DE19647835A1

DE19647835A1 - Volumetric flow measurement method e.g. for medical infusion control

Info

Publication number: DE19647835A1
Application number: DE1996147835
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Ing Kitzenmaier
Original assignee: MEDECONTROL ELECTRONICS GmbH
Current assignee: KITZENMAIER, DIETER, 75173 PFORZHEIM, DE
Priority date: 1996-11-19
Filing date: 1996-11-19
Publication date: 1998-05-20

Abstract

The method involves feeding the fluid to be measured in alternation to a pair of chambers (7,11). The chambers are separated from a measuring cylinder (50) filled with a measuring fluid via an elastic separation medium (6,10). Measuring fluid displacement due to the movement of the separation medium is detected. The fluid to be measured is fed to the alternate chambers under control of a switching valve (17), with detection of the measuring fluid displacement via an inductive sensor (4).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Meßverfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Volumenstrommessung von Flüssigkeiten, das besonders für die genaue Bestimmung von kleinen Volumenströmen von ca. 0,1 ml/h bis 51/h geeignet ist. Dabei wird durch den zu bestimmenden Volumenstrom ein Kolben 2 in einem Meßzylinder 1 wechselseitig alternierend verschoben, dessen Verschiebung kontinuierlich gemessen wird und damit das Volumen pro Zeit bestimmen läßt. Desweiteren zeichnet sich das Meßverfahren durch seine Einfachheit und Robustheit aus. Insbe sondere ist das vorliegende Meßverfahren für die Überprüfung von medizinischen Infusionsgeräten sehr gut geeignet.The present invention relates to a measuring method and a device for the continuous volume flow measurement of liquids, which is particularly suitable for the precise determination of small volume flows of approximately 0.1 ml / h to 51 / h. In this case, a piston 2 is alternately displaced alternately in a measuring cylinder 1 by the volume flow to be determined, the displacement of which is measured continuously and thus the volume per time can be determined. Furthermore, the measuring method is characterized by its simplicity and robustness. In particular, the present measuring method is very well suited for checking medical infusion devices.

State of the art

Bekannt sind verschiedene Meßverfahren für die Volumenstrommes sung von Flüssigkeiten, die jeweils hinsichtlich der bestehenden Anforderungen bei der jeweiligen Anwendung entwickelt wurden und für diese Anwendung meist auch gut geeignet sind. Für die Auswahl des geeigneten Meßverfahrens sind dabei vor allem der Volumenstrom, die Genauigkeit, die Dauer der Messung und die zeitliche Auflösung der Messung entscheidend.Various measuring methods for the volume flow are known solution of liquids, each with respect to the existing Requirements have been developed for each application and are usually also well suited for this application. For the The selection of the suitable measuring method is primarily the Volume flow, the accuracy, the duration of the measurement and the temporal resolution of the measurement is crucial.

Bei der sicherheitstechnischen Kontrolle von Infusionsgeräten in Krankenhäusern und Kliniken müssen sehr kleine Volumenströme von 0,1 ml/h bis 1,5 l/h mit einer Genauigkeit von möglichst < 1% gemessen werden und die Messung soll dabei möglichst wenig Zeit in Anspruch nehmen. Üblicherweise wird dabei gravimetrisch mit Hilfe einer elektronischen Waage gemessen oder mit volumetrisch messenden Meßgeräten.When checking the safety of infusion devices in Hospitals and clinics have very small volume flows of 0.1 ml / h to 1.5 l / h with an accuracy of <1% if possible be measured and the measurement should take as little time as possible take advantage of. Usually gravimetric is used Measured using an electronic balance or with volumetric measuring measuring devices.

Ein volumetrisches Meßverfahren funktioniert dergestalt, daß zum Beispiel eine kleine Kammer bekannten Volumens von ca. 0,5 ml wechselseitig gefüllt wird, wobei die Zeitintervalle, die zur Füllung benötigt werden, gemessen werden, die die diskontinuierliche Bestimmung des Volumenstroms erlauben. Ein Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß ein geschlossenes Meßsystem vorliegt, bei dem keine Verdunstung auftritt. Bei offenen Systemen, wie bei der gravimetrischen Wägung der Flüssigkeit (und des Zuwachses) in einem Standzylinder muß die Flüssigkeit mit einem Öltropfen bedeckt werden, um Verdunstung zu verhindern.A volumetric measuring method works in such a way that Example a small chamber of known volume of approx. 0.5 ml is filled alternately, with the time intervals that for Needed to be measured, the filling Allow discontinuous determination of the volume flow. A The advantage of this method is that it is closed Measuring system in which no evaporation occurs. At open systems, such as gravimetric weighing of the Liquid (and the growth) in a standing cylinder must be Liquid must be covered with a drop of oil to prevent evaporation to prevent.

