DE102013106863A1

DE102013106863A1 - Vorrichtung zum Bestimmen des Massenflusses eines in einem Trägergas transportierten Dampfs

Info

Publication number: DE102013106863A1
Application number: DE102013106863.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Long
Original assignee: Aixtron SE
Current assignee: Aixtron SE
Priority date: 2013-07-01
Filing date: 2013-07-01
Publication date: 2015-01-08
Also published as: TW201510488A; WO2015000727A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen des Massenflusses eines in einem Trägergas (1) transportierten Dampfs (2) eines festen oder flüssigen Ausgangsstoffes (3), mit einem ersten Massenflussmesser/-regler (5), der einen ersten Messwert (M1) liefert, der dem Massenfluss eines eingespeisten Trägergases entspricht, mit einer Dampfeinspeisung (7), einem zweiten Massenflussmesser (8), der einen zweiten Messwert (M2) liefert, der dem Massenfluss eines Trägergasdampfgemisches (10) entspricht, sowie mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung (11) zur Bildung eines dem Massenfluss des Dampfes entsprechenden Ausgangswertes (A) durch In-Beziehung-setzen des ersten Messwertes (M1) mit dem zweiten Messwert (M2), wobei der zweite Massenflussmesser (8) beheizte Filamente (12, 13, 14) aufweist, die in Strömungsrichtung hintereinander liegen und von einer Steuereinrichtung (16, 17, 18) jeweils mittels eines elektrischen Stroms auf voneinander verschiedene Temperaturen (T1, T2, T3) beheizt werden. Die Steuereinrichtung (16, 17, 18) ist so eingerichtet, dass die Temperatur (T1, T2, T3) jedes Filaments (12, 13, 14) durch Wahl einer in das jeweilige Filament (12, 13, 14) eingespeisten elektrischen Leistung (P1, P2, P3) auf einem vorgegeben Wert gehalten wird und der Ausgangswert (A) aus dem Wert der jeweils in die Filamente (12, 13, 14) eingespeisten Leistungen (P1, P2, P3) ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft zunächst eine Vorrichtung zum Bestimmen des Massenflusses eines in einem Trägergas transportierten Dampfs eines festen oder flüssigen Ausgangsstoffes, mit einem Trägergaseinspeisekanal zum Einspeisen eines Trägergases, dessen Massenfluss durch einen ersten Massenflussmesser/Regler bestimmbar oder einstellbar ist, einem mit dem Massenflussmesser in Strömungsrichtung verbundenen Strömungskanal, in den ein Dampfeinspeisekanal mündet oder in dem ein Dampferzeuger angeordnet ist, ein in Strömungsrichtung mit dem Strömungskanal verbundenen zweiten Massenflussmesser, einem in Strömungsrichtung hinter dem zweiten Massenflussmesser angeordneten Austrittskanal zum Austritt eines Trägergasdampfgemisches, sowie mit einer elektronischen elektronische Auswerteeinrichtung zur Bildung eines Ausgabewertes durch In-Beziehung-setzen der Messwerte des ersten Massenflussmesser/Reglers mit dem Messwert des zweiten Massenflussmessers, wobei der zweite Massenflussmesser beheizte Filamente aufweist, die in Strömungsrichtung hintereinander liegen und von einer Steuereinrichtung jeweils mittels eines elektrischen Stroms auf voneinander verschiedene Temperaturen beheizt werden.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Bestimmen des Massenflusses eines in einem Trägergas transportierten Dampfs eines festen oder flüssigen Ausgangsstoffes, wobei das Trägergas durch einen Trägergaseinspeisekanal und einem ersten Massenflussmesser/Regler geleitet wird, mit dem ein Massenflusswert des eingespeisten Trägergases bestimmt oder eingestellt wird, wobei in einem dem ersten Massenflussmesser/Regler in Strömungsrichtung nachgeordneten Strömungskanal der Dampf eingespeist oder erzeugt wird, wobei mit einem zweiten Massenflussmesser, in den der Strömungskanal mündet, ein Massenflusswert des Gemisches aus Trägergas und Dampf bestimmt wird, welches Gemisch durch einen Austrittskanal austritt, wobei ein dem Massenfluss des Dampfes entsprechender Ausgangswert durch In-Beziehungsetzen der Massenflusswerte gebildet wird, wobei der zweite Massenflussmesser beheizte Filamente aufweist, die in Strömungsrichtung hintereinander liegen und von einer Steuereinrichtung mittels eines elektrischen Stroms auf voneinander verschiedene Temperaturen beheizt werden.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Verwendung in einer der oben genannten Vorrichtung bzw. einem zuvor genannten Verfahren, wobei der Massenflussmesser beheizte Filamente aufweist, die in Strömungsrichtung hintereinander liegen und von einer Steuereinrichtung jeweils mittels eines elektrischen Stroms auf voneinander verschiedene Temperaturen beheizt werden.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung dieser Art wird in der DE 10 2011 051 931 A1 beschrieben. Durch einen Trägergaseinspeisekanal wird ein Trägergas in einen Massenflussregler oder Massenflussmesser eingespeist. Mit diesem Massenflussmesser wird der Massenfluss des Trägergases bestimmt bzw. wenn es sich um einen Massenflussregler handelt, der Massenfluss des Trägergases eingestellt. Dieser Massenfluss wird in einer Mischzone mit einem Dampf eines flüssigen oder festen Ausgangsstoffes gemischt. Hierzu wird der flüssige oder feste Ausgangsstoff zunächst in ein Aerosol gewandelt. Das Aerosol wird dann in einem Verdampfer verdampft. Der so entweder in einen Strömungskanal eingespeiste Dampf oder innerhalb des Strömungskanals erzeugte Dampf wird dann einem zweiten Massenflussmesser zugeleitet, der den Massenfluss des Gemisches von Trägergas und Dampf bestimmt. Durch In-Beziehung-setzen der beiden Messwerte wird der Massenfluss des Dampfes ermittelt. Der zweite Massenflussmesser besitzt Filamente, die in Strömungsrichtung hintereinander liegen und mit denen ein Wärmetransport von einem Filament zum anderen Filament bestimmt wird. Durch das In-Beziehung-setzen wird der Massenfluss des Trägergases aus dem Massenfluss des Trägergasdampfgemisches herausgerechnet, so dass als Ausgangswert der Massenfluss des reinen Dampfes verbleibt. Mit Hilfe dieses Massenflusses kann die Einspeisung des Dampfs, also insbesondere die Einspeisung eines Aerosols geregelt werden, so dass mit der Vorrichtung ein geregelter Massenfluss des Dampfes erzeugbar ist. Dieser Dampf wird einer Beschichtungseinrichtung zugeleitet, in der der Dampf aus einem beheizten Gaseinleitungsorgan in eine Prozesskammer einströmt. In der Prozesskammer befindet sich ein Substrat, welches auf einem gekühlten Substratträger liegt. Auf diesem Substrat soll der dosiert eingespeiste Dampf zu einer Schicht kondensieren. Die Einspeisung des Trägergases in den ersten Massenflussregler erfolgt bei Drucken die oberhalb des Atmosphärendrucks liegen. Der Druck in dem, dem ersten Massenflussmesser nachgeordneten, Strömungskanalsystem liegt im Bereich zwischen 1 und 10 mbar. Der erste Massenflussregler wirkt gewissermaßen als Drossel. Der Druck im nachgeordneten Strömungskanalsystem wird von einem Druckregler geregelt, der mit einer Vakuumpumpe zusammen wirkt, die stromabwärts der Prozesskammer angeordnet ist.
