DE102015220849A1

DE102015220849A1 - Apparatus for determining a proportion of a gas undissolved in a liquid

Info

Publication number: DE102015220849A1
Application number: DE102015220849.4A
Authority: DE
Inventors: Ronny Leonhardt; Uwe Wostradowski; Bjoern Rocker
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-10-26
Filing date: 2015-10-26
Publication date: 2017-04-27

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (110) zur Bestimmung eines Anteils eines in einer Flüssigkeit ungelösten Gases vorgeschlagen. Die Vorrichtung (110) umfasst mindestens ein Gehäuse (116) mit mindestens einem zumindest teilweisen elektrisch leitfähigen Gehäuseelement (128). In das Gehäuseelement (128) ist mindestens ein Innenleiter (140) derart eingebracht, dass der Innenleiter (140) von der Flüssigkeit anströmbar ist. Der Innenleiter (140) ist von dem Gehäuseelement (128) zumindest teilweise umschlossen. Die Vorrichtung (110) weist weiterhin mindestens eine Verbindungsvorrichtung (146) zum Koppeln von Mikrowellensignalen auf.A device (110) for determining a proportion of gas that is undissolved in a liquid is proposed. The device (110) comprises at least one housing (116) with at least one at least partially electrically conductive housing element (128). At least one inner conductor (140) is introduced into the housing element (128) such that the inner conductor (140) can be flowed by the liquid. The inner conductor (140) is at least partially enclosed by the housing element (128). The device (110) further comprises at least one connection device (146) for coupling microwave signals.

Description

Stand der Technik State of the art

In allen technischen Flüssigkeiten sind Gase in gelöster Form enthalten. In Abhängigkeit der Umgebungsbedingungen der Flüssigkeit kann das gelöste Gas aus der Lösung austreten und die Eigenschaften der Flüssigkeit signifikant verändern. Ein Beispiel hierfür ist der Einbruch der Schallgeschwindigkeit in Kraftstoffen um beinahe eine Größenordnung, sobald Gasblasen vorhanden sind. All technical fluids contain gases in dissolved form. Depending on the environmental conditions of the liquid, the dissolved gas can escape from the solution and significantly change the properties of the liquid. An example of this is the collapse of the speed of sound in fuels by almost an order of magnitude as soon as gas bubbles are present.

Heutige Einspritzsysteme im Bereich der Kraftfahrzeuge, wie beispielsweise Einspritzsysteme für Diesel, Benzin, Harnstoff (AdBlue^®), und hydraulische Systeme reagieren empfindlich auf ungelöste Gase, insbesondere Luft, welche direkt in ungelöster Form, als auch in gelöster Form in wechselnden Volumenanteilen vorkommen. Ein Beispiel ist die Dosiergenauigkeit von Harnstoff in der Abgasnachbehandlung. Sobald ungelöste Luft anstelle von Harnstoff in den Abgasstrang dosiert wird, kann ein Stickoxid(NO_X)-Schlupf entstehen. Wird so appliziert, dass immer ein hoher Luftanteil angenommen wird, real jedoch Harnstoff dosiert wird, kann ein Ammoniak-Schlupf entstehen. In Diesel- und Benzin-Systemen hängt der Liefergrad der Kraftstoffpumpe vom ungelösten Luftanteil ab. Bei hydraulischen Anwendungen hängt die Sauggrenzdrehzahl der Axialkolbenpumpen vom gelösten und ungelösten Luftanteil in der Hydraulikflüssigkeit ab. Today's injection systems in the field of motor vehicles, such as injection systems for diesel, gasoline, urea (AdBlue ^® ), and hydraulic systems are sensitive to undissolved gases, especially air, which occur directly in undissolved form, as well as in dissolved form in varying volume fractions. An example is the metering accuracy of urea in the exhaust aftertreatment. As soon as undissolved air is metered into the exhaust line instead of urea, a nitric oxide (NO _x ) slip may occur. If it is applied in such a way that a high proportion of air is always assumed, but urea is actually metered, an ammonia slip can occur. In diesel and gasoline systems, the degree of delivery of the fuel pump depends on the unresolved portion of air. In hydraulic applications, the suction limit speed of the axial piston pumps depends on the dissolved and undissolved air content in the hydraulic fluid.

Entsprechend besteht ein Bedarf, den Anteil von ungelösten Gasen in Flüssigkeiten zu erfassen. Derzeit sind zu diesem Zweck Ultraschall-Sensoren und optische Sensoren bekannt. Accordingly, there is a need to detect the proportion of undissolved gases in liquids. At present, ultrasound sensors and optical sensors are known for this purpose.

Trotz der zahlreichen Vorteile der aus dem Stand der Technik bekannten Sensoren zur Bestimmung eines Anteils eines in einer Flüssigkeit ungelösten Gases beinhalten diese noch Verbesserungsbedarf. So sind Ultraschall-Sensoren und optische Sensoren entweder in der Applikation eingeschränkt, weniger robust gegen Verschmutzungen, im Bauraum größer, im Beobachtungsraum eingeschränkt oder teuer. Despite the numerous advantages of the sensors known from the prior art for determining a proportion of gas undissolved in a liquid, these still require improvement. Thus, ultrasonic sensors and optical sensors are either limited in the application, less robust against contamination, larger in space, limited in the observation room or expensive.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Es wird daher eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung eines Anteils eines in einer Flüssigkeit ungelösten Gases vorgeschlagen, welcher die Nachteile bekannter Verfahren und Strategien zumindest weitgehend vermeiden kann und der insbesondere in der Applikation vielfältig einsetzbar, robust gegen Verschmutzungen, im Bauraum klein sowie günstig herstellbar ist. Es wird weiterhin ein Verfahren zur Bestimmung eines Anteils eines in einer Flüssigkeit ungelösten Gases vorgeschlagen. It is therefore an apparatus and a method for determining a proportion of undissolved gas in a liquid proposed, which can at least largely avoid the disadvantages of known methods and strategies and in particular in the application versatile, robust against contamination in the space small and inexpensive to produce is. There is also proposed a method for determining a proportion of a gas undissolved in a liquid.

Die Vorrichtung zur Bestimmung eines Anteils eines in einer Flüssigkeit ungelösten Gases umfasst mindestens ein Gehäuse. Dieses Gehäuse kann beispielsweise, wie unten noch näher ausgeführt wird, mindestens einen Strömungsrohrabschnitt aufweisen. Das Gehäuse kann insbesondere mehrteilig ausgestaltet sein. Das vorgeschlagene Gehäuse umfasst mindestens ein zumindest teilweise elektrisch leitfähiges, beispielsweise metallisches, Gehäuseelement. The device for determining a portion of a gas undissolved in a liquid comprises at least one housing. This housing may, for example, as will be explained in more detail below, have at least one flow tube section. The housing may in particular be designed in several parts. The proposed housing comprises at least one at least partially electrically conductive, for example metallic, housing element.

Wie unten noch näher ausgeführt wird, kann es sich bei diesem Gehäuseelement beispielsweise um eine Leitung mit rechteckigen Strömungsquerschnitt handeln oder, die auf drei Seiten von elektrisch leitfähigen Material, zum Beispiel Stahl, und auf einer Seite aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material besteht. Alternativ kann der Strömungsquerschnitt kreisförmig mit einer oder mehreren abgeflachten Seiten sein. In oder auf diesem elektrisch nicht leitfähigen Element befindet sich in Strömungsrichtung eine oder mehrere elektrische Leiterbahnen, die dann ihren einem Ende mit einer Auswerteschaltung verbunden sind, beispielsweise wie in der DE 10 2008 044 383 A1 beschrieben, und an ihren anderen Ende entweder elektrisch leitfähig mit mindestens einer der elektrisch leitfähigen Seiten verbunden sind oder absichtlich eben nicht elektrisch leitfähig verbunden sind. As will be explained in more detail below, this housing element can be, for example, a conduit with a rectangular flow cross-section or which consists of electrically conductive material, for example steel, on three sides and an electrically nonconductive material on one side. Alternatively, the flow area may be circular with one or more flattened sides. In or on this electrically non-conductive element is located in the flow direction, one or more electrical conductors, which are then connected to one end with an evaluation circuit, for example as in the DE 10 2008 044 383 A1 described, and are connected at its other end either electrically conductive with at least one of the electrically conductive sides or deliberately just not connected electrically conductive.

Die Leitung muss nicht als offene oder mit Kurzschluss endende Leitung ausgeführt sein, sondern kann aus Kostengründen auch durchgehend von der Auswerteschaltung (Mikrowellenquelle) entlang des Hydrauliköls in der Leitung wieder zurück zum Empfänger in der Auswerteschaltung geführt werden. The line does not have to be designed as an open or short-circuiting line, but can also be routed through the evaluation circuit (microwave source) along the hydraulic oil in the line back to the receiver in the evaluation circuit for cost reasons.

In einer Ausführungsform kann die eine Seite die aus elektrisch nicht leitfähigen Material besteht aus einer für Hydraulik chemisch und mechanisch geeigneten Leiterplatte bestehen, die einerseits auf der Hydraulikleitung zugewandten Seite die zur Messung notwendige(n) Leiterbahn(en) beinhaltet und andererseits auf der Hydraulikleitung abgewandten Seite die notwendige elektronische Auswertungsschaltung beinhaltet. In one embodiment, the one side which is made of electrically non-conductive material consist of a chemically and mechanically suitable circuit board for the hydraulic on the one hand on the hydraulic line side facing the necessary for measurement (s) conductor track (s) includes and on the other side facing away from the hydraulic line Page contains the necessary electronic evaluation circuit.

Dadurch wird eine am Ende offene oder kurz geschlossene elektrische Leitung ähnlich einer Mikrostreifenleitung beschrieben werden, die im Zusammenspiel mit den elektrisch leitfähigen Teilen des hydraulischen Leiters eine Meßsonde zur Messung des ungelösten Luftanteils in Flüssigkeiten mittels der Messung von Impedanz über einen weiten Frequenzbereich (1 GHz bis 10 GHz) darstellt. Dadurch wird eine Vorrichtung zur elektromagnetischen Feldkopplung in Hydraulikleiter bereitgestellt, um mit Mikrowellen breitbandig Impedanzen zu messen, die durch die Feldkopplung abhängig vom ungelösten Luftanteil in Hydrauliköl sind. As a result, an open-ended or short-circuited electrical line similar to a microstrip line is described, which, in conjunction with the electrically conductive parts of the hydraulic conductor, a measuring probe for measuring the undissolved air content in liquids by measuring impedance over a wide frequency range (1 GHz to 10 GHz). Thereby, a device for electromagnetic field coupling is provided in hydraulic ladder to measure with broadband microwave impedances, which by the Field coupling depending on the unresolved air content in hydraulic oil.

Im Wesentlichen handelt es sich dabei um einen Hydraulikleiter und gleichzeitig um einen elektrischen Wellenleiter, der einer Mikrostreifenleitung recht ähnlich ist, jedoch sich die bei Mikrostreifenleitung üblicherweise ebene Massefläche in diesem Fall zum Beispiel rechteckig darstellt, was jedoch aus Sicht der elektromagnetischen Feldgeometrie nur einen marginalen Unterschied darstellt. Es handelt sich in beiden Fällen um einen TEM Mode. Der Vorteil dieser Ausführung ist der absolut störungsfreie Strömungsquerschnitt. Essentially, this is a hydraulic conductor and at the same time an electrical waveguide, which is quite similar to a microstrip line, but in this case the ground plane usually flat in microstrip line in this case, for example, rectangular, but from the point of view of the electromagnetic field geometry only a marginal difference represents. It is a TEM mode in both cases. The advantage of this design is the absolutely trouble-free flow cross-section.

