DE102022117251A1

DE102022117251A1 - Verfahren und Messvorrichtung zur Bestimmung einer Dichte oder eines Maßes dafür eines Fluids, Verfahren zur Bestimmung der Reinheit oder eines Maßes dafür eines Fluids, Verwendung und Fluid-Bereitstellungs-Einheit

Info

Publication number: DE102022117251A1
Application number: DE102022117251.1A
Authority: DE
Inventors: Frank Strohmann; Torsten Haug
Original assignee: ESTERS ELEKTRONIK GmbH
Current assignee: ESTERS ELEKTRONIK GmbH
Priority date: 2022-07-11
Filing date: 2022-07-11
Publication date: 2024-01-11
Anticipated expiration: 2042-07-12
Also published as: WO2024012633A1; DE102022117251B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Dichte oder eines Maßes dafür eines durch eine Strömungsleitung strömenden Fluids. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Bestimmung der Reinheit oder eines Maßes dafür eines durch eine Strömungsleitung strömenden Fluids. Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Messvorrichtung zum Bestimmen einer Dichte oder eines Maßes dafür eines durch eine Strömungsleitung strömenden Fluids. Außerdem betrifft die Erfindung eine Verwendung einer Messvorrichtung und eine Fluid-Bereitstellungs-Einheit.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Dichte oder eines Maßes dafür eines durch eine Strömungsleitung strömenden Fluids. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Bestimmung der Reinheit oder eines Maßes dafür eines durch eine Strömungsleitung strömenden Fluids. Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Messvorrichtung zum Bestimmen einer Dichte oder eines Maßes dafür eines durch eine Strömungsleitung strömenden Fluids. Außerdem betrifft die Erfindung eine Verwendung einer Messvorrichtung und eine Fluid-Bereitstellungs-Einheit.
Stand der Technik
Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung der Dichte oder eines Maßes dafür eines durch eine Strömungsleitung strömenden Fluids sind aus dem Stand der Technik bekannt. Zum Beispiel kann die Dichte mittels eines Coriolis-Massendurchflussmessers bestimmt werden. Allerdings sind die entsprechenden Vorrichtungen relativ aufwändig und vergleichsweise teuer.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die beschriebenen Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und insbesondere Mittel anzugeben, mit denen in einfacher und günstiger aber dennoch zuverlässiger und präziser Weise eine Dichte oder ein Maß dafür eines durch eine Strömungsleitung strömenden Fluids bestimmt werden kann.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß einem ersten Aspekt dadurch gelöst, dass ein Verfahren zur Bestimmung einer Dichte oder eines Maßes dafür eines durch eine Strömungsleitung strömenden Fluids, das Verfahren aufweisend:

Führen zumindest eines Teils des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids als Messfluid durch eine Messvorrichtung, wobei das Messfluid innerhalb der Messvorrichtung entlang eines Strömungswegs mit zumindest einer bereichsweisen und/oder abschnittsweisen Verjüngung des Strömungsquerschnitts geführt wird, und wobei das strömende Messfluid innerhalb der Messvorrichtung einen Störkörper zumindest bereichsweise umströmt;
Ermitteln eines aufgrund der Querschnittsverjüngung bewirkten Differenzdrucks in dem strömenden Messfluid;
Ermitteln einer Frequenz zumindest einer von zumindest Teilen des Messfluids zumindest mittelbar und/oder zumindest teilweise aufgrund des Störkörpers ausgeführten periodischen Strömungsbewegung als spezifische Frequenz; und
Bestimmen der Dichte oder eines Maßes dafür des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids basierend zumindest auf dem ermittelten Differenzdruck und der ermittelten spezifischen Frequenz, vorgeschlagen wird.

