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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren von Blasen oder Tröpfchen eines ersten Mediums in einem ein Messrohr durchströmenden fluiden zweiten Medium, wobei am Messrohr ein erstes Heizelement an einer ersten Messstelle angeordnet ist, wobei am Messrohr ein zweites Heizelement an einer zweiten Messstelle angeordnet ist, wobei die zweite Messstelle von der ersten Messstelle in Flussrichtung beabstandet angeordnet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Sensoranordnung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Zur Bestimmung eines Durchflusses, bzw. der Strömungsgeschwindigkeit eines Messmediums, bzw. eines Fluides, beispielsweise eines Gases, Gasgemisches oder einer Flüssigkeit, sind thermische Strömungssensoren bekannt. Diese nutzen aus, dass ein (strömendes) Messmedium Wärme von einer beheizten Fläche abtransportiert. Thermische Strömungssensoren bestehen typischerweise aus mehreren Funktionselementen, üblicherweise zumindest aus einem niederohmigen Heizelement und einem hochohmigen Widerstandselement, welches als Temperatursensor dient. Alternativ sind thermische Strömungssensoren mit mehreren niederohmigen Heizelementen als Heizer und Temperatursensor aufgebaut.
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Kalorimetrische thermische Strömungssensoren bestimmen über eine Temperaturdifferenz zwischen zwei Temperatursensoren, welche flussabwärts (engl. „downstream“) und flussaufwärts (engl. „upstream“) von einem Heizelement angeordnet sind, den Durchfluss bzw. die Flussrate des Fluids in einem Kanal. Hierzu wird ausgenutzt, dass die Temperaturdifferenz bis zu einem gewissen Punkt linear zu dem Durchfluss bzw. der Flussrate ist. Dieses Verfahren bzw. die Methode ist in der einschlägigen Literatur ausgiebig beschrieben.
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Anemometrische thermische Strömungssensoren bestehen aus zumindest einem Heizelement, welches während der Messung des Durchflusses erhitzt wird. Durch die Umströmung des Heizelements mit dem Messmedium findet ein Wärmetransport in das Messmedium statt, der sich mit der Strömungsgeschwindigkeit verändert. Durch Messung der elektrischen Größen des Heizelements kann auf die Strömungsgeschwindigkeit des Messmediums geschlossen werden.
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Ein solcher anemometrischer thermischer Strömungssensor wird typischerweise in einem der folgenden beiden Regelarten betrieben:
- Bei der Regelart „Constant-Current Anemometry“ (CCA) wird das Heizelement mit einem konstanten Strom beaufschlagt. Durch die Umströmung mit dem Messmedium ändert sich der Widerstand des Heizelements und damit die am Heizelement abfallende Spannung, welche das Messsignal darstellt. Analog dazu funktioniert die Regelart „Constant-Voltage Anemometry“ (CVA), bei welcher das Heizelement mit einer konstanten Spannung beaufschlagt wird.
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Bei der Regelart „Constant-Temperature Anemometry (CTA)“ wird das Heizelement auf einer im Mittel konstanten Temperatur gehalten. Mittels dieser Regelart sind relativ hohe Strömungsgeschwindigkeiten messbar. Je nach Strömungsgeschwindigkeit wird mehr oder weniger Wärme durch das fließende Messmedium abtransportiert und es muss entsprechend mehr oder weniger elektrische Leistung nachgeführt werden, um die Temperatur konstant zu halten. Diese nachgeführte elektrische Leistung ist ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit des Messmediums.
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Blasen oder Tröpfchen in dem Messmedium können jedoch die Aussagekraft und die Genauigkeit der Strömungsgeschwindigkeitsmessung beeinflussen. Auf dem Markt sind heuzutage diverse Systeme erhältlich, die zur Detektion von Blasen, bzw. Tröpfchen verwendet werden. Diese basieren beispielsweise auf Ultraschallmessung oder auf optischer Messung.
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Nachteil dieser Systeme ist, dass diese zusätzliche an, bzw. in der Rohrleitung zu befestigende Komponenten sind. Für die optische Messung müssen außerdem (teil)transparente Rohrleitungen verwendet werden, was die Verwendung von Metallrohren ausschließt.
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Ausgehend von dieser Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine alternative Möglichkeit zur Detektion von Anomalien, insbesondere Blasen oder Tropfen, in einer Rohrleitung bereitzustellen, welche die oben genannten Nachteile überwindet.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, sowie durch eine Sensoranordnung gemäß Anspruch 4 gelöst.