Andere Verfahren funktionieren auf dem Prinzip, daß der Flüssig keitsstrom in eine Kapillare bekannten Durchmessers geleitet wird und diese füllt, die dabei optisch abgetastet wird.Other methods work on the principle that the liquid current flow passed into a capillary of known diameter and fills it, which is optically scanned.

Bei einem ähnlichen Verfahren wird der Flüssigkeitsstrom in ein senkrechtes Zylindergefäß geleitet, das mit zwei Detektorelek troden bestimmten Abstands ausgerüstet ist, bei dem die Zeitin tervallmessung zwischen der Berührung der Detektorelektroden ein mittleres Maß für den Volumenstrom darstellt.In a similar process, the liquid flow becomes one vertical cylinder vessel passed with two detector elec is equipped with a certain distance at which the time interval measurement between touching the detector electrodes represents an average measure of the volume flow.

Die Nachteile der bekannten Meßverfahren bestehen darin, daß die Volumenstrommessung entweder nicht kontinuierlich erfolgt oder die Füllstandmessung einer Kapillare eine aufwendige Kalibrierung erfordert und daß die Wägemethode umständlich ist. Die meßprinzipbedingten Ungenauigkeiten können durch eine längere Meßdauer zum Teil kompensiert werden, was aber unbefriedigend ist, wenn man bei einem Volumenstrom von 0,5 ml/h eine Meßzeit von zum Beispiel 20 Stunden in Kauf nehmen muß.The disadvantages of the known measuring methods are that Volume flow measurement either not continuously or the level measurement of a capillary is complex Calibration requires and that the weighing method is cumbersome. The inaccuracies caused by the measuring principle can be caused by a longer measuring times are partially compensated for, but what is unsatisfactory if one with a volume flow of 0.5 ml / h a measuring time of, for example, 20 hours must be accepted.

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben genannten Nachteile zu vermeiden und ein Meßverfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, mit denen kleine Volumenströme von zum Beispiel 0,1 ml/h kontinuierlich, drucklos und in kurzer Zeit genau gemessen werden können.Therefore, it is an object of the present invention, the above to avoid disadvantages mentioned and a measuring method and Develop device with which small volume flows of for example 0.1 ml / h continuously, without pressure and in a short time can be measured accurately.

Diese Aufgabe sowie weitere Aufgaben, die nachstehend erläutert sind, werden von einem Meßverfahren bzw. einer Meßvorrichtung gemäß den anliegen Ansprüchen gelöst.This task, as well as other tasks explained below are from a measuring method or a measuring device solved according to the concerns.

Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung ein Meßverfahren zur Verfügung, mit dem sowohl kleine ((0,2 ml/h) als auch größere Volumenströme kontinuierlich, drucklos, volumetrisch und in kurzer Meßzeit genau bestimmt werden können. Das zu prüfende Infusionsgerät wird über eine Schlauchleitung einfach mit der Meßvorrichtung am Meßflüssigkeitseingang 21 verbunden und die Messung wird sodann gestartet. Die Meßflüssigkeit tritt am Flüssigkeitsausgang 23 wieder aus. Es sind keine Justierungen, kein Entleeren von Meßküvetten, keine Ölabdeckung etc. nötig. Die Wichte der Meßflüssigkeit geht nicht in das Meßergebnis ein.Accordingly, the present invention provides a measuring method with which both small ((0.2 ml / h) and larger volume flows can be determined continuously, without pressure, volumetrically and in a short measuring time. The infusion device to be tested is simple via a hose line connected to the measuring device at Meßflüssigkeitseingang 21 and the measurement is then started. the measurement liquid occurs at the liquid output 23 again. There are no adjustments, no emptying of measuring cuvettes, no oil cover etc. necessary. the density of the measuring liquid is not included in the measurement result.

