gasströmungen bereitgestellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung und Regelung von technischen Gasströmungen sowie eine Vorrichtung zur Messung und Regelung von technischen Gasströmungen.
  • In technischen Anlagen zum Schweißen ist die Regelung von strömenden technischen Gasen ein wichtiger Verfahrensparameter. Bei den zu regelnden technischen Gasen kann es sich zum Beispiel um Brenngase, Sauerstoff oder Schutzgase handeln, die für die Energiezufuhr oder die Abschirmung gegen schädigende atmosphärische Einwirkungen eingesetzt werden. Als Regelgröße für die Gasströmungen werden dabei meist der Durchsatz in Normlitern pro Zeiteinheit (zum Beispiel Normliter/Minute [NL/min] beziehungsweise der entsprechende Massefluss [kg/h] für das ausströmende Gas verwendet. Dieses Vorgehen erlaubt es, technische Gase mit unterschiedlich hohen Kompressionsgraden unter vergleichbaren Bedingungen zu verarbeiten.
  • Hinter diesem Ansatz steckt die Annahme, dass die gewünschte Wirkung des technischen Gases im Prozess erst dort relevant wird, wo das technische Gas auf Normaldruckniveau (Normalluftdruck) entspannt vorliegt. Für Schweißanwendungen ist dies in der Regel die Wirkzone unmittelbar vor den Austrittsdüsen des Schweißbrenners.
  • Die zuvor genannte Annahme ist dann nicht mehr zutreffend, wenn das technische Gas beim Schweißen mit pulverförmigen Zusatzwerkstoffen auch noch die Funktion des Pulvertransportes zur Schweißstelle mit übernehmen soll. Dies ist beispielsweise bei gängigen Verfahren zum Pulverauftragsschweißen der Fall. Eine rein mengenmäßige Betrachtung des Gasflusses wird dann den Anforderungen an eine hochgenaue Regelung nicht mehr gerecht.
  • Es gibt diverse gängige Schweißverfahren zum Verbindungsschweißen, Auftragsschweißen und Schneiden. Bekannte Verfahren und Vorrichtungen sind unter anderem MAG-Schweißbrenner mit Aktivgas, MIG-Brenner mit Inertgas, Gasscheißbrenner mit Acetylen-Sauerstoff-Brenner, Plasmabrenner, Laserschweißköpfe mit Schutz- und Spülgasdüsen. Zu den Sonderfällen zählen etwa thermische Schweißverfahren bei denen pulverförmige Zusatzwerkstoffe in Form eines Pulver-Gas-Strahles in den Wirkbereich des Schweißbrenners eingeblasen werden. Hier werden die technischen Gase nicht nur zur Abschirmung gegen die atmosphärische Luft genutzt. Das Gas übernimmt hier auch die Funktion eines Treibgases für die Dosierung, Beförderung und Beschleunigung des Pulvers auf dem Weg zur Verbrauchsstelle in der Fügezone. Die ohnehin erforderliche und durch technische Einrichtungen abzusichernde Druckreduzierung vom Lager-/Transportzustand auf das Normaldruckniveau wird hierbei als Energiequelle genutzt. Ein Beispiel sind kommerziell erhältliche Pulverfördereinrichtungen zum Laserpulverauftragsschweißen.
  • Dabei unterscheidet sich die anlagentechnische Ausstattung der Regeleinrichtungen für die Dosierung technischer Gase für die genannten Sonderfälle der Pulverförderung im Gasstrom nicht von der sonst üblichen Regeltechnik gemäß Stand der Technik. Diese besteht beispielsweise aus einem Messfühler/Sensor für die Bestimmung des Gasmassenstromes (Gasmenge pro Zeiteinheit) und einer Ventileinheit für die Einstellung des Gasstromes auf einen Soll-Wert.
  • Die oben genannte Regelstrategie über den Gasmassenstrom ist dann sachgerecht, wenn eine konstante Gasmenge bei Normaldruckniveau als alleiniges Prozessziel für den Einsatz des technischen Gases angestrebt wird. Der Sonderfall der parallelen Nutzung des gleichen Gasstromes als Treibgas ist hiervon zu unterscheiden. Für die Dosierung, Förderung und Beschleunigung der Pulverpartikel muss Energie aufgewendet beziehungsweise Arbeit verrichtet werden. Die dazu erforderliche Energie wird bei der Entspannung des technischen Gases vom Hochdruckniveau auf Normalluftdruck frei.