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Hinsichtlich des Verfahrens ist vorgesehen, dass dieses dem Detektieren von Blasen oder Tröpfchen eines ersten Mediums in einem ein Messrohr durchströmenden fluiden zweiten Medium dient, wobei am Messrohr ein erstes Heizelement an einer ersten Messstelle angeordnet ist, wobei am Messrohr ein zweites Heizelement an einer zweiten Messstelle angeordnet ist, wobei die zweite Messstelle von der ersten Messstelle in Flussrichtung beabstandet angeordnet ist, umfassend:
- - Heizen des ersten Heizelements und des zweiten Heizelements mittels elektrischer Energie,
- - Simultanes Erfassen der Umgebungstemperatur der ersten Messstelle mittels eines ersten Temperatursensors und der Umgebungstemperatur der zweiten Messstelle mittels eines zweiten Temperatursensors, wobei für das Erfassen der Umgebungstemperatur der ersten Messstelle eine erste elektrische Messgröße des ersten Temperatursensors ermittelt wird, und wobei für das Erfassen der Umgebungstemperatur der zweiten Messstelle eine zweite elektrische Messgröße des zweiten Temperatursensors ermittelt wird,
- - Bilden einer Differenz zwischen der ersten elektrischen Messgröße und der zweiten elektrischen Messgröße, und
- - Vergleichen des Betrags der Differenz mit einem Referenzschwellwert, wobei das Vorliegen einer Blase, bzw. eines Tröpfchens detektiert wird, wenn der Betrag der Differenz den Referenzschwellwert zumindest kurzzeitig überschreitet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, Blasen oder Tröpfchen eines ersten Mediums in einem zweiten Medium auf Basis des thermischen Prinzips zu detektieren. Hierfür werden zwei Heizelemente benötigt. Diese können beispielsweise Teils eines bereits installierten thermischen Strömungssensors sein.
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Das Verfahren ermöglicht das Detektieren unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit des zweiten Mediums. Auch sich während der Messung ändernde Strömungsgeschwindigkeiten beeinträchtigten die Messung nicht, da stets die Differenz zwischen den ermittelten elektrischen Messgrößen, welche Messgrößen eine direkte Aussage über die an der jeweiligen Messstelle vorliegenden Temperatur erlaubt, gebildet wird. Eine sich ändernde Strömungsgeschwindigkeit hat unmittelbare Auswirkung auf die Umgebungstemperatur an beiden Messstellen, so dass sich diese Änderung durch Bildung der Differenz herauskürzt. Dies kann analog oder digital durchgeführt werden.
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Als Blase oder Tröpfchen werden physikalische Phasengrenzflächen bezeichnet. Eine Blase ist hierbei ein gasförmiger Körper (erstes Medium) innerhalb einer Flüssigkeit (zweites Medium). Als Tröpfchen wird ein flüssiger Körper (erstes Medium) innerhalb einer Flüssigkeit (erstes Medium) oder eines Gases (zweites Medium) bezeichnet.
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Als Umgebungstemperatur der Messstelle wird diejenige Temperatur bezeichnet, welche unmittelbar im an den jeweiligen Temperatursensor anliegenden Bereich bezeichnet. Dieser ist im Wesentlichen von dem ersten, bzw. zweiten Medium bestimmt.
