DE19947391A1 - Messvorrichtung zur Erfassung des Gasgehalts in Fluiden - Google Patents
Messvorrichtung zur Erfassung des Gasgehalts in FluidenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung zur Erfassung des Gasgehalts in Fluiden mit einer elektrischen Anordnung, einer Auswerteeinrichtung sowie zwei elektrisch leitenden Teilen mit jeweils einer Fläche, zwischen welchen ein Fluid angeordnet werden kann sowie ein Verfahren zur Ermittlung des Gasgehalts eines Fluids.
Description
Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung zur Erfassung des
Gasgehalts in Fluiden.
Bei der Herstellung verschiedenster Werkstoffe wird Fluiden ge
zielt Gas zugeführt, welches im wesentlichen innerhalb dieser
Fluide verbleibt und seinen gasförmigen Zustand behält. In den
Fertigungsendstufen können die das Gas aufnehmenden Materialien
flüssig und insbesondere auch zähflüssig oder fest sein.
So werden beispielsweise bei der Herstellung von Schaumstoffen
Kunststoffe im zähfließbaren Verarbeitungszustand derart be
gast, daß echte Schäume aus zusammengewachsenen Gasblasen oder
Poren entstehen, welche durch Vernetzen oder Abkühlen standfest
werden. Diese Schaumstoffe können in Ihren Fertigungsendstufen
hart, mittelhart oder weich sein. Der Gasgehalt dieser Schaum
stoffe beeinflußt verschiedene Materialkennwerte, wie die Bie
gesteifigkeit, die Zugfestigkeit, die Dichte und die Härte.
Überdies kann in den verschiedensten Arbeitsmedien, wie
Schmierstoffen, Hydraulikflüssigkeiten und dergleichen, disper
giertes Gas vorhanden sein, welches die Betriebssicherheit die
ses Arbeitsmediums in Maschinen und dergleichen, in welchen sie
eingesetzt werden, beeinflussen kann. Dieses Gas beeinflußt
insbesondere die Viskosität, die Dichte, die Kompressibilität
und die Wärmeleitfähigkeit dieses Arbeitsmediums. Dispergiertes
Gas in Arbeitsmedien ist beim Betrieb vieler Anlagen oder Ma
schinen unerwünscht. Beispielsweise kann die Betriebssicherheit
von hydraulischen Steuerungen durch dispergiertes Gas in dem
Hydraulikfluid beeinträchtigt werden, da das Volumen dieses Hy
draulikfluids durch dispergiertes Gas erheblich erhöht wird.
Da die Eigenschaften von Arbeitsmedien, wie Schmierstoffen, Hy
draulikfluid und dergleichen, bei der Auslegung und Konstrukti
on von Maschinen und Anlagen in vielen Fällen einen wesentli
chen Einfluß hat, beeinflußt auch der Gasgehalt dieser Arbeits
medien die Auslegung und Konstruktion derartiger Maschinen und
Anlagen.
Da der Gasgehalt von Werkstoffen deren Werkstoffkennwerte be
einflußt und darüber hinaus einen Einfluß auf die Betriebssi
cherheit von technischen Anwendungen mit derartigen Werkstoffen
haben kann, sollte der Gasgehalt in derartigen Werkstoffen in
Abhängigkeit des Werkstoffs und gegebenenfalls des Anwendungs
gebiets dieses Werkstoffs derart eingestellt sein, daß er in
nerhalb bestimmter Grenzen liegt. Je nach Werkstoff und Anwen
dungsgebiet können diese Grenzen ein mehr oder weniger enges
Toleranzfeld um einen vorbestimmten Wert bestimmen.
Sofern ein bestimmter Gasgehalt eines Werkstoffs gewünscht
wird, kann die Gaszufuhr im Rahmen des Herstellungsprozesses an
diesen Gasgehalt angepaßt werden. Verschiedenste Störgrößen,
wie Betriebsstörungen bei der Gaszufuhr oder dergleichen, kön
nen jedoch bewirken, daß der jeweilige Ist-Gasgehalt vom ange
strebten Soll-Gasgehalt abweicht, so daß die angestrebten Werk
stoffkennwerte beeinträchtigt werden.
