DE4404395A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Durchflußgeschwindigkeit einer in einer Leitung strömenden Flüssigkeit - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Durchflußgeschwindigkeit einer in einer Leitung strömenden FlüssigkeitInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Messen der Durchflußgeschwindigkeit einer in einer
Leitung strömenden Flüssigkeit, wobei die Flüssigkeit
über ein an der Leitung angeordnetes Heizelement erwärmt
und die Temperaturen in der Flüssigkeit mit Hilfe von in
Abständen von dem Heizelement angeordneten
Temperaturfühlern gemessen werden.
Die bei Infusionen von Medikamenten verwendeten
Fließgeschwindigkeiten von Infusionslösungen umfassen
einen sehr weiten Bereich, beispielsweise von ca. 1 ml/h
bis über 100 ml/h, um dem Patienten jeweils die ideale
Menge eines Medikamentes verabreichen zu können. Zur
Messung von Durchflußgeschwindigkeiten kleiner als 100
ml/h sind einige Meßverfahren bekannt und die
dazugehörigen Meßgeräte auf dem Markt.
Von K.-P. Bonfig beispielsweise werden in "Technische
Durchflußmessung" , Vulkan Verlag Essen, 1977, eine Reihe
von Meßverfahren zur Ermittlung der
Durchflußgeschwindigkeit beschrieben. Bei dem sogenannten
Aufheizverfahren erwärmt eine an der Leitung angebrachte
Wärmequelle die Flüssigkeit, während die Temperaturen der
Flüssigkeit über zwei beiderseits der Wärmequelle an der
Leitung angeordnete Temperaturfühler erfaßt werden. Bei
konstant gehaltener Temperaturdifferenz zwischen den
beiden Meßstellen wird die dazu erforderliche
Heizleistung UHeiz ermittelt und als Maß für die
Durchflußgeschwindigkeit herangezogen. Dieses Verfahren
ist für geringe Durchflüsse nicht geeignet, da bei
kleinen Durchflußraten sich Änderungen in der
Durchflußgeschwindigkeit nur in geringem Maße auf die
Heizleistung auswirken und das Verfahren deshalb in
diesem Bereich relativ unempfindlich arbeitet. Je größer
der Durchfluß ist, um so größer ist auch die für die
Aufrechterhaltung einer konstanten Temperaturdifferenz
benötigte Heizleistung.
Bei dem von Bonfig beschriebenen Differenzverfahren wird
die Temperaturdifferenz zwischen zwei symmetrisch
beiderseits der Wärmequelle angebrachten
Temperaturfühlern erfaßt. Bei strömender Flüssigkeit wird
die über die Wärmequelle in die Flüssigkeit eingebrachte
konstante Wärme besser in Flußrichtung geleitet, was zu
einem Temperaturunterschied an den beiden Meßfühlern
führt. Aus diesem Unterschied läßt sich die
Durchflußgeschwindigkeit bestimmen. Dieses Verfahren
eignet sich gut für kleine Durchflußgeschwindigkeiten, da
in diesem Geschwindigkeitsbereich die Temperatur auf
kleine Änderungen der Durchflußgeschwindigkeit
empfindlich anspricht.
Aus der DE-PS 38 27 444 sind ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Nachweis einer Strömung eines Mediums in
einer Leitung bekannt, die ebenfalls nach dem
Differenzverfahren arbeiten und eine Bestimmung der
Flußrichtung sowie der Strömungsgeschwindigkeit
ermöglichen.
Als Nachteil erweist sich, daß beide Verfahren nicht
lageunabhängig arbeiten. Bei nicht waagerechter Anordnung
der Leitung im Bereich der Wärmequelle und der
Temperaturfühler stellt sich eine Konvektion ein, die
einen erhöhten Wärmestrom in vertikaler Richtung bewirkt
und die empfindlichen Messungen beeinflußt.