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Vorteilhafterweise kann aus der Größe des Betrags der Differenz auf die Dimension, bzw. Größe der Tröpfchen, bzw. Blasen geschlossen werden. Hierfür sollte jedoch die Strömungsgeschwindigkeit des zweiten Mediums bekannt sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die erste elektrische Messgröße eine über dem ersten Temperatursensor abfallende erste Spannung und/oder ein durch den ersten Temperatursensor strömender erster Stromwert ist, und wobei die zweite elektrische Messgröße eine über dem zweiten Temperatursensor abfallende zweite Spannung und/oder ein durch den zweiten Temperatursensor strömender zweiter Stromwert ist. Vorteilhafterweise sind entsprechen beide physikalische Messgrößen demselben Typ, also beispielsweise jeweils Spannung, Strom, etc.. Es ist jedoch auch möglich, dass beide physikalische Messgröße unterschiedlichen (Analog-)Typen entsprechen und jeweils mittels Digitalisierung zueinander passend verrechnet werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Zeit zwischen einer Änderung der ersten Messgröße und einer entsprechenden Änderung der zweiten Messgröße erfasst wird, wobei anhand der erfassten Zeit und eines bekannten Abstands zwischen der ersten Messstelle und der zweiten Messstelle eine Fließgeschwindigkeit der Blase oder des Tröpfchens und/oder die Strömungsrichtung des fluiden zweiten Mediums, bzw. der Blase oder des Tröpfchens bestimmt wird. Aus der Fließgeschwindigkeit der Blase, bzw. des Tröpfchens lässt sich die Strömungsgeschwindigkeit des fluiden zweiten Mediums ableiten. Da die Messgrößen sich nicht gleichzeitig ändern, sondern abhängig von dem Zeitpunkt des Passierens der Blase, bzw. des Tröpfchens, kann ermittelt werden, welche Messstelle die Blase, bzw. das Tröpfchen zuerst passierte. Daraus lässt sich die Strömungsrichtung des fluiden zweiten Mediums, bzw. der Blase oder des Tröpfchens ableiten.
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Hinsichtlich der Sensoranordnung ist vorgesehen, dass diese ein Messrohr, ein erstes Heizelement, ein zweites Heizelement, einen ersten Temperatursensor, einen zweiten Temperatursensor und eine Regel-/Auswerteeinheit umfasst, wobei die Regel-/Auswerteeinheit dazu ausgestaltet ist, das erste Heizelement, das zweite Heizelement, den ersten Temperatursensor und den zweiten Temperatursensor derart anzusteuern, dass das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird. Beispielsweise kann ein thermischer Strömungssensor eingesetzt werden, der die geforderten Komponenten aufweist.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung sieht vor, dass der erste Temperatursensor als erstes Heizelement betrieben ist, wobei der zweite Temperatursensor als zweites Heizelement betrieben ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ist vorgesehen, dass das erste Heizelement und der erste Temperatursensor separate Elemente sind, und wobei das zweite Heizelement und der zweite Temperatursensor separate Elemente sind. Alle oder einzelne dieser Heizelemente und Temperatursensoren können auf einem gemeinsamen Substrat oder mehreren Einzelsubstraten angeordnet sein, oder alternativ direkt auf dem Messrohr aufgebracht sein, bspw. mittels einer Dickschicht- oder Dünnschichttechnik.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ist vorgesehen, dass das erste Heizelement und das zweite Heizelement, bzw. der erste Temperatursensor und der zweite Temperatursensor PCT- oder NTC-Widerstandselemente sind, insbesondere bestehend aus Platin.
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Im Falle, dass die Heizelemente und die Temperatursensoren getrennte Elemente sind, können auch Heizelemente verwendet werden, welche ein Material mit einem Temperaturkoeffizienten von 0 ppm/K aufweisen, die die Temperaturabhängigkeit der separaten Temperatursensoren genügt.
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Alternativ ist vorgesehen, dass der erste Temperatursensor und der zweite Temperatursensor Thermoelemente sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ist vorgesehen, dass der erste Temperatursensor baugleich zu dem zweiten Temperatursensor ist. Alternativ können die Temperatursensoren auch unterschiedlich aufgebaut sein. Dann müssen die entsprechenden Abweichungen und deren messtechnischen Auswirkungen allerdings bekannt sein und gegebenenfalls kompensiert werden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung sieht vor, dass das erste Heizelement baugleich zu dem zweiten Heizelement ist. Alternativ können die Heizelemente auch unterschiedlich aufgebaut sein. Dann müssen die entsprechenden Abweichungen und deren messtechnischen Auswirkungen allerdings bekannt sein und gegebenenfalls kompensiert werden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung sieht vor, dass der erste Temperatursensor und der zweite Temperatursensor in einer Brückenschaltung angeordnet sind, wobei dem ersten Temperatursensor ein erster Widerstand in Serie vorgeschaltet ist und wobei dem zweiten Temperatursensor ein zweiter Widerstand in Seite vorgeschaltet ist, wobei der erste Widerstand und der zweite Widerstand baugleich sind.