In vielen Anwendungsgebieten kann sich jedoch der Gasgehalt von
Werkstoffen auch während des Betriebs verändern. So kann bei
spielsweise in hydraulischen Steuerungen Luft in das Hydraulik
system eindringen und somit die Werkstoffkennwerte des Hydrau
likfluids beeinflussen und eine Beeinträchtigung der Betriebs
sicherheit der hydraulischen Steuerung bewirken. Im Beispiel
der hydraulischen Steuerung wird dieser Beeinträchtigung häufig
dadurch begegnet, daß das Hydrauliksystem in gewissen zeitli
chen Abständen entlüftet wird. Bei unzureichender Kenntnis über
den aktuellen Gasgehalt führt dieses jedoch häufig dazu, daß
die Entlüftung zum falschen Zeitpunkt vorgenommen wird, so daß
die Betriebssicherheit vorübergehend eingeschränkt wird oder
unnötige Entlüftungsvorgänge eingeleitet werden.
Insbesondere bei Werkstoffen, die nach Abschluß des Herstel
lungsprozesses fest und gashaltig sind, läßt sich der Gasgehalt
nur innerhalb bestimmter Fertigungsstufen verändern. So läßt
sich bei der Schaumstoffherstellung der Gasgehalt durch ent
sprechende Begasung beeinflussen, wenn der Grundstoff in einem
fließfähigen Zustand ist, jedoch nicht mehr, wenn er einen fe
sten Zustand angenommen hat.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Meßvor
richtung zur Erfassung des Gasgehalts in Fluiden zu schaffen.
Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung liegt dieser Erfin
dung die Aufgabe zugrunde, eine Meßvorrichtung zum Erfassen des
Gasgehalts in Fluiden zu schaffen, welche diesen Gasgehalt im
Herstellungsprozeß oder im Betrieb ermitteln kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Meßvorrichtung zur Erfassung
des Gasgehalts in Fluiden gemäß Anspruch 1.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist Gegenstand des Anspruchs 28
oder des Anspruchs 29.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche. Erfindungsgemäß wird eine Meßvorrichtung vorge
schlagen, welche eine elektrische Anordnung, eine Auswerteein
richtung sowie ein erstes, elektrisch leitendes Teil mit einer
ersten Fläche und ein zweites elektrisches Teil mit einer zwei
ten Fläche aufweist. Zwischen diesen Flächen der elektrisch
leitenden Teile, welche jeweils ein elektrisches Potential auf
weisen, erstreckt sich ein Zwischenraum, in welchem das auf
seinen Gasgehalt zu überprüfende Fluid aufgenommen werden kann.
Das Fluid kann durch diesen Zwischenraum strömen oder in diesem
Zwischenraum im wesentlichen unbewegt angeordnet sein.
Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung kann somit insbesondere in
Herstellungs- oder Betriebseinrichtungen integriert werden, in
welchen Strömungsprozesse gegeben sind und während des Strö
mungsprozesses den Gasgehalt des strömenden Mediums erfassen.
Im Sinne der Erfindung ist unter "strömend" inbesondere jegli
che Form der Bewegung eines fließfähigen Mediums zu verstehen.
Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung kann jedoch auch isoliert
von derartigen Prozessen den Gasgehalt eines Fluids bestimmen,
wobei sie sich dabei inbesondere teilweise in ein Behältnis er
streckt oder ein derartiges Behältnis aufweist, in welchem sich
das auf seinen Gasgehalt zu überprüfende Fluid befindet.
Das erste elektrisch leitende Teil und das zweite elektrisch
leitende Teil können auf unterschiedlichste Weise ausgebildet
und beabstandet sein, so daß der Zwischenraum zwischen diesen
elektrisch leitenden Teilen ebenfalls auf unterschiedlichste
Weise geformt sein kann. Der Zwischenraum kann durch das erste
und das zweite elektrische Teil im wesentlichen nach allen Sei
ten umhüllend begrenzt werden oder umfangsmäßig begrenzt werden
oder zu einzelnen Seiten begrenzt werden. Insbesondere können
das erste und das zweite Teil plattenkondensatorartig oder
ringspaltkondensatorartig zueinander ausgerichtet sein.