Wie unten noch näher ausgeführt wird, kann es sich bei diesem Gehäuseelement insbesondere um eine Hülse oder einen Becher handeln. Dieses Gehäuseelement kann insbesondere zylindrisch ausgestaltet sein und quer oder parallel zu einer Strömungsrichtung der Flüssigkeit eingebracht sein. Wird beispielsweise der Anteil von ungelöster Luft in Kraftstoff bestimmt, ist es bevorzugt, wenn das Gehäuseelement aus einem kraftstoffbeständigen Material hergestellt ist, beispielsweise aus einem kraftstoffbeständigen Metall, wie beispielsweise einem Edelstahl oder einem anderen metallischen Material. Ein bevorzugtes Material ist insbesondere Edelstahl vom Typ 1.4301. As will be explained in more detail below, this housing element may in particular be a sleeve or a cup. This housing element may be configured in particular cylindrical and be introduced transversely or parallel to a flow direction of the liquid. For example, if the proportion of undissolved air in fuel is determined, it is preferred that the housing member be made of a fuel resistant material, such as a fuel resistant metal, such as a stainless steel or other metallic material. A preferred material is in particular type 1.4301 stainless steel.

In das Gehäuseelement ist mindestens ein Innenleiter derart eingebracht, dass der Innenleiter von der Flüssigkeit anströmbar ist. Unter einem Innenleiter ist dabei ein metallischer Leiter zu verstehen, welcher elektrische Signale leiten kann. Der Innenleiter kann beispielsweise drahtförmig und/oder stiftförmig ausgestaltet sein und ist vorzugsweise im Wesentlichen gerade ausgestaltet. Der Innenleiter steht vorzugsweise bei Durchströmung des Gehäuseelements mit der Flüssigkeit in Kontakt. Dabei wird eine Anströmung des Innenleiters mit einem möglichst geringen Druckverlust bevorzugt. Mit anderen Worten soll der Innenleiter möglichst ohne strömungsmechanische Widerstände anströmbar sein, so dass sich die Strömungsgeschwindigkeit nicht oder nur unwesentlich, wie beispielsweise um nicht mehr als 5 % ändert. Der Innenleiter wird von dem Gehäuseelement zumindest teilweise umschlossen. Beispielsweise kann dies dadurch erfolgen, dass der Innenleiter von dem Gehäuseelement koaxial umschlossen wird, so dass dieser beispielsweise konzentrisch in dem vorzugsweise zylindrischen Gehäuseelement, beispielsweise dem Becher, aufgenommen ist. Dies bedeutet vorzugsweise, dass die Achse des Innenleiters und die Achse des Gehäuseelements, beispielsweise des Bechers, im Wesentlichen zusammenfallen, wobei auch leichte Abweichungen möglich sind, beispielsweise Abweichungen um nicht mehr als 1 bis 2 mm und um nicht mehr als 5°. At least one inner conductor is introduced into the housing element such that the inner conductor can be flowed by the liquid. Under an inner conductor is to be understood as a metallic conductor, which can conduct electrical signals. The inner conductor may, for example, be designed in the form of a wire and / or pin, and is preferably substantially straight. The inner conductor is preferably in contact with the liquid when flowing through the housing member. In this case, an inflow of the inner conductor with the lowest possible pressure loss is preferred. In other words, the inner conductor should be able to flow against, if possible, without flow-mechanical resistances, so that the flow velocity does not change or only insignificantly, for example by no more than 5%. The inner conductor is at least partially enclosed by the housing element. For example, this can take place in that the inner conductor is enclosed coaxially by the housing element, so that it is received, for example, concentrically in the preferably cylindrical housing element, for example the cup. This preferably means that the axis of the inner conductor and the axis of the housing element, such as the cup, substantially coincide, with slight deviations are possible, for example, deviations by not more than 1 to 2 mm and not more than 5 °.

Die Vorrichtung weist weiterhin mindestens eine Verbindungsvorrichtung, beispielsweise einen elektrischen Stecker, zum Koppeln von Mikrowellensignalen an die Vorrichtung, insbesondere an den Innenleiter und das elektrische Bezugspotential (z.B. Becher), auf. Unter einem Koppeln von Mikrowellensignalen ist dabei ein Einkoppeln von Mikrowellensignalen in die Vorrichtung, insbesondere in den Innenleiter und/oder das Gehäuse oder Gehäuseteile, und/oder ein Auskoppeln von Mikrowellensignalen aus der Vorrichtung, insbesondere aus dem Innenleiter und/oder dem Gehäuse oder Gehäuseteilen, zu verstehen. Unter Mikrowellensignalen sind dabei allgemein elektromagnetische Hochfrequenzsignale zu verstehen, welche vorzugsweise in einem Frequenzbereich von oberhalb von 100 MHz oder sogar 300 MHz liegen, beispielsweise in einem Frequenzbereich zwischen 300 MHz und 300 GHz, insbesondere zwischen 300 MHz und 20 GHz, vorzugsweise zwischen 500 MHz und 10 GHz und besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 und 8,5 GHz. The device further comprises at least one connecting device, for example an electrical plug, for coupling microwave signals to the device, in particular to the inner conductor and the electrical reference potential (for example cup). Coupling of microwave signals in this case is a coupling of microwave signals into the device, in particular into the inner conductor and / or the housing or housing parts, and / or a decoupling of microwave signals from the device, in particular from the inner conductor and / or the housing or housing parts, to understand. Under microwave signals are generally to be understood electromagnetic high-frequency signals, which are preferably in a frequency range of above 100 MHz or even 300 MHz, for example in a frequency range between 300 MHz and 300 GHz, in particular between 300 MHz and 20 GHz, preferably between 500 MHz and 10 GHz, and more preferably in the range of 0.5 and 8.5 GHz.

Wie oben ausgeführt, kann das Gehäuseelement insbesondere den Innenleiter koaxial umschließen. Dies bedeutet, dass der Innenleiter, wie oben ausgeführt, im Wesentlichen entlang einer Achse des Gehäuseelements im Inneren des Gehäuseelements verläuft, zumindest abschnittsweise. Beispielsweise kann das Gehäuseelement als Becher ausgestaltet sein, beispielsweise als metallischer Becher, welcher beispielsweise einen runden und/oder polygonalen Querschnitt aufweisen kann. Die Achse des Bechers kann sich beispielsweise quer zu einer Strömungsrichtung der Flüssigkeit durch die Vorrichtung erstrecken, beispielsweise quer zu einer Strömungsrohrachse. Beispielsweise kann sich die Becherachse im Wesentlichen senkrecht, d.h. beispielsweise unter einem Winkel von 90° ± 20°, vorzugsweise 90° ± 10° und besonders bevorzugt 90° ± 5°, zu einer Strömungsrohrachse erstrecken. Alternativ kann sich die Achse des Bechers bzw. Gehäuseelements parallel zu einer Strömungsrichtung der Flüssigkeit durch die Vorrichtung erstrecken. Der Becher kann in dem ersten Fall (vorzugsweise außerhalb des Strömungsquerschnitts) einen geschlossenen Becherboden aufweisen. Der Becher kann somit als an einem Ende durch den Becherboden geschlossener Hohlzylinder beschrieben werden. Der Becher kann elektrisch leitend mit dem Innenleiter verbunden sein, insbesondere im Bereich des Becherbodens. Beispielsweise kann der Innenleiter in den Becherboden hineinragen, hineingesteckt sein (beispielsweise wenn der Innenleiter als Steckerstift ausgestaltet ist) oder auf andere Weise elektrisch leitend mit dem Becherboden verbunden sein. As stated above, the housing element can in particular coaxially surround the inner conductor. This means that the inner conductor, as stated above, extends substantially along an axis of the housing element in the interior of the housing element, at least in sections. For example, the housing element may be designed as a cup, for example as a metallic cup, which may have, for example, a round and / or polygonal cross-section. The axis of the cup may, for example, extend transversely to a direction of flow of the liquid through the device, for example transversely to a flow tube axis. For example, the cup axis may be substantially perpendicular, i. For example, at an angle of 90 ° ± 20 °, preferably 90 ° ± 10 ° and more preferably 90 ° ± 5 °, extend to a flow tube axis. Alternatively, the axis of the cup or housing element may extend parallel to a flow direction of the liquid through the device. In the first case (preferably outside the flow cross-section), the cup may have a closed cup bottom. The cup can thus be described as closed at one end by the cup bottom hollow cylinder. The cup may be electrically conductively connected to the inner conductor, in particular in the region of the cup bottom. For example, the inner conductor can protrude into the cup base, be inserted into it (for example, if the inner conductor is configured as a plug pin) or otherwise electrically connected to the cup bottom.

Das Gehäuseelement, insbesondere der Becher, kann Öffnungen aufweisen, durch welche ein Einströmen von Flüssigkeit ins Innere des Bechers ermöglicht wird sowie ein Ausströmen von Flüssigkeit aus dem Inneren des Bechers. Dabei sind die Öffnungen bevorzugt so ausgebildet sind, dass der Innenleiter flächig von der Flüssigkeit anströmbar ist. Die Öffnungen weisen somit vorzugsweise eine vergleichsweise große Querschnittsfläche auf. Unter der Querschnittsfläche ist dabei der von der Flüssigkeit durchströmbare Querschnitt zu verstehen. Unter einem flächigen Anströmen ist dabei ein Anströmen des Innenleiters zu verstehen, bei dem der Innenleiter nicht nur punktuell von der Flüssigkeit angeströmt wird, sondern mit einem wesentlichen Anteil seiner Oberfläche, d.h. mindestens 50 % und bevorzugt mindestens 75 % der Oberfläche des Innenleiters werden unmittelbar von der Flüssigkeit angeströmt und nicht erst nach einer Verteilung und/oder Umlenkung innerhalb des Gehäuseelements. Durch entsprechend große Öffnungen wird erreicht, dass der Innenleiter möglichst ungehindert anströmbar ist. Beispielsweise weisen die Öffnungen eine Querschnittsfläche auf, die größer als eine Oberfläche des Innenleiters ist. Der Innenleiter kann eine vorbestimmte Länge innerhalb des Gehäuseelements aufweisen. Die Öffnungen können länglich in einer Längserstreckungsrichtung ausgebildet sein und eine Abmessung der Öffnungen in der Längserstreckungsrichtung kann im Wesentlichen identisch zu der Länge des Innenleiters innerhalb des Gehäuseelements sein. Mit anderen Worten weisen die Öffnungen eine Abmessung in der Längserstreckungsrichtung des Innleiters auf, die mindestens 75 % einer Länge des Innenleiters innerhalb des Gehäuseelements entspricht. Wie oben bereits ausgeführt kann das Gehäuseelement im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet sein. Dadurch weist die Form des Gehäuseelements eine Mantelfläche und zwei Grundflächen auf. Die Grundflächen werden dabei wie allgemein bei Zylindern üblich durch die Mantelfläche miteinander verbunden. Die Öffnungen können in der Mantelfläche ausgebildet sein. The housing element, in particular the cup, may have openings, through which an inflow of liquid into the interior of the cup is made possible, as well as an outflow of liquid from the inside of the mug. In this case, the openings are preferably designed such that the inner conductor can be flowed on by the liquid in a planar manner. The openings thus preferably have a comparatively large cross-sectional area. The cross-sectional area is to be understood as the cross-section through which the liquid can flow. Under a two-dimensional flow is to be understood a flow of the inner conductor, in which the inner conductor is not only selectively flowed by the liquid, but with a substantial portion of its surface, ie at least 50% and preferably at least 75% of the surface of the inner conductor are directly from the liquid flows and not only after a distribution and / or deflection within the housing element. By correspondingly large openings it is achieved that the inner conductor can be flowed on as freely as possible. For example, the openings have a cross-sectional area that is larger than a surface of the inner conductor. The inner conductor may have a predetermined length within the housing member. The openings may be elongated in a longitudinal direction and a dimension of the openings in the longitudinal direction may be substantially identical to the length of the inner conductor within the housing member. In other words, the openings have a dimension in the longitudinal extension direction of the Innleiters, which corresponds to at least 75% of a length of the inner conductor within the housing member. As already stated above, the housing element may be substantially cylindrical. As a result, the shape of the housing element has a lateral surface and two base surfaces. The base surfaces are connected to each other as usual in cylinders by the lateral surface. The openings may be formed in the lateral surface.