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Alternativ können beide physikalischen Messgrößen separat digital erfasst werden (beispielsweise unter Verwendung eines Analog-Digital-Wandlers) und die Differenz anschließend digital gebildet werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ist vorgesehen, dass das Messrohr aus einem optisch intransparenten, insbesondere metallischen, Material besteht. Im Gegensatz zur etablierten und bekannten Messmethodik zur Blasenerkennung basierend auf Ultraschall ist die erfindungsgemäße Sensoranordnung, bzw. das Verfahren, auch in metallischen Messrohren, bzw. Rohrleitungen, einsetzbar. Selbstverständlich können für das Messrohr neben metallischen Materialien auch andere geeignete Materialien oder auch transparente Materialien verwendet werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ist vorgesehen, dass das erste Heizelement, das zweite Heizelement, der erste Temperatursensor und der zweite Temperatursensor, bzw. der als erstes Heizelement betriebene erste Temperatursensor und der als zweites Heizelement betriebene zweite Temperatursensor auf der Außenwand des Messrohrs angeordnet sind.
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Gemäß einer vorteilhaften alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ist vorgesehen, dass das erste Heizelement, das zweite Heizelement, der erste Temperatursensor und der zweite Temperatursensor, bzw. der als erstes Heizelement betriebene erste Temperatursensor und der als zweites Heizelement betriebene zweite Temperatursensor im Inneren des Messrohrs angeordnet sind. Im Inneren des Messrohrs bedeutet, dass die das zweite Heizelement, der erste Temperatursensor und der zweite Temperatursensor, bzw. der als erstes Heizelement betriebene erste Temperatursensor und der als zweites Heizelement betriebene zweite Temperatursensor beispielsweise auf der Innenwand des Messrohr aufgebracht, bzw. an dieser angebracht sein können. Alternativ ist es beispielsweise auch möglich, dass das zweite Heizelement, der erste Temperatursensor und der zweite Temperatursensor, bzw. der als erstes Heizelement betriebene erste Temperatursensor und der als zweites Heizelement betriebene zweite Temperatursensor in das Messrohr eingesteckt sind und beispielsweise von der Innenwand des Messrohres abgesetzt sind.
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Alternativ können die Messstellen auch verschieden ausgestaltet sein - beispielsweise kann sich die erste Messstelle (und das entsprechende erste Heizelement und/oder der entsprechende erste Temperatursensor) außerhalb des Messrohrs befinden, während sich die zweite Messstelle (und das entsprechende zweite Heizelement und/oder der entsprechende zweite Temperatursensor) innerhalb des Messrohres befindet, und vice versa.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen
- 1: eine schematische Darstellung zweier beispielhafter Applikationen von erfindungsgemäßen Sensoranordnungen;
- 2: einen schematischen Schaltplan zur Veranschaulichung des Messprinzips der erfindungsgemäßen Sensoranordnung;
- 3: einen Graph, aufweisend einen ersten Verlauf der Differenz der elektrischen Messgrößen; und
- 4: einen weiteren Graph, aufweisend einen zweiten Verlauf der Differenz der elektrischen Messgrößen.
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1 zeigt zwei beispielhafte Aufbauten, bzw. Applikationen einer Sensoranordnungen, welche zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestaltet sind.
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1a) zeigt ein metallisches Messrohr MR, beispielsweise bestehend aus Chromstahl, welches in Flussrichtung FR von einem fluiden zweiten Medium MD2 durchflossen wird, beispielsweise von Wasser. Zur Detektion von eventuellen Blasen BL eines zweiten Mediums, beispielsweise Luftblasen, sind auf der Außenwand des Messrohrs MR an Position einer ersten Messstelle MS1 ein erster Temperatursensor TS1 und an Position einer zweiten Messstelle MS2 ein zweiter Temperatursensor TS2 aufgebracht. Bei den Temperatursensoren TS1, TS2 handelt es sich um zwei Platinelemente (beispielsweise PT50), die in Dünnschichttechnik auf einem Substrat aufgebracht sind. Alternativ zu Platinelementen könnten auch Thermoelemente verwendet werden.
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Durch einen Eintrag von elektrischem Strom in die Temperatursensoren TS1, TS2 sind diese als Heizelemente HZ1, HZ2 zum Emittieren von elektrischer Energie verwendbar. Es handelt sich also jeweils um ein einzelnes Element, welches als Temperatursensor und als Heizelement betreibbar ist.
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Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Temperatursensoren TS1, TS2 und die Heizelemente HZ1, HZ2 Einzelelemente sind, also getrennt voneinander an Position der jeweiligen Messstellen MS1, MS2 angebracht sind.