Die weitere und eingehendere Beschreibung der Meßvorrichtung und des Meßverfahrens bezieht sich auf die folgenden Figuren, die das Meßverfahren veranschaulichen. Dabei zeigen:The further and more detailed description of the measuring device and of the measuring method refers to the following figures, which illustrate the measuring method. Show:

Fig. 1 ein Schema der Meßvorrichtung mit Meßzylinder 1, Meßkolben 2, Ventil 17 und Meßauswerte-Elektronik 25, Fig. 1 is a diagram of the measuring device with a measuring cylinder 1, flask 2, valve 17 and electronics 25 Meßauswerte,

Fig. 2 ein Signal U(t) auf der Leitung 24 des Differential transformators 4 in Abhängigkeit des Kolbenverschiebungswegs s und von der Zeit t. Fig. 2 shows a signal U (t) on the line 24 of the differential transformer 4 depending on the piston displacement path s and the time t.

Fig. 3 ein Schema einer Meßvorrichtung wie in Fig. 1, wobei die Lage des Kolbens 2 im Zylinder 1 mittels Kräftemessung an den Dehnungsstreifenmeßelementen 34 und 35 bestimmt wird. Fig. 3 is a diagram of a measuring device as shown in Fig. 1, wherein the position of the piston 2 in the cylinder 1 by means of forces to the measurement Dehnungsstreifenmeßelementen 34 and 35 determined.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 wird eine Ausführungsform der Erfindung erläutert. Gemäß Fig. 1 weist die vorliegende Erfindung einen Flüssigkeitseinlaß 21 auf, der über einen Einlaßanschluß 20 mit einem Drucksensor 19 und einem 2×2-Wege-Ventil 17 verbunden ist. Von da aus wird, je nach Stellung des 2×2-Wege- Ventils 17, die Flüssigkeit entweder zum Kanal 13 oder zum Kanal 14 weitergeleitet. Die Ansteuerung des Ventils 17 erfolgt über einen Servostellmotor 18 bzw. über eine Signalauswerte- und Steuerelektronik 25.An embodiment of the invention will be explained with reference to FIG. 1. Referring to FIG. 1, the present invention has a liquid inlet 21, which is connected via an inlet port 20 with a pressure sensor 19 and a 2 × 2-way valve 17. From there, depending on the position of the 2 × 2-way valve 17 , the liquid is either passed on to channel 13 or to channel 14 . The valve 17 is controlled via a servo servomotor 18 or via a signal evaluation and control electronics 25 .

Die Kanäle 13 und 14 führen jeweils zu den Kammern 11 bzw. 7, die durch elastische Membranen 10 bzw. 6 jeweils abgeschlossen sind. In den Kanälen 13, 14 und demgemäß in den Kammern 11, 7 befindet sich eine Meßflüssigkeit 51 oder Reste vorhergehender Meßflüssigkeiten. Auf der anderen Seite der Membranen 10 und 6 befindet sich eine niederviskose, nicht auskristallisierende und gut schmierende Zylinderflüssigkeit 50, die jeweils von den elastischen Membranen 10, 6 nach links oder nach rechts hin verschoben wird. Mit der Verschiebung der Zylinderflüssigkeit 50 zu einer der Seiten 11 oder 7 wird auch ein Kolben 2 in einem Zylinder 1 hin und her verschoben, dessen Verschiebung mit einem Differentialtransformator 4 und einem Kern 3 gemessen wird. Der Kern 3 ist dabei fest mit dem Kolben 2 verbunden. Ferner sind der Zylinder 1 fest und dicht mit den Endteilen 9 und 5 verbunden. Die Zylinderflüssigkeit 50 ist deshalb vorgesehen, um ein Festfressen des Kolbens 2 im Zylinder 1 nach einer längeren Ruhezeit und durch Kristallbildung zu verhindern.The channels 13 and 14 each lead to the chambers 11 and 7 , which are each closed by elastic membranes 10 and 6, respectively. In the channels 13 , 14 and accordingly in the chambers 11 , 7 there is a measuring liquid 51 or residues of previous measuring liquids. On the other side of the membranes 10 and 6 there is a low-viscosity, non-crystallizing and well-lubricating cylinder liquid 50 which is displaced to the left or to the right by the elastic membranes 10 , 6 . With the displacement of the cylinder liquid 50 to one of the sides 11 or 7, a piston 2 is also moved back and forth in a cylinder 1 , the displacement of which is measured with a differential transformer 4 and a core 3 . The core 3 is firmly connected to the piston 2 . Furthermore, the cylinder 1 is firmly and tightly connected to the end parts 9 and 5 . The cylinder fluid 50 is therefore provided in order to prevent the piston 2 from seizing in the cylinder 1 after a longer period of inactivity and through crystal formation.