Wie oben ausgeführt, kann die Vorrichtung, insbesondere das Gehäuse der Vorrichtung, mindestens einen von der Flüssigkeit in einer Strömungsrichtung durchströmbaren Strömungsrohrabschnitt umfassen. Der Innenleiter und das Gehäuseelement können insbesondere quer, vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht (d.h. mit den oben beschriebenen Abweichungstoleranzen) zu der Strömungsrichtung in den Strömungsrohrabschnitt eingebracht sein. Beispielsweise kann die Vorrichtung eine Einsteckkartusche umfassen. Die Einsteckkartusche kann den Innenleiter und das Gehäuseelement sowie gegebenenfalls weitere Elemente umfassen. Beispielsweise kann die Einsteckkartusche den oben beschriebenen Becher sowie den in den Becher eingebrachten Innenleiter umfassen. Die Einsteckkartusche kann in einem Messbereich der Vorrichtung quer zur Strömungsrichtung in einer Aufnahme des Strömungsrohrabschnitts eingesteckt sein. Vorzugsweise sind die Bohrungen des Bechers dann jeweils der Strömungsrichtung zuweisend ausgerichtet, so dass der Becher der Kartusche ohne Umleitung der Strömung von der Flüssigkeit durchströmbar ist. Die Aufnahme kann beispielsweise eine Erweiterung in dem Gehäuse umfassen, mit mindestens einer Aufnahmebohrung, in welche die Kartusche quer zur Strömungsrichtung einsteckbar ist. Die einsteckbare Aufnahme kann dabei reversibel oder auch permanent erfolgen. Nach Einstecken der Kartusche kann beispielsweise eine Fixierung der Kartusche in der Aufnahme erfolgen, beispielsweise durch eine Verschraubung, Verstemmung, Klemmringe oder andere Arten von Fixierungen. Weiterhin kann die Einsteckkartusche insbesondere mittels mindestens eines Dichtelements gegenüber dem Strömungsrohrabschnitt abgedichtet sein. Beispielsweise können zu diesem Zweck ein, zwei, vier oder mehrere O-Ringe vorgesehen sein. Die oben beschriebene Verbindungsvorrichtung kann beispielsweise auf einer Stirnseite der Kartusche außerhalb des Strömungsrohrabschnitts angeordnet sein, so dass beispielsweise der Strömungsrohrabschnitt, die Kartusche und die Verbindungsvorrichtung, beispielsweise die Steckverbindung, eine T-Konfiguration bilden. Weiterhin kann der Strömungsrohrabschnitt beispielsweise zwei oder mehr Anschlüsse aufweisen, beispielsweise einen Zulaufanschluss und einen Ablaufanschluss. Diese Anschlüsse können genormt ausgestaltet sein, beispielsweise in Form von kostengünstigen, hydraulischen genormten Anschlüssen, beispielsweise nach der SAE-Norm. As stated above, the device, in particular the housing of the device, may comprise at least one flow tube section through which the liquid can flow in a flow direction. In particular, the inner conductor and the housing element may be introduced into the flow tube section transversely, preferably substantially vertically (that is, with the above-described deviation tolerances) to the flow direction. For example, the device may comprise a plug-in cartridge. The plug-in cartridge may comprise the inner conductor and the housing element and optionally further elements. For example, the plug-in cartridge may comprise the cup described above as well as the inner conductor inserted into the cup. The insertion cartridge can be inserted in a measuring region of the device transversely to the flow direction in a receptacle of the flow tube section. Preferably, the bores of the cup are then each facing the direction of flow aligned, so that the cup of the cartridge can be flowed through by the liquid without diverting the flow. The receptacle may include, for example, an extension in the housing, with at least one receiving bore into which the cartridge can be inserted transversely to the flow direction. The plug-in recording can be reversible or permanent. After insertion of the cartridge, for example, a fixation of the cartridge in the recording done, for example, by a screw, caulking, clamping rings or other types of fixings. Furthermore, the insertion cartridge can be sealed in particular by means of at least one sealing element with respect to the flow tube section. For example, one, two, four or more O-rings may be provided for this purpose. The above-described connecting device can be arranged, for example, on an end face of the cartridge outside the flow tube section, so that, for example, the flow tube section, the cartridge and the connecting device, for example the plug connection, form a T configuration. Furthermore, the flow tube section may for example have two or more ports, for example an inlet port and a drain port. These connections can be designed standardized, for example in the form of cost-effective, hydraulic standardized connections, for example according to the SAE standard.

Wenn die Vorrichtung einen von der Flüssigkeit durchströmbaren Strömungsrohrabschnitt aufweist, beispielsweise einen im Wesentlichen linear oder gerade ausgestalteten Strömungsrohrabschnitt, beispielsweise mit zwei hydraulischen Anschlüssen, jedoch auch bei anderen Ausgestaltungen, kann der Innenleiter insbesondere in einem Messbereich der Vorrichtung aufgenommen sein. Beispielsweise kann der Strömungsrohrabschnitt einen Strömungsrohrquerschnitt umfassen, wobei das Gehäuseelement und der Innenleiter in dem Messbereich aufgenommen sind. Der Strömungsrohrquerschnitt kann in dem Messbereich gegenüber dem Strömungsrohrquerschnitt außerhalb des Messbereichs aufgeweitet sein. Dies bedeutet, dass der Messbereich in einem größeren Querschnitt durchströmt wird als sonstige Bereiche der Vorrichtung, beispielsweise Bereiche des Strömungsrohrs außerhalb des Messbereichs. In anderen Worten kann die Strömung im Messbereich aufgeweitet sein. Die Aufweitung kann insbesondere dadurch erfolgen, dass in dem Messbereich eine, zwei oder mehr Schalen vorgesehen sind, beispielsweise als Bestandteil der Kartusche, welche für die Aufweitung in dem Messbereich sorgen, beispielsweise für eine kontinuierliche Aufweitung, also eine Aufweitung mit einem im Wesentlichen linearen Verlauf. Die Aufweitungsschalen können beispielsweise Totvolumina am Übergang zwischen dem Strömungsrohrabschnitt und dem Messbereich, beispielsweise am Übergang zwischen dem Strömungsrohrabschnitt und der Einsteckkartusche, vermeiden. Die Schalen können beispielsweise ringförmig ausgestaltet sein und beispielsweise ebenfalls konzentrisch um den Innenleiter in der Einsteckkartusche aufgenommen sein. Die Schalen können beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial, beispielsweise einem gegenüber der Flüssigkeit beständigen Kunststoffmaterial, beispielsweise einem fluorierten Polyethylen, hergestellt sein. If the device has a flow pipe section through which the liquid can flow, for example a substantially linear or straight flow pipe section, for example with two hydraulic connections, but also in other embodiments, the inner conductor can be accommodated in particular in a measuring region of the device. For example, the flow tube section may comprise a flow tube cross section, wherein the housing element and the inner conductor are accommodated in the measuring region. The flow tube cross-section can be widened outside the measuring range in the measuring region with respect to the flow tube cross-section. This means that the measuring area is flowed through in a larger cross-section than other areas of the device, for example areas of the flow tube outside the measuring area. In other words, the flow can be widened in the measuring range. The widening can be effected, in particular, by providing one, two or more shells in the measuring region, for example as part of the cartridge, which provide for widening in the measuring region, for example for a continuous widening, ie an expansion with a substantially linear course , The expansion shells can, for example, dead volumes at the transition between the flow tube section and the measuring area, for example at the transition between the flow tube section and the insertion cartridge. The shells may be designed, for example, annular and, for example, also be accommodated concentrically around the inner conductor in the insertion cartridge. The shells may for example be made of a plastic material, for example a liquid-resistant plastic material, for example a fluorinated polyethylene.

Die Verbindungsvorrichtung soll zum Ein- und/oder Auskoppeln von Mikrowellensignalen dienen. Insbesondere kann diese Verbindungsvorrichtung einen Stecker und/oder eine Steckverbindung aufweisen. Besonders bevorzugt sind hierbei genormte Steckverbindungen. Beispielsweise können Koaxialstecker verwendet werden, bei welchen mindestens ein Kontakt zur Beaufschlagung des Innenleiters mit Mikrowellensignalen vorgesehen ist, also zur Einkopplung und/oder Auskopplung von Mikrowellensignalen. Der Kontakt wird bei einem Koaxialstecker von mindestens einem abschirmenden Steckerteil umgeben. Beispielsweise können hierbei SMA-RP-Steckverbinder eingesetzt werden. The connecting device is intended to serve for coupling and / or decoupling of microwave signals. In particular, this connection device may have a plug and / or a plug connection. Particularly preferred are standardized connectors. For example, coaxial plugs can be used in which at least one contact is provided for acting on the inner conductor with microwave signals, that is for the coupling and / or decoupling of microwave signals. The contact is surrounded by a coaxial connector of at least one shielding connector part. For example, in this case SMA RP connectors can be used.

In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung eines Anteils eines in einer Flüssigkeit ungelösten Gases vorgeschlagen, bei dem über einen Frequenzbereich Mikrowellensignale unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ausgestaltungen in die Flüssigkeit eingekoppelt werden Dabei werden Antwortsignale unter Verwendung der Vorrichtung empfangen. Antwortsignale können dabei beispielsweise reflektierte und/oder transmittierte Signale sein, welche beispielsweise ebenfalls über die Verbindungsvorrichtung ausgekoppelt werden können. Aus einem Vergleich der eingekoppelten Mikrowellensignale und der Antwortsignale wird dabei mindestens eine Kenngröße in Abhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz der eingekoppelten Mikrowellensignale bestimmt. Aus einem Verlauf der Kenngröße über die Mikrowellenfrequenz wird dabei auf den Anteil des in der Flüssigkeit ungelösten Gases geschlossen. In a further aspect of the present invention there is provided a method of determining a portion of a gas undissolved in a liquid in which microwave signals are coupled into the liquid over a range of frequencies using apparatus according to any one of the preceding embodiments. Response signals are received using the apparatus , Response signals can be, for example, reflected and / or transmitted signals which, for example, can also be coupled out via the connection device. From a comparison of the injected microwave signals and the response signals while at least one parameter is determined as a function of the microwave frequency of the injected microwave signals. From a course of the parameter on the microwave frequency is closed on the proportion of undissolved in the liquid gas.