Weiterhin ist in der DE-OS 41 27 675 ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Messung und Kontrolle der Strömung
eines Fluids offenbart. Bei diesem Verfahren werden dem
Fluid Wärmeimpulse zugeführt, deren Heizzeiten und die
dazwischen liegenden Pausenzeiten auf die
Strömungsgeschwindigkeit abgestimmt sind und die in einem
Abstand von der Wärmequelle stromabwärts abgetastet
werden. Aus der über die Heizzeit eingestellten
Impulshöhe kann die tatsächliche Strömungsgeschwindigkeit
abgeleitet werden. Dieses Verfahren eignet sich für
kleine Volumenströme im Bereich zwischen 0,1 und 10 ml/h.
Nachteilig ist, daß auch dieses Verfahren nicht
lageunabhängig arbeitet.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur Messung von Durchflußgeschwindigkeiten
strömender Flüssigkeiten zu entwickeln, mit dem ein sehr
weiter Bereich von Durchflußgeschwindigkeiten erfaßbar
ist, und die für den praktischen Einsatz geeignete
Vorrichtung anzugeben. Die Vorrichtung soll bei dem
geforderten großen Meßbereich nur einen geringen
Meßfehler aufweisen, einfach aufgebaut und kostengünstig
herstellbar sowie lageunabhängig verwendbar sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
die Leitung in einem Bereich zu einem U-förmigen
Abschnitt mit zwei Schenkeln gebogen und an den beiden
Schenkeln je ein Durchflußsensor angebracht wird, daß von
jedem Durchflußsensor der Durchflußgeschwindigkeit der
strömenden Flüssigkeit proportionale physikalische
Meßgrößen nach mindestens zwei Meßverfahren bestimmt
werden, daß diese Meßgrößen einer Auswerteeinheit
zugeführt werden, in der aus ihnen Mittelwerte jeweils
einer physikalischen Meßgröße gebildet werden und daraus
die aktuelle Durchflußgeschwindigkeit ermittelt wird.
Hierbei kann beispielsweise vorgesehen sein, daß von
jedem Durchflußsensor der Durchflußgeschwindigkeit der
strömenden Flüssigkeit proportionale physikalische
Meßgrößen nach dem Aufheizverfahren und nach dem
Differenzverfahren ermittelt werden.
Eine sinnvolle Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Verfahrens besteht darin, daß von jedem Durchflußsensor
der Durchflußgeschwindigkeit der strömenden Flüssigkeit
proportionale physikalische Meßgrößen nach dem
Aufheizverfahren und nach dem Wärmeimpulsverfahren
bestimmt werden.
Eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Leitung einen U-förmigen Abschnitt mit zwei
Schenkeln aufweist und an jedem Schenkel je ein
Durchflußsensor angeordnet ist, daß die Durchflußsensoren
in Bezug zu der strömenden Flüssigkeit gleichsinnig
ausgerichtet sind und jeder Durchflußsensor aus einem
Heizelement, aus zwei stromaufwärts zu dem Heizelement in
verschiedenen Abständen angeordneten Temperaturfühlern
und aus einem stromabwärts von dem Heizelement
angeordneten weiteren Temperaturfühler besteht, daß der
stromaufwärts von dem Heizelement weiter entfernt
angeordnete Temperaturfühler und der stromabwärts von dem
Heizelement weitere Temperaturfühler zu einer Brücke
zusammengeschaltet sind, deren Ausgangssignal über einen
Regler die für die Einstellung und Aufrechterhaltung
einer konstanten Temperaturdifferenz zwischen diesen
äußeren Temperaturfühlern erforderliche Heizspannung
UHeiz steuert, daß ferner der dem Heizelement
stromaufwärts unmittelbar benachbarte Temperaturfühler
und der stromabwärts von dem Heizelement angeordnete
weitere Temperaturfühler ebenfalls zu einer anderen
Brücke zusammengeschaltet sind, deren Ausgangssignal die
Temperaturdifferenz Tdiff in der Flüssigkeit zwischen
diesen Temperaturfühlern darstellt und daß schließlich
eine Auswerteeinheit die von den Durchflußsensoren an den
beiden Schenkeln erfaßten Werte der Heizspannungen
UHeiz 1, UHeiz 2 und der Temperaturdifferenzen Tdiff 1,
Tdiff 2 zu Mittelwerten der Heizspannungen Heiz und der
Temperaturdifferenzen diff aufbereitbar sind und aus
ihnen die aktuelle Durchflußgeschwindigkeit bestimmbar
ist.