Wenn die Flüssigkeit vom Einlaß 21 über den Kanal 13 in die Kammer 11 strömt, wird Membran 10 nach rechts verschoben. Die gleiche Menge Flüssigkeit wird in der Kammer 7 verdrängt und durch den Kanal 14 und weiter durch das Ventil 17 über den Auslaß 23 ausgestoßen. Bei Erreichen eines rechten Endpunktes des Kolbens 2 im Zylinder 1, veranlaßt die Signalauswerte- und Steuerelektronik 25 das Umstellen des Ventils 17 mit Hilfe des Servostellmotors 18, und die Meßflüssigkeit 51 gelangt nun vom Einlaß 21 über das Ventil 17 in den Kanal 14 und weiter in die Meßkammer 7. Die in die Meßkammer 7 eindringende Meßflüssigkeit 51 verdrängt nun auch die gleiche Menge Meßflüssigkeit 51 aus der Kammerhälfte 11 über den Kanal 13 in Richtung Auslaß 23.When the liquid flows from the inlet 21 through the channel 13 into the chamber 11 , the membrane 10 is shifted to the right. The same amount of liquid is displaced in the chamber 7 and expelled through the channel 14 and further through the valve 17 via the outlet 23 . When a right end point of the piston 2 in the cylinder 1 is reached , the signal evaluation and control electronics 25 cause the valve 17 to be switched by means of the servo actuator 18 , and the measuring liquid 51 now passes from the inlet 21 via the valve 17 into the channel 14 and on the measuring chamber 7 . The measuring liquid 51 penetrating into the measuring chamber 7 now also displaces the same amount of measuring liquid 51 from the chamber half 11 via the channel 13 in the direction of the outlet 23 .

Die Bestimmung des Volumenstroms der Meßflüssigkeit erfolgt über das Ausgangssignal des Differentialtransformators 4 über die Zeit.The volume flow of the measuring liquid is determined over time using the output signal of the differential transformer 4 .

Es sei bemerkt, daß die zylindrischen Teile 11, 9, 1, 5, 7 fest und dicht miteinander verbunden sein müssen, und daß der Differentialtransformator 4 ebenfalls fest mit dem Endteil 5 verbunden sein muß.It should be noted that the cylindrical parts 11 , 9 , 1 , 5 , 7 must be firmly and tightly connected to each other, and that the differential transformer 4 must also be firmly connected to the end part 5 .

Besonders vorteilhaft erlaubt das 2×2-Wege-Ventil 17 mit dem Einlaßanschluß 20 und einem Auslaßanschluß 22 die alternierende und wechselseitige Füllung der Zylinderräume 9 oder 5. Die Umschaltung der Füllungsrichtung wird von der Signalauswerte- und Steuerelektronik 25 in Abhängigkeit von der Kolbenposition vorgenommen.The 2 × 2-way valve 17 with the inlet connection 20 and an outlet connection 22 particularly advantageously permits the alternating and reciprocal filling of the cylinder spaces 9 or 5 . The switching of the filling direction is carried out by the signal evaluation and control electronics 25 as a function of the piston position.

Obwohl zur besseren Veranschaulichung die Zylinderteile 9 und 5 getrennt sind, können sie auch vorteilhaft aus einem einzigen Block bestehen, der eine besonders geringe Temperaturausdehnung aufweisen sollte.Although the cylinder parts 9 and 5 are separated for better illustration, they can also advantageously consist of a single block, which should have a particularly low temperature expansion.

Die Zylinderflüssigkeit 50 muß den Kolben 2 möglichst leicht ohne nennenswerte Leckverluste zwischen Zylinderwand 1 und Kolben 2 verschieben können.The cylinder fluid 50 must be able to move the piston 2 as easily as possible without any significant leakage losses between the cylinder wall 1 and the piston 2 .