Bevorzugt ist das erste elektrisch leitende Teil rohrförmig
ausgebildet und nimmt in seinem Innenraum das zweite Teil auf,
welches vorzugsweise länglich, insbesondere stabartig, ausge
bildet ist und sich im wesentlichen parallel zur Längsachse des
ersten Teils erstreckt, und zwar konzentrisch oder exzentrisch.
Das Potential der ersten Fläche des ersten elektrisch leitenden
Teils und der zweiten Fläche des zweiten elektrisch Teils kann
sich unterscheiden. Wenigstens ein elektrischer Kennwert der
elektrischen Anordnung hängt von der Zusammensetzung des auf
seinen Gasgehalt zu überprüfenden Fluids ab und kann von der
Auswerteeinrichtung, welche insbesondere als intelligente Aus
werteeinrichtung ausgebildet ist, ermittelt werden.
Diese Auswerteeinrichtung weist vorzugsweise eine Steuerungs
einrichtung auf, welche vorbestimmte elektrische Kennwerte der
elektrischen Anordnung, wie eine elektrische Spannung oder ei
nen elektrischen Strom oder einen elektrischen Widerstand oder
- im Falle einer mit Wechselstrom betriebenen elektrischen An
ordnung - die Frequenz des Wechselstroms oder dergleichen,
steuert.
In Abhängigkeit des ermittelten elektrischen Kennwerts sowie
wenigstens eines Referenzwerts wird erfindungsgemäß auf den
Gasgehalt im Fluid geschlossen.
Vorzugsweise ist die elektrische Anordnung als Wechselstrom
kreis ausgebildet, wobei besonders bevorzugt der erste elektri
sche Kennwert, welcher durch die Zusammensetzung, also insbe
sondere dem Gasgehalt, des Fluids beeinflußt wird, die Impedanz
ist, welche sich zwischen der ersten Fläche des ersten elek
trisch leitenden Teils und der zweiten Fläche des zweiten elek
trisch leitenden Teils in Abhängigkeit des sich dazwischen be
findlichen, auf seinen Gasgehalt zu überprüfenden Fluids ein
stellt.
Dieser elektrische Kennwert bzw. diese Impedanz wird ermittelt
bzw. erfaßt.
Der Referenzwert, welcher zur Ermittlung des Gasgehalts des
Fluids verwendet wird, ist insbesondere ein erster elektrischer
Kennwert bzw. die Impedanz, welcher mittels einem Fluid mit be
kanntem Gasgehalt bzw. bekannter Zusammensetzung in der elek
trischen Anordnung ermittelt werden kann. Dieser für ein Fluid
mit bekannter Zusammensetzung bzw. bekanntem Gasgehalt ermit
telte elektrische Kennwert, welcher insbesondere eine Impedanz
ist, ist unter Zuordnung zu der Zusammensetzung bzw. dem Gasge
halt in der Auswerteeinrichtung vorbekannt und kann mittels der
erfindungsgemäßen Meßvorrichtung gemessen worden sein oder auf
sonstige Weise bereitgestellt und insbesondere gespeichert
sein. Der Referenzwert ist insbesondere ein elektrischer Kenn
wert bzw. eine Impedanz, die für ein im wesentlichen unver
schäumtes Medium und/oder die für Gas, also 100% Gas bestimmt
ist.
Der Referenzwert kann auch für eine oder mehrere andere Zusam
mensetzungen des Fluids bestimmt werden. Eine Referenzwertbe
stimmung auf Basis eines im wesentlichen unverschäumten bzw.
kein Gas aufweisenden Fluids weist für viele Anwendungsfälle
den Vorteil auf, daß ein unverschäumtes bzw. kein Gas aufwei
sendes Fluid ohnehin bereitgestellt ist oder besonders einfach
bereitgestellt werden kann, so daß kein zusätzlicher Aufwand
durch die Bereitstellung eines Fluides mit bestimmtem, bekann
tem Gasgehalt bewirkt wird.