Eine weitere Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
ist dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung einen U-
förmigen Abschnitt mit zwei Schenkeln aufweist und an
jedem Schenkel je ein Durchflußsensor angeordnet ist, daß
die Durchflußsensoren in Bezug zu der strömenden
Flüssigkeit gleichsinnig ausgerichtet sind und jeder
Durchflußsensor aus einem Heizelement, aus einem
stromaufwärts von dem Heizelement angeordneten
Temperaturfühler und aus einem stromabwärts von dem
Heizelement angeordneten weiteren Temperaturfühler
besteht, daß der stromaufwärts von dem Heizelement
angeordnete Temperaturfühler und der stromabwärts von dem
Heizelement angeordnete weitere Temperaturfühler zu einer
Brücke zusammengeschaltet sind, deren Ausgangssignal über
einen Regler die für die Einstellung und
Aufrechterhaltung einer konstanten Temperaturdifferenz
zwischen diesen äußeren Temperaturfühlern erforderliche
Heizspannung UHeiz steuerbar ist, daß über das
Heizelement der strömenden Flüssigkeit über das
Heizelement Wärmeimpulse zuführbar sind, daß ferner das
Heizelement und der stromabwärts von dem Heizelement
angeordnete, weitere Temperaturfühler ebenfalls zu einer
anderen Brücke zusammengeschaltet sind, deren
Ausgangssignal die Laufzeit t der Flüssigkeit zwischen
dem Heizelement und dem weiteren Temperaturfühler
darstellt und daß schließlich in einer Auswerteeinheit
die von den Durchflußsensoren an den beiden Schenkeln
erfaßten Werte der Heizspannungen UHeiz 1, UHeiz 2 zu
Mittelwerten der Heizspannungen Heiz und der
Laufzeiten aufbereitbar sind und aus ihnen die aktuelle
Durchflußgeschwindigkeit bestimmbar ist.
Die Erfindung sieht vor, daß die Durchflußsensoren an den
Schenkeln der Leitung identisch aufgebaut sind.
Es erweist sich als zweckmäßig, daß die beiden dem
Heizelement benachbarten Temperaturfühler gleichen
Abstand von dem Heizelement aufweisen.
Zur Erzielung hoher Ansprechgeschwindigkeiten ist es
vorteilhaft, wenn die beiden dem Heizelement benachbarten
Temperaturfühler möglichst nahe an dem Heizelement
angeordnet sind.
Schließlich ist es sinnvoll, daß ein oder mehrere
Temperaturfühler als Infrarotstrahlungsdetektor
ausgebildet sind.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen
insbesondere darin, daß aufgrund des erfindungsgemäßen
Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung
Durchflußgeschwindigkeiten strömender Flüssigkeiten in
einem sehr weiten Meßbereich von ca. 0,1 ml/h bis über
1000 ml/h erfaßbar sind und ein Meßfehler kleiner als 10%
in jeder Betriebslage einhaltbar ist. Die Vorrichtung ist
aus einfachen Bauteilen aufgebaut, kostengünstig
herstellbar und arbeitet lageunabhängig und ohne
invasiven Eingriff in die Flüssigkeit.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen erläutert. Es
zeigen
Fig. 1 schematisch einen Durchflußsensor,
Fig. 2 einen Durchflußsensor in verschiedenen
Betriebslagen,
Fig. 3 den schematischen Aufbau eines neuartigen
Durchflußsensors,
Fig. 4 das zu dem in Fig. 3 dargestellten
Durchflußsensor gehörige Blockschaltbild,
Fig. 5 Bauteile eines erfindungsgemäßen
Durchflußsensors von Fig. 3,
Fig. 6 ein Diagramm über den Verlauf der Mittelwerte
UHeiz und Tdiff von Heizspannung und
Temperaturdifferenz in Abhängigkeit von der
Durchflußgeschwindigkeit bei verschiedenen
Betriebslagen des Durchflußsensors aus Fig. 3,
Fig. 7 schematisch einen weiteren Durchflußsensor.
Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau einer Vorrichtung
zum Messen der Durchflußgeschwindigkeit einer in einer
Leitung 1 in Pfeilrichtung strömenden Flüssigkeit 12. Die
Vorrichtung ist mit dem Bezugszeichen 2 versehen und wird
in der weiteren Beschreibung als Durchflußsensor
bezeichnet. Der Durchflußsensor 2 weist auf dem
Außenumfang bzw. der Außenseite der Leitung 1 dicht
anliegend ein Heizelement 3, stromaufwärts in
verschiedenen Abständen von dem Heizelement 3 zwei
Temperaturfühler 5, 6, beispielsweise Thermoelemente, und
stromabwärts von dem Heizelement 3 einen weiteren
Temperaturfühler 4 auf. Der stromaufwärts weiter von dem
Heizelement 3 entfernte Temperaturfühler 6 und der
stromabwärts von dem Heizelement 3 angeordnete
Temperaturfühler 4 sind zu einer Brücke 8
zusammengeschaltet. Das Ausgangssignal der Brücke 8 wird
dem Regler 9, der beispielsweise ein Proportional-
Integral-Regler sein kann, zugeführt und dient zur
Regelung der zur Versorgung des Heizelementes 3
erforderlichen Heizspannung UHeiz. Die Heizspannung UHeiz
wird so geregelt, daß sich zwischen diesen beiden äußeren
Temperaturfühlern 4, 6 eine konstante Temperaturdifferenz
in der Flüssigkeit 12 einstellt.
Die dem Heizelement 3 stromaufwärts und stromabwärts
unmittelbar benachbarten Temperaturfühler 4, 5 haben
gleichen Abstand von dem Heizelement 3 und messen die
Erwärmung der Flüssigkeit 12 durch das Heizelement 3.
Diese Temperaturfühler 4, 5, die zur Erzielung einer
hohen Ansprechgeschwindigkeit möglichst nahe an dem
Heizelement 3 angeordnet sind, sind zu einer anderen
Brücke 7 zusammengeschaltet, deren Ausgangssignal die
Temperaturdifferenz Tdiff zwischen diesen beiden
Temperaturfühlern 4, 5 angibt. Strömt die Flüssigkeit 12
nicht, breitet sich bei waagerechter Anordnung der
Leitung 1 die von dem Heizelement 3 ausgehende Wärme
gleichmäßig in beide Richtungen aus; es entsteht kein
Unterschied der Temperatur an den Temperaturfühlern 4, 5.
Fließt die Flüssigkeit 12, beispielsweise durch die Pumpe
13 angetrieben, entsteht ein Temperaturunterschied Tdiff
an den beiden Temperaturfühlern 4, 5.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelten Werte
der Heizspannungen UHeiz und Temperaturdifferenzen Tdiff
werden - wie später noch beschrieben - zur Ermittlung der
aktuellen Durchflußgeschwindigkeit herangezogen.