Das Meßsignal wird entweder direkt von der Signalauswerte- und Steuerelektronik 25 (über eine Tabellenkorrektur oder über eine Linearisierung) in einen Volumenstromwert umgewandelt und über eine Anzeige 28 angezeigt, oder es werden die Meßwerte über eine sonstige Schnittstelle zu einer nächsthöheren Auswerteeinheit (z. B. ein Computer) weitergeleitet.The measurement signal is either converted directly by the signal evaluation and control electronics 25 (via a table correction or via a linearization) into a volume flow value and displayed on a display 28 , or the measurement values are transmitted to another evaluation unit via another interface (e.g. a computer).

Weiterhin zeigt Fig. 2 einen typischen Signalverlauf U(t) des Differentialtransformators 4 in Abhängigkeit von der Zeit t bei einem konstanten Volumenstrom dV/dt. Das Signal U(t) ist dabei proportional zum Kolbenverschiebungsweg s. Bei S0 bzw. S1 wird das Ventil jeweils so angesteuert, daß sich der Volumenstrom im Meßzylinder 1 und demgemäß die Kolbenverschiebung umdreht. Furthermore, FIG. 2 shows a typical signal curve U (t) of the differential transformer 4 as a function of the time t at a constant volume flow dV / dt. The signal U (t) is proportional to the piston displacement s. At S0 and S1, the valve is controlled in such a way that the volume flow in measuring cylinder 1 and accordingly the piston displacement are reversed.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung gezeigt, bei der die Kolbenverschiebung bei ansonsten gleichem Meßaufbau und gleichen Charakteristika nicht über einen Differentialtransformator 4, sondern besonders vorteilhaft über Dehnungsmeßsignale an DMS-Transducern 34, 35 bestimmt wird. Dabei werden die Bezugszeichen der Fig. 1 zur Kennzeichnung gleicher Bestandteile verwendet.In Fig. 3, another embodiment of the measuring device according to the invention is shown, in which the piston displacement with an otherwise identical measuring structure and same characteristics does not have a differential transformer 4, but particularly advantageous over strain gauge signals to DMS transducers 34, 35 determines. The reference numerals of FIG. 1 are used to identify the same components.

Wenn der Kolben 2 im Zylinder 1 durch eine Volumenverschiebung verschoben wird, so wird zum Beispiel die eine Feder 32 mehr gedehnt und die andere Feder 33 entsprechend weniger gedehnt, deren Dehnungskräfte durch die DMS-Transducer 34, 35 bestimmt werden. Die Dehnungskräfte über die Zeit geben damit Rückschluß auf die Kolbenverschiebung über die Zeit und damit auf die Volumenverschiebung über die Zeit. Die Signalauswertung und die Ventilansteuerung wird ebenfalls von einer Signalauswertungs- und Steuerelektronik 36 analog der vorherigen Beschreibung zur Fig. 1 vorgenommen.If the piston 2 is displaced in the cylinder 1 by a volume shift, for example one spring 32 is stretched more and the other spring 33 is stretched less accordingly, the stretching forces of which are determined by the strain gauge transducers 34 , 35 . The expansion forces over time thus give an indication of the piston displacement over time and thus the volume displacement over time. The signal evaluation and the valve actuation is also carried out by signal evaluation and control electronics 36 analogous to the previous description of FIG. 1.

Es sei noch bemerkt, daß der Eingangseinlaß 21 mit Drucksensor 19 vom Ventil 17 auch ganz verschlossen und somit der Verschluß druck gemessen werden kann.It should also be noted that the inlet inlet 21 with the pressure sensor 19 is also completely closed by the valve 17 and thus the closure pressure can be measured.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur kontinuierlichen Volumenstrommessung zur Verfügung gestellt, das folgendes umfaßt:
According to a further advantageous embodiment of the invention, a method for continuous volume flow measurement is provided, which comprises the following:

(a) Feeding a measuring liquid into an inlet port 20 , which is connected via a valve 17 to a left channel 13 and to a left chamber 11 , which is separated via an elastic membrane 10 with the left side of a cylinder measuring chamber 1 , in which a displaceable Piston 2 is in communication. The other side of the cylinder measuring chamber 1 is also closed after an end piece 5 with an elastic membrane 6 , which is connected to a right chamber 7 , the liquid content of which can reach the outlet opening 23 via a channel 14 and the valve 17 . A flowing through an inlet 21 into the chamber 11 measuring liquid 51 displaces with the elastic membrane 10 as a separation medium, the cylinder liquid 50 a in the left cylinder chamber, which in turn pushes the piston 2 in the cylinder chamber 1 in the direction of the other (right) cylinder side 1 . The piston displacement is measured with a sensor 4 and is a measure of the volume displacement over time. The piston 2 , which moves in the direction of the right cylinder chamber, displaces the cylinder liquid 50 b into the right cylinder chamber, which is likewise closed off by an elastic membrane 6 . Thus, the measuring liquid located in the adjacent chamber 7 is displaced towards the measuring liquid outlet 23 .
(b) Detection of the piston displacement signal of the sensor 4 , which is proportional to the piston displacement path s or is linearized by a signal evaluation and control electronics 25 . The volume flow is determined from a factor k and the piston displacement ds divided by the time difference dt (k ds / dt).
(c) Detection of the filling of a cylinder chamber half 1 , after which the measuring liquid or the volume flow is now diverted from the inlet 21 to the right chamber 7 and the cylinder liquid 50 is now displaced in the other direction 9 via the elastic membrane 6 . As a result, the piston is also pushed back into its original position, the displacement being measured with the measuring sensor 4 . The measuring liquid 51 which has flowed into the left chamber 11 in the previous measuring cycle is now forced out again and flows out via the outlet 23 .

Die Schritte (a)-(c) können dann zyklisch wiederholt werden, um das erfindungsgemäße Verfahren zu verfeinern.Steps (a) - (c) can then be repeated cyclically, to refine the method according to the invention.

Bevorzugt kann - während der zu messende Flüssigkeitsstrom in einen ersten linken Kanal 13 einströmt - im wesentlichen zugleich Flüssigkeit auf der zweiten anderen Seite 14 bzw. zum Flüssigkeitsauslaß 23 abgeleitet werden.Preferably, while the liquid flow to be measured flows into a first left channel 13, liquid can be drained off essentially at the same time on the second other side 14 or to the liquid outlet 23 .

Nach einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann - während der zu messende Flüssigkeitsstrom durch den zweiten Kanal 14 in die rechte Meßkammer 7 einströmt - über ein Zwischenmedium (Zylinderflüssigkeit) über den ersten Kanal 13 und über den Flüssigkeitsauslaß (23) Flüssigkeit abgeleitet werden.According to a further advantageous aspect of the invention - while the liquid flow to be measured flows through the second channel 14 into the right measuring chamber 7 - liquid can be drained off via an intermediate medium (cylinder liquid) via the first channel 13 and via the liquid outlet ( 23 ).

Das Ventil 17 kann vorteilhaft bei jeder Endposition des Kolbens 2 so angesteuert werden, daß sich der Flüssigkeitsein- und -ausstrom auf jeder Seite der Meßvorrichtung und damit die Kolbenverschieberichtung umdreht.The valve 17 can advantageously be controlled at each end position of the piston 2 so that the liquid inflow and outflow on each side of the measuring device and thus the direction of piston displacement reverses.