Die EP 2 057 454 B1 beschreibt einen Unterdruckmesser vom Typ Pirani zum Messen des Drucks eines verdampften organischen Materials. Zwei nahe bei einander liegende Filamente werden beheizt, indem durch die Filamente ein Strom hindurch fließt. Die Temperatur der Filamente wird durch die Änderung des Widerstandes gemessen.
Aus den US 6,370,950 B1 und US 6,629,456 B2 sind Massenflussmesser bekannt zum Messen des Massenflusses eines gasförmigen Mediums. Durch eine entsprechende Leistungseinspeisung in die Heizelemente wird ihre Temperaturdifferenz auf Null gehalten.
Aus der US 8,069,718 B2 ist ein Massenflussmesser bekannt, bei dem ein Heizelement auf einer Temperatur gehalten wird, die größer ist als die Gastemperatur. An den Heizelementen können sich Verunreinigungen anlagern. Durch eine geeignete Regelung wird die Temperatur unabhängig von einer etwaigen Anlagerung von Verunreinigungen auf einem konstanten Wert gehalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde Maßnahmen anzugeben, mit denen ein Massenfluss auch bei geringen Totaldrucken mit ausreichender Präzision bestimmbar ist.
Gelöst wird die Aufgabe zunächst und im Wesentlichen dadurch, dass die Temperatur der Filamente durch Variation der in die Filamente eingespeisten Leistung auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird und der Massenfluss aus dem Wert der eingespeisten Leistung ermittelt wird. Die Leistung wird von einer Regeleinrichtung so gewählt, dass die Temperatur der Filamente unabhängig von der Strömung durch den Massenflussmesser eine konstante Temperatur behält. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass jedem Filament individuell eine Regel-/Steuereinrichtung zugeordnet ist, mit der das Filament auf einer vorgegebenen Temperatur geregelt wird. Ein in Strömungsrichtung erstes Filament kann dabei auf einer ersten Temperatur gehalten werden, die kleiner ist als die Temperatur auf der ein zweites in Strömungsrichtung hinter dem ersten Filament angeordnetes Filament gehalten ist. Die Filamente sind derart dich nebeneinander angeordnet, dass die in das Gas eingebrachte Wärmemenge auch das benachbarte Filament beeinträchtigt. Ist beispielsweise die Strömung durch den Massenflussmesser Null, so baut sich um jedes Filament ein Isothermenfeld auf. Das stromaufwärts gelegene Filament wird nicht nur durch die in das Filament eingebrachte elektrische Leistung aufgeheizt. Es wird auch über Wärmeleitung vom in Strömungsrichtung nachgeordnetem Filament aufgeheizt. Dabei erfolgt die Aufheizung im Wesentlichen lediglich durch Wärmeleitung durch das Gas hindurch, welches einen Totaldruck von 1 bis 10 mbar besitzt. Die Filamente sind im Wesentlichen von der Festkörperumgebung also insbesondere von einem die Filamente tragenden Tragkörper thermisch entkoppelt. Strömt ein Gasstrom durch den Massenflussmesser, so wird das Isothermenfeld um die Filamente in Strömungsrichtung verschoben. Dies hat zur Folge, dass das stromaufwärts gelegene, eine niedrigere Temperatur aufweisende Filament etwas geringer durch die Heizleistung des stromabwärts gelegenen heißeren Filaments aufgeheizt wird. Als Folge dessen muss in das Filament eine größere elektrische Leistung eingespeist werden, um die Temperatur besser konstant zu halten.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind drei Filamente vorgesehen. Ein drittes Filament ist in Strömungsrichtung dem zweiten Filament nachgeordnet. Die Temperatur des dritten Filaments ist niedriger als die Temperatur des zweiten Filaments. Bei stillstehender Strömung im Massenflussmesser wird das dritte Filament von dem vom zweiten Filament ausgehenden Wärmefluss beeinflusst. Fließt eine Gasströmung durch den Massenflussmesser, so wird dem dritten Filament vom zweiten Filament mehr Wärme zugeführt, so dass die Heizleistung, die in das dritte Filament eingebracht werden muss, um dessen Temperatur konstant zu halten, vermindert werden muss. Der Werkstoff, aus dem die Filamente gefertigt sind, besitzt einen temperaturabhängigen Widerstand, so dass aus dem Strom durch das Filament und der am Filament anliegenden Spannung die Temperatur des Filaments bestimmt werden kann. Die Temperatur, auf der die Filamente gehalten werden, ist bevorzugt geringer als die Zerlegungstemperatur des Dampfes. Die Temperatur ist aber höher als die Kondensationstemperatur des Dampfes. Auch die Temperatur der Strömungskanäle, durch die das Trägergasdampfgemisch strömt, ist höher als die Kondensationstemperatur des Dampfes. Es kann ein weiteres oder es können mehrere weitere Filamente vorgesehen sein, beispielsweise um die Temperatur des Trägergasdampfgemisches zu bestimmen. Es gibt somit mehrere Filamente, die in Stromrichtung hintereinander angeordnet sind. Stromaufwärts dieses die höchste Temperatur aufweisenden Filaments und stromabwärts dieses Filaments ist zumindest jeweils ein weiteres Filament angeordnet, welches eine niedrige Temperatur besitzt. Die beiden weiteren Filamente haben einen derartigen Abstand zum die höchste Temperatur aufweisenden Filament, dass vom die höchste Temperatur aufweisenden