Die in Fig. 1 dargestellte Leitung 1 ist Teil einer U-
förmig gebogenen Leitung 1a. Erfindungsgemäß ist jeder
Schenkel 10, 11 der U-förmig gebogenen Leitung 1a mit
einem Durchflußsensor 2 versehen. Diese in Fig. 3
gezeigte Doppelanordnung ist erfindungsgemäß vorgesehen,
da ein einzelner Durchflußsensor 2 nicht lageunabhängig
arbeitet. Dreht man den Durchflußsensor 2, wie in Fig. 2
gezeigt, aus der waagerechten Stellung, so wird aufgrund
der Konvektion der Wärmestrom, dargestellt durch die von
dem Heizelement 3 ausgehenden Pfeile, nach oben größer,
und dadurch verändert sich die Temperaturverteilung an
den beiden Temperaturfühlern 4, 5. Um diese Fehlerquelle
auszuschließen oder zu minimieren, wurde die in Fig. 3
dargestellte und bereits erwähnte erfindungsgemäße
Doppelanordnung gewählt. Die an den beiden Schenkeln 10,
11 der U-förmig gebogenen Leitung 1a angeordneten
Durchflußsensoren 2 sind schaltungstechnisch identisch
und gleichsinnig in Flußrichtung an der Leitung 1
angebracht.
Der Vorteil dieser Lösung liegt darin, daß der Effekt der
Konvektion bei dem Durchflußsensor 2 an dem einen
Schenkel 10 in Flußrichtung und bei dem Durchflußsensor 2
an dem anderen Schenkel 11 gegen Flußrichtung wirkt. Die
beiden an jedem Schenkel 10, 11 der U-förmig geführten
Leitung 1 angeordneten Durchflußsensoren 2 sind, wie in
Fig. 3 durch die gestrichelte Umrandung angedeutet, zu
einem integrierten Durchflußsensor zusammengeschaltet,
der in Fig. 3 mit dem Bezugzeichen 2a bezeichnet und
dessen Blockschaltbild in Fig. 4 dargestellt ist. Die
Ausgangssignale des integrierten Durchflußsensors 2a,
d. h. die an beiden Schenkeln 10, 11 gemessenen
Heizspannungen UHeiz 1, UHeiz 2 und Temperaturdifferenzen
Tdiff 1, Tdiff 2, werden einer Auswerteeinheit 17
zugeführt, die aus diesen Meßwerten die jeweiligen
Mittelwerte Heiz und diff bildet, die aktuelle
Durchflußgeschwindigkeit daraus ermittelt und anzeigt.
Durch die Mittelwertbildung läßt sich der Einfluß der
Lage der beiden Durchflußsensoren 2 eliminieren bzw.
minimieren, so daß durch diese erfindungsgemäße
Vorrichtung lageunabhängige Meßwerte zur Ermittlung der
aktuellen Durchflußgeschwindigkeit zur Verfügung stehen.
In der Auswerteeinheit 17, in der gängige
Schaltungstechnik mit geeigneter Software Anwendung
findet, werden zur Ermittlung der aktuellen
Durchflußgeschwindigkeit aus den zur Verfügung stehenden
Mittelwerten Heiz und diff jeweils die Werte
ausgewählt, die von dem auf Änderung der
Durchflußgeschwindigkeit empfindlicher ansprechenden
Meßverfahren stammen.
Bei einer praktischen Ausbildung des in Fig. 3
dargestellten Durchflußsensors 2a wird die
Leitung 1 in eine U-förmig ausgebildete Nut 14 gelegt,
die in eine Grundplatte oder Platine 15 eingebracht ist
und sicherstellt, daß die Leitung 1 U-förmig ausgeführt
und fixiert wird. Fig. 5 zeigt in perspektivischer
Darstellung einen geraden Abschnitt einer U-förmig
ausgebildeten Nut 14, in dem die Temperaturfühler 3, 4, 5
und das Heizelement 3 untergebracht sind. In der Nut 14
befinden sich thermische Anschlüsse, die in der Zeichnung
nicht dargestellt sind, für die Temperaturfühler 4, 5, 6
und das Heizelement 3, die die Leitung 1 bereits beim
Einlegen der Leitung in die Nut 14 berühren. Die
Deckplatte 16 weist ebenfalls thermische Anschlüsse für
die Temperaturfühler 4, 5, 6 und das Heizelement 3 auf
und nach dem Verschrauben der Deckplatte 16 mit der
Grundplatte 15 werden die thermischen Anschlüsse bei
geeigneter Größe der Nut 14 von oben und von unten gegen
die Leitung 1 gepreßt, wobei ein invasiver Eingriff in
die Leitung 1 vermieden wird.