Dabei lässt sich grundsätzlich das in der DE 10 2010 029 007 A1 oder DE 10 2008 044 383 A1 beschriebene Verfahren einsetzen. Auch andere Verfahren sind jedoch grundsätzlich möglich. Das Antwortsignal stellt dabei allgemein eine Reaktion der Flüssigkeit auf die Einstrahlung des eingekoppelten Signals dar, was im Allgemeinen als Permitivität der Flüssigkeit bekannt ist. Beispielsweise kann es sich dabei allgemein um transmittierte, reflektierte Signale oder um Kombinationen mehrerer Arten dieser Signale handeln. Alternativ oder zusätzlich können auch aus der Absorption, d.h. einem Fehlen von Signalanteilen, Rückschlüsse gezogen werden. Die Kenngröße kann dabei grundsätzlich einen Streuparameter umfassen, welcher aus den eingekoppelten Mikrowellensignalen und den Antwortsignalen gebildet wird. Dabei können beispielsweise auch Linearkombinationen aus Amplituden und/oder Phasen der eingekoppelten Signale und entsprechenden Größen der Antwortsignale gebildet werden. Beispielsweise kann eine Differenz zwischen einer Amplitude der eingekoppelten Mikrowellenstrahlung und einer Amplitude der Antwortmikrowellenstrahlung und eine Differenz aus der Phase der eingekoppelten Mikrowellenstrahlung und der Phase der ausgekoppelten Mikrowellenstrahlung gebildet werden. Die Differenzen können dann jeweils die Kenngröße bilden und/oder einen Teil dieser Kenngröße. Entsprechend der Art des Vergleichs der eingekoppelten Signale und der Antwortsignale kann die Kenngröße beispielsweise mindestens eine der folgenden Kenngrößen umfassen: eine Permitivität, insbesondere komplexe Permitivität; eine Permitivitätszahl, insbesondere eine komplexe Permitivitätszahl; eine Absorption, insbesondere eine komplexe Absorption; eine Transmission, insbesondere eine komplexe Transmission, eine Ausbreitungskonstante Gamma, die abhängig ist vom Zustand der Flüssigkeit (Temperatur, Druck, Anteil ungelöster Luft und der Geometrie des Wellenleiters). Unter komplexen Größen ist dabei jeweils eine komplexe Zahl zu verstehen, welche eine Amplitude und eine Phase darstellt. Die relative Permitivität, welche häufig auch mit dem Buchstaben ε_r bezeichnet wird, beschreibt die feldschwächende Eigenschaft von Materialien für elektrische Felder. Sie ist eine Materialeigenschaft von Dielektrika oder zumindest nur schwach elektrisch leitfähigen Materialien, welche sich bei der Beaufschlagung dieser Materialien mit elektrischen Feldern äußert. Sie stellt die Proportionalitätskonstante zwischen der elektrischen Flussdichte D und dem elektrischen Feld dar. Die Permitivitätszahl, häufig auch als ε_r bezeichnet oder auch als relative Permitivität, ist das Verhältnis der Permitivität ε zur elektrischen Feldkonstante ε₀ (Permitivität des Vakuums). This can basically be in the DE 10 2010 029 007 A1 or DE 10 2008 044 383 A1 use described method. However, other methods are possible in principle. The response signal generally represents a reaction of the liquid to the radiation of the injected signal, which is generally known as the permittivity of the liquid. For example, these may generally be transmitted, reflected signals or combinations of several types of these signals. Alternatively or additionally, conclusions can also be drawn from the absorption, ie a lack of signal components. The parameter may basically comprise a scattering parameter, which is formed from the injected microwave signals and the response signals. In this case, for example, linear combinations of amplitudes and / or phases of the injected signals and corresponding sizes of the response signals can be formed. For example, a difference between an amplitude of the coupled-in microwave radiation and an amplitude of the response microwave radiation and a difference between the phase of the coupled-in microwave radiation and the phase of the coupled-out microwave radiation can be formed. The differences can then each form the characteristic and / or a part of this parameter. According to the nature of the comparison of the coupled-in signals and the response signals, the parameter may include, for example, at least one of the following parameters: a permittivity, in particular complex permittivity; a permittivity number, in particular a complex permittivity number; an absorption, in particular a complex absorption; a transmission, in particular a complex transmission, a propagation constant gamma, which is dependent on the state of the fluid (temperature, pressure, proportion of unresolved air and the geometry of the waveguide). In this case, complex quantities are to be understood in each case as a complex number which represents an amplitude and a phase. The relative permeability, which is often referred to by the letter ε _r , describes the field weakening property of materials for electric fields. It is a material property of dielectrics or at least only weakly electrically conductive materials, which manifests itself in the application of electrical fields to these materials. It represents the proportionality constant between the electrical flux density D and the electric field. The permittivity number, frequently also referred to as ε _r or else as relative permittivity, is the ratio of the permittivity ε to the electrical field constant ε ₀ (permittivity of the vacuum).

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren werden Mikrowellensignale über einen Frequenzbereich hinweg eingekoppelt. Dies bedeutet, dass Mikrowellensignale mit mindestens zwei Mikrowellenfrequenzen eingekoppelt werden. Diese zwei Mikrowellenfrequenzen können nacheinander und/oder gleichzeitig eingekoppelt werden. Dabei kann dieser Frequenzbereich durch die mindestens zwei Mikrowellenfrequenzen kontinuierlich oder auch in regelmäßigen oder unregelmäßigen Schritten abgedeckt sein. Besonders bevorzugt ist es, wenn die eingekoppelten Mikrowellensignale eine Ultrabreitband-Mikrowellenstrahlung umfassen. Unter einer Ultrabreitband-Mikrowellen-Strahlung (englisch Ultra Wide Band, UWB) wird dabei eine Mikrowellenstrahlung im Sinne der obigen Definition verstanden, welche einen extrem großen Frequenzbereich nutzt, mit einer Bandbreite von mindestens 500 MHz. Wie oben dargestellt, wird bei dem vorgeschlagenen Verfahren aus dem Verlauf der Kenngröße über die Mikrowellenfrequenz auf den Anteil des in der Flüssigkeit ungelösten Gases geschlossen. Dieser Verlauf kann beispielsweise in einem einzelnen Schritt bestimmt werden, beispielsweise indem die Kenngrößen über den Frequenzbereich hinweg gleichzeitig und/oder nacheinander bestimmt werden, oder es kann eine iterative oder schrittweise Bestimmung der Kenngrößen über den Frequenzbereich hinweg erfolgen. In the proposed method, microwave signals are coupled in over a frequency range. This means that microwave signals are coupled in with at least two microwave frequencies. These two microwave frequencies can be coupled in succession and / or simultaneously. In this case, this frequency range can be covered by the at least two microwave frequencies continuously or else in regular or irregular steps. It is particularly preferred for the coupled-in microwave signals to comprise ultra-wideband microwave radiation. Under an ultra-wideband microwave radiation (English Ultra Wide Band, UWB) is understood as a microwave radiation in the sense of the above definition, which a extremely large frequency range, with a bandwidth of at least 500 MHz. As described above, in the proposed method from the course of the characteristic over the microwave frequency on the proportion of the undissolved in the liquid gas is closed. This course can be determined, for example, in a single step, for example by simultaneously and / or sequentially determining the characteristics over the frequency range, or an iterative or stepwise determination of the characteristics over the frequency range.

Zur Auswertung des gemessenen Verlaufs der Kenngröße und somit zur Bestimmung des Anteils des in der Flüssigkeit ungelösten Gases können grundsätzlich beliebige analytische, semiempirische oder empirische Verfahren herangezogen werden. Allgemein kann unter der Bestimmung des Anteils des in der Flüssigkeit ungelösten Gases beispielsweise die Bestimmung einer Konzentration einer Kombination von einem Hydrauliköl mit Luft verstanden werden. Beispielsweise können Referenzverläufe der Kenngrößen (= Anteil der ungelösten Gase) analytisch, empirisch oder semiempirisch bestimmt werden. Diese Kennlinienverläufe über Druck und Temperatur des Anteils der ungelösten Gase können dann als Referenzverläufe beispielsweise in einem Speicher hinterlegt sein. Bei der eigentlichen Messung kann dann aus dem gemessenen Verlauf der tatsächlichen Kenngröße mittels der bekannten Referenzverläufe auf den Anteil des in der Flüssigkeit ungelösten Gases geschlossen werden. Dieser Rückschluss auf den Anteil des in der Flüssigkeit ungelösten Gases kann beispielsweise durch einen Einzelvergleich des gemessenen Verlaufs mit den Referenzverläufen und/oder einer Interpolation oder Extrapolation derselben erfolgen. Auch andere Verfahren sind denkbar. So kann beispielsweise eine Linearkombination der Referenzverläufe gebildet werden, um auf diese Weise die Linearkombination der Referenzverläufe an den gemessenen Verlauf anzupassen, z.B. Matrixabbildung, Neuronales Netz und dergleichen. Aus den bei dieser Anpassung an den gemessenen Verlauf bestimmten Koeffizienten der Linearkombination, welche beispielsweise nach bekannten Anpassungsverfahren bestimmt werden können, kann dann auf den Anteil des in der Flüssigkeit ungelösten Gases geschlossen werden. In principle, any analytical, semiempirical or empirical method can be used to evaluate the measured characteristic of the parameter and thus to determine the proportion of the gas not dissolved in the liquid. In general, the determination of the proportion of undissolved gas in the liquid can be understood, for example, to be the determination of a concentration of a combination of a hydraulic oil with air. For example, reference curves of the parameters (= proportion of undissolved gases) can be determined analytically, empirically or semiempirically. These characteristic curves over pressure and temperature of the portion of the undissolved gases can then be stored as reference curves, for example in a memory. In the actual measurement can then be concluded from the measured course of the actual characteristic by means of the known reference curves on the proportion of gas undissolved in the liquid. This conclusion as to the proportion of the gas undissolved in the liquid can be made, for example, by an individual comparison of the measured profile with the reference curves and / or an interpolation or extrapolation thereof. Other methods are conceivable. Thus, for example, a linear combination of the reference curves can be formed so as to adapt the linear combination of the reference curves to the measured profile, e.g. Matrix mapping, neural network and the like. From the coefficients of the linear combination determined in this adaptation to the measured course, which can be determined, for example, by known adaptation methods, it is then possible to deduce the proportion of the gas undissolved in the liquid.

Die oben beschriebene Vorrichtung basiert auf der Technik der Ultrabreitband-Mikrowellenstrahlung und insbesondere der Ultrabreitband-Impedanzspektrometrie. Eine solche Vorrichtung weist den Vorteil auf, dass sie in der Applikation vielfältig einsetzbar, robust gegen Verschmutzungen, im Bauraum klein sowie günstig herstellbar ist. Dies gilt entsprechend für das oben beschrieben Verfahren. The device described above is based on the technology of ultra-wideband microwave radiation and in particular ultra-wideband impedance spectrometry. Such a device has the advantage that it can be used in a variety of applications, robust against contamination, in the space small and inexpensive to produce. This applies correspondingly to the method described above.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Further optional details and features of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments, which are shown schematically in the figures.

Es zeigen: Show it:

1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung eines Anteils eines in einer Flüssigkeit ungelösten Gases gemäß einer ersten Ausführungsform mit einer Schnittebene parallel zu einer Strömungsrichtung; 1 a cross-section through an inventive device for determining a proportion of undissolved gas in a liquid according to a first embodiment with a sectional plane parallel to a flow direction;

2 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung gemäß 1, 2 a perspective view of the device according to 1 .

3 einen Querschnitt durch einen Messbereich der Vorrichtung gemäß 1 mi einer Schnittebene senkrecht zur Schnittebene gemäß 1, 3 a cross section through a measuring range of the device according to 1 mi a sectional plane perpendicular to the cutting plane according to 1 .