  • Ist die Prozessstabilität nun nicht nur vom Vorliegen eines reproduzierbaren Gasvolumens bei Normalluftdruck abhängig, sondern zusätzlich von der reproduzierbaren Pulverpartikelströmung, ist die gasmengenbasierte Regelkette ungeeignet. Ein konstanter Gasmassenstrom an der Ausströmstelle gibt zwar immer durch Druckentspannung die konstante Energiemenge ab. Inwiefern sich die Energieabgabe aber auf dem Entspannungsweg auf die in Reihe geschalteten Druckwiederstände aufteilt, ist nicht konstant. Auch bei exakt konstanter Gasmenge kann je nach pneumatischem Widerstand der Energieeintrag in die Pulverströmung schwanken. Eine reproduzierbare Partikelströmung ist daher nicht zwangsläufig sichergestellt. Zur einfachen Anzeige von Volumenströmen technischer Gase werden seit längerem sogenannte Schwebekörper-Durchflussmesser, welche umgangssprachlich auch Rotameter genannt werden, eingesetzt. Eine moderne elektronische Durchflussmenge erfolgt durch digitale thermische Massendurchflussmesser. Diese lassen sich durch Kombination mit elektronisch ansteuerbaren Ventilen auch in eine kompakte Massenflussregeleinheit integrieren.
  • Aus dem Stand der Technik sind bereits verschiedenste Ansätze als bekannt zu entnehmen. Nachfolgend werden einige davon vorgestellt.
  • So ist aus der Druckschrift DE 691 17 210 T2 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Massendurchflusses von pneumatisch geförderten Feststoffen als bekannt zu entnehmen. Die Suspensionsdichte eines pneumatisch transportierten Feststoffs, wie Kohle, wird erhalten, indem eine Kombination eines Radial-Gammastrahlen-Densitometers und eines zweiten, schnell ansprechenden Dichtemessers verwendet wird. Die Kombination ist erforderlich, um die gewünschte Kombination aus Genauigkeit und Reaktionszeit zu erhalten. Die zweite Messung wird für ihre schnelle Ansprechzeit verwendet und kann zur Steuerung der Betriebsbedingungen eines Vergasers verwendet werden. Die langsamere, aber genauere radiale Strahlungsmessung wird verwendet, um die zweite Messung ungefähr alle zehn Sekunden neu zu kalibrieren und ihre Drift zu korrigieren. Die Drift in der zweiten Messung ist ausreichend langsam, so dass eine hohe Genauigkeit durch die Rekalibrierungstechnik aufrechterhalten werden kann. Weder in dem vorgestelltem Verfahren noch in der Vorrichtung ist zu entnehmen, dass ein Messsystem vorgesehen ist, welches eine Massendurchflussreglervorrichtung, eine Druckmesseinrichtung und eine Temperaturmesseinrichtung umfasst, sodass die zumindest eine Zustandsgröße als eine kombinierte Zustandsgröße berechnet wird, sodass mittels der kombinierten Zustandsgröße und des Regelsystems eine leistungsbasierte Regelung der Durchflussmenge des Gasstromes gewährleistet wird.
  • Aus der Druckschrift US 2014/0261784 A1 ist zudem ein Durchflusskontroll- und Gasdosierungsprozess als bekannt zu entnehmen. Das vorgestellte System zum Steuern eines Flusses kann einen ersten Durchflussregler und einen Gasdichtemesser umfassen. Das Gasdichtemessgerät kann in Fluidverbindung mit dem ersten Strömungsregler stehen. Das Gasdichtemessgerät kann konfiguriert sein, um eine Gasdichte für ein erstes Gas zu berechnen, das durch das Gasdichtemessgerät strömt. Zusätzlich kann das Gasdichtemessgerät konfiguriert sein, um ein erstes Signal auszugeben, das konfiguriert ist, um zu bewirken, dass der erste Durchflussregler eine erste Durchflussrate des ersten Gases ändert, das durch den ersten Durchflussregler fließt. Darüber hinaus kann das Gasdichtemessgerät konfiguriert sein, ein Dichtesignal auszugeben, das zu dem zweiten Controller gesendet wird. Weder in dem vorgestelltem Verfahren noch in der Vorrichtung beziehungsweise in dem System ist zu entnehmen, dass ein Messsystem vorgesehen ist, welches eine Massendurchflussreglervorrichtung, eine Druckmesseinrichtung und eine Temperaturmesseinrichtung umfasst, sodass die zumindest eine Zustandsgröße als eine kombinierte Zustandsgröße berechnet wird, sodass mittels der kombinierten Zustandsgröße und des Regelsystems eine leistungsbasierte Regelung der Durchflussmenge des Gasstromes gewährleistet wird.