In Fig. 6 ist der Verlauf der Mittelwerte Heiz und
diff, die bei verschiedenen Betriebslagen des
Durchflußsensors 2a aufgenommen wurden, über der
Durchflußgeschwindigkeit aufgetragen. Die Kurven
entsprechen waagerechter und senkrechter Betriebslage des
Durchflußsensors 2a, wobei bei senkrechter Betriebslage
die Zuführung der Leitung 1 einmal von unten und einmal
von oben erfolgt. Die Abweichung der ermittelten von der
tatsächlichen Durchflußgeschwindigkeit bei
unterschiedlicher Betriebslage ist gering. Deshalb ist es
möglich, den aktuellen Durchfluß mit einem Fehler kleiner
als 10% zu bestimmen, bei einem erweiterten Meßbereich,
der sich von 0,1 ml/h bis etwa 1000 ml/h erstreckt.
Fig. 7 zeigt wie Fig. 1 den schematischen Aufbau einer
Vorrichtung zum Messen der Durchflußgeschwindigkeit einer
in Leitung 1 in Pfeilrichtung strömenden Flüssigkeit 12,
wobei allerdings an Stelle des Differenzverfahrens das
Wärmeimpulsverfahren tritt, die vorstehenden Ausführungen
also in analoger Weise gelten.
Die Vorrichtung ist mit dem Bezugszeichen 2 versehen und
wird in der weiteren Beschreibung als Durchflußsensor
bezeichnet. Der Durchflußsensor 2 weist auf dem
Außenumfang bzw. der Außenseite der Leitung 1 dicht
anliegend ein Heizelement 3, stromaufwärts von dem
Heizelement 3 einen Temperaturfühler 6, beispielsweise
ein Thermoelement, und stromabwärts von dem Heizelement 3
einen weiteren Temperaturfühler 4 auf. Der stromaufwärts
von dem Heizelement 3 liegende Temperaturfühler 6 und der
stromabwärts von dem Heizelement 3 angeordnete
Temperaturfühler 4 sind zu einer Brücke 8
zusammengeschaltet. Das Ausgangssignal der Brücke 8 wird
dem Regler 9, der beispielsweise ein Proportional-
Integral-Regler sein kann, zugeführt und dient zur
Regelung der zur Versorgung des Heizelementes 3
erforderlichen Heizspannung UHeiz. Die Heizspannung UHeiz
wird so geregelt, daß sich zwischen diesen beiden äußeren
Temperaturfühlern 4, 6 eine konstante Temperaturdifferenz
in der Flüssigkeit 12 einstellt.
Des weiteren ist es möglich, über das Heizelement 3 der
strömenden Flüssigkeit 12 Wärmeimpulse zuzuführen und in
einem Abstand davon stromabwärts diese Wärmeimpulse durch
den Temperaturfühler 4 oder auch einen separaten
Temperaturfühler (nicht dargestellt) abzutasten.