4 eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform, 4 a perspective view of a device according to a second embodiment,

5 eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform, 5 a perspective view of a device according to a third embodiment,

6 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform mit einer Schnittebene parallel zu einer Strömungsrichtung, 6 a cross section through a device according to a fourth embodiment with a sectional plane parallel to a flow direction,

7 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform mit einer Schnittebene parallel zu einer Strömungsrichtung, 7 a cross section through a device according to a fifth embodiment with a sectional plane parallel to a flow direction,

8 eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform, 8th a perspective view of a device according to a sixth embodiment,

9 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung der sechsten Ausführungsform, 9 a perspective view of the device of the sixth embodiment,

10 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung der sechsten Ausführungsform, und 10 a perspective view of the device of the sixth embodiment, and

11 ein Diagramm, das einen Verlauf einer Impedanz der Flüssigkeit in Abhängigkeit von einer Frequenz darstellt. 11 a diagram illustrating a course of an impedance of the liquid as a function of a frequency.

Ausführungsbeispiele embodiments

In den 1 bis 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 zur Bestimmung eines Anteils eines in einer Flüssigkeit ungelösten Gases dargestellt. Diese kann beispielsweise zur Bestimmung eines ungelösten Luftanteils in einem Kraftstoff eingesetzt werden. Alternativ kann die Vorrichtung 110 zur Bestimmung eines Anteils von in Harnstoff ungelöster Luft bei der Abgasnachbehandlung verwendet werden. Sobald ungelöste Luft anstelle von Harnstoff in den Abgasstrang dosiert wird, kann ein Stickoxid-Schlupf entstehen Die Vorrichtung 110 ist in 1 in einer Schnittdarstellung mit einer Schnittebene parallel zu einer Strömungsrichtung 112 der Flüssigkeit wie beispielsweise Kraftstoff dargestellt, in 2 in einer perspektivischen Darstellung, und in 3 ist ein schematischer Querschnitt durch die Vorrichtung 110 durch einen Messbereich 114 mi einer Schnittebene senkrecht zur Schnittebene in 1 gezeigt, wobei die schematische Darstellung gemäß 3 symbolisch einer Verdeutlichung eines Feldlinienverlaufs dienen soll. In the 1 to 3 is an embodiment of a device according to the invention 110 for determining a proportion of an undissolved gas in a liquid. This can be used for example to determine an undissolved air content in a fuel. Alternatively, the device 110 for the determination of a proportion of air undissolved in urea in the Exhaust gas aftertreatment can be used. As soon as undissolved air is metered into the exhaust line instead of urea, nitrogen oxide slip may occur 110 is in 1 in a sectional view with a sectional plane parallel to a flow direction 112 the fluid such as fuel shown in FIG 2 in a perspective view, and in 3 is a schematic cross section through the device 110 through a measuring range 114 with a cutting plane perpendicular to the cutting plane in 1 shown, wherein the schematic representation according to 3 symbolically intended to clarify a field line history.

Die Vorrichtung 110 umfasst, wie in 1 erkennbar ist, ein Gehäuse 116. Das Gehäuse 116 umfasst einen Strömungsrohrabschnitt 118 mit hydraulischen Anschlüssen 120, beispielsweise zum Anschließen einer Kraftstoffleitung. Die hydraulischen Anschlüsse 120 können beispielsweise genormt ausgestaltet sein. The device 110 includes, as in 1 it can be seen, a housing 116 , The housing 116 includes a flow tube section 118 with hydraulic connections 120 For example, to connect a fuel line. The hydraulic connections 120 For example, they can be standardized.

Weiterhin umfasst das Gehäuse 116 in dem Messbereich 114, in diesem Ausführungsbeispiel exemplarisch symmetrisch von den hydraulischen Anschlüssen 120 umgeben, eine Aufnahme 122, beispielsweise mit einer zylindrischen Aufnahmebohrung 124. In dieser Aufnahmebohrung 124 ist, im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung 112, eine Einsteckkartusche 126 eingebracht, welche in diesem Ausführungsbeispiel die eigentliche Messvorrichtung darstellt. Diese Einsteckkartusche 126 umfasst ein durchströmbares Gehäuseelement 128 in Form eines metallischen Bechers 130. Dieser Becher umfasst eine zylindrische Becherwand 132 und einen Becherboden 134. Eine Achse 135 des Bechers 130 bzw. der Einsteckkartusche 126, welche sich senkrecht zum Becherboden 134 und parallel zu der Becherwand 132 erstreckt, steht im Wesentlichen senkrecht auf die Strömungsrichtung 112. Die Becherwand 132 umschließt ein Messvolumen 136 des Messbereichs 114. Die Becherwand 132 weist, zumindest entgegen und abgewandt der Strömungsrichtung 112, eine Mehrzahl von Öffnungen 138 in Form von Bohrungen auf, welche in diesem Ausführungsbeispiel als Bohrungsmatrix ausgestaltet sind. Durch diese Öffnungen 138, welche als Strömungsbohrungen fungieren, kann Kraftstoff in 1 auf der linken Seite in das Messvolumen 136 des Messbereichs 114 eintreten und auf der rechten Seite in 1 aus diesem wieder austreten oder umgekehrt. Die Einsteckkartusche 126 kann zum Beispiel an der Oberseite mit einer zusätzlichen Sacklochbohrung versehen werden, die als Aufnahme eines Temperatursensors dienen kann. Furthermore, the housing comprises 116 in the measuring range 114 , in this embodiment exemplarily symmetrical of the hydraulic connections 120 surrounded, a shot 122 , For example, with a cylindrical receiving bore 124 , In this mounting hole 124 is, substantially perpendicular to the flow direction 112 , a plug-in cartridge 126 introduced, which represents the actual measuring device in this embodiment. This plug-in cartridge 126 comprises a flow-through housing element 128 in the form of a metallic cup 130 , This mug includes a cylindrical cup wall 132 and a cup bottom 134 , An axis 135 of the mug 130 or the plug-in cartridge 126 , which are perpendicular to the bottom of the cup 134 and parallel to the cup wall 132 extends, is substantially perpendicular to the flow direction 112 , The cup wall 132 encloses a measuring volume 136 of the measuring range 114 , The cup wall 132 has, at least opposite and facing away from the flow direction 112 , a plurality of openings 138 in the form of holes, which are configured in this embodiment as a bore matrix. Through these openings 138 , which act as flow holes, can fuel in 1 on the left side in the measuring volume 136 of the measuring range 114 enter and on the right in 1 emerge from this again or vice versa. The plug-in cartridge 126 For example, at the top can be provided with an additional blind hole, which can serve as a recording of a temperature sensor.

Das Gehäuseelement 128 bzw. der Becher 130 umschließen in dem dargestellten Ausführungsbeispiel konzentrisch einen stiftförmigen Innenleiter 140. Dieser wird also in dem Messvolumen 136 von Kraftstoffgemisch umspült. Der Innenleiter 140 ist an seinem unteren Ende mit dem metallischen Becherboden 134 verbunden, indem der Innenleiter 140 in diesen Becherboden 134 eingesteckt ist. Oberhalb des Messvolumens 136 ist der Innenleiter 140 in einem Dielektrikum 142 eingebettet, beispielsweise einem Kunststoff, durch welchen der Innenleiter 140 elektrisch gegenüber einem Steckergehäuse 144 getrennt ist. Das Steckergehäuse 144 ist Teil einer Verbindungsvorrichtung 146, welche in diesem Fall in Form eines Koaxialsteckers 148 ausgestaltet ist. Diese umfasst neben dem Steckergehäuse 144 einen Kontakt 150 des Innenleiters 140. Beispielsweise kann der Koaxialstecker 148 als SMA-Stecker ausgestaltet sein. The housing element 128 or the cup 130 enclose concentric in the illustrated embodiment, a pin-shaped inner conductor 140 , This will be in the measurement volume 136 lapped by fuel mixture. The inner conductor 140 is at its lower end with the metallic cup bottom 134 connected by the inner conductor 140 in this cup bottom 134 is plugged in. Above the measuring volume 136 is the inner conductor 140 in a dielectric 142 embedded, for example, a plastic, through which the inner conductor 140 electrically opposite a plug housing 144 is disconnected. The connector housing 144 is part of a connection device 146 , which in this case in the form of a coaxial connector 148 is designed. This includes beside the connector housing 144 a contact 150 of the inner conductor 140 , For example, the coaxial connector 148 be designed as an SMA connector.

Das Steckergehäuse 144 ist an seinem oberen Ende mit einem Becherrand 152 des Bechers 130 verschraubt. Das Steckergehäuse 144 und der Becher 130 sind also vorzugsweise elektrisch miteinander verbunden. Das Steckergehäuse 144 und der Becher 130 sind dadurch elektrisch miteinander verbunden. Der Becher 130 selbst kann beispielsweise mit einem Außenleiter oder Steckergehäuse der Verbindungsvorrichtung 146, beispielsweise eines Koaxialsteckers, verbunden sein. Auf diese Weise bildet der Innenleiter 140 mit dem Becher 130 vorzugsweise eine kurzgeschlossene Koaxialleitung. Zwischen dem eingeschraubten Steckergehäuse 144 und dem Becher 130 kann zusätzlich, wie in 1 dargestellt, mindestens ein Dichtelement 154 eingebracht sein, beispielsweise in Form eines oder mehrerer O-Ringe, beispielsweise aus einem kraftstoffbeständigen Material. Weiterhin können auch zwischen der Einsteckkartusche 126 und der Wand der Aufnahme 122 des Gehäuses 116 ein oder mehrere Dichtelemente 154 vorgesehen sein, beispielsweise in entsprechenden Ringnuten des Bechers 130, wie in 1 angedeutet. An der der Verbindungsvorrichtung 146 gegenüberliegenden Stirnseite der Einsteckkartusche 126 kann diese beispielsweise durch eine Verschlusssicherung 156 gesichert sein, beispielsweise ebenfalls eine Verschraubung, so dass die Einsteckkartusche 126 fest in der Aufnahme 122 verankert ist. The connector housing 144 is at its upper end with a cup edge 152 of the mug 130 screwed. The connector housing 144 and the mug 130 are therefore preferably electrically connected to each other. The connector housing 144 and the mug 130 are thereby electrically connected. The cup 130 itself can, for example, with an outer conductor or connector housing of the connecting device 146 , For example, a coaxial connector to be connected. In this way, the inner conductor forms 140 with the cup 130 preferably a short-circuited coaxial line. Between the screwed plug housing 144 and the mug 130 can also, as in 1 illustrated, at least one sealing element 154 be incorporated, for example in the form of one or more O-rings, for example, a fuel-resistant material. Furthermore, also between the plug-in cartridge 126 and the wall of the recording 122 of the housing 116 one or more sealing elements 154 be provided, for example in corresponding annular grooves of the cup 130 , as in 1 indicated. At the connection device 146 opposite end of the cartridge 126 This can be done, for example, by a lock 156 be secured, for example, also a screw, so that the insertion cartridge 126 stuck in the receptacle 122 is anchored.

Im Bereich der Einsteckkartusche 126 findet weiterhin eine Aufweitung des Strömungsquerschnitts von einem ursprünglich kleinen Strömungsquerschnitt A₀ im Bereich der hydraulischen Anschlüsse 120 hin zu einem Strömungsquerschnitt A₁ im Bereich des Messvolumens 136 statt. Diese Aufweitung erfolgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel kontinuierlich durch Schalen 158, welche Bestandteil der Einsteckkartusche 126 sein können und welche beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein können. In the area of the insertion cartridge 126 also finds an expansion of the flow cross-section of an originally small flow cross-section A ₀ in the hydraulic connections 120 towards a flow cross-section A ₁ in the region of the measuring volume 136 instead of. This expansion takes place in the illustrated embodiment continuously by shells 158 , which is part of the insertion cartridge 126 may be and which may be made of a plastic material, for example.