Filament Wärme auf das stromabwärtige bzw. stromaufwärtige Filament durch Wärmeleitung durch das Gas übertragen wird. In einer Weiterbildung der Erfindung ist zumindest ein weiteres Filament vorgesehen, welches entweder stromaufwärts oder stromabwärts der drei zuvor beschriebenen Filamente angeordnet ist. Dieses zumindest eine Filament ist derart dicht an der aus drei Filamenten bestehenden Filamentanordnung angeordnet, dass auch auf dieses ergänzende Filament Wärme übertragen wird. Eine Weiterbildung sieht vor, dass insgesamt fünf Filamente vorgesehen sind, die derart dicht nebeneinander angeordnet sind, dass ein Wärmeenergieübertrag durch Wärmeleitung durch das Gas hindurch zwischen zwei benachbarten Filamenten stattfindet. Bei einer derartigen Anordnung haben die beiden zuäußerst liegenden Filamente, also das stromaufwärtigste und stromabwärtigste Filament jeweils die niedrigste Temperatur und das in der Mitte angeordnete Filament die höchste Temperatur. Die jeweils zwischen dem äußersten und dem mittleren Filament angeordneten Filamente besitzen eine Temperatur, die jeweils zwischen den Temperaturen der ihnen benachbarten Filamente liegt. Die Temperaturen werden durch Einspeisen einer entsprechenden Leistung konstant gehalten, so dass anhand der zur Temperaturkonstanthaltung erforderlichen Leistung der Massenfluss bestimmbar ist. Die beiden ergänzenden von den Filamenten gebildeten Sensorelemente haben jeweils eine ihnen individuell zugeordnete Temperaturregeleinrichtung. Mit dieser Anordnung können die Querempfindlichkeiten weiter gesenkt werden. In einem Betriebszustand, bei dem ein Gas innerhalb des Durchströmungsvolumens des Massenflussmessers ruht und einen Totaldruck von wenigen Millibar besitzt, erfolgt ein Wärmetransport vom heißeren Filament zum kühleren Filament durch Wärmeleitung durch das Gas. Durchströmt das Gas das Durchströmungsvolumen des Massenflussmessers, so wird Wärme auch durch Konvektion in Strömungsrichtung des Gases übertragen.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Filamente in einem gasdurchlässigen ersten Tragkörper angeordnet sind. Bei dem Tragkörper kann es sich um einen Schaumkörper handeln, der etwa in der Mitte des Strömungsquerschnitts eines Strömungskanals angeordnet ist. Die Stirnfläche des Tragkörpers, durch die das Trägergasdampfgemisch in den Tragkörper einströmt, ist weniger als 50% des Durchströmungsquerschnitts. Der Schaumkörper besteht aus einem Festkörperschaum. Der Festkörper ist hitzebeständig. Die Filamente sind im Wesentlichen nur mit dem Rand des Tragkörpers verbunden. Sie durchragen frei eine Ausnehmung des Tragkörpers, der einen Mantel aufweist, so dass die Befestigungspunkte der Filamente dem Mantel zugeordnet sind.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Tragkörper in einem zweiten Tragkörper angeordnet ist. Der zweite Tragkörper bildet einen Träger für den ersten Tragkörper. Auch dieser Tragkörper kann von einem Schaumfestkörper ausgebildet sein. Die Porenweite des ersten Festkörperschaums, der die Filamente trägt, ist geringer als die Porenweite des den zweiten Tragkörper ausbildenden Festkörperschaums. Als Folge dessen ist der spezifische Strömungswiderstand des ersten Tragkörpers größer als der spezifische Strömungswiderstand des zweiten Tragkörpers. Der erste Tragkörper kann eine Aussparung besitzen, in der die drei Filamente eng benachbart nebeneinander angeordnet sind. Die Filamente können dort in linearer Anordnung nebeneinander liegen. Die in Strömungsrichtung vorgeordneten Filamente schatten die in Strömungsrichtung nachgeordneten Filamente ab. Die Filamente können eine Wendelgangform besitzen. Sie sind lediglich mit ihren Enden an einem Tragkörper befestigt, so dass der Wärmefluss vom Filament in den Tragkörper minimiert ist. Die Filamente besitzen eine minimale thermische Masse. Sie können von einem Keramikmantel umgeben sein. Der Schaumkörper, der die Filamente aufnimmt, besitzt zwei sich gegenüberliegende Stirnseiten, in die das Trägergasdampfgemisch einströmen und ausströmen kann. Die zwischen den Stirnwänden gelegene Mantelwand ist gasdicht ausgeführt. Die Aussparung, in der die Filamente liegen, besitzt Wände die lediglich in Strömungsrichtung offen sind, so dass im Wesentlichen kein Gas quer zur Hauptströmungsrichtung in die Aussparung eintreten kann. Der erste Schaumkörper kann eine Porenweite von 100 Poren pro Inch aufweisen. Der zweite Schaumkörper kann hingegen lediglich 45 Poren pro Inch aufweisen. Die Filamente bestehen vorzugsweise aus Wolfram und ähneln den Glühwendeln einer Glühlampe. Die Enden der Filamente sind jeweils mit Zuleitungen aus Konstantandraht verbunden. Die Zuleitungen sind mit Regeleinrichtungen verbunden, die in die Filamente elektrische Leistung einspeisen und die aus dem Strom und der Spannung die Temperatur des jeweiligen Filaments bestimmen. Die Erfindung verfolgt insbesondere ein Einzelregler-Konzept, beim dem jedes Filament mit einem ihm zugeordneten Regler verbunden ist. Die Regler liefern Ausgangswerte, die der in die Filamente eingespeisten Leistung