Selbstverständlich kann auch ein separates Heizelement
lediglich zum Zuführen der Wärmeimpulse vorgesehen sein
(nicht dargestellt). Von einem in Fig. 7 nicht
dargestellten Mikroprozessor gesteuert, gibt das
Heizelement 3 Temperaturimpulse an die strömende
Flüssigkeit 12 ab, die von dem Temperaturfühler 4
detektiert werden. Die Zeit zwischen aufeinander
folgenden Wärmeimpulsen ergibt, da der Abstand zwischen
Heizelement 3 und Temperaturfühler 4 bekannt ist, die
Strömungsgeschwindigkeit t der Flüssigkeit. t entspricht
somit Tdiff des Differenzverfahrens und wird auch in
analoger Weise, wie bereits in Fig. 1 erläutert, einer
Auswerteeinheit zugeführt, die die Mittelwerte und
Heiz aus den jeweiligen Meßwerten eines Schenkels 10, 11
bildet, die aktuelle Durchflußgeschwindigkeit daraus
ermittelt und anzeigt. Auch hier läßt sich durch die
Mittelwertbildung der Einfluß der Lage der beiden
Durchflußsensoren 2 eliminieren bzw. minimieren, so daß
durch diese erfindungsgemäße Vorrichtung lageunabhängige
Meßwerte zur Ermittlung der aktuellen
Durchflußgeschwindigkeit zur Verfügung stehen.
In der Auswerteeinheit 17, in der gängige
Schaltungstechnik mit geeigneter Software Anwendung
findet, werden zur Ermittlung der aktuellen
Durchflußgeschwindigkeit aus den zur Verfügung stehenden
Mittelwerten und Heiz jeweils die Werte ausgewählt,
die von dem auf Änderung der Durchflußgeschwindigkeit
empfindlicher ansprechenden Meßverfahren stammen.
Claims (9)
1. Verfahren zum Messen der Durchflußgeschwindigkeit
einer in einer Leitung strömenden Flüssigkeit, wobei
die Flüssigkeit über ein an der Leitung angeordnetes
Heizelement erwärmt und die Temperaturen in der
Flüssigkeit mit Hilfe von in Abständen von dem
Heizelement an der Leitung angeordneten
Temperaturfühlern erfaßt werden, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leitung in einem Bereich zu
einem U-förmigen Abschnitt mit zwei Schenkeln gebogen
und an den beiden Schenkeln je ein Durchflußsensor
angebracht wird, daß von jedem Durchflußsensor der
Durchflußgeschwindigkeit der strömenden Flüssigkeit
proportionale physikalische Meßgrößen nach mindestens
zwei Meßverfahren bestimmt werden, daß diese Meßgrößen
einer Auswerteeinheit zugeführt werden, in der aus
ihnen Mittelwerte jeweils einer physikalischen
Meßgröße gebildet werden und daraus die aktuelle
Durchflußgeschwindigkeit ermittelt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß von jedem Durchflußsensor der
Durchflußgeschwindigkeit der strömenden Flüssigkeit
proportionale physikalische Meßgrößen nach dem
Aufheizverfahren und nach dem Differenzverfahren
ermittelt werden.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß von jedem Durchflußsensor der
Durchflußgeschwindigkeit der strömenden Flüssigkeit
proportionale physikalische Meßgrößen nach dem
Aufheizverfahren und nach dem Wärmeimpulsverfahren
bestimmt werden.