Die in den 1 und 2 dargestellte Vorrichtung 110 weist einen vergleichsweise einfach herzustellenden und dennoch effektiven Aufbau auf. Innerstes Bauteil der als Messfühler ausgestalteten Vorrichtung 110 ist der in diesem Fall zylindrisch ausgestaltete Becher 130, welcher aus korrosionsbeständigem und gegenüber der Flüssigkeit verträglichem Metall hergestellt sein kann. In diesem ist vorzugsweise nach dem koaxialen Prinzip der Innenleiter 140 aufgenommen, so dass die Einsteckkartusche 126 prinzipiell ein koaxialer Messfühler ist. Der Innenleiter 140 ist leitend mit dem Becherboden 134 verbunden, wobei der Becher selbst aufgrund der Öffnungen 138 durchströmbar ist. Die Öffnungen 138 können insgesamt von ihrem Durchflussquerschnitt her derart bemessen sein, dass der Durchflussquerschnitt A₀ durch die Gesamtzahl der Öffnungen 138 auf einer Seite des Bechers 130 erhalten bleibt. Die Öffnungen 138 weisen eine Querschnittsfläche auf, die ein Anströmen des Innenleiters 140 erlaubt, d.h. ohne eine wesentliche Änderung der Strömungsgeschwindigkeit. Zur Aufweitung der Strömung wird der Querschnitt des kraftstoffbeständigen und vorzugsweise SAE-Norm-konformen Anschlusses A₀ kontinuierlich auf den Öffnungsmatrixquerschnitt mittels der eingelegten Schalen 158 aufgeweitet. The in the 1 and 2 illustrated device 110 has a comparatively simple to be produced and yet effective construction. Innermost component of the designed as a sensor device 110 is the cylindrically shaped cup in this case 130 , which may be made of corrosion-resistant and liquid-compatible metal. In this is preferably according to the coaxial principle of the inner conductor 140 picked up, leaving the plug-in cartridge 126 basically a coaxial sensor. The inner conductor 140 is conductive with the cup bottom 134 connected, the cup itself due to the openings 138 can be flowed through. The openings 138 can be dimensioned in total from their flow cross-section forth such that the flow area A ₀ through the total number of openings 138 on one side of the mug 130 preserved. The openings 138 have a cross-sectional area which is an influx of the inner conductor 140 allowed, ie without a significant change in the flow velocity. To widen the flow, the cross-section of the fuel-resistant and preferably SAE-standard-compliant terminal A _{0 is} continuously applied to the opening matrix cross-section by means of the inserted shells 158 widened.

Das Messprinzip der Vorrichtung 110 gemäß den 1 und 2 soll exemplarisch an der Schnittdarstellung gemäß 3 erläutert werden. Diese Darstellung zeigt, wie oben ausgeführt, eine Schnittdarstellung senkrecht zur Schnittebene in 1, durch die Achse 135. Es sei darauf hingewiesen, dass es sich hierbei lediglich um eine schematische Darstellung handelt, aufgrund welcher der Verlauf der elektrischen Feldlinien 160 bei einer einzelnen Frequenz erläutert werden kann. The measuring principle of the device 110 according to the 1 and 2 is an example of the sectional view according to 3 be explained. This illustration shows, as stated above, a sectional view perpendicular to the cutting plane in 1 , through the axis 135 , It should be noted that this is only a schematic representation, due to which the course of the electric field lines 160 can be explained at a single frequency.

Die Vorrichtung 110 kann über die Verbindungsvorrichtung 146, beispielsweise über einen koaxialen, genormten Steckverbinder (z.B. SMA-RP), mit einer Hochfrequenz(HF)-Sensorschaltung verbunden sein. Über diese kann die Vorrichtung 110 mit Mikrowellensignalen oder allgemein Hochfrequenzsignalen verschiedener Frequenzen beaufschlagt werden, und es können Antwortsignale über dieselbe Verbindungsvorrichtung 146 erfasst werden. Die Verbindungsvorrichtung 146 dient also vorzugsweise gleichzeitig zum Einkoppeln von Mikrowellensignalen und zum Auskoppeln von Antwortsignalen. Jeweils aus eingekoppeltem Signal und Antwortsignal können eine oder mehrere Kenngrößen ermittelt werden, sowie der Verlauf dieser Kenngrößen über die Frequenz der eingekoppelten Strahlung. Eine wesentliche Kenngröße ist, wie oben beschrieben, die Permitivität. Beispielsweise kann aus einer Differenz (Amplitude und Phase) zwischen ausgesendetem bzw. eingekoppeltem und empfangenem Signal bzw. Antwortsignal auf die Permitivität der sich im Messvolumen befindlichen Flüssigkeit geschlossen werden. Der Verlauf der Permitivität und/oder einer oder mehrerer alternativer Kenngrößen über die Frequenz wird zur Identifizierung und Quantifizierung von einem Anteil eines in der Flüssigkeit ungelösten Gases wie beispielsweise Luft herangezogen. Wie oben dargestellt kann hierzu beispielsweise ein Vergleich mit Referenzkurven erfolgen, beispielsweise durch eine Anpassung von Linearkoeffizienten, beispielsweise unter Minimierung von Fehlerquadraten oder unter Verwendung ähnlicher Anpassungsverfahren. The device 110 can via the connection device 146 For example, be connected via a coaxial, standardized connector (eg SMA-RP), with a high frequency (HF) sensor circuit. About this the device can 110 can be applied with microwave signals or generally high-frequency signals of different frequencies, and it can response signals via the same connection device 146 be recorded. The connection device 146 Thus, it is preferably used at the same time for coupling in microwave signals and for coupling out response signals. One or more parameters can be determined in each case from the coupled-in signal and the response signal, as well as the course of these parameters via the frequency of the coupled-in radiation. An essential characteristic, as described above, is the permittivity. For example, from a difference (amplitude and phase) between emitted or coupled and received signal or response signal on the permittivity of the liquid in the measuring volume can be closed. The course of the permittivity and / or one or more alternative parameters over the frequency is used to identify and quantify a proportion of an undissolved gas in the liquid, such as air. As illustrated above, for example, a comparison with reference curves can be made for this purpose, for example by adapting linear coefficients, for example by minimizing error squares or using similar adaptation methods.

Das mit Flüssigkeit gefüllte Messvolumen 136 in Form des gefüllten Koaxialleitungsabschnitts hat, abhängig von den Verlusteigenschaften der Flüssigkeit, beschrieben beispielsweise durch den Imaginärteil der Permitivität der Flüssigkeit, eine dämpfende und abhängig von dem Realteil der Permitivität eine verzögernde Wirkung auf vorlaufende und rücklaufende Wellen. Die rücklaufende Welle erfährt am Ende der kurzgeschlossenen Koaxialleitung im Bereich des Becherbodens 134 einen definierten Phasensprung von beispielsweise 180°. The measuring volume filled with liquid 136 in the form of the filled coaxial line section has, depending on the loss characteristics of the liquid, described for example by the imaginary part of the permittivity of the liquid, a damping and depending on the real part of the permittivity a retarding effect on leading and returning waves. The returning wave experiences at the end of the shorted coaxial line in the area of the cup bottom 134 a defined phase jump of, for example, 180 °.

Die Kenngröße wird bei verschiedenen Frequenzen über einen möglichst großen Frequenzbereich hinweg ermittelt. Beispielsweise kann dies durch den Einsatz eines Ultra-Breitband-Sensors (UWB) erfolgen. Durch den Einsatz eines UWBs wird die Permitivität nicht nur bei einzelnen Frequenzlinien ermittelt, sondern deren Verlauf über den gesamten gemessenen Frequenzbereich, beispielsweise einen Frequenzbereich von 1,5 GHz bis 8,5 GHz. Hierdurch wird der Informationsgehalt der Messung erheblich erhöht. Insgesamt lässt sich auf diese Weise eine einfach herzustellende, kostengünstige und einfach zu handhabende sowie zuverlässig abdichtende Messvorrichtung schaffen, welche beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden kann, insbesondere in Ottomotoren, jedoch auch in Dieselmotoren. The parameter is determined at different frequencies over the widest possible frequency range. For example, this can be done by using an ultra-wideband sensor (UWB). By using a UWB, the permittivity is not only determined for individual frequency lines, but their course over the entire measured frequency range, for example, a frequency range of 1.5 GHz to 8.5 GHz. This considerably increases the information content of the measurement. Overall, it is possible in this way to create an easily manufactured, cost-effective and easy-to-use and reliably sealing measuring device which can be used, for example, in motor vehicles, in particular in gasoline engines, but also in diesel engines.

4 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung 110 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu der vorhergehenden Ausführungsform beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der Vorrichtung 110 der zweiten Ausführungsform weist der Innenleiter 140 eine vorbestimmte Länge 162 innerhalb des Gehäuseelements 128 auf. Das Gehäuseelement 128 ist im Wesentlichen zylindrisch mit einer Mantelfläche 164 und zwei Grundflächen 166, 168 ausgebildet. Zwei Öffnungen 138 sind in der Mantelfläche 162 ausgebildet. Die beiden Öffnungen 138 liegen sich mit einer Zylinderachse 170 dazwischen gegenüber. Die Öffnungen 138 sind länglich in einer Längserstreckungsrichtung 172 ausgebildet. Die Öffnungen 138 weisen einen rechteckigen Querschnitt auf. Entsprechend ist die Längserstreckungsrichtung 172 eine Richtung parallel zu den längeren Seiten der rechteckigen Form der Öffnungen 138. Eine Abmessung 174 der Öffnungen 138 in der Längserstreckungsrichtung 172 ist im Wesentlichen identisch zu der Länge 162 des Innenleiters 140 innerhalb des Gehäuseelements 128. Bei einem Einbau der Vorrichtung 110 wird das Gehäuseelement 128 so orientiert, dass eine der Öffnungen 138 der Strömungsrichtung 112 entgegenweist und die andere der Öffnungen der Strömungsrichtung 112 abgewandt ist. Diese Ausführungsform erlaubt ein Anströmen des Innenleiters 140 mit der Flüssigkeit. Die Öffnungen 138 können dabei eine Querschnittsfläche aufweisen, die größer als eine Oberfläche bzw. Außenfläche des Innenleiters 140 ist. Dadurch sind die Öffnungen so ausgebildet, dass der Innenleiter 140 flächig von der Flüssigkeit anströmbar ist. Durch die vergleichsweisen großen Öffnungen 138 kommt es im Bereich des Gehäuseelements 128 zu einem geringeren Druckverlust als bei der Vorrichtung 110 der ersten Ausführungsform. 4 shows a perspective view of a device 110 according to a second embodiment. Hereinafter, only the differences from the previous embodiment will be described and the same components are given the same reference numerals. In the device 110 In the second embodiment, the inner conductor 140 a predetermined length 162 within the housing element 128 on. The housing element 128 is substantially cylindrical with a lateral surface 164 and two bases 166 . 168 educated. Two openings 138 are in the lateral surface 162 educated. The two openings 138 lie with a cylinder axis 170 in between. The openings 138 are elongated in a longitudinal direction 172 educated. The openings 138 have a rectangular cross section. Accordingly, the longitudinal direction 172 a direction parallel to the longer sides of the rectangular shape of the openings 138 , One dimension 174 the openings 138 in the longitudinal direction 172 is essentially identical to the length 162 of the inner conductor 140 within the housing element 128 , When installing the device 110 becomes the housing element 128 so oriented that one of the openings 138 the flow direction 112 opposite and the other of the openings of the flow direction 112 turned away. This embodiment allows an influx of the inner conductor 140 with the liquid. The openings 138 can have a cross-sectional area that is greater than a surface or outer surface of the inner conductor 140 is. As a result, the openings are formed so that the inner conductor 140 can be flowed over by the liquid surface. Due to the comparatively large openings 138 it comes in the area of the housing element 128 to a lower pressure drop than the device 110 the first embodiment.