Der Erfindung liegt damit die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass eine Auswertung des periodischen Strömungsverhaltens des strömenden Fluids vermittelt durch den Störkörper Informationen zu dem Volumenstrom des strömenden Fluids liefert, so dass im Zusammenspiel mit den ebenfalls mit dem Volumenstrom in Beziehung stehenden Größen Differenzdruck und Dichte eine Bestimmung einer Dichte oder eines Maßes dafür des strömenden Fluids ermöglicht wird.
Somit lässt sich durch Bestimmen von Differenzdruck und spezifischer Frequenz die Dichte oder ein Maß dafür des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids besonders einfach und zuverlässig sowie auch präzise bestimmen. Dies kann zudem auch mit besonders günstigen Mitteln erfolgen. Beispielsweise können gewöhnliche Differenzdrucksensoren eingesetzt werden, um den Differenzdruck innerhalb der Messvorrichtung zu ermitteln. Auch die Messvorrichtung kann einfach aufgebaut sein, sofern sie vorteilhafterweise die Querschnittsverjüngung und den Störkörper entsprechend vorsieht.
Dabei wird vorteilhafterweise ausgenutzt, dass der Volumenstrom des strömenden Messfluids sowohl an der Querschnittsverjüngung als auch an dem Störkörper identisch sind.
Der Differenzdruck wird dabei insbesondere dadurch bewirkt, dass der Strömungsweg, entlang dessen das Messfluid geführt wird, eine Verjüngung des Strömungsquerschnitts aufweist. In an sich grundsätzlich bekannter Weise führt gemäß der Kontinuitätsgleichung und der Bernoulligleichung eine Querschnittsverjüngung zu einer veränderten Strömungsgeschwindigkeit des durch diese Querschnittsverjüngung strömenden Fluids und zu veränderten Druckverhältnissen vor, nach und innerhalb der Querschnittsverjüngung. Folglich lässt sich dort zwischen zwei Positionen bei einem strömenden Fluid ein Differenzdruck feststellen.
Wenn in dieser Anmeldung im Zusammenhang mit der Beschreibung einer Position die Begriffe „vor“ oder „hinter“/„nach“ verwendet werden, so sind diese vorzugsweise relativ zu der Strömungsrichtung des durch die Messvorrichtung strömenden Messfluids zu verstehen, soweit sich aus dem jeweiligen Kontext nichts anderes ergibt. Gleichermaßen sind die Begriffe „stromaufwärts“ und „stromabwärts“ vorzugsweise relativ zu der Strömungsrichtung des durch die Messvorrichtung strömenden Messfluids bzw. des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids zu verstehen, soweit sich aus dem jeweiligen Kontext nichts anderes ergibt.
Vorzugsweise befindet sich die Querschnittsverjüngung, insbesondere entlang der Strömungsrichtung des Messfludis, vor dem Störkörper. Dadurch kann durch die Querschnittsverjüngung vorteilhafterweise auch die Anströmung des Störkörpers mit dem Messfluid eingestellt werden.
Der Störkörper ist vorteilhafterweise also ein strömungsteilender Störkörper. Mit dem Störkörper ist das strömende Messfluid dann also in zwei Teilströme teilbar.
Beispielsweise hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dass das Bestimmen der Dichte oder eines Maßes dafür des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids aufweist, dass der ermittelte Differenzdruck und die ermittelte spezifische Frequenz verarbeitet werden, indem ausgenutzt wird, dass zum einen der durch die Messvorrichtung geführte Volumenstrom proportional ist zu dem Verhältnis $\sqrt{Δ p} / \sqrt{ρ},$
mit dem Differenzdruck Δp und der Dichte ρ, und dass zum anderen die spezifische Frequenz abhängig von, insbesondere proportional zu, dem Volumenstrom ist.
Daher ist es bevorzugt, dass das Bestimmen der Dichte oder eines Maßes dafür des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids aufweist, dass eine Beziehung zwischen der Dichte oder eines Maßes dafür, der spezifischen Frequenz und dem Differenzdruck einbezogen wird. Diese Beziehung (insbesondere ein Proportionalitätsfaktor) kann beispielsweise empirisch ermittelbar oder ermittelt sein und/oder Ergebnis zumindest einer Kalibrierung sein.
Beispielsweise kann die Dichte oder ein Maß dafür mittels der Beziehung ρ = C · Δρ/f², mit dem Differenzdruck Δp, der spezifischen Frequenz f, der Dichte oder ein Maß dafür ρ sowie einer Konstanten C, die für die Messvorrichtung und/oder einer Messvorrichtungs-Strömungsleitungs-Anordnung vorzugsweise empirisch und/oder als Ergebnis zumindest einer Kalibrierung erhalten wurde, ermittelt werden.
Beispielsweise ist die spezifische Frequenz eine Momentanfrequenz und/oder eine über einen bestimmten Zeitraum (zum Beispiel während eines zur Ermittlung der spezifischen Frequenz notwendigen Zeitdauer, etwa von Messungen) gemittelte Frequenz der periodischen Strömungsbewegung.
Als besonders vorteilhaft ist außerdem anzumerken, dass das vorgeschlagene Verfahren vorteilhafterweise weitestgehend oder sogar vollkommen verschleißfrei arbeiten kann, sofern keine Teile mechanisch bewegt werden müssen. Außerdem lässt sich mit dem vorgeschlagenen Verfahren das strömende Fluid kontinuierlich überwachen.
In einer Ausführungsform wird der Teil des strömenden Fluids aus der Strömungsleitung abgezweigt. Optional wird der abgezweigte Teil wieder der Strömungsleitung oder der Umgebung zugeführt. Dazu kann vorteilhafterweise der Einlass und/oder der Auslass der Messvorrichtung mit der Strömungsleitung fluidal verbunden sein. Dazu weist vorzugsweise die Strömungsleitung eine Querschnittsverjüngung (beispielsweise eine Einschnürung, eine Blende und/oder dergleichen) auf, die dazu ausgelegt ist, den Teil des strömenden Fluids aus der Strömungsleitung abzuzweigen und/oder der Messvorrichtung zuzuführen.
In einer Ausführungsform wird das gesamte durch die Strömungsleitung strömende Fluid als Messfluid durch die Messvorrichtung geführt.
In einer Ausführungsform wird dauerhaft Fluid aus der Strömungsleitung als Messfluid durch die Messvorrichtung geführt. In einer anderen Ausführungsform wird nur für einen bestimmten Zeitraum und/oder periodisch wiederholt Fluid aus der Strömungsleitung als Messfluid durch die Messvorrichtung geführt.
Das Verfahren ist dabei vorteilhafterweise universell bei einer Vielzahl von verschiedenen Situationen einsetzbar.
Beispielsweise kann damit die Dichte oder ein Maß dafür eines durch eine Strömungsleitung einer Fluid-Bereitstellungs-Einheit strömenden Fluids bei einem Bereitstellungsvorgang bestimmt werden. Dabei kann das Fluid Wasserstoff sein. Somit kann die Dichte oder ein Maß dafür des während eines Bereitstellungsvorgangs bereitgestellten Fluids bestimmt werden.
Beispielsweise kann damit die Dichte oder ein Maß dafür eines durch eine LNG-Strömungsleitung strömenden Fluids bestimmt werden. Dabei kann das Fluid Flüssigerdgas sein. Somit kann die Dichte oder ein Maß dafür des zu oder von einem LNG-Terminal gelieferten Flüssigerdgases bestimmt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, nicht nur aber auch bei einer LNG-Strömungsleitung, wie der zuvor beschriebenen, anhand der bestimmten Dichte ferner den Heizwert und/oder den Brennwert des strömenden Fluids zu bestimmen. So kann beispielsweise der Heizwert und/oder der Brennwert des zu oder von einem LNG-Terminal gelieferten Flüssigerdgases bestimmt werden.
Beispielsweise kann damit die Dichte oder ein Maß dafür eines durch eine Strömungsleitung einer Biogasanlage strömenden Fluids bestimmt werden. Dabei kann das Fluid ein Gasgemisch, insbesondere ein Biogasgemisch, sein. Somit kann die Dichte oder ein Maß dafür des von der Biogasanlage produzierten Biogases bestimmt werden.
Beispielsweise kann damit die Dichte oder ein Maß dafür eines durch eine Strömungsleitung einer Kläranlage strömenden Fluids bestimmt werden. Dabei kann das Fluid ein Flüssigkeitsgemisch und/oder ein Gasgemisch, insbesondere ein Gasgemisch aufweisend Methan und/oder andere Gase, sein. Somit kann die Dichte oder ein Maß dafür des von der Kläranlage produzierten Methans bestimmt werden.
Beispielsweise kann damit die Dichte oder ein Maß dafür auch bestimmt werden für Anwendungsfälle wie der Überwachung der Druckluft bei Industrieprozessen und/oder der Überwachung der Prozessgase in Schmelzöfen oder in chemischen Reaktoren.
Beispielsweise kann bei einem bekannten Fluid und bei Kenntnis der Randbedingungen, wie Fluiddruck und -Temperatur, ausgehend von der bestimmten Dichte optional auch die Masse des, insbesondere während eines bestimmten Zeitraums, durch die Strömungsleitung und/oder Messvorrichtung geströmten Fluids bestimmt werden.
Vorzugsweise wird das Bestimmen der Dichte oder eines Maßes dafür des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids basierend zumindest auf dem ermittelten Differenzdruck und der ermittelten spezifischen Frequenz ganz oder teilweise mittels zumindest einer ersten Recheneinheit durchgeführt. Die Messvorrichtung kann die erste Recheneinheit aufweisen und/oder mit einer solchen in Wirkverbindung stehen oder bringbar sein.
Vorzugsweise ist das in der Strömungsleitung strömende Fluid eine Flüssigkeit, ein Gas, insbesondere Wasserstoff Methan und/oder Sauerstoff, und/oder ein Gemisch, etwa ein, vorzugsweise binäres, Gasgemisch, insbesondere aufweisend Wasserstoff, Sauerstoff und/oder Methan, ein Flüssigkeitsgemisch, insbesondere ein Treibstoffgemisch, ein Ölgemisch und/oder ein Schmierstoffgemisch.
In einer Ausführungsform ist die Strömungsleitung eine geschlossene Rohrleitung.
In einer Ausführungsform ist die Strömungsleitung eine Druckleitung und/oder das darin strömende Fluid weist auf einen, insbesondere absoluten, Fluiddruck von mehr als 0 bar, vorzugsweise von 0,1 bar oder mehr, vorzugsweise von 0,5 bar oder mehr, vorzugsweise von 1 bar oder mehr, vorzugsweise von 3 bar oder mehr, vorzugsweise von 5 bar oder mehr, vorzugsweise von 10 bar oder mehr, vorzugsweise von 50 bar oder mehr, vorzugsweise von 100 bar oder mehr, vorzugsweise von 300 bar oder mehr, vorzugsweise von 500 bar oder mehr, und/oder einen, insbesondere absoluten, Fluiddruck von 1.000 bar oder weniger, vorzugsweise von 500 bar oder weniger, vorzugsweise von 300 bar oder weniger, vorzugsweise von 100 bar oder weniger, vorzugsweise von 50 bar oder weniger, vorzugsweise von 30 bar oder weniger, vorzugsweise von 10 bar oder weniger, vorzugsweise von 5 bar oder weniger, vorzugsweise von 1 bar oder weniger, auf. Beispielsweise beträgt der, insbesondere absolute, Fluiddruck zwischen 0,1 bar und 1.000 bar, wie insbesondere zwischen 0,1 bar und 100 bar oder zwischen 100 bar und 1.000 bar.
In einer Ausführungsform ist die Strömungsleitung eine Druckleitung und/oder es besteht eine Druckdifferenz von 0,1 mbar oder mehr, vorzugsweise von 1 mbar oder mehr, vorzugsweise von 10 mbar oder mehr, vorzugsweise von 50 mbar oder mehr, vorzugsweise von 100 mbar oder mehr, vorzugsweise von 1 bar oder mehr, vorzugsweise von 5 bar oder mehr, vorzugsweise von 10 bar oder mehr, vorzugsweise von 100 bar oder mehr, vorzugsweise von 300 bar oder mehr, vorzugsweise von 500 bar oder mehr, und/oder eine Druckdifferenz von 1.000 bar oder weniger, vorzugsweise von 500 bar oder weniger, vorzugsweise von 300 bar oder weniger, vorzugsweise von 100 bar oder weniger, vorzugsweise von 50 bar oder weniger, vorzugsweise von 30 bar oder weniger, vorzugsweise von 10 bar oder weniger, vorzugsweise von 5 bar oder weniger, vorzugsweise von 1 bar oder weniger, vorzugsweise von 100 mbar oder weniger, vorzugsweise von 50 mbar oder weniger, vorzugsweise von 10 mbar oder weniger, vorzugsweise von 1 mbar oder weniger, vorzugsweise von 0,5 mbar oder weniger, zwischen dem Fluideinlass und Fluidauslass der Messvorrichtung. Beispielsweise beträgt die Druckdifferenz zwischen 0,1 mbar und 1.000 bar, wie zwischen 0,1 mbar und 1 bar oder zwischen 1 bar und 1.000 bar, zwischen dem Fluideinlass und Fluidauslass der Messvorrichtung.
In einer Ausführungsform wird kontinuierlich zumindest ein Teil des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids als Messfluid durch die Messvorrichtung geführt, die Druckdifferenz und/oder die spezifische Frequenz bestimmt. Damit ist eine kontinuierliche Dichtemessung möglich.
In einer Ausführungsform wird während eines definierten oder definierbaren Zeitraumes und/oder periodisch wiederkehrend, insbesondere während eines definierten oder definierbaren Zeitraums, zumindest ein Teil des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids als Messfluid durch die Messvorrichtung geführt und/oder die Dichte oder ein Maß dafür, insbesondere einschließlich des Ermittelns des Differenzdrucks und/oder der spezifischen Frequenz, bestimmt. Damit ist eine zeitweise Kontrolle der Dichte des Fluids möglich, etwa einmal pro Stunde oder einmal pro Tag.
In einer Ausführungsform wird zumindest zeitweise zumindest ein Teil des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids als Messfluid durch die Messvorrichtung geführt und/oder die Dichte oder ein Maß dafür, insbesondere einschließlich des Ermittelns des Differenzdrucks und/oder der spezifischen Frequenz, bestimmt.
In einer Ausführungsform wird das Messfluid vollständig oder teilweise wieder zurück in die Strömungsleitung geführt, insbesondere über den Fludiauslass der Messvorrichtung.
In einer Ausführungsform wird das Messfluid nicht wieder zurück in die Strömungsleitung geführt.
In einer Ausführungsform ist der Druck des in der Strömungsleitung strömenden Fluids konstant.
Vorzugsweise sind, insbesondere während das Messfluid durch die Messvorrichtung und/oder entlang des Störkörpers geführt wird und/oder für das durch die Messvorrichtung strömende Messfluid, die Randbedingungen für die Karmansche Wirbelstraße erfüllt.
Vorzugsweise beträgt die Reynolds-Zahl des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids und/oder des Messfluids 50 oder mehr, vorzugsweise 70 oder mehr, vorzugsweise 90 oder mehr, vorzugsweise 100 oder mehr, vorzugsweise 300 oder mehr, vorzugsweise 500 oder mehr, vorzugsweise 1000 oder mehr, vorzugsweise 1500 oder mehr, vorzugsweise 2000 oder mehr, vorzugsweise 3000 oder mehr, vorzugsweise 5000 oder mehr, vorzugsweise 10000 oder mehr, vorzugsweise 30000 oder mehr, vorzugsweise 50000 oder mehr, 200000 oder weniger, vorzugsweise 150000 oder weniger, vorzugsweise 100000 oder weniger, vorzugsweise 50000 oder weniger, vorzugsweise 30000 oder weniger, vorzugsweise 10000 oder weniger, vorzugsweise 8000 oder weniger, vorzugsweise 5000 oder weniger, vorzugsweise 3000 oder weniger, vorzugsweise 1000 oder weniger, vorzugsweise 500 oder weniger, und/oder zwischen 50 und 200000, vorzugsweise zwischen 90 und 200000, vorzugsweise zwischen 90 und 100000, vorzugsweise zwischen 90 und 50000, vorzugsweise zwischen 90 und 10000, vorzugsweise zwischen 500 und 10000, vorzugsweise zwischen 500 und 5000.
Vorzugsweise strömt 0,1 l/min oder mehr, vorzugsweise 0,3 l/min oder mehr, vorzugsweise 0,5 l/min oder mehr, vorzugsweise 1 l/ min oder mehr, vorzugsweise 5 l/min oder mehr, vorzugsweise 10 I / min oder mehr, vorzugsweise 50 l/min oder mehr, vorzugsweise 100 l/min oder mehr, vorzugsweise 500 I / min oder mehr, vorzugsweise 1000 l/min oder mehr, 10000 l/min oder weniger, vorzugsweise 5000 l/min oder weniger, vorzugsweise 3000 l/min oder weniger, vorzugsweise 1000 l/min oder weniger, vorzugsweise 500 l/min oder weniger, vorzugsweise 100 l/min oder weniger, und/oder zwischen 0,1 l/min und 10000 l/min, vorzugsweise zwischen 1 l/min und 5000 l/min, Messfluid durch die Messvorrichtung.
Wenn davon gesprochen wird, dass das Messfluid (oder zumindest Teilen davon) zumindest mittelbar aufgrund des Störkörpers eine periodische Strömungsbewegung ausführt, so wird darunter vorzugsweise verstanden, dass das Messfluid (oder zumindest Teilen davon) direkt oder indirekt aufgrund des Störkörpers eine periodische Strömungsbewegung ausführt. Beispielsweise wird darunter also insbesondere verstanden, dass ohne den Störkörper die jeweilige periodische Strömungsbewegung nicht bestehen würde.
Vorzugsweise ist die Messvorrichtung eine verteilte Messvorrichtung, insbesondere mit mehreren separaten Modulen.
Vorteilhafterweise ist die bestimmte Dichte oder ein Maß dafür eine Betriebsdichte oder ein Maß dafür. Unter einer Betriebsdichte wird vorteilhafterweise eine Dichte verstanden, die das strömende Fluid bei den in der Messvorrichtung bestehenden Druck- und Temperaturbedingungen aufweist.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung zumindest einen Strömungskanal aufweist und der Strömungskanal die Querschnittsverjüngung aufweist und/oder der Störkörper innerhalb des Strömungskanals angeordnet ist und/oder dass die Messvorrichtung einen Fluidein- und einen Fluidauslass aufweist, die durch den Strömungskanal zumindest abschnittsweise fluidal miteinander verbunden sind, und wobei vorzugsweise das Messfluid von dem Fluidein- zu dem Fluidauslass, vorzugsweise wenigstens entlang des Strömungskanals, durch die Messvorrichtung geführt wird.
Damit weist also vorteilhafterweise der Strömungskanal der Messvorrichtung die Querschnittsverjüngung auf, die den ermittelten Differenzdruck bewirkt.
Der Strömungskanal kann sich zumindest abschnittsweise in mehrere parallel verlaufende Zweige aufteilen.
Beispielsweise erstreckt sich der Störkörper entlang der gesamten Höhe des Strömungskanals. Dadurch ist zuverlässig vorgegeben, dass der Störkörper seitlich von dem Messfluid umströmbar ist und von dem strömenden Messfluid umströmt wird.
Damit verläuft vorteilhafterweise der Strömungsweg des durch die Messvorrichtung geführte Messfluid zumindest abschnittsweise durch den Strömungskanal.
Vorzugsweise kann also der Strömungsweg, entlang welchen das Messfluid innerhalb der Messvorrichtung strömt, durch den Strömungskanal führen. Dessen Querschnitt kann dann etwa durch eine Blende verjüngt sein.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass basierend zumindest auf der ermittelten spezifischen Frequenz ein Volumenstrom oder ein Maß dafür des durch die Messvorrichtung, insbesondere den Strömungskanal, strömenden Messfluids und/oder des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids ermittelt wird, insbesondere durch weiteres Einbeziehen von Referenz- und/oder Kalibriermessungen, und wobei der Volumenstrom oder ein Maß dafür zur Bestimmung der Dichte oder ein Maß dafür des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids einbezogen wird.
Der Volumenstrom kann vorteilhafterweise einbezogen werden, da diese Größe für Referenz- und/oder Kalibriermessungen messtechnisch gut erfassbar ist und damit anhand der ermittelten spezifischen Frequenz zuverlässig eine andere Größe, insbesondere Hilfs-Größe, ermittelbar ist. Dadurch kann im Weiteren die Bestimmung der Dichte oder eines Maßes dafür besonders zuverlässig durchführbar sein.
Die Referenz- und/oder Kalibriermessungen können beispielsweise einmalig an dem konkreten Aufbau der Messvorrichtung, optional in Verbindung mit der Strömungsleitung oder Abschnitte davon, durchgeführt werden. Die Werte der Messungen können in einem Speicher abgelegt und von dort abgerufen werden.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die periodische Strömungsbewegung des Messfluids zumindest teilweise innerhalb der Messvorrichtung oder Teilen davon, insbesondere innerhalb des Strömungskanals, stattfindet und/oder das Ermitteln der spezifischen Frequenz das Auswerten der innerhalb der Messvorrichtung oder Teilen davon, insbesondere innerhalb des Strömungskanals, stattfindenden periodischen Strömungsbewegung des Messfluids aufweist.
Innerhalb der Messvorrichtung kann eine besonders zuverlässige Ausprägung der periodischen Strömungsbewegung des Messfluids erreicht werden. Insbesondere können innerhalb der Messvorrichtung definierte Rahmenbedingungen geschaffen werden, Daher ist es vorteilhaft, wenn die periodische Strömungsbewegung des Messfluids dort ganz oder teilweise stattfindet und/oder dort die spezifische Frequenz ermittelt wird.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die bereichsweise und/oder abschnittsweise Verjüngung des Strömungsquerschnitts mittels zumindest einer Blende, insbesondere zumindest einer Ringkammerblende, zumindest einer Düse, insbesondere zumindest einer Venturi-Düse, und/oder zumindest einem Venturirohr realisiert ist,
wobei vorzugsweise der Differenzdruck zwischen zwei Positionen vor und nach der Querschnittsverjüngung, insbesondere vor und nach der Blende, der Düse und/oder dem Venturirohr, ermittelt wird.
Durch ein entsprechendes Anpassen des Strömungsquerschnitt, kann zudem auch die periodische Strömungsbewegung besonders vorteilhaft kontrolliert werden, insbesondere wenn sich die Verjüngung stromaufwärts des Störkörpers befindet. So wird vermutet, dass durch einen angepassten Strömungsquerschnitt die Charakteristik, mit der der Störkörper von dem Messfluid angeströmt wird, verändert werden kann und somit die periodische Strömungsbewegung beeinflusst werden kann.
Vorzugsweise ist die Querschnittsverjüngung durch eine in dem Strömungskanal angeordnete Blende realisiert. Die Blende erstreckt sich dabei insbesondere senkrecht zu der Strömungsrichtung des durch den Strömungskanal strömenden Messfluids. Die Blende kann vorzugsweise eine kreisförmige oder eine schlitzförmige Öffnung aufweisen.
Vorzugsweise wird durch die Querschnittsverjüngung der Strömungsquerschnitt im Maximum um 10 % oder mehr, vorzugsweise um 20 % oder mehr, vorzugsweise um 30 % oder mehr, vorzugsweise um 40 % oder mehr, vorzugsweise um 50 % oder mehr, vorzugsweise um 60 % oder mehr, vorzugsweise um 70 % oder mehr, vorzugsweise um 80 % oder mehr, vorzugsweise um 90 % oder mehr, und/oder um 99 % oder weniger, vorzugsweise um 90 % oder weniger, vorzugsweise um 80 % oder weniger, vorzugsweise um 70 % oder weniger, vorzugsweise um 60 % oder weniger, vorzugsweise um 50 % oder weniger, vorzugsweise um 40 % oder weniger, vorzugsweise um 30 % oder weniger, vorzugsweise um 20 % oder weniger, vorzugsweise um 10 % oder weniger, verjüngt.
Eine Schlitzförmige Öffnung kann beispielsweise eine Breite von zwischen 0,5 mm und 5 mm, insbesondere von zwischen 1 mm und 3 mm, aufweisen. Beispielsweise kann die Breite der schlitzförmigen Blendenöffnung 1 mm oder mehr, vorzugsweise 2 mm oder mehr, vorzugsweise 3 mm oder mehr, vorzugsweise 5 mm oder mehr, und/oder 30 mm oder weniger, vorzugsweise 20 mm oder weniger, vorzugsweise 10 mm oder weniger, vorzugsweise 8 mm oder weniger, vorzugsweise 6 mm oder weniger, vorzugsweise 5 mm oder weniger, vorzugsweise 4 mm oder weniger, vorzugsweise 3 mm oder weniger, vorzugsweise 2,5 mm oder weniger, vorzugsweise 2 mm oder weniger, vorzugsweise 1,5 mm oder weniger, betragen.
Der Differenzdruck kann beispielsweise durch Ermitteln des Drucks an jeder der beiden besagten Positionen und anschließender Differenzbildung ermittelt werden. Beispielsweise kann dazu jeweils ein Drucksensor an der entsprechenden Position vorgesehen sein.
Der Differenzdruck wird dabei vorzugsweise zwischen zwei Positionen, die sich, insbesondere entlang der Strömungsrichtung des durch die Querschnittsverjüngung strömenden Messfluids, vor und nach der Querschnittsverjüngung, insbesondere vor und nach der Blende, vor und nach der Düse und/oder vor und nach dem Venturirohr, befinden, ermittelt. Alternativ kann der Differenzdruck auch zwischen zwei Positionen aufgenommen werden, von denen sich zumindest eine Position, vorzugsweise beide Positionen, innerhalb der Querschnittsverjüngung befindet oder befinden.
In einer Ausführungsform beträgt der kürzeste Abstand zwischen dem Ort der maximalen Querschnittsverjüngung und/oder der Blende und dem Störkörper mehr als 0,5 cm, vorzugsweise mehr als 1 cm, vorzugsweise mehr als 1,5 cm, vorzugsweise mehr als 2 cm, vorzugsweise mehr als 2,5 cm, vorzugsweise mehr als 3 cm, vorzugsweise mehr als 4 cm, vorzugsweise mehr als 5 cm, weniger als 10 cm, vorzugsweise weniger als 8 cm, vorzugsweise weniger als 6 cm, vorzugsweise weniger als 5 cm, vorzugsweise weniger als 4 cm, vorzugsweise weniger als 3 cm, vorzugsweise weniger als 2 cm, und/oder zwischen 0,5 cm und 10 cm, vorzugsweise zwischen 0,5 cm und 5 cm, vorzugsweise zwischen 1 cm und 3 cm.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung fluidal parallel zu zumindest einem Durchfluss-Abschnitt der Strömungsleitung angeordnet ist, wobei vorzugsweise der Durchfluss-Abschnitt einen zumindest bereichsweise und/oder zumindest abschnittsweise veränderten, insbesondere verringerten, Strömungsquerschnitt aufweist, wobei vorzugsweise durch die Wahl des Strömungsquerschnitts der als Messfluid durch die Messvorrichtung geführte Teil des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids eingestellt wird.
Indem die Messvorrichtung fluidal parallel angeordnet ist, lässt sich das vorgeschlagene Verfahren vorteilhafterweise unabhängig von den Abmessungen der jeweiligen Strömungsleitung durchführen. Somit kann das vorgeschlagene Verfahren besonders einfach auch bei bestehenden Strömungsleitungen eingesetzt werden.
Der Fluideinlass der Messvorrichtung ist dabei vorzugsweise mit der Strömungsleitung fluidal verbunden. Optional ist auch der Fluidauslass der Messvorrichtung mit der Strömungsleitung fluidal verbunden. Dann kann beispielsweise derjenige Abschnitt der Strömungsleitung, der zwischen dem Fluideinlass und dem Fluidauslass verläuft, besagter Durchfluss-Abschnitt sein.
Durch eine Veränderung des Strömungsquerschnitts des Durchfluss-Abschnitts kann sehr einfach aber dennoch präzise und zuverlässig die Durchflussmenge von Messfluid eingestellt werden.
Die Veränderung des Strömungsquerschnitts des Durchfluss-Abschnitts kann beispielsweise mittels zumindest einer Blende, insbesondere zumindest einer Ringkammerblende, zumindest einer Düse, insbesondere zumindest einer Venturi-Düse, und/oder zumindest einem Venturirohr realisiert sein.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung, insbesondere der Strömungskanal, zumindest einen Abschnitt der Strömungsleitung ausbildet und/oder bereitstellt.
Dadurch können die Messvorrichtung und die Strömungsleitung kompakt ausgebildet sein.
Der Fluideinlass der Messvorrichtung ist dabei vorzugsweise mit einem ersten anderen Abschnitt der Strömungsleitung fluidal verbunden. Optional ist auch der Fluidauslass der Messvorrichtung mit einem zweiten anderen Abschnitt der Strömungsleitung fluidal verbunden. Dann kann beispielsweise zumindest derjenige Abschnitt der Strömungsleitung, der zwischen dem Fluideinlass und dem Fluidauslass verläuft der von der Messvorrichtung ausgebildeter und/oder bereitgestellte Abschnitt der Strömungsleitung sein.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Dichte oder ein Maß dafür des in der Strömungsleitung strömenden Fluids basierend auch auf der Temperatur des in der Strömungsleitung und/oder in der Messvorrichtung, insbesondere in dem Strömungskanal, strömenden Fluids ermittelt wird.
Dadurch sind Änderungen des strömenden Fluids aufgrund Temperatureinflüsse ermittelbar, so dass eine genauere und zuverlässigere Bestimmung der Dichte oder eines Maßes dafür möglich ist.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Dichte oder ein Maß dafür des in der Strömungsleitung strömenden Fluids basierend auch auf dem an einer definierten oder definierbaren Position in der Strömungsleitung und/oder in der Messvorrichtung, insbesondere in dem Strömungskanal, bestehenden Drucks des in der Strömungsleitung strömenden Fluids und/oder des in der Messvorrichtung strömenden Messfluids ermittelt wird.
Dadurch sind Änderungen des strömenden Fluids aufgrund Druckeinflüsse ermittelbar, so dass eine genauere und zuverlässigere Bestimmung der Dichte oder eines Maßes dafür möglich ist.
Der ermittelte Druck des strömenden Fluids ist dabei vorzugsweise ein absoluter Druck.
Vorteilhafterweise wird die Dichte oder ein Maß dafür des in der Strömungsleitung strömenden Fluids ferner basierend auf der besagten Temperatur und dem besagten Druck bestimmt. Dadurch kann eine Dichte bei anderen Temperatur- und/oder Druckbedingungen bestimmt werden. Beispielsweise kann damit die Normdichte des strömenden Fluids bestimmt werden. Unter der Normdichte des strömenden Fluids wird vorzugsweise eine Dichte gemäß DIN 1306 und/oder die für eine Referenztemperatur und einen Referenzdruck (beispielsweise für eine Fluidtemperatur von null Grad Celsius und bei einem Druck von 1,01325 bar) bestehende Dichte des Fluids verstanden.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Verfahren ferner aufweist:

Ermitteln des Drucks des Messfluids in der Messvorrichtung, insbesondere (i) an einer Position innerhalb der Messvorrichtung und/oder an einer Position außerhalb der Messvorrichtung, insbesondere an einer Position innerhalb der Strömungsleitung, (ii) mittels eines Drucksensors und/oder (iii) zu zumindest einem Zeitpunkt; und

Bestimmen der Dichte oder eines Maßes dafür des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids basierend auch auf dem ermittelten Wert des Drucks.
In einer Ausführungsform weist das Ermitteln des Drucks auf, dass der Druck mittels eines Drucksensors einmalig oder mehrfach gemessen wird. Der Druck kann mit dem Drucksensor beispielsweise periodisch gemessen werden. Der ermittelte Druck kann dann ein Mittelwert, etwa der arithmetische Mittelwert, mehrerer Druckmessungen sein.
Vorzugsweise weist das in der Strömungsleitung strömende Fluid während des Verfahrens einen konstanten Druck auf. Dann ist vorzugsweise auch der Druck des Messfluids innerhalb der Messvorrichtung konstant.
Vorzugsweise wird der Druck nur einmalig oder periodisch gemessen. Beispielsweise kann der Druck auch in der Strömungsleitung gemessen werden.
Mittels einer Druckmessung, wie sie oben nun mehrfach beschrieben wurden, kann eine etwaige bei der Dichtebestimmung einbezogene Kalibriergröße (beispielsweise ein Proportionalitätsfaktor) auch bei einer anderen Temperatur und/oder einem anderen Druck bestimmt worden sein und durch Einbeziehung des (beispielsweise während des Betriebs) gemessenen Drucks und/oder der (beispielsweise während des Betriebs) gemessenen Temperatur (worauf gleich auch nochmals näher eingegangen wird) die jeweils konkret bestehende Situation berücksichtigt werden, so dass die Kalibriergröße auch dann vorteilhafterweise verwendet werden kann.
Vorzugsweise wird der Druck in den vorstehend beschriebenen Situationen stromabwärts des Störkörpers gemessen, vorzugsweise unmittelbar hinter dem Störkörper, wobei vorzugsweise ein zeitlicher Mittelwert des Drucks ermittelt und als Druckwert verwendet wird. Durch eine Mittelwertsbildung kann vorteilhafterweise eine periodische Druckschwankung aufgrund der periodischen Fluidbewegung eliminiert werden. Alternativ kann der Druck auch vor dem Störkörper, insbesondere zwischen Querschnittsverjüngung und Störkörper, gemessen werden. Auch hier kann eine zeitliche Mittelung durchgeführt werden. Außerdem kann der Druck auch vor der Querschnittsverjüngung gemessen werden. Es kann dann beispielsweise zusammen mit dem ermittelten Differenzdruck ein Druck vor dem Störkörper (insbesondere zwischen Querschnittsverjüngung und Störkörper) ermittelt und als Druckwert verwendet werden.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Verfahren ferner aufweist:

Ermitteln der Temperatur des Messfluids in der Messvorrichtung, insbesondere (i) an einer Position innerhalb der Messvorrichtung und/oder an einer Position außerhalb der Messvorrichtung, insbesondere an einer Position innerhalb der Strömungsleitung, (ii) mittels eines Temperatursensors und/oder (iii) zu zumindest einem Zeitpunkt; und