Die Kolbenposition kann durch einen induktiven Meßaufnehmer, der auch um den Kolben selbst angeordnet sein kann, oder über eine Kräftemessung bei einer vorgespannten Feder bestimmt werden.The piston position can be determined by an inductive sensor can also be arranged around the piston itself, or via a Force measurement can be determined with a preloaded spring.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Volumenstrommessung bereitgestellt, die folgendes umfaßt:
einen beidseitig offenen Meßzylinder 1 mit einem verschiebbaren, leichtläufigen, aber dichten Kolben 2, dessen Position s von einem Meßaufnehmer 4 gemessen wird, wobei ein Flüssigkeitseinstrom in die Meßvorrichtung so geleitet wird, daß der Flüssigkeitsstrom über ein 2×2-Wege-Ventil 17 in eine linke Kammer 11 geleitet wird, die durch eine elastische Membran 10 verschlossen mit der einen Seite 50a der Zylinderkammer 1 in Verbindung steht. Bei dem Flüssigkeitseinstrom in die linke Kammer 11 wird die Zylinderflüssigkeit 50a, 50b mit dem Kolben 2 nach rechts verdrängt, die ihrerseits wieder die Meßflüssigkeit 51 aus einer rechten Kammer 7 zum Flüssigkeitsauslaß treibt. Es bestehen also ein äußerer Meßflüssigkeitskreis und ein innerer Flüssigkeitskreis, der einerseits mischungsmäßig durch elastische Membranen vom äußeren Flüssigkeitskreis getrennt ist, andererseits aber mit diesem hydraulisch in Verbindung steht,
ein 2×2-Wege-Ventil, das den Flüssigkeitseinstrom bzw. -ausstrom wechselseitig von der einen Seite des Zylinders 1 zu der anderen leitet und dann bei einer anderen Ventilstellung diese umkehrt. Es kann der Einlaß 21 durch eine Zwischenstellung auch ganz verschlossen werden, womit sich der Verschlußdruck bestimmen läßt,
ein (nicht gezeigtes) am Auslaß 23 angeschlossenes Druckgefäß, das zur geregelten Gegendruckerzeugung vorgesehen werden kann. Es kann dabei ebenso ein Unterdruck erzeugt werden. Die Erfindung kann in vielerlei Hinsicht abgeändert werden, ohne dadurch ihren Rahmen zu überschreiten. So ist beispielsweise dieses neuartige Verfahren und diese neuartige Vorrichtung zur kontinuierlichen Volumenstrommessung von Fluiden geeignet. Alle konstruktiven Teile können durch andere technisch äquivalente Teile ersetzt werden und die angewendeten Materialien, Abmessungen und Formen können beliebig neu gewählt werden.According to a further aspect of the invention, a device for continuous volume flow measurement is provided, which comprises:
a measuring cylinder 1 open on both sides with a displaceable, smooth-running but tight piston 2 , the position s of which is measured by a measuring sensor 4 , a liquid inflow being directed into the measuring device in such a way that the liquid flow via a 2 × 2-way valve 17 in a left chamber 11 is passed, which is closed by an elastic membrane 10 with one side 50 a of the cylinder chamber 1 in connection. When the liquid flows into the left chamber 11 , the cylinder liquid 50 a, 50 b is displaced to the right with the piston 2 , which in turn drives the measuring liquid 51 out of a right chamber 7 to the liquid outlet. There is therefore an outer measuring liquid circuit and an inner liquid circuit which, on the one hand, is separated from the outer liquid circuit by elastic membranes, but on the other hand is hydraulically connected to it,
a 2 × 2-way valve, which alternately conducts the liquid inflow or outflow from one side of the cylinder 1 to the other and then reverses it in another valve position. The inlet 21 can also be completely closed by an intermediate position, with which the closing pressure can be determined,
a pressure vessel (not shown) connected to the outlet 23 , which can be provided for the controlled generation of back pressure. A negative pressure can also be generated. The invention can be modified in many ways without thereby going beyond its scope. For example, this novel method and this novel device is suitable for the continuous volume flow measurement of fluids. All structural parts can be replaced by other technically equivalent parts and the materials, dimensions and shapes used can be freely selected.

Claims

1. A method for continuous volume flow measurement, comprising the following steps:

(a) supplying a fluid to be measured into a first chamber ( 11 ), which is fluidly separated from a measuring cylinder ( 1 ) filled with a measuring fluid ( 50 ) by a first elastic separation medium ( 10 );
(b) displacement of the first elastic separation medium ( 10 ) by the fluid to be measured;
(c) displacement of a second elastic separation medium ( 6 ) which fluidically separates the measuring cylinder ( 1 ) from a second chamber ( 7 ) and detection of the displacement of the measuring fluid caused by the separation medium ( 10 );
(d) displacement of the fluid in the second chamber ( 7 );
(e) supplying the fluid to be measured into the second chamber ( 7 );
(f) displacement of the second elastic separation medium ( 6 ) by the fluid to be measured;
(g) displacement of the first elastic separation medium ( 10 ) and detection of the displacement of the measuring fluid caused by the second elastic separation medium ( 6 ); and
(h) displacement of the fluid from the first chamber ( 11 ).