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Die Heizelemente HZ1, HZ2, bzw. Temperatursensoren TS1, TS2 sollten möglichst gut mit dem zweiten fluiden Medium MD2 gekoppelt sein. Methoden zur Anbringung am Messrohr und beispielhafte Aufbauten der Heizelemente/Temperatursensoren zur Verbesserung des Wärmeübertrags von Heizelement HZ1, HZ2 ins zweite Medium MD2, bzw. vom zweiten Medium zu den Temperatursensoren TS1, TS2 sind in der
DE 10 2016 116101 A1 oder in der
DE 10 2018 130547 A1 offenbart.
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Der Abstand der beiden Messstellen MS1, MS2 zueinander sind abhängig von der Größe der Heizelemente HZ1, HZ2, des Durchmessers des Messrohrs MR1 und der mittleren zu erwartenden Blasen-, bzw. Tröpfchengröße. Ein symmetrischer Aufbau der Heizelemente HZ1, HZ2, bzw. der Temperatursensoren TS1, TS2 in puncto physikalischer Kenngrößen (bspw. elektrischer Widerstandswert) vereinfacht die Ansteuerung der Sensoranordnung und die Auswertung der Messgrößen U1, U2.
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1b) zeigt einen alternativen Aufbau der erfindungsgemäßen Sensoranordnung. Hier sind die Heizelemente HZ1, HZ, bzw. die Temperatursensoren TS1, TS2 (auch hier entweder jeweils als gemeinsames Element oder als Einzelelemente) als Stäbchen oder Keramikplättchen ausgestaltet, eventuell von einer Schutzhülle (Thermowell) umgeben und im Inneren des Messrohrs MR angebracht und kontaktieren das zweite Medium MD2 unmittelbar. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine hohe Sensitivität erreicht. Nachteilig ist, dass die Temperatursensoren TS1, TS2, beziehungsweise die Heizelemente HZ1, HZ2 durch den Kontakt mit dem zweiten Medium MD2 Schaden nehmen könnten und/oder den Fluss des zweiten Mediums MD2 beeinflussen könnten, bspw. durch Erzeugen von Turbulenzen.
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Zum Detektieren der Blasen BL werden die beiden Heizelemente HZ1, HZ2 mit elektrischem Strom versorgt. In 2 ist hierfür ein beispielhafter Schaltplan abgebildet, wenn die Heizelemente HZ1, HZ2 und die Temperatursensoren TS1, TS2 jeweils als gemeinsames Element ausgebildet sind.
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Den Heizelementen/Temperatursensoren ist jeweils ein elektrischer Widerstand R1, R2 vorgeschaltet, so dass sich eine Vollbrücke ergibt. Durch Beaufschlagen mit einer Versorgungsspannung U_VS werden die Durch das Versorgen mit elektrischem Strom emittieren die Heizelemente HZ1, HZ2 Wärme an die jeweilige unmittelbare Umgebung der ersten Messstelle MS1 und der zweiten Messstelle MS2. Für den Fachmann versteht es sich selbst, dass auch weitere Schaltungs-/Messarten verwendet werden können, bspw. Halbbrücken oder ein digitales Erfassen der beiden physikalischen Messgrößen.
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Unmittelbar oder während des Beaufschlagens mit dem elektrischen Strom wird jeweils als elektrische Messgröße die Spannung U1, welche im Spannungsteiler zwischen dem Widerstand R1 und dem ersten Temperatursensor TS1 anliegt und die Spannung U2 , welche im Spannungsteiler zwischen dem Widerstand R1 und dem ersten Temperatursensor TS1 anliegt erfasst.
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Die durch die Heizelemente HZ1, HZ2 emittierte Wärme wird abhängig von der Beschaffenheit des zweiten Mediums MD2 und der Strömungsgeschwindigkeit unterschiedlich abgetragen. das heißt, dass (angenommen eine konstante Heizleistung jeweilige Temperatur am Heizelement HZ1, HZ2 und in der unmittelbaren Umgebung des Heizelements HZ1, HZ2 unterschiedlich ist. Die Spannung über dem Temperatursensor TS1, TS2 verändert sich somit, abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit und den physikalischen Eigenschaften des zweiten Mediums MD2. Wenn nun eine Blase BL, bestehend aus dem ersten Messmedium (im vorliegenden Beispiel Luft) an einer Messstelle MS1, MS2 vorbeizieht, ändert sich folglich kurzfristig der Wärmeabtrag, da sich die physikalischen Eigenschaften des zweiten Messmediums kurzfristig ändern. Jedoch wird derselbe Effekt erzielt, wenn sich die Strömungsgeschwindigkeit ändert.