entspricht. Anhand einer Tabelle oder dergleichen ermittelt eine Auswerteschaltung des Massenflussmessers aus den in die Filamente eingespeisten elektrischen Leistungen den Massenfluss des Gemisches aus Trägergas und Dampf durch den Massenflussmesser. Mit dem optionalen Temperatursensor lässt sich die Genauigkeit erhöhen. Der Massenflussmesswert wird einer Auswerteeinrichtung zugleitet, die Teil einer Steuereinrichtung ist. Diese Auswerteeinrichtung führt im Wesentlichen eine Subtraktion des vom ersten Massenflussmesser gelieferten Massenflusswert des Trägergases von dem vom zweiten Massenflussmesser gelieferten Massenflusswert durch, so dass als Ausgangswert der Nettobetrag des Dampfmassenflusses verbleibt. Mit diesem Ausgangswert kann eine übergeordnete Regeleinrichtung die Dampfeinspeisung steuern, so dass ein Trägergasdampfgemischerzeuger einen konstanten Dampfmassenfluss liefert. Die Dampferzeugungsrate lässt sich einerseits durch die Menge des in einen Verdampfer eingespeisten Aerosolerzeuger beeinflussen. Die Dampferzeugungsrate lässt sich aber auch durch eine Variation des Trägergasstromes oder durch eine Variation der Verdampfungsleistung des Verdampfers, also durch dessen Temperatur beeinflussen. Das so erzeugte Trägergasdampfgemisch wird einer Beschichtungsvorrichtung zugeleitet. Diese Beschichtungsvorrichtung besitzt eine Prozesskammer, in die durch ein geheiztes Gaseinlassorgan das Trägergasdampfgemisch eingeleitet wird. Hierzu wird insbesondere auf den Inhalt der WO 2012/175124 verwiesen. Hinsichtlich der Erzeugung eines Aerosols und dessen Verdampfung und Einspeisung in eine Prozesskammer wird auch auf die DE 10 2011 051 263 A1 verwiesen, deren Inhalt vollumfänglich in diese Anmeldung mit einbezogen wird. Selbiges gilt auch für die DE 10 2011 051 931 A1 , die bereits das grundsätzliche Prinzip der Dampfmassenflussmessung offenbart.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine vergrößerte Darstellung eines erfindungsgemäßen Massenflussmessers in einer Darstellung gemäß 1,
3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III durch einen erfindungsgemäßen Massenflussmesser,
4 einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV,
5a den Temperaturverlauf in Strömungsrichtung durch den Abschnitt des Massenflussmessers in dem die Filamente 12, 13, 14 angeordnet sind,
5b die Leistung die bei stillstehender Strömung in die Filamente 12, 13, 14 eingespeist werden muss, um die in der 5a dargestellten Temperaturen zu halten,
5c die Leistungen P1', P3', P4', die in die Filamente 12, 13, 14 eingespeist werden müssen, wenn durch den Massenflussmesser ein Gas strömt, um die in 5a dargestellten Temperaturen zu erreichen,
6 eine Darstellung gemäß 4 eines weiteren Ausführungsbeispiels,
7a eine Darstellung gemäß 5a des in 4 dargestellten Ausführungsbeispiels,
7b eine Darstellung gemäß 5b,
7c eine Darstellung gemäß 5c.
Die 1 zeigt schematisch die wesentlichen Elemente einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Ein Trägergasstrom 1, bei dem es sich beispielsweise um Wasserstoff, Stickstoff oder ein Edelgas handeln kann, wird durch einen Trägergaseinspeisekanal 4 in einen ersten Massenflussmesser 5 eingespeist. Es kann sich dabei auch um einen Massenflussregler handeln. Mit dem Massenflussmesser 5 oder Massenflussregler wird in an sich bekannter Weise der Massenfluss des in den Trägergaseinspeisekanal 4 eingespeisten Trägergases 1 gemessen. Dieser Messwert M₁ wird einer Auswerteeinrichtung 11 zugeleitet. Es ist aber auch vorgesehen, dass der Trägergasstrom 1 geregelt wird. M₁ ist dann der Massenfluss, der durch den Massenflussregler 5 hindurchströmt.
Der Massenfluss des Trägergases 1 strömt durch einen Strömungskanal 6, 6', 6'' zu einem zweiten Massenflussmesser 8. Dazwischen wird mittels einer Dampfeinspeisung 7 der Dampf eines flüssigen oder eines festen Ausgangsstoffes in den Strömungskanal 6 eingespeist. Ein Ausgangsstoff 3 wird beispielsweise über einen Aerosolerzeuger 34 in ein Aerosol gewandelt. Dem Aerosol wird Wärme zugeführt, so dass es in Dampf gewandelt wird. Zur Dampferzeugung kann beispielsweise eine Vorrichtung verwendet werden, wie sie die DE 10 2011 051 263 A1 beschreibt. In der 1 ist ein Vorratsbehälter 32 dargestellt, aus dem mit einer Förderschnecke 33 ein Pulver in einen Aerosolerzeuger 34 gefördert wird. In den Aerosolerzeuger 34 tritt der durch den Strömungskanal 6 strömende Trägergasstrom ein. In den Trägergasstrom wird der pulverförmige feste Ausgangsstoff 3 injiziert. Das Aerosol wird über den Strömungskanal 6' zu einem Verdampfer 35 transportiert. Der Verdampfer kann von einem Festkörperschaum ausgebildet sein. Es handelt sich dabei um einen elektrisch leitenden Festkörper, durch dessen Schaumporen das Festkörperträgergasgemisch in den Schaum eintreten kann. Durch Durchleiten eines elektrischen Stroms wird der Verdampfer 35 auf eine Verdampfungstemperatur aufgeheizt, so dass die Festkörperbestandteile des Aerosols verdampfen. Durch einen weiteren Strömungskanal 6'' tritt dann das Trägergas 1 mit dem von ihm transportierten Dampf 2.