  • Bezogen auf die Sonderfälle der Pulverförderung im Gasstrom ist die Regelung meist eindimensional ausgelegt. So werden etwa herkömmliche gasbetriebene Pulverfördereinrichtungen nur bezüglich des Gasmassenstromes geregelt. Das heißt, dass für einen gewünschten Pulvermassenstrom der erforderliche Gasmassenstrom empirisch ermittelt und zur Prozessregelung verwendet wird. Hierbei wird davon ausgegangen, dass der eingestellte konstante Gasmassenstrom immer die konstante Energiemenge an den konstanten Pulvermassenstrom abgibt. Dies ist nur unter der Annahme gegeben, dass die pneumatischen Widerstände im System konstant sind. Schwanken diese Widerstände aber prozessbedingt, entsteht ein abweichendes Druckprofil und damit ein abweichender Energieübergang. Mögliche Gründe für Schwankungen des pneumatischen Widerstandes können beispielsweise die folgenden sein: Änderungen eines Leistungsquerschnittes infolge von Pulverablagerungen, Änderungen des Leitungsquerschnittes durch Biegen oder Abknicken von Schläuchen (zum Beispiel Roboterarme, Schleppketten), Veränderung der absoluten Förderhöhe (zum Beispiel bei Schlauchführungen von Portalanlagen) oder Verstopfungen an Düsen. Herkömmliche massenflussbasierte Regelsysteme würden auf diese Veränderungen reagieren, indem die Absperrdrossel so verändert wird, dass trotz verändertem Druck weiterhin der konstante Gasmassenstrom bereitgestellt wird. Als nachteilig kann dabei angesehen werden, dass nicht sichergestellt ist, dass weiterhin die konstante Energie für den Antrieb der Pulverpartikel bereitsteht. Wenn jedoch in diesem Zusammenhang die Pulvergeschwindigkeit für die Prozessstabilität wichtiger als die konstante Gasmenge angesehen wird, ist beispielsweise ein energiebasiertes Regelprinzip vorzuziehen.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung und Regelung von technischen Gasströmungen bereitzustellen, welche eine stabile Prozessstabilität hinsichtlich der Gasströmungen gewährleistet.
    In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Verfahren zur Messung und Regelung von technischen Gasströmungen bereitgestellt wird. Ein solches Verfahren umfasst dabei die folgenden Schritte: Messen zumindest einer Zustandsgröße eines Gasstromes, insbesondere eines Gasstromes in einer Leitungsvorrichtung, mittels eines Messsystems, Regeln des Gasstromes in Abhängigkeit der zumindest einen Zustandsgröße mittels eines Regelsystems, wobei das Messsystem folgende Komponenten umfasst: eine Massendurchflussreglervorrichtung, eine Druckmesseinrichtung und eine Temperaturmesseinrichtung, sodass die zumindest eine Zustandsgröße als eine kombinierte Zustandsgröße berechnet wird, sodass mittels der kombinierten Zustandsgröße und des Regelsystems eine leistungsbasierte Regelung der Durchflussmenge des Gasstromes gewährleistet wird. Aufgrund der Kombinationen der verschiedenen Messkomponenten in dem Messsystem kann also ein zusammengesetzter beziehungsweiser kombinierter Wert beziehungsweise eine kombinierte Zustandsgröße berechnet werden, sodass aus den gewonnenen Informationen beispielsweise zu jedem Mess-/Regelwert für einen Massedurchfluss die Restenergiemenge des Druckgases beziehungsweise des Gasstromes berechnet werden kann. Aus Schwankungen der gemessenen Energiemenge bei konstantem Gasmassenstrom können Schwankungen des pneumatischen Widerstandes beispielsweise in der nachgelagerten Gasentspannungsstrecke detektiert werden. Moderne Messsysteme sind dazu ausgelegt, Werte nicht nur zu erheben, sondern diese