Bestimmen der Dichte oder eines Maßes dafür des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids basierend auch auf dem ermittelten Wert der Temperatur.
In einer Ausführungsform weist das Ermitteln der Temperatur auf, dass die Temperatur mittels eines Temperatursensors einmalig oder mehrfach gemessen wird. Die Temperatur kann mit dem Temperatursensor beispielsweise periodisch gemessen werden. Die ermittelte Temperatur kann dann ein Mittelwert, etwa der arithmetische Mittelwert, mehrerer Temperaturmessungen sein.
Vorzugsweise weist das in der Strömungsleitung strömende Fluid während des Verfahrens eine konstante Temperatur auf. Dann ist vorzugsweise auch die Temperatur des Messfluids innerhalb der Messvorrichtung konstant.
Vorzugsweise wird die Temperatur nur einmalig oder periodisch gemessen. Beispielsweise kann die Temperatur auch in der Strömungsleitung gemessen werden. Denn die Temperatur des Fluids in der Strömungsleitung ist vorzugsweise identisch zu der Temperatur des Fluids in der Messvorrichtung.
Vorzugsweise wird die Temperatur stromabwärts des Störkörpers gemessen, vorzugsweise unmittelbar hinter dem Störkörper. Alternativ kann die Temperatur auch vor dem Störkörper, insbesondere zwischen Querschnittsverjüngung und Störkörper, gemessen werden. Außerdem kann die Temperatur auch vor der Querschnittsverjüngung gemessen werden.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Ermitteln der spezifischen Frequenz das Ermitteln einer Frequenz einer auf Höhe des und/oder stromauf- und/oder stromabwärts des Störkörpers, vorzugsweise innerhalb des Strömungskanals, auftretenden periodischen Pendelbewegung des strömenden Messfluids als spezifische Frequenz aufweist, und wobei vorzugsweise das Ermitteln der spezifischen Frequenz zumindest teilweise durch Auswerten der Pendelbewegung durchgeführt wird.
So wurde erkannt, dass das eine solche periodische Pendelbewegung des Messfluids besonders einfach ausgewertet werden kann.
Bei der periodischen Pendelbewegung, welche vorteilhafterweise eine Ausprägung der Karmanschen Wirbelstraße ist, umströmt das Messfluid vorzugsweise den Störkörper periodisch abwechselnd auf der einen und auf der anderen Seite. Mit der periodischen Pendelbewegung gehen periodische Druckänderungen innerhalb der Strömung einher, welche vorteilhafterweise, etwa mit einem Sensor, wie einem Drucksensor (der beispielsweise innerhalb des Strömungskanals an einer Position, an der die periodischen Pendelbewegung zu Druckschwankungen führt, angeordnet sein kann), ausgewertet werden können, um so die spezifische Frequenz zu ermitteln. Mit dem Drucksensor wird dabei vorzugsweise ein absoluter Druck ermittelt. Solch ein Drucksensor ist einfach zu realisieren.
Alternativ oder ergänzend ist auch eine optische Auswertung der periodischen Pendelbewegung mittels einer, beispielsweise für Strahlung im IR-, VIS- und/oder UV-Spektralbereich empfindlichen, Kamera möglich. Dazu kann die Kamera das strömende Messfluid auf Höhe des Störkörpers und/oder stromauf- und/oder stromabwärts davon aufnehmen. Die periodische Pendelbewegung kann durch Auswerten der Kamerabilder ausgewertet und die spezifische Frequenz anhand dessen bestimmt werden. Dazu kann auch der jeweilige von der Kamera erfasste Bereich mit einer Lichtquelle ausgeleuchtet werden, die Licht in einem Spektralbereich aussendet, für den die Kamera empfindlich ist.
Alternativ oder ergänzend ist, wie auch später noch in größerem Detail ausgeführt wird, auch eine Auswertung der periodischen Pendelbewegung mittels Ultraschallmessungen möglich, vorzugsweise durch, vorzugsweise periodisches, Messen der Schallgeschwindigkeit.
Die Pendelbewegung des strömenden Messfluids kann beispielsweise zumindest teilweise durch, insbesondere stromabwärts des Störkörpers, vorzugsweise unmittelbar hinter dem Störkörper, kontinuierlich ausgebildete und/oder zusammenwirkende Strömungswirbel entstehen.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung einen Fluidistor aufweist oder darstellt.
Es wurde überraschend erkannt, dass mittels eines Fluidistors sowohl die Messung eines Differenzdrucks, als auch die Ermittlung der spezifischen Frequenz besonders zuverlässig, sicher und präzise und noch dazu auf äußerst kompaktem Raum durchführbar ist.
Damit eignet sich ein Fluidistor besonders vorteilhaft, um als Messvorrichtung in dem Verfahren eingesetzt zu werden.
Der grundsätzliche Aufbau sowie das Arbeits- und Wirkprinzip eines Fluidistor sind bekannt, beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE2840993A1 .
Ein vorteilhafter Fluidistor, wie er vorzugsweise auch in dem vorgeschlagenen Verfahren eingesetzt wird, weist einen Fluideinlass, durch den ein Fluid (beispielsweise also das Messfluid) in den Fluidistor hineinströmbar ist, und einen Fluidauslass, durch den das Fluid aus dem Fluidistor hinausströmbar ist, sowie einen Hauptkanal, der den Fluideinlass und den Fluidauslass zumindest abschnittsweise fluidal miteinander verbindet, auf. Innerhalb des Hauptkanals ist ein Störkörper (dies kann vorteilhafterweise gerade der oben eingeführte Störkörper sein) angeordnet, der von dem Fluid an zwei Seiten umströmbar ist. Der Hauptkanal weist, insbesondere auf Höhe des Störkörpers oder, insbesondere um bis zu 50 cm, vorzugsweise um bis zu 30 cm, vorzugsweise um bis zu 15 cm, vorzugsweise um bis zu 10 cm, vorzugsweise um bis zu 5 cm, stromauf- oder stromabwärts zu dem Störkörper versetzt, zwei Öffnungen auf, die beide durch einen Oszillations-Kanal fluidal miteinander verbunden sind und wobei sich vorzugsweise die beiden Öffnungen (i) in verschiedenen, insbesondere parallel zueinander verlaufenden, Ebenen, beispielsweise von zwei sich gegenüberliegenden Wandbereichen des Hauptkanals des Fluidistors, (ii) in einer gemeinsamen Ebene, wobei insbesondere die beiden Öffnungen an unterschiedliche Seiten des Hauptkanals angrenzen, und/oder (iii) auf gleicher Höhe befinden. Der Oszillations-Kanal ist vorteilhafterweise also ein Verbindungskanal zwischen diesen beiden Öffnungen.
Der Fluidistor ist vorzugsweise dazu ausgebildet, dass ein von dem Fluideinlass zu dem Fluidauslass durch den Hauptkanal und entlang des Störkörpers strömendes Fluid (etwa das Messfluid), insbesondere wenn die Rahmenbedingungen der Karmanschen Wirbelstraße erfüllt sind, den Störkörper abwechselnd auf der einen und auf der anderen Seite umströmt und dadurch periodisch wechselnde Druckzustände innerhalb des Hauptkanals zumindest bereichsweise auftreten, aufgrund derer ein Teil des durch den Fluidistor strömenden Fluids innerhalb des Oszillations-Kanals eine Oszillation ausführt. Das heißt, die Strömungsrichtung des Fluids innerhalb des Oszillations-Kanals kehrt sich periodisch um. Der Oszillations-Kanal ist aus diesem Grund in der vorliegenden Anmeldung als Oszillations-Kanals bezeichnet. Dabei versteht der Fachmann, dass vorzugsweise das in dem Oszillations-Kanal strömende Fluid seinerseits die Druckzustände beeinflusst und damit dazu beiträgt, dass das strömende Fluid den Störkörper wieder auf der jeweils anderen Seite umströmt und sich die Strömungsrichtung des Fluids innerhalb des Oszillations-Kanals wieder umkehrt.
Strömt nun ein Fluid (etwa das Messfluid) von dem Fluideinlass zu dem Fluidauslass durch den Fluidistor hindurch, so strömt ein Teil des durch den Fluidistor strömenden Fluids durch den Oszillations-Kanal und führt dort eine Oszillation aus.
Wenn das Fluid durch den Fluidistor geführt wird, wird es vorzugsweise von dem Fluideinlass zu dem Fluidauslass des Fluidistors geführt. Somit kann die Fluid-Schwingung (Fluid-Oszillation) im Oszillations-Kanal erreicht werden.
Es ist daher besonders bevorzugt, wenn der Fluidistor mit seinem Fluidein- und/oder Fluidauslass mit der Strömungsleitung fluidal verbunden ist.
Der Fachmann versteht freilich, dass das Fluid im Fluidistor, und vor allem das Fluid im Oszillationskanal ständig durch nachströmendes Fluid, das durch den Fluidistor geführt wird, ausgetauscht wird. Dadurch ist im Übrigen auch gewährleistet, dass eine kontinuierliche Bestimmung der Dichte oder ein Maß dafür des in der Strömungsleitung strömenden Fluids möglich ist. Denn es wird laufend zumindest ein Teil des in der Strömungsleitung strömenden Fluids als Messfluid durch die Messvorrichtung geführt, wobei laufend zumindest ein Teil des Messfluids an der Oszillations-Bewegung teilnimmt. So kann eine veränderte Dichte unmittelbar erkannt werden.
Es ist bevorzugt, dass der Fluidistor zumindest einen Oszillations-Kanal aufweist, innerhalb dessen ein Teil des durch den Fluidistor geführten Messfluids oszilliert, sich insbesondere also periodisch dessen Strömungsrichtung umkehrt, während das Messfluid durch den Fluidistor geführt wird.
Es ist daher bevorzugt, dass der Oszillations-Kanal des Fluidistors einen Verbindungskanal, der zwei, insbesondere auf Höhe des innerhalb des Hauptkanals angeordneten Störkörpers oder, insbesondere um bis zu 50 cm, vorzugsweise um bis zu 30 cm, vorzugsweise um bis zu 15 cm, vorzugsweise um bis zu 10 cm, vorzugsweise um bis zu 5 cm, stromauf- oder stromabwärts zu dem Störkörper versetzt vorgesehene, Öffnungen des Hauptkanals fluidal miteinander verbindet, aufweist oder darstellt. Vorzugsweise befinden sich die beiden Öffnungen in verschiedenen, insbesondere parallel zueinander verlaufenden, Ebenen, beispielsweise von zwei sich gegenüberliegenden Wandbereichen des Hauptkanals des Fluidistors. Alternativ befinden sich die beiden Öffnungen in einer gemeinsamen Ebene, wobei vorzugsweise die beiden Öffnungen an unterschiedlichen Seiten des Hauptkanals angrenzen. Alternativ oder ergänzend befinden sich die beiden Öffnungen auf gleicher Höhe.
Vorzugsweise beträgt die Oszillationsfrequenz des Fluids im Oszillations-Kanal (i) 0,1 Hz oder mehr, vorzugsweise 1 Hz oder mehr als, vorzugsweise 10 Hz oder mehr, vorzugsweise 50 Hz oder mehr, vorzugsweise 100 Hz oder mehr, vorzugsweise 500 Hz oder mehr, vorzugsweise 1.000 Hz oder mehr, vorzugsweise 3.000 Hz oder mehr, vorzugsweise 5.000 Hz oder mehr, vorzugsweise 7.000 Hz oder mehr, (ii) 10.000 Hz oder weniger, vorzugsweise 7.000 Hz oder weniger, vorzugsweise 5.000 Hz oder weniger, vorzugsweise 3.000 Hz oder weniger, vorzugsweise 1.000 Hz oder weniger, vorzugsweise 500 Hz oder weniger, vorzugsweise 300 Hz oder weniger, vorzugsweise 100 Hz oder weniger, vorzugsweise 50 Hz oder weniger, vorzugsweise 30 Hz oder weniger, vorzugsweise 10 Hz oder weniger, vorzugsweise 5 Hz oder weniger, vorzugsweise 1 Hz oder weniger, und/oder (iii) zwischen 0,1 Hz und 10.000 Hz, vorzugsweise zwischen 0,1 Hz und 1.000 Hz, insbesondere zwischen 0,1 Hz und 100 Hz oder zwischen 100 Hz und 1.000 Hz, oder zwischen 1.000 Hz und 10.000 Hz, insbesondere zwischen 1.000 Hz und 5.000 Hz oder zwischen 5.000 Hz und 10.000 Hz.
In einer Ausführungsform wird das gesamte in der Strömungsleitung strömende Fluid als Messfluid durch den Fluidistor geführt. Beispielsweise kann der Fluidistor dazu zur Strömungsleitung fluidal in Reihe geschalten sein und/oder der Fluidistor, insbesondere sein Hauptkanal, kann einen Teil der Strömungsleitung ausbilden oder mit der Strömungsleitung fludial, etwa an einem ihrer Enden, derart verbunden sein, dass das gesamte Fluid durch den Fluidistor strömt.
In einer Ausführungsform wird ein Teil des in der Strömungsleitung strömenden Fluids als Messfluid durch den Fluidistor geführt. Beispielsweise kann der Fluidistor dazu zur Strömungsleitung oder einem Abschnitt davon fluidal parallel geschalten sein und/oder mit zumindest einer Abzweigung der Strömungsleitung fluidal verbunden sein. Der betreffende Teil des in der Strömungsleitung strömenden Fluids, der als Messfluid durch den Fluidistor geführt wird, kann beispielsweise mittels einer in der Strömungsleitung (insbesondere fluidal zwischen der Abzweigung zum Fluidistor und der Mündung vom Fluidistor) angeordneten Blende und/oder Venturi-Düse eingestellt werden oder einstellbar sein. Dazu kann die Strömungsleitung entsprechende Mittel in Form einer Blende und/oder Venturi-Düse aufweisen.
Der beschriebene Hauptkanal des Fluidistors ist dabei vorteilhafterweise identisch zu dem an anderer Stelle innerhalb der Anmeldung beschriebenen Strömungskanal und/oder bildet zumindest einen Abschnitt dieses Strömungskanals aus.
Der Fluidistor kann die Querschnittsverjüngung aufweisen, beispielsweise vor dem Störkörper, insbesondere mittels einer dort vorgesehenen Blende.
Der Fluidistor kann insbesondere als eine Messvorrichtung mit Fluid-Oszillator bezeichnet werden.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Führen des zumindest einen Teils des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids als Messfluid durch die Messvorrichtung das Führen des zumindest einen Teils des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids als Messfluid durch den Fluidistor aufweist.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Ermitteln der spezifischen Frequenz das Ermitteln einer Oszillationsfrequenz eines innerhalb zumindest eines Oszillations-Kanals des Fluidistors oszillierenden Teils des Messfluids als spezifische Frequenz aufweist, und wobei vorzugsweise das Ermitteln der spezifischen Frequenz zumindest teilweise durch Auswerten des oszillierenden Teils des Messfluids, insbesondere im Oszillations-Kanal, durchgeführt wird.
Damit wird also als die periodische Pendelbewegung das in dem Oszillations-Kanal oszillierende Messfluid ausgewertet, und die Frequenz dieser Oszillation wird als spezifische Frequenz ermittelt.
Unter einem oszillierenden Fluid wird dabei insbesondere ein Fluid verstanden, dessen Strömungsrichtung sich periodisch umkehrt. Oszilliert das Fluid also in einem Kanalabschnitt, so strömt es innerhalb des Kanalabschnitts abwechselnd in die eine Richtung und dann wieder in die andere, dazu antiparallel verlaufende, Richtung.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Ermitteln der spezifischen Frequenz aufweist, mittels eines innerhalb der Messvorrichtung, vorzugsweise innerhalb des Oszillations-Kanals des Fluidistors und/oder auf Höhe oder stromauf- oder stromabwärts des Störkörpers, angeordneten und von dem strömenden Fluid zumindest zeitweise umströmten stromdurchflossenen Heizdrahtes die spezifische Frequenz zu ermitteln, insbesondere anhand eines, vorzugsweise periodischen, zeitlichen Verlaufs einer an dem Heizdraht abgenommenen Messgröße, wie dessen Temperatur, dessen elektrischen Widerstand, der an diesem abfallenden elektrischen Spannung und/oder der Stärke des durch diesen fließenden elektrischen Stroms.
Mittels des Heizdrahtes lässt sich somit die Oszillationsfrequenz des Fluides innerhalb des Oszillations-Kanals oder im Bereich des Störkörpers mit besonders einfachen aber dennoch zuverlässigen Mitteln ermitteln und somit gleichermaßen auch die spezifische Frequenz. Durch die periodische Strömungsbewegung des Messfluids erfährt der Heizdraht nämlich vorteilhafterweise eine ebenso periodische Abkühlung, welche eine entsprechende periodische Veränderung der Messgröße zur Folge hat.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Ermitteln der spezifischen Frequenz aufweist: Durchführen einer Vielzahl von Messungen der Laufzeit und/oder Phasendifferenz eines durch einen innerhalb des Oszillations-Kanals des Fluidistors mit einer Oszillationsfrequenz oszillierenden Teil des Messfluids propagierenden Ultraschallsignals und Ermitteln basierend zumindest auf den bestimmten Laufzeiten und/oder Phasendifferenzen der Oszillationsfrequenz, wobei vorzugsweise die Oszillationsfrequenz die spezifische Frequenz ist.
Mittels Ultraschall lässt sich somit die Oszillationsfrequenz des Fluides innerhalb des Oszillations-Kanals mit besonders einfachen aber dennoch zuverlässigen Mitteln ermitteln. Die so ermittelte Oszillationsfrequenz ist dann vorteilhafterweise identisch zu der spezifischen Frequenz.
Das Messen der Phasendifferenzen zwischen gesendetem und empfangenem Ultraschallsignal bietet gleichermaßen eine Möglichkeit, die Oszillationsfrequenz des Fluids zu bestimmen. Während bei der Laufzeitmessung etwa die Zeit vom sendeseitigen Aussenden bis zum empfangsseitigen Empfangen des Ultraschallsignals gemessen wird, wird bei der Phasendifferenzmessung der Phasenunterschied zwischen dem sendeseitig ausgesendeten und dem empfangsseitig empfangenen Ultraschallsignal gemessen. Daher gelten alle in Bezug auf die Laufzeitmessungen gemachten Ausführungen entsprechend auch für die Phasendifferenzmessungen, sofern aus dem Zusammenhang nichts anderes ersichtlich ist. Es genügt daher, wenn in der vorliegenden Anmeldung hauptsächlich auf die Laufzeitmessungen eingegangen wird, wobei die Überlegungen dann jeweils entsprechend auf die Phasendifferenzmessungen übertragbar sind.
Vorzugsweise erfolgt eine Laufzeitmessung, indem die Zeit vom sendeseitigen Aussenden bis zum empfangsseitigen Empfangen des Ultraschallsignals gemessen wird. Vorzugsweise erfolgt die Phasendifferenzmessung, indem der Phasenunterschied zwischen dem sendeseitig ausgesendeten und dem empfangsseitig empfangenen Ultraschallsignal gemessen wird.
Die Ultraschallmessungen ermöglichen dabei Messungen, die berührungslos durchgeführt werden können, wodurch das Verfahren besonders robust ist. Gleichzeitig können Ultraschallmessungen besonders zuverlässig und mit günstigen und im Prinzip einfachen Mitteln durchgeführt werden. Dadurch kann das Verfahren sehr wirtschaftlich durchgeführt werden und präzise Ergebnisse erreicht werden.
Vorzugsweise wird das Bestimmen der Oszillationsfrequenz basierend zumindest auf den bestimmten Laufzeiten und/oder Phasendifferenzen ganz oder teilweise mittels zumindest einer zweiten Recheneinheit durchgeführt. Der Fluidistor kann die zweite Recheneinheit aufweisen und/oder mit einer solchen in Wirkverbindung stehen oder bringbar sein.
Die erste und zweite Recheneinheit kann auch durch eine gemeinsame Recheneinheit bereitgestellt werden.
Die jeweilige Recheneinheit (erste Recheneinheit, zweite Recheneinheit, gemeinsame Recheneinheit) kann jeweils beispielsweise in Software, in Hardware oder einer Kombination von beidem realisiert sein. Die jeweilige Recheneinheit kann alternativ oder ergänzend einen Speicher, einen Prozessor, einen Analog-Digital-Konverter (analog digital converter, ADC), einen Digital-Analog-Konverter (digital analog converter, DAC) oder eine beliebige Kombination davon aufweisen. Die jeweilige Recheneinheit kann beispielsweise programmierbar und/oder derart programmiert sein, dass sie entsprechende Routinen durchführt. Die jeweilige Recheneinheit kann in einer Ausführungsform ein FPGA sein.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Laufzeitmessungen und/oder Phasendifferenzmessungen mittels einer Ultraschallsensorik, zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten und/oder entlang zumindest eines spezifischen Abschnitts des Oszillations-Kanals des Fluidistors durchgeführt werden.
Der spezifische Abschnitt des Oszillations-Kanals kann beispielsweise gerade verlaufen. Dadurch bietet er sich besonders gut für Ultraschallmessungen wie solche zwischen einem gegenüberliegend angeordneten Sender-Empfänger-Paar an.
Die Ultraschallsensorik weist zum Beispiel einen Ultraschallsender und einen Ultraschallempfänger auf. Insbesondere weist die Ultraschallsensorik genau einen Ultraschallsender und/oder genau einen Ultraschallempfänger auf. Vorzugsweise sind der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger einander gegenüberliegend angeordnet.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die einzelnen Messwerte der Heizdraht-Messgröße, Laufzeiten und/oder Phasendifferenzen eine Messkurve mit sinusförmigen Verlauf beschreiben und/oder anhand der Messwerte der Heizdraht-Messgröße, Laufzeiten und/oder Phasendifferenzen eine Messkurve mit sinusförmigen Verlauf ermittelt wird, und wobei vorzugsweise basierend auf der Frequenz der Sinuskurve die Oszillationsfrequenz bestimmt wird, insbesondere die Frequenz der Sinuskurve als die Oszillationsfrequenz bestimmt wird.