Innerhalb des Strömungskanals 6, 6', 6'' findet somit eine Dampferzeugung statt. Das Trägergasdampfgemisch wird zu dem besagten zweiten Massenflussmesser 8 transportiert, in dem sich eine Massenflussmessanordnung bestehend aus drei Filamenten 12, 13, 14 befindet. Die drei Filamente 12, 13, 14 sind in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet. Die Filamente 12, 13, 14 haben eine linienartige Anordnung und liegen parallel zueinander.
Es ist ein Tragkörper 20 vorgesehen, um die Filamente 12, 13, 14 ortsfest zu halten. Dabei werden die Filamente 12, 13, 14 lediglich an ihren beiden Enden gehalten, so dass von den Filamenten eine minimale Wärmeübertragung zu dem von einem Festkörper 20 gebildeten Tragkörper gegeben ist.
Der Tragkörper 20 ist ein Festkörperschaum 20. Er bildet eine Ausnehmung 23 aus, in der die Filamente 12, 13, 14 angeordnet sind. Die Filamente bestehen jeweils aus einer Wendel, wie sie in handelsüblichen Glühlampen verwendet werden. Die Wendeln bestehen aus Wolfram, sind aber mit einer Keramikmasse 27 umgeben. Dieser Keramikmantel isoliert die aus Metall bestehende Wendel gegenüber dem Gasstrom. Mit dieser Keramikmasse sind auch die beiden voneinander wegweisenden Enden der Filamente mit dem Rand des Tragkörpers 20 verbunden.
Die Filamente 12, 13, 14 sind voneinander beabstandet, sie berühren sich nicht. Sie berühren auch nicht die Seitenwandung der Ausnehmung 23. Sie sind lediglich mit ihren beiden Enden an der Ummantelung 26' des Tragkörpers 20 befestigt.
Die Filamente sind aber derart dicht nebeneinander angeordnet, dass sie miteinander in Wärmeübertragungskontakt stehen. Die Wärmeübertragung findet durch Wärmeleitung durch das durch den Strömungskanal 6 transportierte Gas statt. Das Gas hat vorzugsweise einen Totaldruck zwischen 1 und 10 mbar. Die Wärmeübertragung zum Tragkörper 20 an den Befestigungsstellen ist demgegenüber minimal.
Jedes der drei Filamente 12, 13, 14 wird mit einer individuellen Steuer-/Regeleinrichtung 16, 17, 18 auf einer konstanten Temperatur T₁, T₂, T₃ gehalten. Die diesbezüglichen Temperaturen sind in der 5a bezeichnet. Mit T_C ist die Kondensationstemperatur des Dampfes gekennzeichnet. Es ist ersichtlich, dass die Temperaturen T₁, T₂, T₃ der Filamente 12, 13, 14 höher liegt als die Kondensationstemperatur.
Stromabwärts der drei Filamente 12, 13, 14 befindet sich ein weiteres Filament 15 in einer eigenen Aussparung, das mit einer Steuereinrichtung 19 auf einer konstanten Temperatur T₄ gehalten wird. Mit diesem Filament 15 kann die Gastemperatur gemessen werden. Das Filament 15 ist so weit von den anderen Filamenten 12, 13, 14 entfernt, dass es von deren Temperatur nahezu nicht beeinflusst wird. In einer nicht dargestellten Variante ist das Filament 15 stromaufwärts der drei Filamente 12, 13, 14 angeordnet.
Der erste Tragkörper 20 steckt in einem zweiten Tragkörper 22, der dem ersten Tragkörper in einer Zentrallage innerhalb des Durchströmungsquerschnitts eines Rohres 21 hält, durch das der Gasstrom hindurchströmt. Der zweite Tragkörper kann ebenfalls aus einem Festkörperschaum bestehen. Die Porenweite des ersten Festkörperschaums ist geringer als die Porenweite des zweiten Festkörperschaums. Der äußere Tragkörper 22 steckt formausfüllend im Querschnitt des Rohres 21, durch welches der Gasstrom hindurchtritt. Er besitzt einen Schacht 30, in den der innere Tragkörper 20 hineingesteckt ist. Die Zuleitungen 29 zu den Filamenten 12, 13, 14 erfolgt durch den Schacht 30 hindurch.
Die Ausnehmung 23, in der sich die drei Filamente 12, 13, 14 befinden ist lediglich in Strömungsrichtung durchlässig. Quer zur Strömungsrichtung besitzt die Ausnehmung 23 eine in Umfangsrichtung geschlossene Wandung 26, 26'. Die Wandung 26, 26' kann aus keramischem Material bestehen, beispielsweise aus Glimmerplatten.
Die 5b zeigt die Leistungen P₁, P₂, P₃ die erforderlich sind, um bei einer stillstehenden Strömung durch das Rohr 21 also durch den Massenflussmesser 8 die Filamente 12, 13, 14 auf den Temperaturen T₁, T₂, T₃ zu halten. Dabei ist die Temperatur T₁ des in Strömungsrichtung ersten Filaments geringer als die Temperatur T₂ des in Strömungsrichtung zweiten Filaments 13. Die Temperatur T₃ des in Strömungsrichtung dritten Filaments 14 ist wiederum geringer als die Temperatur T₂ des mittleren Filaments. Die Temperaturen T₁ und T₂ können etwa gleich groß sein.
5b ist auch zu entnehmen, dass die Leistung, die in das mittlere Filament 13 eingespeist werden muss, um es auf der Temperatur T₂ zu halten größer ist als die Leistungen P₁ und P₃, die erforderlich sind, um die Filamente 12 oder 14 auf den Temperaturen T₁ bzw. T₃ zu halten. Die Leistungen P₁ und P₃ sind im Ausführungsbeispiel etwa gleich groß. Sie können aber verschieden sein, da sich die Filamente toleranzbedingt voneinander unterscheiden.
Die 5c zeigt die Leistungen P₁', P₂', P₃', die erforderlich sind, um die Filamente 12, 13, 14 auf den Temperaturen T₁, T₂, T₃ zu halten, wenn ein Gasstrom durch den Massenflussmesser 8 hindurchströmt. Es ist ersichtlich, dass sich die Leistungen, die in die Filamente 12 und 14 eingespeist werden müssen um ein größeres Δ_P unterscheiden als es bei stillstehender Strömung (5b) der Fall ist. Die Temperatur T₁, T₂, T₃ der Filamente 12, 13, 14 wird über den Widerstand der Filamente bestimmt.