Insbesondere bei der Herstellung von Schaumstoffen werden in
der Regel unverschäumte bzw. nicht-gashaltige Kunststoffe sowie
Gas als Ausgangsmaterialien eingesetzt. Dies ermöglicht dem An
wender einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung, daß er ohne be
sonderen Aufwand mittels eines unverschäumten Fluids die erfin
dungsgemäße Meßvorrichtung kalibrieren kann.
Die Kalibrierung kann automatisch oder interaktiv durchgeführt
werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird diese anhand
der Impedanz oder dessen Kehrwert, der Admittanz, welche zwi
schen der ersten Fläche des ersten elektrisch leitenden Teils
und der zweiten Fläche des zweiten elektrischen Teils in Abhän
gigkeit des sich dazwischen befindlichen Fluids ermittelt wer
den kann, erläutert. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die
Erfindung nicht auf die Impedanz bzw. die Admittanz beschränkt
ist, sondern auch eine Vielzahl anderer elektrischer Kennwerte
bei der Ermittlung des Gasgehalts eines Fluids verwendet werden
können.
Das erste und das zweite elektrisch leitende Teil sind derart
zueinander angeordnet, daß die sich zwischen deren Flächen in
Abhängigkeit des dazwischen befindlichen Fluids einstellende
Teilimpedanz in Abhängigkeit von der sich durch gasfreies Fluid
einstellenden Impedanz sowie in Abhängigkeit von der sich in
folge des Gases einstellenden Teilimpedanz beschreiben läßt.
Dabei ist die Admittanz, also der Kehrwert der Impedanz, insbe
sondere die Summe aus der Teiladmittanz YG, welche durch das
Gas bewirkt wird, und der Teiladmittanz YF, welche durch das
gasfreie Fluid bewirkt wird.
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß im Sinne der
vorliegenden Erfindung als Fluid sowohl das reine, also gas
freie Fluid bezeichnet wird, wie auch das gashaltige Fluid.
Die (Gesamt)admittanz läßt sich somit im Ersatzschaltbild als
Hintereinanderschaltung der Teiladmittanzen vereinfacht dar
stellen.
Durch die Messung und gegebenenfalls die Auswertung wird die
(Gesamt)impedanz bzw. die (Gesamt)admittanz ermittelt.
Somit wirkt im Grenzfall des gasgefüllten Meßsystems nur die
Admittanz des Gases, während im Grenzfall des mit einem unver
schäumten Fluid gefüllten Zwischenraums nur die Admittanz des
unverschäumten Fluides wirkt.
Mittels dieser in diesen Grenzfällen gegebenen Admittanzen kann
der Gasanteil im auf seinen Gasanteil zu überprüfenden Fluid
bestimmt werden, indem die Gesamtadmittanz bzw. die Gesamtimpe
danz des Fluides mit unbekannter Zusammensetzung bzw. unbekann
tem Gasgehalt ermittelt wird und diese Admittanzen entsprechend
ausgewertet werden.
Die Gasadmittanz kann dazu ebenfalls mittels der erfindungsge
mäßen Vorrichtung vom Anwender ermittelt werden.
Insbesondere die Gasadmittanz kann jedoch auch herstellerseitig
bereits vorgegeben und gespeichert sein, was insbesondere für
den Fall vorgesehen ist, daß der Gaskonzentrationssensor, also
insbesondere eine Einrichtung mit dem ersten elektrisch leiten
den Teil und dem zweiten elektrisch leitenden Teil, im wesent
lichen temperaturunabhängig, also unabhängig von der Temperatur
dieser Einrichtung, die Impedanzen bzw. Admittanzen ermittelt.
Die Gasadmittanz bzw. Teiladmittanz des Gases ist dabei im we
sentlichen unabhängig von der Art des Gases, also insbesondere
der chemischen Zusammensetzung des Gases.