4. Vorrichtung, vorzugsweise zur Durchführung des
Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Leitung (1) einen U-förmigen Abschnitt (1a)
mit zwei Schenkeln (10, 11) aufweist und an jedem
Schenkel (10, 11) je ein Durchflußsensor (2)
angeordnet ist, daß die Durchflußsensoren (2) in Bezug
zu der strömenden Flüssigkeit (12) gleichsinnig
ausgerichtet sind und jeder Durchflußsensor (2) aus
einem Heizelement (3) , aus zwei stromaufwärts von dem
Heizelement (3) in verschiedenen Abständen
angeordneten Temperaturfühlern (5, 6) und aus einem
stromabwärts von dem Heizelement (3) angeordneten
weiteren Temperaturfühler (4) besteht, daß der
stromaufwärts von dem Heizelement (3) weiter entfernt
angeordnete Temperaturfühler (6) und der stromabwärts
von dem Heizelement (3) angeordnete weitere
Temperaturfühler (4) zu einer Brücke (8)
zusammengeschaltet sind, deren Ausgangssignal über
einen Regler (9) die für die Einstellung und
Aufrechterhaltung einer konstanten Temperaturdifferenz
zwischen diesen äußeren Temperaturfühlern (4, 6)
erforderliche Heizspannung UHeiz steuert, daß ferner
der dem Heizelement (3) stromaufwärts unmittelbar
benachbarte Temperaturfühler (5) und der stromabwärts
von dem Heizelement (3) angeordnete, weitere
Temperaturfühler (4) ebenfalls zu einer anderen Brücke
(7) zusammengeschaltet sind, deren Ausgangssignal die
Temperaturdifferenz Tdiff in der Flüssigkeit (12)
zwischen diesen Temperaturfühlern (4, 5) darstellt und
daß schließlich in einer Auswerteeinheit (17) die von
den Durchflußsensoren (2) an den beiden Schenkeln (10,
11) erfaßten Werte der Heizspannungen UHeiz 1, UHeiz 2
und der Temperaturdifferenzen Tdiff 1, Tdiff 2 zu
Mittelwerten der Heizspannungen Heiz und der
Temperaturdifferenzen diff aufbereitbar sind und aus
ihnen die aktuelle Durchflußgeschwindigkeit bestimmbar
ist.
5. Vorrichtung, vorzugsweise zur Durchführung des
Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Leitung (1) einen U-förmigen Abschnitt (1a)
mit zwei Schenkeln (10, 11) aufweist und an jedem
Schenkel (10, 11) je ein Durchflußsensor (2)
angeordnet ist, daß die Durchflußsensoren (2) in Bezug
zu der strömenden Flüssigkeit (12) gleichsinnig
ausgerichtet sind und jeder Durchflußsensor (2) aus
einem Heizelement (3), aus einem stromaufwärts von dem
Heizelement (3) angeordneten Temperaturfühler (6)
und aus einem stromabwärts von dem Heizelement (3)
angeordneten weiteren Temperaturfühler (4) besteht,
daß der stromaufwärts von dem Heizelement (3)
angeordnete Temperaturfühler (6) und der stromabwärts
von dem Heizelement (3) angeordnete weitere
Temperaturfühler (4) zu einer Brücke (8)
zusammengeschaltet sind, deren Ausgangssignal über
einen Regler (9) die für die Einstellung und
Aufrechterhaltung einer konstanten Temperaturdifferenz
zwischen diesen äußeren Temperaturfühlern (4, 6)
erforderliche Heizspannung UHeiz steuerbar ist, daß
der strömenden Flüssigkeit (12) über das Heizelement
(3) Wärmeimpulse zuführbar sind, daß ferner das
Heizelement (3) und der stromabwärts von dem
Heizelement (3) angeordnete, weitere Temperaturfühler
(4) ebenfalls zu einer anderen Brücke (7)
zusammengeschaltet sind, deren Ausgangssignal die
Laufzeit t der Flüssigkeit (12) zwischen dem
Heizelement (3) und dem weiteren Temperaturfühler (4)
darstellt und daß schließlich in einer Auswerteeinheit
(17) die von den Durchflußsensoren (2) an den beiden
Schenkeln (10, 11) erfaßten Werte der Heizspannungen
UHeiz 1, UHeiz 2 und der Laufzeiten t₁, t₂ zu
Mittelwerten der Heizspannungen Heiz und der
Laufzeiten aufbereitbar sind und das
ihnen die aktuelle Durchflußgeschwindigkeit bestimmbar
ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Durchflußsensoren (2) an den
Schenkeln (10, 11) der Leitung (1) identisch aufgebaut
sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die beiden dem Heizelement (3)
benachbarten Temperaturfühler (4, 5) gleichen Abstand
von dem Heizelement (3) aufweisen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die beiden dem Heizelement (3)
benachbarten Temperaturfühler (4, 5) möglichst nahe an
dem Heizelement (3) angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
ein oder mehrere Temperaturfühler als
Infrarotstrahlungsdetektor ausgebildet sind.
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