Der Abstand X₁, mit dem die Filamente 12, 13 voneinander beabstandet sind, ist in etwa gleich groß wie der Abstand X₂, mit dem die beiden Filamente 13 und 14 voneinander beabstandet sind. Diese Abstände liegen in der Größenordnung der Durchmesser der Keramikmäntel 27, damit sichergestellt ist, dass sich die Filamente 12, 13, 14 auch bei stillstehender Strömung und Gasdrucken im Millibar-Bereich thermisch beeinflussen. Hierzu liegen die Filamente 12, 13, 14 auch in einer Parallellage zueinander. Der Abstand X₃, mit dem das Filament 15 vom Filament 14 beabstandet ist, ist wesentlich größer als die Abstände X₁ und X₂. Der Abstand X₃ ist so groß, dass die Filamente 12, 13, 14 das Filament 15 thermisch nicht beeinflussen. Hierzu ist es auch förderlich, dass sich zwischen der Ausnehmung zur Aufnahme der Filamente 12, 13, 14 und der Ausnehmung 31 zur Aufnahme des Filaments 15 ein Abschnitt aus porösem Material des Festkörpers 20 befindet.
Mit den Regeleinrichtungen 16, 17, 18 wird eine variable elektrische Leistung P₁, P₂, P₃ in die Filamente 12, 13, 14 eingespeist. Die Leistung P₁, P₂, P₃ sind so bemessen, dass die Temperaturen T₁, T₂, T₃ der Filamente auf einem konstanten Wert gehalten sind. Eine Gasdurchströmung durch den von der Ummantelung 26, 26' gebildeten Strömungskanals hat ein Wärmeabtransport von den Filamenten 12, 13, 14 zur Folge, so dass insgesamt eine größere Leistung P₁, P₂, P₃ in die Filamente 12, 13, 14 eingespeist werden muss. Da sich einhergehend damit auch das Isothermenfeld um die Filamente 12, 13, 14 ändert und jedes Filament 12, 13, 14 im Isothermenfeld des jeweils benachbarten Filaments 12, 13, 14 liegt, kann mit den strömungsbedingt geänderten Einspeiseleistungen P₁, P₂, P₃ der Massenfluss bestimmt werden. Der diesbezügliche Wert M₂ wird der Auswerteeinrichtung 11 zugeführt. Diese Auswerteeinrichtung bildet die Differenz zwischen dem Massenflusswert M₂ und einem Massenflusswert M₁, den der erste Massenflussmesser 5 liefert, so dass das Ausgangssignal A der Nettomassenfluss des Dampfes 10 ist, der die gesamte Messanordnung durch den Austrittskanal 9 verlässt und der durch eine nicht dargestellte weitere Strömungsleitung in eine Prozesskammer eingespeist wird, wie es grundsätzlich aus der DE 10 2011 051 931 A1 vorbekannt ist, aus der das Trägergas wieder herausströmt in eine Vakuumpumpe, mit deren Pumpleistung der Totaldruck zumindest innerhalb des Strömungskanals 6'', in dem das Trägergasdampfgemisch transportiert wird, im Niedrigdruckbereich hält.
Durch die Messung der Temperatur T_G des Trägergases mittels des Filaments 15, welches bevorzugt stromabwärts der Filamente 12, 13, 14 angeordnet ist, lässt sich die Genauigkeit des Messwertes M₂ verbessern.
Die 6 zeigt eine Darstellung gemäß 4 eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei dem in der Ausnehmung 23 des Tragkörpers 20 insgesamt fünf Filamente 12', 12, 13, 14, 14' angeordnet sind. Das Diagramm 7 zeigt die Temperatur dieser Filamente. In Ergänzung zu dem in der 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sitzt stromaufwärts des Filamentes 12 ein weiteres Filament 12', welches von einer Regeleinrichtung 16' auf einer konstanten Temperatur gehalten wird. Hierzu wird die Leistung P₄ in das Filament 12' eingespeist.
Stromabwärts des Filamentes 14 ist ein weiteres Filament 14' angeordnet, welches von einer Regeleinrichtung 18' mit Leistung P₆ versorgt wird, um das Filament 14' auf einer Temperatur T₆ zu halten.
Der 7a ist zu entnehmen, dass das in der Mitte angeordnete Filament 13 auf der höchsten Temperatur T₂ gehalten wird. Die diesem Filament 13 unmittelbar benachbart liegenden Filamente 12 und 14 werden auf den Temperaturen T₁ bzw. T₃ gehalten, die niedriger sind als die Temperatur T₂. Die beiden ergänzenden Filamente 12', 14' werden auf den Temperaturen T₅ bzw. T₆ gehalten. Die beiden Temperaturen T₅ und T₆ sind niedriger als die Temperaturen T₁ bzw. T₃ der benachbarten Filamente 12, 14. Die Filamente 12' und 14' sind derart dicht neben ihnen unmittelbar benachbarten Filamenten 12 bzw. 14 angeordnet, dass die Filamente 12' und 12 bzw. 14 und 14' sich wärmeenergetisch beeinflussen, was bedeutet, dass durch das Gas Wärme vom Filament 12' an das Filament 12 bzw. vom Filament 12 an das Filament 12' übertragen wird bzw. Wärme vom Filament 14 an das Filament 14' bzw. vom Filament 14' auf das Filament 14 übertragen wird. Bei ruhendem Gas ist der Wärmetransportmechanismus Wärmeleitung durch das Trägergas, bei dem es sich um Wasserstoff, Stickstoff, Helium, Argon oder um ein anderes Edelgas handeln kann, Wärmeleitung durch das Gas hindurch. Bei sich in Strömung befindlichem Trägergas ist der Wärmetransport zusätzlich Konvektion. Der Totalgasdruck ist kleiner als 10 mbar. Da die zu äußerst liegenden Filamente 12', 14' die niedrigsten Temperaturen besitzen, also die Temperatur T₁ des Filamentes 12 höher ist als die Temperatur T₅ des Filaments 12 bzw. die Temperatur T₃ des Filamentes 14 höher ist als die Temperatur T₆ des Filamentes 14', findet ein Wärmetransport im Wege der Wärmeleitung vom Filament 12 zum Filament 12' bzw. vom Filament 14 zum Filament 14' statt.