2. The method of claim 1, wherein steps (a) to (h) repeated cyclically.

3. The method of claim 1 or 2, further comprising:

- Control of a valve ( 17 ) in a first position, which allows the supply of the fluid to be measured into the first chamber ( 11 ); and
- Control of the valve ( 17 ) in a second position, which allows the supply of the fluid to be measured in the second chamber ( 7 ).

4. The method according to any one of claims 1-3, wherein the detection of the displacement of the measuring fluid ( 50 ) caused by the first and second elastic separating medium ( 10 , 6 ) is carried out by an inductive sensor ( 4 ).

5. The method according to any one of claims 1-3, wherein the detection of the displacement of the measuring fluid ( 50 ) caused by the first and second elastic separation medium ( 10 , 6 ) via DMS transducer ( 34 , 35 ).

6. The method according to any one of claims 1-5, wherein the Steps (a) to (d) occur essentially at the same time.

7. The method according to any one of claims 1-6, wherein the Steps (e) to (h) occur essentially at the same time.

8. The method according to any one of claims 1-7, wherein the valve ( 17 ) consists of a 2 × 2-way valve, wherein the measuring cylinder ( 1 ) comprises a piston ( 2 ) which is displaceable in its longitudinal direction and which is to be measured Fluid is displaceable between two end positions of the measuring cylinder, the valve ( 17 ) being actuated at each end position of the piston ( 2 ) in such a way that the fluid inflow and outflow on each side of the chambers ( 11 , 7 ) and thus the direction of piston displacement reverses .

9. Method for volume flow measurement comprising:

- Feeding a fluid to be measured into a first chamber ( 11 ) which is fluidly separated from a measuring chamber ( 1 ) filled with a measuring fluid by a first elastic separation medium ( 10 );
- Displacement of the first elastic separation medium ( 10 ); and
- Detection of the displacement of the measuring fluid caused by the elastic separation medium ( 10 ).

10. A method for continuous volume flow measurement, comprising the following steps:

(a) supplying a fluid to be measured into a first chamber ( 11 ) which is fluidly separated from a measuring fluid ( 51 ) located in a measuring chamber ( 1 );
(b) displacement of the measurement fluid ( 51 ) and detection of the displacement of the measurement fluid ( 51 );
(d) displacement of the fluid in a second chamber ( 7 ), which is fluidically separated from the measuring chamber ( 1 );
(e) supplying the fluid to be measured into the second chamber ( 7 );
(f) displacement of the measurement fluid ( 51 ) by the fluid to be measured and detection of the displacement of the measurement fluid ( 51 ); and
(h) displacement of the fluid from the first chamber ( 11 ).

11. Device for volume flow measurement comprising:

- a first chamber ( 11 ) for receiving a fluid to be measured;
- a first elastic separation medium ( 10 );
- a measuring chamber ( 1 ), the first end section of which is fluidically separated from the first chamber ( 11 ) by the first elastic separation medium ( 10 ), the measuring chamber ( 1 ) being designed to receive a measuring fluid; and
- A detection means ( 2 , 4 , 5 ) which is arranged in the measuring chamber ( 1 ) to detect a displacement of the elastic separation medium ( 10 ) caused by the fluid to be measured.

12. The apparatus of claim 11, further comprising:

- A second chamber ( 7 ) for receiving a fluid to be measured;
- A first elastic separation medium ( 10 ) which fluidically separates a second end portion of the measuring chamber ( 1 ) from the second chamber ( 7 ).

13. The apparatus of claim 11 or 12, wherein a piston ( 2 ) is arranged in the measuring chamber ( 1 ) and wherein the piston ( 2 ) in the longitudinal direction of the measuring chamber ( 1 ) is displaceable between two end positions of the measuring chamber.

14. The apparatus of claim 13, further comprising a 2 × 2-way valve ( 17 ) which can be optionally connected to the first or second chamber ( 11 , 7 ), the valve ( 17 ) at each end position of the piston ( 2nd ) is controlled so that the fluid inflow and outflow on each side of the chambers ( 11 , 7 ) and thus the direction of piston displacement reverses.

15. Device according to one of claims 11-14, wherein the detection means consists of an inductive sensor ( 4 ).

16. The device according to any one of claims 11-14, wherein the detection means ( 2 , 4 , 5 ) consists of strain gauge transducers ( 34 , 35 ).