in jeglicher Weise weiterzuverarbeiten und sei es nur zum Zwecke einer Visualisierung zu Illustrationszwecken. Insofern können die von den verschiedenen genannten Komponenten erhaltenen Messwerte entsprechend zu einer kombinierten Zustandsgröße von dem Messsystem aufbereitet werden, sodass eine stabile Prozessstabilität hinsichtlich der Gasströmungen gewährleistet werden kann. Die dabei vorgesehenen Komponenten des Messsystems, also die Massendurchflussreglervorrichtung, die Druckmesseinrichtung und die Temperaturmesseinrichtung, sind dabei beispielsweise örtlich voneinander getrennt in der zu regelnden Förderstrecke angeordnet und sind insbesondere als für sich stehende Einheiten vorgesehen, sodass die entsprechenden jeweiligen Daten jeweils von den einzelnen Komponenten und bezogen auf die jeweilige Position erhoben werden kann, um letztendlich eine kombinierte Zustandsgröße entsprechend ermittelt werden kann. Insbesondere für hochreine Gase etwa ist das Energiepotential und die Energieabgabe so durch einfache physikalische Zusammenhänge beschreibbar. Dabei basiert das vorgestellte Mess- und Regelprinzip auf der Annahme, dass die im Druckgas gespeicherte Energiemenge vom Druck und der Temperatur abhängig ist und mithilfe von Naturkonstanten für jede Gasart bestimmt werden kann. Das vorgestellte Verfahren kann somit als ein Leistungsregler beispielsweise für pneumatische Anwendungen bezeichnet und eingesetzt werden. Auch lässt sich das Verfahren etwa zur energiebasierten Messung und Regelung von Gasströmungen technischer Gase, beispielsweise in Rohr- und Schlauchleitungen, einsetzen. Um die erforderlichen Zustandsgrößen mit hoher Genauigkeit zu ermitteln, ist wie bereits gesagt die Kombination der verschiedenen Komponenten im Messsystem vorzusehen, sodass das Verfahren in entsprechender Weise erweitert angewendet werden kann. Das Verfahren kann auch als Verfahren zur leistungsbasierten Regelung einer Durchflussmenge technischer Gase bezeichnet werden. Insbesondere ist dabei eine leistungsbasierte Regelung der Durchflussmenge des Gasstromes an zumindestens einem vorbestimmten technischen Teilabschnitt oder an mehreren Teilabschnitten der Regelstrecke beziehungsweise Förderstrecke vorzusehen, wobei dies insbesondere aufgrund einer ausgewählten und/oder benutzerdefinierten Positionierung der einzelnen Mess- und Stellglieder bedingt werden kann. In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Vorrichtung zur Messung und Regelung von technischen Gasströmungen bereitgestellt wird. Eine solche Vorrichtung umfasst dabei ein Messsystem und ein Regelsystem, wobei das Messsystem folgende Komponenten umfasst: eine Massendurchflussreglervorrichtung, eine Druckmesseinrichtung und eine Temperaturmesseinrichtung, sodass zumindest eine kombinierte Zustandsgröße eines Gasstromes, insbesondere eines Gasstromes in einer Leitungsvorrichtung, berechenbar ist, sodass mittels der kombinierten Zustandsgröße und des Regelsystems eine leistungsbasierte Regelung der Durchflussmenge des Gasstromes gewährleistbar ist. Die zuvor genannten Vorteile gelten soweit übertragbar auch für die vorgestellte Vorrichtung. Die Vorrichtung kann auch als Vorrichtung zur leistungsbasierten Regelung einer Durchflussmenge technischer Gase bezeichnet werden.
  • In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9 in einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 vorgesehen ist. Die zuvor genannten Vorteile gelten soweit übertragbar auch für die vorgestellte Verwendung.
  • Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
  • So ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zu jeder berechneten kombinierten Zustandsgröße eine konstante und/oder dynamisch leistungsbasierte Regelung der Durchflussmenge des Gasstromes gewährleistet wird. Aufgrund einer konstanten und/oder dynamischen Regelung wird besonders zuverlässig eine hohe Prozessstabilität gemäß den Vorstellungen eines Benutzers gewährleistet. Mit anderen Worten kann entsprechend einer jeweiligen Situation während eines Anwendungsfalls eine benutzerdefinierte Regelung vorgenommen werden, wobei jeweils eine leistungsbasierte Regelung möglich ist.
  • Zudem ist in einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass mittels der kombinierten Zustandsgröße ein Energiepotential und eine Energieabgabe des Gasstromes berechnet wird. Die zuvor genannten Vorteile sind somit noch besser erreichbar.
  • Ferner ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Massendurchflussreglervorrichtung eine digitale thermische Massendurchflussreglervorrichtung ist. Auf diese Weise ist eine besonders exakte Messung und Verarbeitung von gemessenen Werten möglich, sodass eine hohe Prozessstabilität im Sinne des vorgestellten Verfahrens noch besser erreichbar ist.
  • Auch ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Messsystem und das Regelsystem ausgelegt sind in gasstrombasierten Pulverfördereinrichtungen eingesetzt zu werden, sodass eine geregelte Antriebsleistung eines Gasstromes in den gasstrombasierten Pulverfördereinrichtungen für einen konstanten Antrieb von Pulverpartikeln bereitgestellt wird. Mittels des vorgestellten Verfahrens ist es möglich eine geregelte Antriebsleistung des Gasstromes für den Antrieb der Pulverpartikel in so einer Einrichtung bereitzustellen, sodass eine stabile Prozessstabilität hinsichtlich der Gasströmungen gewährleistet ist. Dies kann selbst dann gewährleistet werden, wenn sich eine Änderung des Leistungsquerschnitts infolge von Pulverablagerungen einstellt. Auch kann diese Stabilität somit gewährleistet werden, wenn sich eine Änderung des Leistungsquerschnitts aufgrund von Biegen oder Abknicken von Schläuchen (zum Beispiel Roboterarme, Schleppketten) einstellt. Auch wenn sich die absolute Förderhöhe (zum Beispiel bei Schlauchführungen von Portalanlagen) einstellt oder sich eine Verstopfungen an Düsen und sich somit eine Änderung der Umstände bezüglich eines konstanten Gasstromes einstellt, kann mittels des vorgestellten Verfahrens eine hohe Prozessstabilität gewährleistet werden. Insbesondere wenn eine gleichmäßige Pulvergeschwindigkeit für die Prozessstabilität wichtiger ist als eine konstante Gasmenge, ist das vorgestellte Verfahren mit seinem leistungsbasiertem Regelprinzip vorteilhaft.
  • Des Weiteren ist in einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die zumindest eine Zustandsgröße als eine kombinierte Zustandsgröße berechnet wird, sodass mittels der kombinierten Zustandsgröße und des Regelsystems eine leistungsbasierte Regelung der Durchflussmenge des Gasstromes an zumindest einer Position nach dem Messsystem und/oder des Regelsystems bezogen auf eine Hauptströmungsrichtung des Gasstromes gewährleistet wird. Die zuvor genannten Vorteile des Verfahrens gelten, soweit übertragbar, auch für diese weitere Ausgestaltung der vorgestellten Vorrichtung.
  • Auch ist in einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Massendurchflussreglervorrichtung eine digitale thermische Massendurchflussreglervorrichtung ist. Die zuvor genannten Vorteile des Verfahrens gelten, soweit übertragbar, auch für diese weitere Ausgestaltung der vorgestellten Vorrichtung.
  • Schlussendlich ist in einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Vorrichtung in gasstrombasierten Pulverfördereinrichtungen einsetzbar ist. Die zuvor genannten Vorteile des Verfahrens gelten, soweit übertragbar, auch für diese weitere Ausgestaltung der vorgestellten Vorrichtung.
  • Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • 1 ein Prozessablaufdiagramm für ein Verfahren zur Messung und Regelung von technischen Gasströmungen;
    • 2 eine Vorrichtung zur Messung und Regelung von technischen Gasströmungen.