Die 7b zeigt den Betriebszustand, bei dem kein Gas durch den Massenflussmesser hindurch fließt. In diesem Fall sind die Leistungen P₅ und P₆, die notwendig sind, um die Filamente 12', 14' auf den Temperaturen T₅ bzw. T₆ zu halten, etwa gleich groß, da die Temperaturen T₅ und T₆ ebenfalls etwa gleich groß sind. Die Leistung P₁ bzw. P₃, um die Sensoren 12 bzw. 14 auf den Temperaturen T₁ bzw. T₃ zu halten, ist größer. Im Ausführungsbeispiel sind diese Leistungen auch etwa gleich groß, weil die Temperaturen T₁ und T₃ gleich sind. Die größte Leistung P₂ ist aufzubringen, um das mittlere Filament T₃ auf die höchste Temperatur T₂ zu heizen.
Fließt ein Gas in Stromrichtung, also in den grafischen Darstellungen von links nach rechts durch den Massenflussmesser, wird Wärme von links nach rechts übertragen. Dies hat zur Folge, dass eine größere Wärme P'₅ erforderlich ist, um das Filament 12' auf der Temperatur T₅ zu halten. Entsprechendes gilt für das Filament 12 und die zur Temperaturerhaltung erforderliche Leistung P'₂. Die Leistung P'₃ ist hingegen geringer als die Leistung P₃, die erforderlich ist, um das Filament 14 auf der Temperatur T₃ zu halten. Die Leistung P'₆ ist ebenfalls geringer als die Leistung P₆, die erforderlich ist, um das Filament 14' auf der Temperatur T₆ zu halten.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
Bezugszeichenliste

1: Trägergas
2: Dampf
3: Ausgangsstoff
4: Trägergaseinspeisekanal
5: erster Massenflussmesser
6: Strömungskanal
6': Strömungskanal
6'': Strömungskanal
7: Dampfeinspeisung
8: zweiter Massenflussmesser
9: Austrittskanal
10: Trägergas-Dampf-Gemisch
11: Auswerteeinrichtung
12: Filament
13: Filament
14: Filament
15: Filament/Temperaturmesssensor
16: Regeleinrichtung
17: Regeleinrichtung
18: Regeleinrichtung
19: Regeleinrichtung
20: erster Tragkörper
21: Rohr
22: zweiter Tragkörper
23: erste Ausnehmung
24: Stirnseite
25: Stirnseite
26: Mantelwand
26': Mantelwand
27: Keramikmantel
28: Befestigungspunkt
29: Zuleitung
30: Schacht
31: zweite Ausnehmung
32: Vorratsbehälter
33: Förderschnecke
34: Aerosolerzeuger
35: Verdampfer
A: Ausgabewert
M₁: Messwert
M₂: Messwert
P₁: Leistung
P₂: Leistung
P₃: Leistung
P₁': Leistung
P₂': Leistung
P₃': Leistung
T₁: Temperatur
T₂: Temperatur
T₃: Temperatur
T₄: Temperatur
X₁: Abstand
X₂: Abstand
X₃: Abstand

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 102011051931 A1 [0004, 0012, 0040]
EP 2057454 B1 [0005]
US 6370950 B1 [0006]
US 6629456 B2 [0006]
US 8069718 B2 [0007]
WO 2012/175124 [0012]
DE 102011051263 A1 [0012, 0026]

Claims

Vorrichtung zum Bestimmen des Massenflusses eines in einem Trägergas (1) transportierten Dampfs (2) eines festen oder flüssigen Ausgangsstoffes (3), mit einem ersten Massenflussmesser/-regler (5), der einen ersten Messwert (M₁) liefert, der dem Massenfluss eines eingespeisten Trägergases entspricht, einem mit dem ersten Massenflussmesser/-regler (5) in Strömungsrichtung des Trägergases verbundenen Strömungskanal (6, 6', 6''), mit einer Dampfeinspeisung (7), einem in Strömungsrichtung mit dem Strömungskanal (6, 6', 6'') verbundenen zweiten Massenflussmesser (8), der einen zweiten Messwert (M₂) liefert, der dem Massenfluss eines Trägergasdampfgemisches (10) entspricht, sowie mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung (11) zur Bildung eines dem Massenfluss des Dampfes entsprechenden Ausgangswertes (A) durch In-Beziehung-setzen des ersten Messwertes (M₁) mit dem zweiten Messwert (M₂), wobei der zweite Massenflussmesser (8) beheizte Filamente (12, 13, 14) aufweist, die in Strömungsrichtung hintereinander liegen und von einer Steuereinrichtung (16, 17, 18) jeweils mittels eines elektrischen Stroms auf voneinander verschiedene Temperaturen (T₁, T₂, T₃) beheizt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16, 17, 18) so eingerichtet ist, dass die Temperatur (T₁, T₂, T₃) jedes Filaments (12, 13, 14) durch Wahl einer in das jeweilige Filament (12, 13, 14) eingespeisten elektrischen Leistung (P₁, P₂, P₃) auf einem vorgegeben Wert gehalten wird und der Ausgangswert (A) aus dem Wert der jeweils in die Filamente (12, 13, 14) eingespeisten Leistungen (P₁, P₂, P₃) ermittelt wird.