Damit liefert also jede Ultraschallmessung einen Wert der Laufzeit und die Werte mehrerer Messungen beschreiben vorteilhafterweise eine sinusförmige Messkurve. Da sich die Strömungsrichtung des Fluids im Oszillations-Kanal periodisch umkehrt, liegen die zeitlich aufeinander folgenden Messwerte der Laufzeit auf einer Sinuskurve bzw. der zeitliche Verlauf der Messwerte der Laufzeit folgt einer Sinuskurve. Die inverse Periodendauer der Sinuskurve, also deren Frequenz, entspricht dann der Oszillationsfrequenz. Daher kann mit den Ultraschall-Laufzeit-Messungen die Oszillationsfrequenz durch Auswerten oder Bestimmen der Frequenz der durch die Messwerte beschriebenen Sinuskurve ermittelt werden.
Es wird hierbei also ausgenutzt, dass die einzelnen Laufzeitmessungen, insbesondere entlang des spezifischen Abschnitts des Oszillations-Kanals, zeitabhängig von dem oszillierenden Fluid beeinflusst werden und dabei vor allem auch abhängig davon beeinflusst werden, ob das Fluid mit der Ausbreitungsrichtung des Ultraschalls oder gegen die Ausbreitungsrichtung des Ultraschalls strömt. Außerdem hängt das Ergebnis der Messung davon ab, wie schnell das Fluid jeweils strömt. Innerhalb des Oszillations-Kanals ändert sich die Strömungsrichtung des Fluids periodisch und die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids kontinuierlich
Die dadurch bedingten zeitabhängigen Laufzeiten des Ultraschallsignals können durch die Laufzeitmessungen besonders zuverlässig ermittelt und deren sinusförmiger Verlauf ausgewertet werden. Anhand der Messwerte lässt sich daher durch ein Auswerten der Frequenz der durch sie beschriebenen Sinuskurve die Oszillationsfrequenz des im Oszillations-Kanals oszillierenden Teils des Messfluids bestimmen.
Mit anderen Worten, die Laufzeitmessungen ermöglichen es, einen Rückschluss auf die SchwingungsBewegung, also die Oszillations-Frequenz, des oszillierenden Fluids zu ziehen. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, die Laufzeit durch den innerhalb des Oszillations-Kanals des Fluidistors oszillierenden Teil des Messfluids zu messen.
Gleiches gilt entsprechend für die Messungen der Heizdraht-Messgrößen und/oder Phasendifferenzen.
In einer Ausführungsform werden die einzelnen Messungen zeitlich aufeinanderfolgend und/oder in äquidistanten Zeitabständen durchgeführt.
Beispielsweise kann durch die aufgenommenen Messwerte eine Sinuskurve mittels eines Fits gelegt werden, etwa mittels der Methode der kleinsten Fehlerquadrate, um die Messkurve mit sinusförmigen Verlauf zu ermitteln.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass zwei aufeinanderfolgende Heizdraht-Messgrößen-Messungen, Laufzeitmessungen und/oder Phasendifferenzmessungen jeweils einen ersten Zeitabstand zueinander aufweisen und vorzugsweise der erste Zeitabstand (a) 1 ps oder mehr, vorzugsweise 10 ps oder mehr, vorzugsweise 50 ps oder mehr, vorzugsweise 100 ps oder mehr, vorzugsweise 500 ps oder mehr, vorzugsweise 1 ns oder mehr, vorzugsweise 50 ns oder mehr, vorzugsweise 100 ns oder mehr, vorzugsweise 500 ns oder mehr, vorzugsweise 1 µs oder mehr, vorzugsweise 10 µs oder mehr, vorzugsweise 50 µs oder mehr, vorzugsweise 100 µs oder mehr, vorzugsweise 500 µs oder mehr, vorzugsweise 1 ms oder mehr, vorzugsweise 10 ms oder mehr, vorzugsweise 50 ms oder mehr, vorzugsweise 100 ms oder mehr, vorzugsweise 500 ms oder mehr, vorzugsweise 1 s oder mehr, vorzugsweise 5 s oder mehr, vorzugsweise 10 s oder mehr, vorzugsweise 50 s oder mehr, vorzugsweise 100 s oder mehr, (b) 100 s oder weniger, vorzugsweise 50 s oder weniger, vorzugsweise 10 s oder weniger, vorzugsweise 1 s oder weniger, vorzugsweise 500 ms oder weniger, vorzugsweise 100 ms oder weniger, vorzugsweise 50 ms oder weniger, vorzugsweise 10 ms oder weniger, vorzugsweise 5 ms oder wneiger, vorzugsweise 1 ms oder weniger, vorzugsweise 500 µs oder weniger, vorzugsweise 100 µs oder weniger, vorzugsweise 50 µs oder weniger, vorzugsweise 10 µs oder weniger, vorzugsweise 1 µs oder weniger, vorzugsweise 500 ns oder weniger, vorzugsweise 100 ns oder weniger, vorzugsweise 50 ns oder weniger, vorzugsweise 10 ns oder weniger, vorzugsweise 1 ns oder weniger, vorzugsweise 500 ps oder weniger, vorzugsweise 100 ps oder weniger, vorzugsweise 50 ps oder weniger, vorzugsweise 10 ps oder weniger, vorzugsweise 1 ps oder weniger, und/oder (c) zwischen 1 ps und 100 s, vorzugsweise zwischen 1 ps und 1 ms, wie zwischen 1 ps und 1 µs oder zwischen 1 µs und 1 ms, oder zwischen 1 ms und 100 s, wie zwischen 1 ms und 1 s oder zwischen 1 s und 100 s, beträgt.
Die genannten Abstände zwischen zwei Heizdraht-Messgrößen-Messungen, Laufzeitmessungen und/oder Phasendifferenzmessungen ermöglichen es, den vorzugsweise innerhalb des Oszillations-Kanals strömenden Teil des Fluids bei ausreichend vielen Zeitpunkten zu vermessen, um einerseits zuverlässig die Oszillationsfrequenz bestimmen zu können, und andererseits bei nur so vielen Zeitpunkten, um das Verfahren möglichst effizient durchführen zu können.
In einer Ausführungsform werden wenigstens 2, vorzugsweise wenigstens 10, vorzugsweise wenigstens 50, vorzugsweise wenigstens 100, höchstens 10000 und/oder zwischen 2 und 10000 Messpunkte pro Sinusperiode aufgenommen.
In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der erste Zeitabstand mindestens so klein gewählt wird, dass auch bei einer weiteren Reduzierung des zeitlichen Abstandes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Heizdraht-Messgrößen-Messungen, Laufzeitmessungen und/oder Phasendifferenzmessungen die bestimmte Oszillationsfrequenz konstant bleibt, insbesondere bei einem unter gleichen Bedingungen in der Strömungsleitung strömenden Fluid. Dadurch ist sichergestellt, dass die Oszillationsfrequenz richtig bestimmt wird, da ausreichend viele Messpunkte erfasst werden. Oder anders ausgedrückt, die durch die Heizdraht-Messgrößen-Messungen, Laufzeitmessungen und/oder Phasendifferenzmessungen ermittelte Messkurve hat die durch die Fluid-Oszillation bedingte Sinuskurve bei ausreichend vielen Stützstellen abgetastet, um die wahre Sinuskurve zu rekonstruieren und damit die zutreffende Oszillations-Frequenz bestimmen zu können. Oder nochmal anders ausgedrückt, es wird das Nyquist-Kriterium erfüllt.
Beispielsweise kann der maximal zulässige zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgende Heizdraht-Messgrößen-Messungen, Laufzeitmessungen und/oder Phasendifferenzmessungen dadurch bestimmt werden, indem der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgende Heizdraht-Messgrößen-Messungen, Laufzeitmessungen und/oder Phasendifferenzmessungen solange reduziert wird, bis auch bei einer weiteren Reduzierung des zeitlichen Abstandes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Heizdraht-Messgrößen-Messungen, Laufzeitmessungen und/oder Phasendifferenzmessungen die bestimmte Oszillationsfrequenz konstant bleibt. Diese Bestimmung muss freilich vorteilhafterweise bei einem unter gleichen Bedingungen in der Strömungsleitung strömenden Fluid nur einmalig durchgeführt werden. Der ermittelte Zeitabstand kann dann als erster Zeitabstand, etwa in einem Speicher, hinterlegt und/oder von dort wieder abgerufen werden.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Laufzeitmessungen und/oder Phasendifferenzmessungen mittels eines, vorzugsweise ortsfesten, Ultraschallsenders einer Ultraschallsensorik und eines, vorzugsweise ortsfesten, Ultraschallempfängers der Ultraschallsensorik durchgeführt werden und/oder dass die Laufzeitmessungen und/oder Phasendifferenzmessungen entlang eines Übertragungswegs zwischen dem Ultraschallsender und dem Ultraschallempfänger durchgeführt werden.
Es ist als besonders vorteilhaft hervorzuheben, dass die Laufzeitmessungen und/oder Phasendifferenzmessungen mit nur einem einzigen Ultraschallsender und einem einzigen Ultraschallempfänger erfolgen können. Ein Wechsel der Schallrichtung ist, im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren, nicht notwendig. Dadurch kann der Aufbau vorliegend deutlich kompakter sein und das Verfahren sehr viel effizienter durchgeführt werden. Dadurch wird gleichzeitig auch noch die Fehleranfälligkeit reduziert. Die mit dem vorgeschlagenen Verfahren gewonnenen Ergebnisse sind dadurch auch zuverlässiger.
Der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger sind vorzugsweise von der Ultraschallsensorik aufgewiesen.
Vorzugsweise ist der physikalische Abstand zwischen dem Ultraschallsender und dem Ultraschallempfänger bekannt und damit die Länge des Übertragungsweges bekannt.
Beispielsweise kann der physikalische Abstand mittels einer Kalibriermessung bestimmt werden oder bestimmbar sein. Hierbei wird durch ein innerhalb des Oszillations-Kanals befindliches bekanntes, vorzugsweise ruhendes, Fluid bei bekanntem Druck und bei bekannter Temperatur die Laufzeit eines Ultraschallsignals vom Sender zum Empfänger gemessen. Damit kann der physikalische Abstand bestimmt werden.
In einer Ausführungsform sind der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger an gegenüberliegenden Enden des spezifischen Abschnitts des Oszillations-Kanals, entlang dessen die Laufzeitmessungen und/oder Phasendifferenzmessungen durchgeführt werden, vorzugsweise innerhalb des Gehäuses, angeordnet.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallpropagation bei allen Laufzeitmessungen und/oder Phasendifferenzmessungen entlang derselben Richtung erfolgt.
Es ist überraschend erkannt worden, dass es insbesondere der Fluidistor ermöglicht, alle Ultraschallmessungen entlang einer einzigen Richtung durchzuführen. Mit anderen Worten, es muss nur entlang einer Richtung, insbesondere also von einem einzigen Sender zu einem einzigen Empfänger, geschallt werden. Da sich in dem Oszillations-Kanal die Strömungsrichtung des darin befindlichen Fluids periodisch umkehrt, kann auch bei den entlang derselben Richtung durchgeführten Messungen abwechselnd entlang und entgegen der Strömungsrichtung des Fluids gemessen werden. Der Fluidistor nimmt hierbei sozusagen die Umkehr der Messrichtung inhärent zyklisch vor, ohne dass dies durch einen Wechsel des Ultraschallsenders und des Ultraschallempfängers erfolgten muss.
Damit wird vor allem das bei herkömmlichen Verfahren notwendige Umschalten der Senderichtung überflüssig. Dadurch genügt auch ein einziges Sender-Empfänger-Paar. Dadurch sind die Messungen schneller und günstiger durchführbar.
In einer Ausführungsform verläuft die Richtung, entlang derer die Ultraschallpropagation erfolgt, geradlinig von dem Ultraschallsender zu dem Ultraschallempfänger. Vorzugsweise verläuft die Richtung dann parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung des spezifischen Abschnitts des Oszillations-Kanals.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Laufzeitmessungen und/oder Phasendifferenzmessungen mittels eines kontinuierlich ausgesendeten oder mittels eines periodisch ein- und ausgeschaltenen Ultraschallsignals erfolgen.
Es hat sich überraschend gezeigt, dass es mit dem vorgeschlagenen Verfahren möglich ist, das Ultraschallsignal kontinuierlich auszusenden und damit „Totzeiten“ der Messung zu vermeiden. Dadurch kann die Laufzeit und somit die Oszillations-Frequenz und die Dichte oder ein Maß dafür kontinuierlich bestimmt werden.
Dies ist vor allem deshalb möglich, da das Verfahren mit nur einem einzigen Sender-Empfänger-Paar arbeiten kann. Dies ist aufgrund des periodischen Wechsels der Strömungsrichtung innerhalb des Oszillations-Kanals möglich, zu welchem bereits weiter oben Ausführungen gemacht wurden.
Damit kann mit dem Verfahren kontinuierlich das strömende Fluid vermessen und basierend auf den Messungen kontinuierlich die Oszillationsfrequenz und somit die Dichte oder ein Maß dafür bestimmt werden.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass dem, insbesondere kontinuierlichen, Ultraschallsignal sendeseitig, vorzugsweise periodisch, Marker aufgeprägt und diese Marker empfangsseitig detektiert werden und/oder das Ultraschallsignal sendeseitig zeitabhängig moduliert wird, und wobei vorzugsweise basierend zumindest auf einer Auswertung der Marker und/oder der Modulation die Laufzeiten und/oder Phasendifferenzen bestimmt werden.
Durch die Marker und/oder die Modulation ist es besonders einfach und dennoch zuverlässig möglich, eine relative Zuordnung eines Sende- und Empfangszeitpunkts durchzuführen und somit aus der Zeitdifferenz die Laufzeit des Ultraschallsignals zu bestimmen.
Vorzugsweise hat ein Marker eine zeitliche Ausdehnung von weniger als 50 %, vorzugsweise von weniger als 20 %, vorzugsweise von weniger als 10 %, vorzugsweise von weniger als 7 %, vorzugsweise von weniger als 5 %, vorzugsweise von weniger als 3 %, vorzugsweise von weniger als 1 %, vorzugsweise von weniger als 0,1 %, vorzugsweise von weniger als 0,01 %, des zeitlichen Abstands zweier aufeinanderfolgenden Marker. Dadurch können die einzelnen Marker zuverlässig voneinander unterschieden werden. Alternativ oder ergänzend hat ein Marker eine zeitliche Ausdehnung von wenigstens 0,0001 %, vorzugsweise von wenigstens 0,001 %, vorzugsweise von wenigstens 0,01 %, vorzugsweise von wenigstens 0,1 %, vorzugsweise von wenigstens 1 %, des zeitlichen Abstands zweier aufeinanderfolgenden Marker. Dadurch kann der einzelne Marker noch zuverlässig detektiert werden.
Beispielsweise kann der Marker in einer Ausführungsform eine zeitliche Ausdehnung von 1 % oder mehr, vorzugsweise von 5 % oder mehr, und/oder von 10 % oder weniger, vorzugsweise von 5 % oder weniger, der maximal gemessenen Laufzeit oder der maximalen Propagationszeit des Ultraschallsignals zwischen Sender und Empfänger aufweisen. Beispielsweise kann die zeitliche Ausdehnung des Markers zwischen 1 % und 10 %, vorzugsweise zwischen 5 % und 8 %, der maximal gemessenen Laufzeit oder der maximalen Propagationszeit des Ultraschallsignals zwischen Sender und Empfänger aufweisen.
Die zeitliche Ausdehnung eines Markers ist vorzugsweise durch die Full-Width-At-Half-Maximum (FWHM) des Markers und/oder seiner Einhüllenden definiert oder definierbar.
Beispielsweise kann jedem empfangsseitig aufgeprägten Marker eine fortlaufende Nummer zugeordnet werden und der jeweilige Zeitpunkt des Aussendens. Indem empfangsseitig die empfangenen Marker mitgezählt werden und der Zeitpunkt des Empfangs eines jeden Markers bekannt ist, kann so die Laufzeit eines jeden Markers ermittelt werden. Die Laufzeiten werden dann vorzugsweise zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten bestimmt, die einen zeitlichen Abstand gemäß dem zeitlichen Abstand der aufeinanderfolgenden Marker haben.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Bestimmen der Dichte oder eines Maßes dafür des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids ferner einen definierten oder definierbaren Proportionalitätsfaktor einbezieht und/oder ferner zumindest ein Ergebnis zumindest einer Kalibrierung einbezieht.
Beispielsweise kann der Proportionalitätsfaktor Ergebnisse einer Kalibrierung einbeziehen oder ein solches Ergebnis sein und/oder vollständig durch eine Kalibrierung ermittelt werden oder ermittelbar sein. Dies ist eine besonders einfache Möglichkeit, ausgehend von der bestimmten Oszillationsfrequenz und des bestimmten Differenzdrucks für eine gegebene Messvorrichtung und/oder eine gegebene Strömungsleitung-Messvorrichtung-Anordnung (beispielsweise ein als Teil der Strömungsleitung eingesetzter Fluidistor oder ein in einer Abzweigung zur Strömungsleitung eingesetzter Fluidistor) die Dichte oder ein Maß dafür zu bestimmen. Dabei kann der Einfluss einer Querschnittsverjüngung (sowohl in der Messvorrichtung als auch in der Strömungsleitung) (beispielsweise eine etwaig eingesetzten Blende oder Venturi-Düse) ohne zusätzlichen Aufwand inhärent mit berücksichtigt werden, indem diese Teil der Anordnung ist.
Beispielsweise kann eine Kalibrierung aufweisen, dass durch die zu kalibrierende Messvorrichtung und/oder durch die zu kalibrierende Strömungsleitung-Messvorrichtung-Anordnung ein Fluid, wie Luft, mit bekannter Dichte und/oder mit bekanntem Volumen geführt wird und dabei die spezifische Frequenz, insbesondere die Oszillationsfrequenz im Oszillations-Kanal des Fluidistors, und/oder ein Differenzdruck ermittelt wird. Aus der bekannten Dichte, dem ermittelten Differenzdruck und/oder der ermittelten spezifischen Frequenz lässt sich ein Proportionalitätsfaktor berechnen. Alternativ oder ergänzend kann durch Variation des Volumens und mehrerer Einzelmessungen eine Beziehung zwischen der Dichte oder eines Maßes dafür, der spezifischen Frequenz und dem Differenzdruck erhalten werden, welche vorteilhafterweise bei der Ermittlung der Dichte oder eines Maßes dafür einbezogen werden kann.
Eine Kalibrierung kann beispielsweise eine Einzelmessung oder mehrere Messdurchgänge, insbesondere unter Variation einer oder mehrerer Parameterwerte, aufweisen.
Das Fluid-Volumen kann während der Kalibrierung beispielsweise mittels eines, insbesondere geeichten, Turbinenradzählers bestimmt werden.
Vorzugsweise wird ein einmalig ermittelter Proportionalitätsfaktor verwendet. Der Proportionalitätsfaktor muss demnach nur einmal ermittelt werden, beispielsweise vor Inbetriebnahme der Anlage, bei der eine Dichtemessung erfolgen soll. Vorzugsweise wird der Proportionalitätsfaktor einmalig für eine gegebene Messvorrichtung und/oder eine gegebene Strömungsleitung-Messvorrichtung-Anordnung ermittelt.
Der Proportionalitätsfaktor kann vorzugsweise in einem Speicher abgelegt und von dort abgerufen werden, um die Dichte oder ein Maß dafür zu bestimmen.
Vorzugsweise ist der Proportionalitätsfaktor Ergebnis einer Kalibriermessung an der Messvorrichtung.
Eine Kalibriermessung kann vorteilhafterweise bei bekannten Druck- und/oder Temperaturbedingungen an definierten oder definierbaren Messpunkten innerhalb der Messvorrichtung durchgeführt werden. Entsprechend kann ein Proportionalitätsfaktor für eine bekannte Druck- und/oder Temperaturbedingung gültig sein.
Für eine Kalibriermessung kann, wie bereits oben beschrieben wurde, beispielsweise für ein Fluid bekannter Dichte der Differenzdruck und die spezifische Frequenz ermittelt werden und somit (insbesondere für die jeweiligen Bedingungen für Druck und Temperatur des Fluids an den jeweiligen Messpunkten) ein Proportionalitätsfaktor als Ergebnis der Kalibriermessung erhalten werden. Dabei kann der Proportionalitätsfaktor von dem jeweiligen Druck und der jeweiligen Temperatur abhängen.
Ein Ergebnis der Kalibriermessung, also etwa der Proportionalitätsfaktor, kann dann für die eigentliche Dichtebestimmung beim Einsatz der Messvorrichtung verwendet werden. Vorzugsweise wird beim Einsatz der Messvorrichtung im Rahmen der Dichtebestimmung der bestehende Druck und/oder die bestehende Temperatur (insbesondere an den bei der Kalibriermessung gewählten Messpunkten) ermittelt und einbezogen. Dadurch können etwaige von der Kalibriermessung abweichende Druck- und/oder Temperaturbedingungen berücksichtigt werden.
So kann die Bestimmung der Dichte oder ein Maß dafür des Fluids durch Einbeziehen des bestehenden Drucks und/oder der bestehenden Temperatur für jeweils vorliegende Dichte- und/oder Temperaturbedingungen zuverlässig durchgeführt werden.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt dadurch gelöst, dass ein Verfahren zur Ermittlung der Reinheit oder eines Maßes dafür eines durch eine Strömungsleitung strömenden Fluids, das Verfahren aufweisend:

Bestimmen einer Dichte oder eines Maßes dafür des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids mit einem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung; und

Ermitteln basierend zumindest auf der bestimmten Dichte oder eines Maßes dafür und einer für das strömende Fluid vorgegebenen oder vorgebbaren Soll-Dichte und/oder eines für das strömende Fluid vorgegebenen oder vorgebbaren Soll-Dichte-Maßes, vorzugsweise auf einem Unterschied zwischen diesen beiden Dichten und/oder Maßen, die Reinheit oder ein Maß dafür des strömenden Fluids, vorgeschlagen wird.
Insoweit wurde von den Erfindern erkannt, dass basierend auf der vorgeschlagenen Bestimmung einer Dichte oder eines Maßes dafür auch die Reinheit oder ein Maß dafür des strömenden Fluids sehr zuverlässig ermittelt werden kann.
Alle in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung genannten Vorteile und Optionen gelten hier ganz entsprechend. Daher kann an dieser Stelle auf die weiter oben gemachten Ausführungen verwiesen werden.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß einem dritten Aspekt dadurch gelöst, dass eine Messvorrichtung zum Bestimmen einer Dichte oder eines Maßes dafür eines durch eine Strömungsleitung strömenden Fluids, insbesondere in einem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung,
wobei die Messvorrichtung derart mit der Strömungsleitung fluidal verbunden oder verbindbar ist, so dass zumindest ein Teil des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids als Messfluid durch die Messvorrichtung entlang eines Strömungsweges mit zumindest einer bereichsweisen und/oder abschnittsweisen Verjüngung des Strömungsquerschnitts und entlang eines von dem strömenden Fluid zumindest bereichsweise umströmbaren Störkörper führbar ist;
wobei die Messvorrichtung einen Differenzdrucksensor aufweist und/oder mit einem solchen in Wirkverbindung steht oder bringbar ist, mit dem ein durch die Querschnittsverjüngung bewirkter Differenzdruck des durch diese Querschnittsverjüngung strömenden Messfluids ermittelbar ist, und der vorzugsweise dazu eingerichtet ist, den Differenzdruck zu ermitteln;
wobei die Messvorrichtung eine Frequenz-Ermittlungseinheit aufweist und/oder mit einer solchen in Wirkverbindung steht oder bringbar ist, die vorzugsweise dazu eingerichtet ist, eine Frequenz zumindest einer von zumindest Teilen des Messfluids zumindest mittelbar und/oder zumindest teilweise aufgrund des Störkörpers ausgeführten periodischen Strömungsbewegung als spezifische Frequenz zu ermitteln; und
wobei die Messvorrichtung eine erste Recheneinheit aufweist und/oder mit einer solchen in Wirkverbindung steht oder bringbar ist, die vorzugsweise dazu eingerichtet ist, die Dichte oder eines Maßes dafür des strömenden Fluids basierend zumindest auf dem ermittelten Differenzdruck und der ermittelten spezifischen Frequenz zu bestimmen, vorgeschlagen wird.
Alle in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung genannten Vorteile und Optionen in Bezug auf die Messvorrichtung und deren Teile, insbesondere auch deren Anordnung relativ zueinander und innerhalb der Messvorrichtung, sowie die Recheneinheit gelten hier ganz entsprechend. Die entsprechenden Merkmale können auch bei der vorgeschlagenen Messvorrichtung, insbesondere einzeln und in beliebiger Kombination, vorgesehen sein. Daher kann an dieser Stelle auf die weiter oben gemachten Ausführungen verwiesen werden. Insbesondere kann der konstruktive Aufbau der Messvorrichtung wie oben beschrieben sein.
Insbesondere kann die Querschnittsverjüngung wie oben beschrieben realisiert sein. Insbesondere weist also der Strömungskanal eine Blende auf.
Außerdem weist auch hier, wie bereits oben beschrieben, der Strömungskanal den Störkörper vorteilhafterweise auf.
Die Frequenz-Ermittlungseinheit kann vorteilhafterweise aufgebaut sein wie die in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung beschriebene zweite Recheneinheit. Die Frequenz-Ermittlungseinheit kann zumindest einen der weiter oben beschriebenen Sensoren zur Auswertung der periodischen Pendelbewegung aufweisen (beispielsweise eine Kamera, einen Heizdraht oder eine Ultraschallsensorik).
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung einen Fluidistor aufweist oder darstellt und wobei vorzugsweise
die Frequenz-Ermittlungseinheit eine Ultraschallsensorik aufweist, die vorzugsweise dazu eingerichtet ist, eine Vielzahl von Messungen der Laufzeit und/oder Phasendifferenz eines durch den innerhalb zumindest eines Oszillations-Kanals des Fluidistors mit einer Oszillationsfrequenz oszillierenden Teil des Messfluids propagierenden Ultraschallsignals durchzuführen, und/oder die Frequenz-Ermittlungseinheit eine Rechenvorrichtung, insbesondere in Form der zweiten Recheneinheit, aufweist und/oder mit einer solchen in Wirkverbindung steht oder bringbar ist, die vorzugsweise dazu eingerichtet ist, basierend zumindest auf den bestimmten Laufzeiten und/oder Phasendifferenzen die Oszillationsfrequenz als spezifische Frequenz zu ermitteln.
Ein Fluidistor hat sich überraschend als besonders vorteilhaft herausgestellt, um die Dichte oder ein Maß dafür des durch eine Strömungsleitung strömenden Fluids zu bestimmen, wenn der Fluidistor mit der Strömungsleitung fluidal verbunden ist. Denn anhand der Oszillationsfrequenz des in dem Oszillations-Kanal des Fluidistors oszillierenden Teil des Messfluids und des Differenzdrucks kann zuverlässig auf die Dichte des Fluids geschlossen werden. Die Oszillationsfrequenz und auch der Differenzdruck kann sehr zuverlässig innerhalb des Fluidistors ermittelt werden.
Die Bestimmung lässt sich dabei sowohl in Echtzeit oder nahezu in Echtzeit als auch in besonders zuverlässiger und in dennoch robuster Weise ermitteln. Mit dem vorgeschlagenen Fluidistor sind sehr genaue Messung und daher auch eine sehr präzise Bestimmung der Dichte oder eines Maßes dafür möglich.
In einer Ausführungsform ist der Fluidistor mit seinem Fluidein- und/oder Fluidauslass derart mit der Strömungsleitung fluidal verbunden oder verbindbar, so dass zumindest ein Teil des strömenden Fluids als Messfluid über den Fluideinlass in den Fluidistor einleitbar und durch den Fluidistor führbar ist sowie vorzugsweise über den Fluidauslass aus dem Fluidistor ausleitbar und vorzugsweise zurück in die Strömungsleitung führbar ist. Der Aufbau eines Fluidistors kann sehr kompakt ausgeführt und der Fluidistor damit sehr platzsparend sein.
In einer Ausführungsform ist der Fluidistor zu der Strömungsleitung oder einem Abschnitt davon fluidal parallel oder in Reihe schaltbar.
In einer Ausführungsform ist die Ultraschallsensorik, insbesondere jeweils der Ultraschallsender und/oder der Ultraschallempfänger, zumindest teilweise innerhalb eines Gehäuses des Fluidistors angeordnet.
Alle in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung genannten Vorteile und Optionen in Bezug auf den Fluidistor, die Ultraschallsensorik, insbesondere auch deren Anordnung relativ zueinander und innerhalb des Fluidistors, sowie die Recheneinheit gelten hier ganz entsprechend. Die entsprechenden Merkmale können auch bei dem vorgeschlagenen Fluidistor, insbesondere einzeln und in beliebiger Kombination, vorgesehen sein. Daher kann an dieser Stelle auf die weiter oben gemachten Ausführungen verwiesen werden. Insbesondere kann der konstruktive Aufbau des Fluidistors wie oben beschrieben sein.
Die Rechenvorrichtung ist also vorteilhafterweise identisch zur zweiten Recheneinheit.
Optional weist der Fluidistor einen Heizdraht-Sensor auf, insbesondere im Oszillations-Kanal.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Teile der Ultraschallsensorik, insbesondere der Ultraschallsender und/oder der Ultraschallempfänger, nicht in den Oszillations-Kanal hineinragen und/oder zumindest einzelne Teile der Ultraschallsensorik, insbesondere der Ultraschallsender und/oder der Ultraschallempfänger der Ultraschallsensorik, vollständig oder zumindest teilweise innerhalb eines Gehäuses des Fluidistors angeordnet sind.
Die Teile der Sensorik (wie also vor allem der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger) können jeweils vollständig oder zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses des Fluidistors angeordnet sein. Dadurch wird die Fluid-Schwingung im Oszillations-Kanal nicht oder nicht wesentlich beeinträchtigt.
In einer Ausführungsform sind der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger an gegenüberliegenden Enden des spezifischen Abschnitts des Oszillations-Kanals, entlang dessen die Ultraschallmessungen durchgeführt werden, vorzugsweise innerhalb des Gehäuses, angeordnet.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass der Oszillations-Kanal des Fluidistors einen Verbindungskanal, der zwei, insbesondere auf Höhe des innerhalb des Hauptkanals angeordneten Störkörpers oder, insbesondere um bis zu 50 cm, vorzugsweise um bis zu 30 cm, vorzugsweise um bis zu 15 cm, vorzugsweise um bis zu 10 cm, vorzugsweise um bis zu 5 cm, stromauf- oder stromabwärts zu dem Störkörper versetzt vorgesehene, Öffnungen des Hauptkanals fluidal miteinander verbindet, aufweist oder darstellt.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß einem vierten Aspekt dadurch gelöst, dass eine Verwendung eines Fluidistors als Messvorrichtung, insbesondere gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung, zur Bestimmung einer Dichte oder eines Maßes dafür eines durch eine Strömungsleitung strömenden Fluids, zur Ermittlung der Reinheit oder eines Maßes dafür eines durch eine Strömungsleitung strömenden Fluids und/oder in einem Verfahren gemäß dem ersten und/oder zweiten Aspekt der Erfindung, vorgeschlagen wird.
Alle in Bezug auf den ersten, zweiten und/oder dritten Aspekt der Erfindung genannten Vorteile und Optionen gelten hier ganz entsprechend. Daher kann an dieser Stelle auf die weiter oben gemachten Ausführungen verwiesen werden.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß einem fünften Aspekt dadurch gelöst, dass eine Fluid-Bereitstellungs-Einheit, insbesondere Wasserstoff-Betankungs-Einheit, aufweisend zumindest eine Messvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung, vorgeschlagen wird.
Beispielsweise kann dadurch die Dichte oder ein Maß dafür des bereitgestellten Fluids in Echtzeit oder nahezu in Echtzeit während der Bereitstellung des Fluids ermittelt werden. Ein Betankungsvorgang kann dann beispielsweise abgebrochen werden, wenn die vorgegebene Dichte oder eines Maßes dafür des Fluids nicht der tatsächlichen Dichte oder eines Maßes dafür des Fluids entspricht. Alternativ oder ergänzend kann ein Informationssignal erzeugt werden, das, beispielsweise einem anderen System, wie einem Warnsystem und/oder Protokollierungssystem, zuführbar ist. Das andere System kann dadurch sehr zuverlässig über die Dichte oder eines Maßes dafür des bereitgestellten Fluids informiert werden.
Alle in Bezug auf den ersten, zweiten und/oder dritten Aspekt der Erfindung genannten Vorteile und Optionen gelten hier ganz entsprechend. Daher kann an dieser Stelle auf die weiter oben gemachten Ausführungen verwiesen werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen erläutert werden.
Dabei zeigen:

1a eine schematische Ansicht einer ersten Anordnung mit einer Strömungsleitung und einem Fluidistor als Messvorrichtung;
1b eine schematische Ansicht einer zweiten Anordnung mit einer Strömungsleitung und einem Fluidistor als Messvorrichtung;
1c eine schematische Ansicht einer dritten Anordnung mit einer Strömungsleitung und einer anderen Messvorrichtung;
2 eine schematische Querschnittsansicht des Fluidistors aus 1a;
3a eine schematische Querschnittsansicht des Fluidistors aus 2 mit einem Fluidfluss während eines ersten Betriebszustandes des Fluidistors;
3b eine schematische Querschnittsansicht des Fluidistors aus 2 mit einem Fluidfluss während eines zweiten Betriebszustandes des Fluidistors;
4 ein Diagramm mit einer Messkurve der gemessenen Werte der Laufzeiten; und
5 eine schematische Ansicht einer Wasserstoff-Betankungs-Einheit.

Beschreibung der Ausführungsformen
1a zeigt eine erste Anordnung 1 in einer schematischen Ansicht, mit einer Strömungsleitung 3 und einem zu einem Durchfluss-Abschnitt der Strömungsleitung 3 fluidal parallel geschaltenen Fluidistor 5 als Messvorrichtung. Innerhalb der Strömungsleitung 3 strömt ein Fluid 7 (dargestellt durch einen gestrichelten Pfeil).
2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Fluidistors 5 in größerem Detail. Der Fluidistor 5 kann ein Fluidistor gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung sein.
Der Fluidistor 5 weist einen Fluideinlass 9, durch den ein Messfluid 11 in den Fluidistor 5 hineinströmbar ist, und einen Fluidauslass 13, durch den das Messfluid 11 aus dem Fluidistor 5 hinausströmbar ist, sowie einen im Weiteren als Hauptkanal 15 bezeichneten Strömungskanal, der den Fluideinlass 9 und den Fluidauslass 13 fluidal miteinander verbindet, auf. Innerhalb des Hauptkanals 15 ist ein Störkörper 17 angeordnet, der von dem Messfluid 11 an zwei Seiten umströmbar ist (in 2 wird dieser beispielsweise gerade auf der rechten Seite umströmt). Der Hauptkanal 15 weist stromaufwärts zu dem Störkörper 17 versetzt zwei Öffnungen 19, 21 auf, die beide durch einen Oszillations-Kanal 23 fluidal miteinander verbunden sind und wobei sich die beiden Öffnungen gegenüberliegen, insbesondere sind die beiden Öffnungen 19, 21 in zwei gegenüberliegenden Wandbereichen des Hauptkanals 15. Der Oszillations-Kanal 23 ist also gewissermaßen ein Verbindungskanal zwischen diesen beiden Öffnungen. Der Fluidistor 5 weist außerdem in dem Hauptkanal 15 eine Blende 25 als Querschnittsverjüngung auf. Durch diese Blende 25 kann die Anströmung des Störkörpers 17 mit dem Messfluid 11 eingestellt werden. Stromaufwärts (also vor) und stromabwärts (also hinter) der Blende 25 befindet sich jeweils ein Drucksensor 27 und 29. Mit diesen Drucksensoren 27 und 29 kann ein Differenzdruck des strömenden Messfluids 11 vor und hinter der Blende 25 ermittelt werden.
In der Anordnung 1 (1a) befindet sich eine Blende 31 in dem Durchfluss-Abschnitt der Strömungsleitung 3, und damit also fluidal zwischen den beiden Abzweigungen 33 und 35 der Strömungsleitung 3, welche Abzweigungen mit dem Fluideinlass 9 und dem Fluidauslass 13 des Fluidistors 5 fluidal verbunden sind. Durch die Blende 25 kann der Teil des in der Strömungsleitung 3 strömenden Fluids 7, der über die Abzweigung 33 und den Fluideinlass 9 als Messfluid 11 durch den Fluidistor 5 geführt wird, definiert werden oder definierbar sein. Beispielsweise kann eine kleinere Blendenöffnung zu einem größeren Fluidstrom über den Fluidistor 5 führen und umgekehrt.
3a zeigt die schematische Querschnittsansicht des Fluidistors aus 2 mit eingezeichnetem Fluidfluss während eines ersten Betriebszustandes des Fluidistors. 3b zeigt die schematische Querschnittsansicht des Fluidistors aus 2 mit eingezeichnetem Fluidfluss während eines zweiten Betriebszustandes des Fluidistors.
Trifft nun das Messfluid 11, von dem Fluideinlass 9 kommend und nachdem es die in dem Hauptkanal 15 angeordnete Blende 25 durchströmt hat, auf den in dem Hauptkanal 15 angeordneten Störkörper 17, so muss es diesen umströmen, um zu dem Fluidauslass 13 zu gelangen. Wenn das Messfluid 11 den Störkörper 17 rechtsherum umströmt, wie es in 3a illustriert ist, führt dies zu einem Überdruck an der Öffnung 19 (gekennzeichnet durch ein „+“) und zu einem Unterdruck an der Öffnung 21 (gekennzeichnet durch ein „-“). Aufgrund der Druckverhältnisse strömt innerhalb des Oszillations-Kanals 23 ein Teil 37 des Messfluids 11 von der Öffnung 19 zur Öffnung 21, also in 3a entgegen des Uhrzeigersinns. Dies ist durch entsprechende Pfeile innerhalb des Oszillations-Kanals 23 illustriert. Dadurch wird ein Druckausgleich bewirkt. Dies wiederum führt letztlich dazu, dass das Messfluid 11 den Störkörper 17 linksherum umströmt, und sich eine umgekehrte Druckverteilung (wieder gekennzeichnet durch ein „+“ und ein „-“) an den Öffnungen 19, 21 aufbaut. Aufgrund der neuen Druckverhältnisse strömt dann, wie in 3b dargestellt, innerhalb des Oszillations-Kanals 23 ein Teil 37 des Messfluids 11 von der Öffnung 21 zur Öffnung 19, also in 3b im Uhrzeigersinn. Die Druckverhältnisse wechseln periodisch, weshalb Fluid in dem Oszillations-Kanals 23 oszilliert, sich also periodisch die Strömungsrichtung des Fluids innerhalb des Oszillations-Kanals 23 umkehrt. Der Oszillations-Kanal 23 wird aus diesem Grund in der vorliegenden Anmeldung als Oszillations-Kanal bezeichnet.
Der Oszillations-Kanal 23 und der Hauptkanal 15 sind innerhalb eines Gehäuses 39 des Fluidistors 5 ausgebildet. Dem Fachmann ist es bekannt, dass das oszillierende Fluid 37 freilich laufend durch neue Teile 37 des in den Fluidistor 5 einströmenden Messfluids 11 ausgetauscht wird.
Innerhalb des Gehäuses 39 sind ein Ultraschallsender 41 und ein Ultraschallempfänger 43 ortsfest angeordnet. Zwischen Sender 41 und Empfänger 43 können Messungen der Laufzeit eines Ultraschallsignals 45 (das der Übersichtlichkeit halber nur in 2, nicht aber in 3a und 3b, dargestellt ist) entlang eines spezifischen Abschnitts 47 des Oszillations-Kanals 23 durchgeführt werden. Der spezifische Abschnitt 47 ist dabei ein gerader Abschnitt des Oszillations-Kanals 23. An den beiden Enden des spezifischen Abschnitts 47 sind der Ultraschallsender 41 und der Ultraschallempfänger 43 vorgesehen. Während der Teil 37 des Messfluids innerhalb des Oszillations-Kanals 23 oszilliert, werden mehrere Laufzeitmessungen zwischen Sender 41 und Empfänger 43 durchgeführt. Das heißt, es werden mehrere Messungen der Laufzeit des von dem Sender 41 ausgesendeten und von dem Empfänger 43 empfangenen Ultraschallsignals 45 durchgeführt, während sich die Strömungsrichtung des Fluids in dem Oszillations-Kanal 23 periodisch umkehrt. Die Ausbreitung (Propagation) des Ultraschallsignals 45 erfolgt dabei immer entlang derselben Richtung R entlang des spezifischen Abschnitts 47 und durch das darin oszillierende Fluid.
4 zeigt eine Messkurve, die sich durch die Vielzahl von aufeinanderfolgenden Laufzeitmessungen durch das oszillierende Fluid entlang des spezifischen Abschnitts 47 (also zwischen Sender 41 und Empfänger 43) ergeben.
Da das Fluid aufgrund dessen periodisch umkehrenden Strömungsrichtung zyklisch einmal auf den Sender 41 zuströmt und einmal wieder von ihm wegströmt, ist die Laufzeit des Ultraschallsignals 45 entlang des spezifischen Abschnitts 47 vom Sender 41 bis zum Empfänger 43 periodisch vergrößert und verkleinert, während das Ultraschallsignal 45 durch das Fluid propagiert. Insgesamt beschreiben die aufeinanderfolgenden, in gleichen Zeitabständen ermittelten, Messwerte der Laufzeit damit eine Messkurve mit einem sinusförmigen Verlauf. Die einzelnen Messwerte sind in 4 durch Kreisflächen dargestellt. Außerdem ist auch der durch die Messwerte beschriebene Sinus zur Illustration in 4 eingezeichnet. Eine Periode der Sinus-Messkurve entspricht dabei gerade einem Strömungszyklus innerhalb des Oszillations-Kanals.
Anhand der Messwerte kann die Oszillationsfrequenz f der Fluidschwingung im Oszillations-Kanal 23 bestimmt werden. Dazu wird das inverse der Periodendauer T oder direkt die Frequenz f der Sinus-Messkurve ermittelt, die gerade der Oszillationsfrequenz f entspricht.
Die periodische Strömungsbewegung des Messfluids 37 innerhalb des Oszillations-Kanals 23 in Form einer Oszillation kommt aufgrund der periodisch wechselnden Druckverhältnisse an den Öffnungen 19 und 21 zustande. Diese wechselnden Druckverhältnisse finden ihre Ursache wiederum in dem Störkörper 17, welcher das Messfluid 11 dazu veranlasst, den Störkörper abwechselnd, und zwar mit eben der Oszillationsfrequenz f, links und rechts zu umströmen. Die ermittelte Oszillationsfrequenz f entspricht vorliegend gerade der spezifischen Frequenz.
Während das Messfluid 11 durch den Fluidistor 5 geführt wird, werden außerdem Messungen des Differenzdrucks durchgeführt, indem mittels der Drucksensoren 27 und 29 die Druckwerte des strömenden Messfluids 11 vor und hinter der Blende 25 aufgenommen werden und die Differenz dieser Druckwerte gebildet wird.
Basierend auf der bestimmten spezifischen Frequenz und des Differenzdrucks wird anschließend die Dichte oder eines Maßes dafür des durch die Strömungsleitung 3 strömenden Fluids 7 bestimmt. Dazu wird der ermittelte Differenzdruck und die ermittelte Oszillationsfrequenz zusammen mit einem für die Anordnung 1 ermittelten (ersten) Proportionalitätsfaktor verarbeitet. Optional können auch Werte von Druck und Temperatur (beispielsweise vor dem Störkörper) aufgenommen und einbezogen werden, um die möglicherweise abweichenden Temperatur- und/oder Druckbedingungen bei der Ermittlung des ersten Proportionalitätsfaktor berücksichtigen zu können.
Vorteilhafterweise kann der erste Proportionalitätsfaktor für die Strömungsleitungs-Messvorrichtungs-Kombination im Voraus bestimmt werden. Beispielsweise kann hierzu ein Proportionalitätsfaktor, der eine Relation zwischen dem durch die Messvorrichtung geführten Volumenstrom einerseits und der ermittelten Druckdifferenz und der Dichte oder eines Maßes dafür andererseits beschreibt, und ein Proportionalitätsfaktor, der eine Beziehung zwischen dem Volumenstrom einerseits und der ermittelten spezifischen Frequenz andererseits beschreibt, mittels Kalibriermessungen ermittelt werden. Beide Proportionalitätsfaktoren lassen sich dann vorteilhafterweise als den ersten Proportionalitätsfaktor angeben und/oder der erste Proportionalitätsfaktor wird direkt als Ergebnis der Kalibriermessung erhalten.
Natürlich könnten alternativ auch zwischen Sender 41 und Empfänger 43 Messungen der Phasendifferenz des Ultraschallsignals 45 entlang des spezifischen Abschnitts 47 des Oszillations-Kanals 23 durchgeführt werden, um ausgehend davon die Oszillationsfrequenz wie beschrieben zu bestimmen.
1b zeigt eine zweite Anordnung 1' in einer schematischen Ansicht. Merkmale der zweiten Anordnung 1', die gleich sind zu Merkmalen der ersten Anordnung 1' sind mit gleichen, aber einfach gestrichenen Bezugszeichen versehen. Die zweite Anordnung 1' weist eine Strömungsleitung 3' und einen Fluidistor 5' auf, wobei die Strömungsleitung 3' an ihrem einen Ende mit einem Fluideinlass 9' des Fluidistors 5' fluidal verbunden ist. Innerhalb der Strömungsleitung 3' strömt ein Fluid 7'.
In der Anordnung 1' (1b) wird das gesamte Fluid 7' über den Fluideinlass 9' des Fluidistors 5' als Messfluid durch den Fluidistor 5' geführt. Auf gleiche Weise wie zuvor in Bezug auf die Anordnung 1 und den Fluidistor 5 beschrieben wurde, wird auch bei der Anordnung 1' mit dem Fluidistor 5' die Oszillationsfrequenz der Fluidschwingung im Oszillations-Kanal 23' und ein Differenzdruck bestimmt. Um die Dichte oder eines Maßes dafür des durch die Strömungsleitung 3' strömenden Fluids 7' zu bestimmen, wird der ermittelte Differenzdruck und die ermittelte Oszillationsfrequenz zusammen mit einem für die Anordnung 1' ermittelten (zweiten) Proportionalitätsfaktor verarbeitet. Dieser zweite Proportionalitätsfaktor kann auf vergleichbare Weise wie der erste Proportionalitätsfaktor ermittelt werden. Optional können wieder Druck- und/oder Temperaturwerte einbezogen werden. Der Fluidauslass 13' könnte auch noch mit einem anderen Teil der Strömungsleitung 3' verbunden werden.
1c zeigt eine dritte Anordnung 49 in einer schematischen Ansicht. Die dritte Anordnung 49 weist eine Strömungsleitung 51 und eine Messvorrichtung 53 auf. Die Messvorrichtung 53 ist zur Illustration mit einem gestrichelten Kasten umrandet. Die Messvorrichtung 53 weist ihrerseits einen Strömungskanal 55 mit einer darin angeordneten Blende 57 als Querschnittsverjüngung und einem stromabwärts davon mittig angeordneten Störkörper 59 auf. Außerdem sind zwei Drucksensoren 61 und 63 vor und nach der Blende 57 innerhalb des Strömungskanals 55 angeordnet, mit denen ein Differenzdruck des durch die Strömungsleitung 51 bzw. den Strömungskanal 55 strömenden Fluids vor und nach der Blende 57 ermittelt werden kann. Der Strömungskanal 55 bildet einen Abschnitt der Strömungsleitung 51 aus.
Innerhalb der Strömungsleitung 51 strömt ein Fluid 65. Das Fluid 65 wird komplett als Messfluid durch die Messvorrichtung 53 geführt. Aufgrund des Störkörpers 59 strömt das Fluid 65 periodisch abwechselnd links und rechts um den Störkörper 59 herum, entsprechend, wie es auch bei dem Fluidistor 5 und dem Fluidistor 5' der Fall war. Zu dem in 1c dargestellten Zeitpunkt wird der Störkörper 59 gerade rechts umströmt. Diese periodische Pendelbewegung des strömenden Fluids 65 wird stromabwärts des Störkörpers 59 mittels eines Drucksensors 67 aufgenommen und damit die spezifische Frequenz der periodischen Strömungsbewegung des Fluids 65 (das gleichzeitig auch das Messfluid ist) ermittelt. Mit anderen Worten, die periodische Pendelbewegung ist die periodische Strömungsbewegung und deren Frequenz wird als spezifische Frequenz ermittelt. Außerdem wird ein Differenzdruck des strömenden Fluids 65 mittels der Drucksensoren 61 und 63 vor und hinter der Blende 57 aufgenommen.
Basierend auf der ermittelten spezifischen Frequenz und des Differenzdrucks wird anschließend die Dichte oder ein Maß dafür des durch die Strömungsleitung 51 strömenden Fluids 65 bestimmt. Dazu wird der ermittelte Differenzdruck und die ermittelte spezifische Frequenz zusammen mit einem für die Anordnung 49 ermittelten (dritten) Proportionalitätsfaktor verarbeitet. Dieser dritte Proportionalitätsfaktor kann auf vergleichbare Weise wie der erste Proportionalitätsfaktor ermittelt werden. Optional können wieder Druck- und/oder Temperaturwerte einbezogen werden.
5 zeigt eine schematische Ansicht einer Wasserstoff-Betankungs-Einheit 69.
Mittels der Einheit 69 wird Wasserstoff über eine Strömungsleitung 71 aus einem Wasserstoff-Tank 73 an einen Empfänger 75 bereitgestellt. Der Empfänger 75 kann beispielsweise ein Wasserstofftank, etwa in einem Kraftfahrzeug, sein.
Die Wasserstoff-Betankungs-Einheit 69 weist einen erfindungsgemäßen Fluidistor 77 auf. Es kann sich dabei beispielsweise um den Fluidistor 5 handeln. Dadurch kann während des Betankens, also während Wasserstoff aus dem Tank 73 an den Empfänger 75 bereitgestellt wird, kontinuierlich die Dichte oder ein Maß dafür des Wasserstoffs bestimmt werden und bei einer festgestellten Abweichung der Betankungsvorgang abgebrochen werden.
Die in der vorangehenden Beschreibung, in den Zeichnungen und in den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination wesentlich für die Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen sein.
Bezugszeichenliste