  • 1 zeigt ein Prozessablaufdiagramm 100 für ein Verfahren zur Messung und Regelung von technischen Gasströmungen. In einem ersten Schritt 110 wird ein Messen zumindest einer Zustandsgröße eines Gasstromes, insbesondere eines Gasstromes in einer Leitungsvorrichtung, mittels eines Messsystems 11 vollzogen. In einem zweiten Schritt 120 wird ein Regeln des Gasstromes in Abhängigkeit der zumindest einen Zustandsgröße mittels eines Regelsystems 24 vollzogen. Das Messsystem 11 umfasst dabei folgende Komponenten: eine Massendurchflussreglervorrichtung 12, eine Druckmesseinrichtung 14 und eine Temperaturmesseinrichtung 16, sodass die zumindest eine Zustandsgröße als eine kombinierte Zustandsgröße berechnet wird, sodass mittels der kombinierten Zustandsgröße und des Regelsystems 24 eine leistungsbasierte Regelung der Durchflussmenge des Gasstromes gewährleistet wird.
  • 2 zeigt eine Vorrichtung 10 zur Messung und Regelung von technischen Gasströmungen. Die Vorrichtung 10 weist dabei ein Messsystem 11 auf, wobei das Messsystem 11 wiederum eine Massendurchflussreglervorrichtung 12, eine Druckmesseinrichtung 14 und eine Temperaturmesseinrichtung 16 umfasst. Jeweilige Blockpfeile 18 unterhalb dieser lediglich schematisch dargestellten Komponenten des Messsystems 11 zeigen auf eine zu bemessende Messstrecke 20, wobei ein Pfeil 22 in dieser Messstrecke 20 symbolisch eine Hauptströmungsrichtung eines nicht näher gezeigten Gasstromes im inneren der Messstrecke 20 andeutet. Die Messstrecke 20 kann beispielsweise eine Teilstrecke von einem größeren System sein, beispielsweise von einer gasstrombasierten Pulverfördereinrichtung. Die Messstrecke 20 kann auch zumindest als ein Teilbereich einer nicht gezeigten Leitungsvorrichtung aufgefasst werden, wobei die Messstrecke 20 beziehungsweise die Leitungsvorrichtung in Form von Röhren oder Schläuchen oder einer jeglichen Mischform vorgesehen sein kann. In dem gezeigten Beispiel sind die einzelnen Komponenten des Messsystems 11 seriell hintereinander in einer bestimmten Reihenfolge bezogen auf die Hauptströmungsrichtung angeordnet. Es ist jedoch in einer nicht gezeigten Weise auch eine andere Reihenfolge oder eine zumindest teilweise parallele Anordnung von den einzelnen Komponenten denkbar. Auch ist vorstellbar, dass eine übergeordnete nicht gezeigte Komponente zumindest zwei der vorgestellten Komponenten und den zugehörigen Messroutinen umfasst. In der 2 ist angedeutet, dass die einzelnen Komponenten, sprich die Massendurchflussreglervorrichtung 12, die Druckmesseinrichtung 14 und die Temperaturmesseinrichtung 16, untereinander vernetzt sind. Vorstellbar ist jedoch auch, dass nur eine Vernetzung der einzelnen Komponenten zu einer übergeordneten nicht näher dargestellten Steuereinheit von dem Messsystem 11 vorgesehen ist. Stromabwärts bezogen auf die Hauptströmungsrichtung ist zudem ein Regelsystem 24 schematisch dargestellt. Ein vertikal nach unten gerichteter Blockpfeil 26 stellt den funktionalen Zusammenhang von dem Regelsystem 24 zu der Messstrecke 20 dar. Mit anderen Worten kann mittels des Regelsystems 24 der in der Messstrecke 20 fließende Gasstrom geregelt werden. Ein Doppelblockpfeil 28 stellt den funktionalen Zusammenhang zwischen dem Regelsystem 24 und dem Messsystem 11 dar. Auch diese serielle Darstellung von Messsystem 11 und Regelsystem 24 ist nur beispielhaft zu verstehen und es lassen sich beliebige andere Anordnungen vorstellen. Beispielsweise könnte auch eine parallele Anordnung dieser beiden Systeme vorgesehen sein. Die Vorrichtung 10 ist in der Lage derart betrieben zu werden, beispielsweise im Sinne des vorgestellten Verfahrens, sodass an einem bezogen auf die Hauptströmungsrichtung stromabwärts des Regelsystems 24 und des Messsystems 20 beliebigen Punkt, hier dargestellt durch einen Blockpfeil 30, in der Messstrecke 20 beziehungsweise in dem zugehörigen übergeordneten System eine leistungsbasierte Regelung der Durchflussmenge des Gasstromes gewährleistbar ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Vorrichtung