Verfahren zum Bestimmen des Massenflusses eines in einem Trägergas (1) transportierten Dampfs (2) eines festen oder flüssigen Ausgangsstoffes (3), wobei ein erster Massenflussmesser/-regler (5) einen ersten Messwert (M₁) lierfert, der dem ein Massenfluss (M₁) des eingespeisten Trägergases (1) entspricht, wobei in einen dem ersten Massenflussmesser/-regler (5) in Strömungsrichtung nachgeordneten Strömungskanal (6, 6'') der Dampf eingespeist wird, wobei ein zweiter Massenflussmesser (8) einen zweiten Messwert (M₂) liefert, der dem Massenfluss des Gemisches aus Trägergas (1) und Dampf (2) entspricht, wobei ein dem Massenfluss des Dampfes entsprechender Ausgangswert (A) durch In-Beziehung-setzen des ersten Messwertes (M₁) und des zweiten Messwertes (M₂) gebildet wird, wobei der zweite Massenflussmesser (8) Filamente (12, 13, 14) aufweist, die in Strömungsrichtung hintereinander liegen und von einer Steuereinrichtung (16, 17, 18) mittels eines elektrischen Stroms auf voneinander verschiedene Temperaturen (T₁, T₂, T₃) beheizt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T₁, T₂, T₃) jedes Filaments (12, 13, 14) durch Wahl einer in das jeweilige Filament (12, 13, 14) eingespeisten Leistung (P₁, P₂, P₃) auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird und der Ausgangswert (A) aus den Werten der jeweils in die Filamente (12, 13, 14) eingespeisten Leistungen (P₁, P₂, P₃) ermittelt wird.
Vorrichtung zum Bestimmen eines Massenflusses insbesondere zur Verwendung in einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder in einem Verfahren gemäß Anspruch 2, in Form eines Massenflussmessers (8), der Filamente (12, 13, 14) aufweist, die in Strömungsrichtung hintereinander liegen und die von einer Steuereinrichtung (16, 17, 18) jeweils mittels eines elektrischen Stroms auf voneinander verschiedene Temperaturen (T₁, T₂, T₃) beheizbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16, 17, 18) so eingerichtet ist, dass die Temperatur (T₁, T₂, T₃) jedes Filaments (12, 13, 14) durch Wahl einer in das jeweilige Filament (12, 13, 14) eingespeisten elektrischen Leistung (P₁, P₂, P₃) auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird und der Massenfluss aus den Werten der jeweils in die Filamente (12, 13, 14) eingespeisten Leistung (P₁, P₂, P₃) ermittelt wird.
Vorrichtung oder Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung für jedes Filament (12, 13, 14) eine eigene Regeleinrichtung (16, 17, 18) aufweist, mit der das Filament (12, 13, 14) auf der vorgegebenen Temperatur (T₁, T₂, T₃) geregelt wird.
Vorrichtung oder Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass ein stromaufwärtiges erstes Filament (12) auf einer ersten Temperatur (T₁) gehalten wird, die kleiner ist als eine Temperatur (T₂), auf die ein zweites stromabwärts des ersten Filament (12) angeordnetes Filament (13) gehalten ist, und dass ein drittes Filament (14), das auf einer dritten Temperatur (T₃) gehalten ist, die kleiner ist als die Temperatur (T₂), auf der das zweite Filament (13) gehalten ist, stromabwärts des zweiten Filaments (13) angeordnet ist.
Vorrichtung oder Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturen (T₁, T₂, T₃) auf die die Filamente (12, 13, 14) gehalten werden, geringer sind als die Zerlegungstemperatur des Dampfes (2).
Vorrichtung oder Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Massenflussmesser/-regler (5) ein Trägergaseinspeisekanal (4) vorgeordnet ist, zwischen Dampfeinspeisung (7) und zweiten Massenflussmesser (8) ein weiterer Strömungskanal (6'') und stromabwärts des zweiten Massenflussmessers (8) ein Austrittskanal (9) angeordnet ist, wobei die Kanäle (4, 6, 6', 6'', 9) auf einer Temperatur gehalten werden, die geringer ist als die Temperaturen (T₁, T₂, T₃) der Filamente (12, 13, 14) aber größer ist als die Kondensationstemperatur des Dampfes (2).
Vorrichtung oder Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch einen Temperaturmesssensor (15) zur Bestimmung der Temperatur der Mischung aus Trägergas (1) und Dampf (2).
Vorrichtung oder Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei, bevorzugt mindestens vier oder fünf Filamente (12', 12, 13, 14, 14') in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind, wobei zwei benachbarte Filamente wärmeenergetisch aneinander gekoppelt sind.
Vorrichtung oder Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Filamente (12, 13, 14, 15) in einem gasdurchlässigen ersten Tragkörper (20) insbesondere einem ersten Schaumkörper angeordnet sind.
Vorrichtung oder Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Tragkörper (20) in einem zweiten Tragkörper, insbesondere einem zweiten Schaumkörper (22) steckt.
Vorrichtung oder Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren des ersten Schaumkörpers (20) kleiner sind als die Poren des zweiten Schaumkörpers (22).
Vorrichtung oder Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schaumkörper (20) zwei voneinander wegweisende Stirnseiten (24, 25) besitzt und eine an die Stirnseiten (24, 25) angrenzende Umfangsfläche (26, 26'), wobei durch eine erste Stirnfläche (24) ein Gasstrom in den Schaumkörper (20) hereintritt und aus einer gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche (25) der Gasstrom aus dem Schaumkörper (20) heraustreten kann und die Umfangsfläche (26, 26') zwischen den beiden Stirnflächen (24, 25) gasdicht versiegelt ist.
Vorrichtung oder Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Filamente (12, 13, 14, 15) die Form einer Helix aufweisen und sich frei zwischen zwei sich gegenüberliegenden Mantelwandabschnitten der Tragkörper erstrecken und/oder dass die Filamente (12, 13, 14, 15) mit einem Keramikmaterial (27) ummantelt sind.
Vorrichtung oder Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumkörper (22) eine Ausnehmung (23) aufweist, in der die drei Filamente (12, 13, 14) einliegen.
Vorrichtung oder Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumkörper eine zweite Ausnehmung (31) aufweist, in der ein Temperaturmessfilament (15) angeordnet ist.
Vorrichtung oder Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Filamente (12, 13, 14) derart thermisch vom Tragkörper (20) entkoppelt sind und dicht nebeneinander angeordnet sind, dass bei einem Totaldruck im Bereich von 1 bis 10 mbar der Wärmetransport vom heißeren Filament (13) zum kühleren Filament (12, 14) im Wesentlichen Wärmeleitung durch das Gas ist.
Vorrichtung oder Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Filamente (12, 13, 14) und deren Temperatur (T₁, T₃) so gewählt ist, dass sich die Temperaturen (T₁, T₂, T₃) der Filamente gegenseitig beeinflussen.