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Erfindungsgemäß wird nun die Differenz ΔU zwischen der Spannung U1 und der Spannung U2 gebildet und aufgezeichnet. Dadurch sind vorbeiziehende Blasen BL gut von einer Änderung der Strömungsgeschwindigkeit unterscheidbar.
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In 3 (Änderung der Differenz ΔU bei Vorbeiziehen einer Blase an beiden Messstellen MS1, MS2) und 4 (Änderung der Strömungsgeschwindigkeit) sind diese Phänomene veranschaulicht. In beiden Abbildungen ist ein Graph basierend auf realen Messungen gezeigt, dessen Ordinate die Differenz ΔU und dessen Abszisse den Zeitverlauf t darstellt. Gezeigt ist jeweils der zeitliche Verlauf der erfassten Differenz ΔU.
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Im Fall, dass sich eine Blase BL im zweiten Messmedium MD2 befindet (3), ändert sich der Wärmeabtrag bei einem gegebenen Zeitpunkt nur an einem der Heizelemente HZ1, HZ2, da die Messstellen MS1, MS2 räumlich getrennt sind. Das bedeutet, dass sich. die Differenz ΔU der beiden Spannungen U1, U2 ändern wird. Im Zeitintervall Δt sind zwei Peaks abgebildet, da die Blase zuerst an der ersten Messstelle MS1 und anschließend an der zweiten Messstelle MS2 vorbeizieht. Der zweite Peak verläuft in negativer Richtung, da die Subtraktion der Spannungen U1 und U2 nicht kommutativ ist.
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Im Fall einer Strömungsänderung (4) ändert sich der Wärmeabtrag zwar ebenfalls, doch diese Änderung findet bei beiden Messstellen MS1, MS2 simultan statt, d.h. die Differenz ΔU bleibt konstant. Das erfindungsgemäße Verfahren der Blasenerkennung ist daher strömungsunabhängig. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf eine Vielzahl von Mediumskombinationen (MD1 <->MD2) anwendbar und nicht ausschließlich auf Blasen BL (bei denen das erste Medium gasförmig vorliegt) beschränkt. Auch Tröpfchen (das zweite Medium liegt in flüssiger Form, nicht mischbar mit dem zweiten Medium ML2, vor) können zuverlässig detektiert werden.
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Bei regelmäßigem Auftreten von Blasen BL, bzw. Tröpfchen kann auch auf die Durchflussgeschwindigkeit (Time-Of-Flight), bzw. auf die Fließrichtung FR geschlossen werden (siehe 3). Mit Kenntnis des Abstandes d der beiden Messstellen MS1, MS2 und der gemessenen Zeit Δt zwischen den beiden Peaks gilt für die Fliessgeschwindigkeit v: v = d/Δt.
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Auch ist eine Kombination eines konventionellem thermischen Strömungssensors (anemometrisch, kalorimetrisch oder time-of-flight), welcher üblicherweise zwei Heizelemente HZ1, HZ2 aufweist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist möglich. Beispielsweise misst ein solcher thermischer Strömungssensor in einem ersten Messmodus die Durchflussgeschwindigkeit des zweiten Mediums MD2 in dem Messrohr. In einem zweiten Messmodus wird das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt. In regelmäßigen Zeitabständen, bzw. alternierend wechselt der thermische Strömungssensor zwischen den beiden Messmodi.
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Bezugszeichenliste
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- BL
- Blasen
- FR
- Flussrichtung
- HE1
- erstes Heizelement
- HE2
- zweites Heizelement
- MD1
- erstes Medium
- MD2
- zweites Medium
- MS1
- erste Messstelle
- MS2
- zweite Messstelle
- R1
- erster Widerstand
- R2
- zweiter Widerstand
- TS1
- erster Temperatursensor
- TS2
- zweiter Temperatursensor
- U1
- erste elektrische Messgröße
- U2
- zweite elektrische Messgröße
- Δt
- erfasste Zeit zwischen Änderungen der beiden Messgrößen
- ΔU
- Differenz der Messgrößen
- ΔU_Ref
- Referenzwert
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016116101 A1 [0038]
- DE 102018130547 A1 [0038]