    11
    Messsystem
    12
    Massendurchflussreglervorrichtung
    14
    Druckmesseinrichtung
    16
    Temperaturmesseinrichtung
    18
    Blockpfeil
    20
    Messstrecke
    22
    Pfeil
    24
    Regelsystem
    26
    Blockpfeil
    28
    Doppelblockpfeil
    30
    Blockpfeil
    100
    Prozessablaufdiagramm
    110
    erster Schritt
    120
    zweiter Schritt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 69117210 T2 [0010]
    • US 2014/0261784 A1 [0011]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Messung und Regelung von technischen Gasströmungen umfassend die folgenden Schritte: • Messen zumindest einer Zustandsgröße eines Gasstromes, insbesondere eines Gasstromes in einer Leitungsvorrichtung, mittels eines Messsystems (11); • Regeln des Gasstromes in Abhängigkeit der zumindest einen Zustandsgröße mittels eines Regelsystems (24), dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (11) folgende Komponenten umfasst: eine Massendurchflussreglervorrichtung (12), eine Druckmesseinrichtung (14) und eine Temperaturmesseinrichtung (16), sodass die zumindest eine Zustandsgröße als eine kombinierte Zustandsgröße berechnet wird, sodass mittels der kombinierten Zustandsgröße und des Regelsystems (24) eine leistungsbasierte Regelung der Durchflussmenge des Gasstromes gewährleistet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zu jeder berechneten kombinierten Zustandsgröße eine konstante und/oder dynamisch leistungsbasierte Regelung der Durchflussmenge des Gasstromes gewährleistet wird.
  3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mittels der kombinierten Zustandsgröße ein Energiepotential und eine Energieabgabe des Gasstromes berechnet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Massendurchflussreglervorrichtung (12) eine digitale thermische Massendurchflussreglervorrichtung ist.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Messsystem (11) und das Regelsystem (24) ausgelegt sind, in gasstrombasierten Pulverfördereinrichtungen eingesetzt zu werden, sodass eine geregelte Antriebsleistung eines Gasstromes in den gasstrombasierten Pulverfördereinrichtungen für einen Antrieb von Pulverpartikeln bereitgestellt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zumindest eine Zustandsgröße als eine kombinierte Zustandsgröße berechnet wird, sodass mittels der kombinierten Zustandsgröße und des Regelsystems (24) eine leistungsbasierte Regelung der Durchflussmenge des Gasstromes an zumindest einer Position nach dem Messsystem (11) und/oder des Regelsystems (24) bezogen auf eine Hauptströmungsrichtung des Gasstromes gewährleistet wird.
  7. Vorrichtung (10) zur Messung und Regelung von technischen Gasströmungen umfassend ein Messsystem (11) und ein Regelsystem (24), dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (11) folgende Komponenten umfasst: eine Massendurchflussreglervorrichtung (12), eine Druckmesseinrichtung (14) und eine Temperaturmesseinrichtung (16), sodass zumindest eine kombinierte Zustandsgröße eines Gasstromes, insbesondere eines Gasstromes in einer Leitungsvorrichtung, berechenbar ist, sodass mittels der kombinierten Zustandsgröße und des Regelsystems (24) eine leistungsbasierte Regelung der Durchflussmenge des Gasstromes gewährleistbar ist.
  8. Vorrichtung (10) nach Anspruch 7, wobei die Massendurchflussreglervorrichtung (12) eine digitale thermische Massendurchflussreglervorrichtung ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Vorrichtung (10) in gasstrombasierten Pulverfördereinrichtungen einsetzbar ist.
  10. Verwendung einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9 in einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.
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