5 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung 110 gemäß einer dritten Ausführungsform. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Wie bei der Vorrichtung 110 der zweiten Ausführungsform ist das Gehäuseelement 128 zylindrisch ausgebildet. Bei der Vorrichtung 110 der dritten Ausführungsform sind die Öffnungen 138 in den Grundflächen 166, 168 der zylindrischen Form des Gehäuseelements 128 ausgebildet. Beispielsweise nehmen die Öffnungen 138 vollständig die Grundflächen 166, 168 ein. Mit anderen Worten ist eine Querschnittsfläche der Öffnungen 138 identisch mit dem Flächeninhalt der Grundflächen 166, 168. Der Innenleiter 140 ist so gebogen, dass er im Wesentlichen U-förmig ist. Schenkel der U-Form durchdringen das Gehäuseelement 128 an der Mantelfläche 164 an zwei Stellen. Außerhalb des Gehäuseelements 128 ist der Innenleiter 140 entsprechend mittels zwei Kontakten 150 wie beispielsweise Koaxialsteckern 148 elektrisch kontaktiert. Entsprechend ist der Innenleiter 140 im Gegensatz zu den beiden vorhergehenden Ausführungsformen nicht elektrisch kurzgeschlossen. Die Vorrichtung 110 der dritten Ausführungsform wird so eingebaut, dass das der Innenleiter 140 und Gehäuseelement 128 im Wesentlichen parallel zu der Strömungsrichtung 112 eingebracht sind. Die Vorrichtung 110 der dritten Ausführungsform eignet sich somit insbesondere für ein Transmissionsverfahren. 5 shows a perspective view of a device 110 according to a third embodiment. Hereinafter, only the differences from the previous embodiments will be described and the same components are given the same reference numerals. As with the device 110 The second embodiment is the housing element 128 cylindrically shaped. In the device 110 The third embodiment is the openings 138 in the bases 166 . 168 the cylindrical shape of the housing element 128 educated. For example, take the openings 138 completely the bases 166 . 168 one. In other words, a cross-sectional area of the openings 138 identical to the surface area of the base areas 166 . 168 , The inner conductor 140 is bent so that it is essentially U-shaped. Legs of the U-shape penetrate the housing element 128 on the lateral surface 164 at two places. Outside of the housing element 128 is the inner conductor 140 accordingly by means of two contacts 150 such as coaxial connectors 148 electrically contacted. Accordingly, the inner conductor 140 not electrically shorted in contrast to the previous two embodiments. The device 110 The third embodiment is installed so that the inner conductor 140 and housing element 128 essentially parallel to the flow direction 112 are introduced. The device 110 The third embodiment is therefore particularly suitable for a transmission method.

6 zeigt einen Querschnitt durch eine Vorrichtung 110 gemäß einer vierten Ausführungsform mit einer Schnittebene parallel zu einer Strömungsrichtung 112. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Wie bei der Vorrichtung 110 der dritten Ausführungsform ist das Gehäuseelement 128 zylindrisch ausgebildet. Bei der Vorrichtung 110 der vierten Ausführungsform sind die Öffnungen 138 in den Grundflächen 166, 168 der zylindrischen Form des Gehäuseelements 128 ausgebildet. Beispielsweise nehmen die Öffnungen 138 vollständig die Grundflächen 166, 168 ein. Mit anderen Worten ist eine Querschnittsfläche der Öffnungen 138 identisch mit dem Flächeninhalt der Grundflächen 166, 168. Der Innenleiter 140 ist so gebogen, dass er sich parallel zu der Zylinderachse 170 erstreckt. Der Innenleiter 140 durchdringt das Gehäuseelement 128 an der Mantelfläche 164 an einer Stelle und ist dann im Inneren des Gehäuseelements 128 um 90 ° gebogen. Außerhalb des Gehäuseelements 128 ist der Innenleiter 140 entsprechend mittels eines Kontakts 150 wie beispielsweise mittels eines Koaxialsteckers 148 elektrisch kontaktiert. Der Innenleiter 140 bildet mit dem Gehäuseelement 128 eine kurzgeschlossene Koaxialleitung. Die Vorrichtung 110 der vierten Ausführungsform wird so eingebaut, dass das der Innenleiter 140 und Gehäuseelement 128 im Wesentlichen parallel zu der Strömungsrichtung 112 eingebracht sind. 6 shows a cross section through a device 110 according to a fourth embodiment with a sectional plane parallel to a flow direction 112 , Hereinafter, only the differences from the previous embodiments will be described and the same components are given the same reference numerals. As with the device 110 The third embodiment is the housing element 128 cylindrically shaped. In the device 110 of the fourth embodiment are the openings 138 in the bases 166 . 168 the cylindrical shape of the housing element 128 educated. For example, take the openings 138 completely the bases 166 . 168 one. In other words, a cross-sectional area of the openings 138 identical to the surface area of the base areas 166 . 168 , The inner conductor 140 is bent so that it is parallel to the cylinder axis 170 extends. The inner conductor 140 penetrates the housing element 128 on the lateral surface 164 at one point and then inside the housing element 128 bent by 90 °. Outside of the housing element 128 is the inner conductor 140 accordingly by means of a contact 150 such as by means of a coaxial connector 148 electrically contacted. The inner conductor 140 forms with the housing element 128 a shorted coaxial line. The device 110 The fourth embodiment is installed so that the inner conductor 140 and housing element 128 essentially parallel to the flow direction 112 are introduced.

7 zeigt einen Querschnitt durch eine Vorrichtung 110 gemäß einer fünften Ausführungsform mit einer Schnittebene parallel zu einer Strömungsrichtung 112. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Wie bei der Vorrichtung 110 der dritten Ausführungsform ist das Gehäuseelement 128 zylindrisch ausgebildet. Bei der Vorrichtung 110 der fünften Ausführungsform sind die Öffnungen 138 in den Grundflächen 166, 168 der zylindrischen Form des Gehäuseelements 128 ausgebildet. Beispielsweise nehmen die Öffnungen 138 vollständig die Grundflächen 166, 168 ein. Mit anderen Worten ist eine Querschnittsfläche der Öffnungen 138 identisch mit dem Flächeninhalt der Grundflächen 166, 168. Der Innenleiter 140 ist so gebogen, dass er sich parallel zu der Zylinderachse 170 erstreckt. Der Innenleiter 140 durchdringt das Gehäuseelement 128 an der Mantelfläche 164 an einer Stelle und ist dann im Inneren des Gehäuseelements 128 um 90 ° gebogen. Außerhalb des Gehäuseelements 128 ist der Innenleiter 140 entsprechend mittels eines Kontakts 150 wie beispielsweise mittels eines Koaxialsteckers 148 elektrisch kontaktiert. Der Innenleiter 140 liegt im Inneren des Gehäuseelements 128 auf einem Dielektrikum 142 auf, beispielsweise einem Kunststoff, durch welchen der Innenleiter 140 elektrisch gegenüber dem Gehäuseelement 128 getrennt ist. Dies kann dadurch realisiert sein, dass ein Koaxialkabel in Kunststoff eingebettet wird und dann anschließend derart abgefräst wird, dass nur noch ein dünner Innenleiter 140 übrig bleibt, der oberflächlich auf dem Kunststoff aufliegt. Der Strömungsrohrabschnitt 118 kann aus Metall hergestellt sein. Der Innenleiter ist an seinem freien Ende 176 leitend mit dem Strömungsrohrabschnitt 118 verbunden. Der Innenleiter 140 bildet mit dem Strömungsrohrabschnitt 118 eine kurzgeschlossene Koaxialleitung. Die Vorrichtung 110 der fünften Ausführungsform wird so eingebaut, dass das der Innenleiter 140 und Gehäuseelement 128 im Wesentlichen parallel zu der Strömungsrichtung 112 eingebracht sind. 7 shows a cross section through a device 110 according to a fifth embodiment with a sectional plane parallel to a flow direction 112 , Hereinafter, only the differences from the previous embodiments will be described and the same components are given the same reference numerals. As with the device 110 The third embodiment is the housing element 128 cylindrically shaped. In the device 110 of the fifth embodiment are the openings 138 in the bases 166 . 168 the cylindrical shape of the housing element 128 educated. For example, take the openings 138 completely the bases 166 . 168 one. In other words, a cross-sectional area of the openings 138 identical to the surface area of the base areas 166 . 168 , The inner conductor 140 is bent so that it is parallel to the cylinder axis 170 extends. The inner conductor 140 penetrates the housing element 128 on the lateral surface 164 at one point and then inside the housing element 128 bent by 90 °. Outside of the housing element 128 is the inner conductor 140 accordingly by means of a contact 150 such as by means of a coaxial connector 148 electrically contacted. The inner conductor 140 lies inside the housing element 128 on a dielectric 142 on, for example, a plastic, through which the inner conductor 140 electrically opposite the housing element 128 is disconnected. This can be realized in that a coaxial cable is embedded in plastic and then subsequently milled so that only a thin inner conductor 140 remains that superficially rests on the plastic. The flow tube section 118 can be made of metal. The inner conductor is at its free end 176 conductive with the flow tube section 118 connected. The inner conductor 140 forms with the flow tube section 118 a shorted coaxial line. The device 110 The fifth embodiment is installed so that the inner conductor 140 and housing element 128 essentially parallel to the flow direction 112 are introduced.