1, 1': Anordnung
3, 3': Strömungsleitung
5,5': Fluidistor
7, 7': Fluid
9,9': Fluideinlass
11: Messfluid
13, 13': Fluidauslass
15: Hauptkanal
17: Störkörper
19: Öffnung
21: Öffnung
23: Oszillations-Kanal
25: Blende
27: Drucksensor
29: Drucksensor
31: Blende
33: Abzweigung
35: Abzweigung
37: Teil des Messfluids
39: Gehäuse
41: Ultraschallsender
43: Ultraschallempfänger
45: Ultraschallsignal
47: Abschnitt
49: Anordnung
51: Strömungsleitung
53: Messvorrichtung
55: Strömungskanal
57: Blende
59: Störkörper
61: Drucksensor
63: Drucksensor
65: Fluid
67: Drucksensor
69: Wasserstoff-Betankungs-Einheit
71: Strömungsleitung
73: Wasserstoff-Tank
75: Empfänger
77: Fluidistor
f: Frequenz
R: Richtung
T: Periodendauer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2840993 A1 [0100]

Claims

Verfahren zur Bestimmung einer Dichte oder eines Maßes dafür eines durch eine Strömungsleitung strömenden Fluids, das Verfahren aufweisend: Führen zumindest eines Teils des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids als Messfluid durch eine Messvorrichtung, wobei das Messfluid innerhalb der Messvorrichtung entlang eines Strömungswegs mit zumindest einer bereichsweisen und/oder abschnittsweisen Verjüngung des Strömungsquerschnitts geführt wird, und wobei das strömende Messfluid innerhalb der Messvorrichtung einen Störkörper zumindest bereichsweise umströmt; Ermitteln eines aufgrund der Querschnittsverjüngung bewirkten Differenzdrucks in dem strömenden Messfluid; Ermitteln einer Frequenz zumindest einer von zumindest Teilen des Messfluids zumindest mittelbar und/oder zumindest teilweise aufgrund des Störkörpers ausgeführten periodischen Strömungsbewegung als spezifische Frequenz; und Bestimmen der Dichte oder eines Maßes dafür des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids basierend zumindest auf dem ermittelten Differenzdruck und der ermittelten spezifischen Frequenz.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Messvorrichtung zumindest einen Strömungskanal aufweist und der Strömungskanal die Querschnittsverjüngung aufweist und/oder der Störkörper innerhalb des Strömungskanals angeordnet ist und/oder wobei die Messvorrichtung einen Fluidein- und einen Fluidauslass aufweist, die durch den Strömungskanal zumindest abschnittsweise fluidal miteinander verbunden sind, und wobei vorzugsweise das Messfluid von dem Fluidein- zu dem Fluidauslass, vorzugsweise wenigstens entlang des Strömungskanals, durch die Messvorrichtung geführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die periodische Strömungsbewegung des Messfluids zumindest teilweise innerhalb der Messvorrichtung oder Teilen davon, insbesondere innerhalb des Strömungskanals, stattfindet und/oder das Ermitteln der spezifischen Frequenz das Auswerten der innerhalb der Messvorrichtung oder Teilen davon, insbesondere innerhalb des Strömungskanals, stattfindenden periodischen Strömungsbewegung des Messfluids aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die bereichsweise und/oder abschnittsweise Verjüngung des Strömungsquerschnitts mittels zumindest einer Blende, insbesondere zumindest einer Ringkammerblende, zumindest einer Düse, insbesondere zumindest einer Venturi-Düse, und/oder zumindest einem Venturirohr realisiert ist, wobei vorzugsweise der Differenzdruck zwischen zwei Positionen vor und nach der Querschnittsverjüngung, insbesondere vor und nach der Blende, der Düse und/oder dem Venturirohr, ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Messvorrichtung fluidal parallel zu zumindest einem Durchfluss-Abschnitt der Strömungsleitung angeordnet ist, wobei vorzugsweise der Durchfluss-Abschnitt einen zumindest bereichsweise und/oder zumindest abschnittsweise veränderten, insbesondere verringerten, Strömungsquerschnitt aufweist, wobei vorzugsweise durch die Wahl des Strömungsquerschnitts der als Messfluid durch die Messvorrichtung geführte Teil des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Messvorrichtung, insbesondere der Strömungskanal, zumindest einen Abschnitt der Strömungsleitung ausbildet und/oder bereitstellt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln der spezifischen Frequenz das Ermitteln einer Frequenz einer auf Höhe des und/oder stromauf- und/oder stromabwärts des Störkörpers, vorzugsweise innerhalb des Strömungskanals, auftretenden periodischen Pendelbewegung des strömenden Messfluids als spezifische Frequenz aufweist, und wobei vorzugsweise das Ermitteln der spezifischen Frequenz zumindest teilweise durch Auswerten der Pendelbewegung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Messvorrichtung einen Fluidistor aufweist oder darstellt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Führen des zumindest einen Teils des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids als Messfluid durch die Messvorrichtung das Führen des zumindest einen Teils des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids als Messfluid durch den Fluidistor aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, wobei das Ermitteln der spezifischen Frequenz das Ermitteln einer Oszillationsfrequenz eines innerhalb zumindest eines Oszillations-Kanals des Fluidistors oszillierenden Teils des Messfluids als spezifische Frequenz aufweist, und wobei vorzugsweise das Ermitteln der spezifischen Frequenz zumindest teilweise durch Auswerten des oszillierenden Teils des Messfluids, insbesondere im Oszillations-Kanal, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln der spezifischen Frequenz aufweist, mittels eines innerhalb der Messvorrichtung, vorzugsweise innerhalb des Oszillations-Kanals des Fluidistors und/oder auf Höhe oder stromauf- oder stromabwärts des Störkörpers, angeordneten und von dem strömenden Fluid zumindest zeitweise umströmten stromdurchflossenen Heizdrahtes die spezifische Frequenz zu ermitteln, insbesondere anhand eines, vorzugsweise periodischen, zeitlichen Verlaufs einer an dem Heizdraht abgenommenen Messgröße, wie dessen Temperatur, dessen elektrischen Widerstand, der an diesem abfallenden elektrischen Spannung und/oder der Stärke des durch diesen fließenden elektrischen Stroms.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das Ermitteln der spezifischen Frequenz aufweist: Durchführen einer Vielzahl von Messungen der Laufzeit und/oder Phasendifferenz eines durch einen innerhalb des Oszillations-Kanals des Fluidistors mit einer Oszillationsfrequenz oszillierenden Teil des Messfluids propagierenden Ultraschallsignals und Ermitteln basierend zumindest auf den bestimmten Laufzeiten und/oder Phasendifferenzen der Oszillationsfrequenz, wobei vorzugsweise die Oszillationsfrequenz die spezifische Frequenz ist.
Verfahren zur Ermittlung der Reinheit oder eines Maßes dafür eines durch eine Strömungsleitung strömenden Fluids, das Verfahren aufweisend: Bestimmen einer Dichte oder eines Maßes dafür des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12; und Ermitteln basierend zumindest auf der bestimmten Dichte oder eines Maßes dafür und einer für das strömende Fluid vorgegebenen oder vorgebbaren Soll-Dichte und/oder eines für das strömende Fluid vorgegebenen oder vorgebbaren Soll-Dichte-Maßes, vorzugsweise auf einem Unterschied zwischen diesen beiden Dichten und/oder Maßen, die Reinheit oder ein Maß dafür des strömenden Fluids.
Messvorrichtung zum Bestimmen einer Dichte oder eines Maßes dafür eines durch eine Strömungsleitung strömenden Fluids, insbesondere in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Messvorrichtung derart mit der Strömungsleitung fluidal verbunden oder verbindbar ist, so dass zumindest ein Teil des durch die Strömungsleitung strömenden Fluids als Messfluid durch die Messvorrichtung entlang eines Strömungsweges mit zumindest einer bereichsweisen und/oder abschnittsweisen Verjüngung des Strömungsquerschnitts und entlang eines von dem strömenden Fluid zumindest bereichsweise umströmbaren Störkörper führbar ist; wobei die Messvorrichtung einen Differenzdrucksensor aufweist und/oder mit einem solchen in Wirkverbindung steht oder bringbar ist, mit dem ein durch die Querschnittsverjüngung bewirkter Differenzdruck des durch diese Querschnittsverjüngung strömenden Messfluids ermittelbar ist, und der vorzugsweise dazu eingerichtet ist, den Differenzdruck zu ermitteln; wobei die Messvorrichtung eine Frequenz-Ermittlungseinheit aufweist und/oder mit einer solchen in Wirkverbindung steht oder bringbar ist, die vorzugsweise dazu eingerichtet ist, eine Frequenz zumindest einer von zumindest Teilen des Messfluids zumindest mittelbar und/oder zumindest teilweise aufgrund des Störkörpers ausgeführten periodischen Strömungsbewegung als spezifische Frequenz zu ermitteln; und wobei die Messvorrichtung eine erste Recheneinheit aufweist und/oder mit einer solchen in Wirkverbindung steht oder bringbar ist, die vorzugsweise dazu eingerichtet ist, die Dichte oder eines Maßes dafür des strömenden Fluids basierend zumindest auf dem ermittelten Differenzdruck und der ermittelten spezifischen Frequenz zu bestimmen.
Messvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Messvorrichtung einen Fluidistor aufweist oder darstellt und wobei vorzugsweise die Frequenz-Ermittlungseinheit eine Ultraschallsensorik aufweist, die vorzugsweise dazu eingerichtet ist, eine Vielzahl von Messungen der Laufzeit und/oder Phasendifferenz eines durch den innerhalb zumindest eines Oszillations-Kanals des Fluidistors mit einer Oszillationsfrequenz oszillierenden Teil des Messfluids propagierenden Ultraschallsignals durchzuführen, und/oder die Frequenz-Ermittlungseinheit eine Rechenvorrichtung, insbesondere in Form der zweiten Recheneinheit, aufweist und/oder mit einer solchen in Wirkverbindung steht oder bringbar ist, die vorzugsweise dazu eingerichtet ist, basierend zumindest auf den bestimmten Laufzeiten und/oder Phasendifferenzen die Oszillationsfrequenz als spezifische Frequenz zu ermitteln.
Verwendung eines Fluidistors als Messvorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 14 bis 15, zur Bestimmung einer Dichte oder eines Maßes dafür eines durch eine Strömungsleitung strömenden Fluids, zur Ermittlung der Reinheit oder eines Maßes dafür eines durch eine Strömungsleitung strömenden Fluids und/oder in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13.