8 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung 110 gemäß einer sechsten Ausführungsform. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Wie unten noch näher ausgeführt wird, weist das Gehäuseelement 128 beispielsweise einen Strömungsrohrabschnitt 118 auf. Der Strömungsrohrabschnitt 118 ist als eine Leitung mit rechteckigem Strömungsquerschnitt ausgebildet. Alternativ kann der Strömungsrohrabschnitt 118 kreisförmig mit einer oder mehreren abgeflachten Seiten ausgebildet sein. Der Strömungsrohrabschnitt 118 ist auf drei Seiten von einem elektrisch leitfähigen Material begrenzt. Beispielsweise wird der Strömungsrohrabschnitt 118 an drei Seiten von Stahl begrenzt. Gezeigt ist beispielsweise eine Metallplatte 178, die den Strömungsrohrabschnitt 118 auf drei Seiten begrenzt. Auf der vierten Seite ist der Strömungsrohrabschnitt 118 von einer Leiterplatte 180 begrenzt, die zumindest teilweise aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material hergestellt ist, wie beispielsweise ein elektrisch nicht leitfähiger Kunststoff. In oder auf der Leiterplatte 180 befindet sich dem Strömungsrohrabschnitt 118 ausgesetzt und in Strömungsrichtung 112 orientiert mindestens ein Innenleiter 140, wie beispielsweise eine oder mehrere elektrische Leiterbahnen. Der Innenleiter 140 ist an einem Ende mittels einer Verbindungsvorrichtung 146, die den Kontakt 150, wie beispielsweise eine Durchkontaktierung, aufweist, und einer weiteren Leitung 182, wie beispielsweise einem Koaxialkabel, mit einer Auswerteschaltung 184 auf einer dem Strömungsrohrabschnitt 118 abgewandten Seite der Leiterplatte 180 verbunden. An seinem anderen Ende kann der Innenleiter 140 entweder elektrisch leitfähig mit mindestens einer der elektrisch leitfähigen Seiten verbunden sein oder absichtlich eben nicht elektrisch leitfähig verbunden sein. Der Innenleiter 140 muss nicht als offene oder mit Kurzschluss endende Leitung ausgeführt sein, sondern kann aus Kostengründen auch durchgehend von der Auswerteschaltung 184, die die Mikrowellenquelle darstellt, entlang des Strömungsrohrabschnitts 118 wieder zurück zum Empfänger in der Auswerteschaltung 184 geführt werden. Die Leiterplatte 180 ist bei dieser Ausführungsform rund dargestellt. Es wird jedoch explizit betont, dass die Leiterplatte 180 grundsätzlich jede Form, wie beispielsweise rechteckig, quadratisch, polygonal oder polygonal mit abgerundeten Ecken aufweisen kann. Die Leiterplatte 180 ist auf ihrer dem Strömungsrohrabschnitt 118 zugewandten Unterseite 186 und ihrer der Unterseite 186 gegenüberliegenden bzw. dem Strömungsrohrabschnitt 118 abgewandten Oberseite 188 mit einer Metallschicht 190 beschichtet. Optional kann die Metallschicht 190 auf der Unterseite 186 mit einem medienresistenten Schutzlack beschichtet sein. Als Bezugsmasse dient bei dieser Anordnung die Metallplatte 178. Es wird explizit betont, dass anstelle der Leitung 182 in Form eines Koaxialkabels ein Hochfrequenz-ASIC unmittelbar auf der Leiterplatte 180 angeordnet werden kann, wobei der Hochfrequenz-ASIC zur Messung der Impedanz der Flüssigkeit in dem Strömungsrohrabschnitt 118 ausgebildet ist. Basierend auf der Impedanz der Flüssigkeit kann auf den Anteil des ungelösten Gases in der Flüssigkeit geschlossen werden, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird. 8th shows a perspective view of a device 110 according to a sixth embodiment. Hereinafter, only the differences from the previous embodiments will be described and the same components are given the same reference numerals. As will be explained in more detail below, the housing element 128 for example, a flow tube section 118 on. The flow tube section 118 is designed as a line with a rectangular flow cross-section. Alternatively, the flow tube section 118 be formed circular with one or more flattened sides. The flow tube section 118 is bounded on three sides by an electrically conductive material. For example, the flow tube section 118 bounded on three sides by steel. Shown is, for example, a metal plate 178 that the flow tube section 118 limited to three sides. On the fourth page is the flow tube section 118 from a circuit board 180 limited, which is at least partially made of an electrically non-conductive material, such as an electrically non-conductive plastic. In or on the circuit board 180 is located in the flow tube section 118 exposed and in the flow direction 112 oriented at least one inner conductor 140 , such as one or more electrical traces. The inner conductor 140 is at one end by means of a connection device 146 that the contact 150 , such as a via, and another line 182 , such as a coaxial cable, with an evaluation circuit 184 on a flow tube section 118 opposite side of the circuit board 180 connected. At its other end may be the inner conductor 140 either electrically conductively connected to at least one of the electrically conductive sides or deliberately not just be connected electrically conductive. The inner conductor 140 does not have to be designed as an open or short-circuited line, but can also for cost reasons, continuously by the evaluation circuit 184 , which represents the microwave source, along the flow tube section 118 back to the receiver in the evaluation circuit 184 be guided. The circuit board 180 is shown in this embodiment around. However, it is explicitly emphasized that the circuit board 180 basically any shape, such as rectangular, square, polygonal or polygonal may have rounded corners. The circuit board 180 is on her the flow tube section 118 facing bottom 186 and theirs the bottom 186 opposite or the flow tube section 118 opposite top 188 with a metal layer 190 coated. Optionally, the metal layer 190 on the bottom 186 be coated with a media-resistant protective coating. As reference ground is used in this arrangement, the metal plate 178 , It is explicitly emphasized that instead of the line 182 in the form of a coaxial cable, a high-frequency ASIC directly on the circuit board 180 can be arranged, wherein the high-frequency ASIC for measuring the impedance of the liquid in the flow tube section 118 is trained. Based on the impedance of the liquid, the proportion of undissolved gas in the liquid can be deduced, as will be described in greater detail below.

9 zeigt eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung 110 der sechsten Ausführungsform, bei der die Metallschicht 190 auf der Unterseite 186 und der Oberseite 188 zu Erläuterungszwecken nicht dargestellt ist. Zu erkennen ist, dass die Leitung 182 senkrecht zu der Leiterplatte 180 bzw. dem Strömungsrohrabschnitt 118 angeordnet sein kann. 9 shows a perspective view of the device 110 the sixth embodiment, wherein the metal layer 190 on the bottom 186 and the top 188 is not shown for explanatory purposes. It can be seen that the line 182 perpendicular to the circuit board 180 or the flow tube section 118 can be arranged.

10 zeigt eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung 110 der sechsten Ausführungsform, bei der die Leiterplatte 180 zu Erläuterungszwecken nicht dargestellt ist. Aus 10 ist erkennbar, dass der Innenleiter 140 an seinem den Kontakten 150 abgewandten Ende mit der Metallschicht 190 auf der Unterseite 186 der Leiterplatte 180 verbunden ist. Des Weiteren ist erkennbar, dass die Leitung 182 in Form des Koaxialkabels mittels der Kontakte 150 in Form von Durchkontaktierungen mit der Metallschicht 190 auf der Unterseite 186 der Leiterplatte 180 verbunden ist. 10 shows a perspective view of the device 110 the sixth embodiment, wherein the circuit board 180 is not shown for explanatory purposes. Out 10 it can be seen that the inner conductor 140 at his contacts 150 opposite end with the metal layer 190 on the bottom 186 the circuit board 180 connected is. Furthermore, it can be seen that the line 182 in the form of the coaxial cable by means of the contacts 150 in the form of plated-through holes with the metal layer 190 on the bottom 186 the circuit board 180 connected is.

11 zeigt ein Diagramm, das einen Verlauf einer Impedanz 192 der Flüssigkeit in Abhängigkeit von einer Frequenz 194 darstellt, mit der die Mikrowellensignale in die Flüssigkeit eingekoppelt werden. Der Strömungsrohrabschnitt 118 kann beispielsweise Teil einer Leitung für Hydraulikflüssigkeit sein. Die Frequenz 194 ist dabei beispielhaft in einem Bereich von 4,0 GHz bis 4,1 GHz dargestellt. Grundsätzlich gilt, dass mit steigender Frequenz die Messgenauigkeit steigt. Die Kurven 196, 198, 200, 202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 geben Impedanzen für Hydraulikflüssigkeit mit steigendem Anteil von ungelösten Gasen in der Hydraulikflüssigkeit an. Die Kurve 196 gibt die Impedanz für den Fall an, dass ausschließlich Luft durch den Strömungsrohrabschnitt 118 strömt. Die Kurve 214 gibt die Impedanz für den Fall an, dass Hydraulikflüssigkeit ohne ungelöste Gase durch den Strömungsrohrabschnitt 118 strömt. Die Kurven 198, 200, 202, 204, 206, 208, 210, 212 geben Zwischenstufen der Impedanzen mit sinkendem Anteil an ungelösten Gasen in der Hydraulikflüssigkeit an. Zu erkennen ist anhand der Kurven 196, 198, 200, 202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 aus 11, dass die Impedanz 192 mit steigendem Anteil an ungelösten Gasen in der Flüssigkeit steigt. Entsprechend kann basierend auf de Impedanz der in dem Strömungsrohrabschnitt 118 strömenden Flüssigkeit auf den Anteil des ungelösten Gases geschlossen werden. 11 shows a diagram showing a course of an impedance 192 the fluid as a function of a frequency 194 represents, with which the microwave signals are coupled into the liquid. The flow tube section 118 may be part of a hydraulic fluid line, for example. The frequency 194 is exemplified in a range from 4.0 GHz to 4.1 GHz. Basically, the measuring accuracy increases with increasing frequency. The curves 196 . 198 . 200 . 202 . 204 . 206 . 208 . 210 . 212 . 214 indicate impedances for hydraulic fluid with increasing proportion of undissolved gases in the hydraulic fluid. The curve 196 indicates the impedance in the event that only air through the flow tube section 118 flows. The curve 214 indicates the impedance in the event that hydraulic fluid without undissolved gases through the flow tube section 118 flows. The curves 198 . 200 . 202 . 204 . 206 . 208 . 210 . 212 indicate intermediate stages of the impedances with decreasing proportion of undissolved gases in the hydraulic fluid. To recognize is based on the curves 196 . 198 . 200 . 202 . 204 . 206 . 208 . 210 . 212 . 214 out 11 , that the impedance 192 increases with increasing proportion of undissolved gases in the liquid. Accordingly, based on the impedance, the flow tube portion may have the impedance 118 flowing liquid to the proportion of undissolved gas to be closed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008044383 A1 [0007, 0021]
DE 102010029007 A1 [0021]

Claims

Contraption ( 110 ) for determining a proportion of a gas undissolved in a liquid, comprising at least one housing ( 116 ) with at least one at least partially electrically conductive housing element ( 128 ), wherein in the housing element ( 128 ) at least one inner conductor ( 140 ) is introduced such that the inner conductor ( 140 ) is flowed by the liquid, wherein the inner conductor ( 140 ) of the housing element ( 128 ) is at least partially enclosed, the device ( 110 ) at least one connecting device ( 146 ) for coupling microwave signals.

Contraption ( 110 ) according to the preceding claim, wherein the housing element ( 128 ) Openings ( 138 ), wherein the openings ( 138 ) are formed so that the inner conductor ( 140 ) can be flowed surface by the liquid.

Contraption ( 110 ) according to the preceding claim, wherein the openings ( 138 ) have a cross-sectional area which is greater than a surface of the inner conductor ( 140 ).

Contraption ( 110 ) according to one of the two preceding claims, wherein the inner conductor ( 140 ) a predetermined length ( 162 ) within the housing element ( 128 ), wherein the openings ( 138 ) elongated in a longitudinal direction ( 172 ) and a dimension ( 174 ) of the openings ( 138 ) in the longitudinal direction ( 172 ) substantially identical to the length ( 162 ) of the inner conductor ( 140 ) within the housing element ( 128 ).

Contraption ( 110 ) according to the preceding claim, wherein the housing element ( 128 ) substantially cylindrical with a lateral surface ( 164 ) and two bases ( 166 . 168 ), wherein the openings ( 138 ) in the lateral surface ( 164 ) are formed.

Contraption ( 110 ) according to any one of the preceding claims, further comprising at least one of the liquid in a flow direction ( 112 ) flow-through flow tube section ( 118 ), wherein the inner conductor ( 140 ) and the housing element ( 128 ) transversely, preferably substantially perpendicular, to the flow direction ( 112 ) in the flow tube section ( 118 ) are introduced.

Contraption ( 110 ) according to claim 4, wherein the housing element ( 128 ) substantially cylindrical with a lateral surface ( 164 ) and two bases ( 166 . 168 ), wherein the openings ( 138 ) in the bases ( 166 . 168 ) are formed.

Contraption ( 110 ) according to the preceding claim, further comprising at least one of the liquid in a flow direction ( 112 ) flow-through flow tube section ( 118 ), wherein the inner conductor ( 140 ) and the housing element ( 128 ) substantially parallel to the flow direction ( 112 ) in the flow tube section ( 118 ) are introduced.

Contraption ( 110 ) according to one of the preceding claims, wherein the connecting device ( 146 ) at least one coaxial connector ( 148 ), wherein the coaxial connector ( 148 ) at least one contact ( 150 ) for acting on the inner conductor ( 140 ) with microwave signals.

Method for determining a proportion of gas undissolved in a liquid, wherein microwave signals are transmitted over a frequency range using a device ( 110 ) are coupled into the fuel mixture according to any one of the preceding claims, wherein response signals using the device ( 110 ), wherein from a comparison of the injected microwave signals and the response signals at least one parameter is determined in dependence on the microwave frequency of the coupled microwave signals, being closed from the course of the characteristic on the microwave frequency to the proportion of the undissolved gas in the liquid.