Die Kalibrierung mittels eines im wesentlichen gasfreien Fluids
wird insbesondere in dem Temperaturbereich durchgeführt, im
welchem das Fluid mit unbekanntem Gasgehalt gegeben ist, wenn
es auf den Gasgehalt überprüft wird.
Die Kalibrierung mittels des im wesentlichen gasfreien Fluids
kann dabei in einem eng begrenzten Temperaturbereich bzw. bei
einer bestimmten Temperatur durchgeführt werden, so daß eine
dieser Temperatur zugeordnete Fluidadmittanz YF bzw. Fluid
impedanz ermittelt wird, oder es können in einem vorbestimmten
Temperaturbereich mehrere Fluidadmittanzen YF bzw. Fluidimpe
danzen ermittelt werden, die jeweils der Temperatur zugeordnet
werden, bei welcher sie ermittelt wurden.
Im letztgenannten Fall werden diese einzelnen Fluidadmittanzen
YF unter Zuordnung zur Temperatur abgespeichert und/oder wei
terverarbeitet.
Eine Weiterverarbeitung kann beispielsweise derart gestaltet
sein, daß anhand der somit bekannten Admittanz-Temperaturpaare
mittels geeigneter Verfahren eine Funktion ermittelt wird, die
den Zusammenhang zwischen Temperatur und Fluidadmittanz mit
möglichst hoher Genauigkeit beschreibt. Insbesondere ist bevor
zugt, daß Ausgleichskurven anhand der erfaßten Meßwertpaare ge
bildet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden diese Meßwert
paare gespeichert. Sofern dann beim Auswerten der Meßwerte, die
beim Fluid mit unbekanntem Gasgehalt gemessen wurden, bei vor
gegebener Temperatur bzw. Betriebstemperatur, die im Rahmen der
Kalibrierung dieser Temperatur zugeordnete Gasadmittanz bzw.
Gasimpedanz benötigt wird, kann diese mittels geeigneter Ver
fahren wie Mittelwertbildung bzw. mehrfacher Mittelwertbildung
oder linearer Extrapolation oder linearer Intrapolation oder
dergleichen ermittelt werden.
Die Kalibrierung kann somit insbesondere nach Art einer Auf
heizkurve bzw. Abkühlkurve vorgenommen werden. Vorzugsweise ist
der Temperaturgradient dabei beschränkt und ist insbesondere
kleiner als 2°C/min., vorzugsweise kleiner als 1°C/min., beson
ders bevorzugt kleiner als 0,5°C/min. Die Temperaturdifferenzen
zwischen diesen erfaßten bzw. vorgegebenen Temperaturen können
konstant beabstandet sein oder im wesentlichen willkürlich ge
wählt sein. Die Temperaturen, bei welchen die zugehörigen Fluid
admittanzen ermittelt werden, werden insbesondere in Abhängig
keit der voraussichtlichen Betriebsgegebenheiten ermittelt, bei
welchen das Fluid mit unbekanntem Gasgehalt auf den Gasgehalt
überprüft werden soll.
Die Kalibrierung für im wesentlichen gasfreies Fluid ist für
jedes Fluid, also die Fluide, welche sich durch ihren Gasgehalt
unterscheiden, nur einmal erforderlich.
Erfindungsgemäß wird also insbesondere die Abweichung der Fluid
impedanz bzw. -admittanz zwischen einem unverschäumten Fluid
und einem Fluid mit unbekanntem Gasgehalt ermittelt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann verschiedene Sensoren
aufweisen, welche vorbestimmte Betriebskennwerte wie den Druck
oder die Temperatur, des auf ihren Gasgehalt zu überprüfenden
Fluids erfassen. Die Auswerteeinrichtung ist insbesondere im
ersten oder im zweiten elektrischen Teil integriert oder wird
von einem separaten Gehäuse aufgenommen, welches beispielsweise
portabel ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß ist also insbesondere eine Art Elektrodenpaar
vorgesehen, welches von dem ersten und dem zweiten elektrisch
leitenden Teil gebildet wird und - gegebenenfalls mit weiteren
Bauelementen - einen Meßaufnehmer bzw. einen Gaskonzentrations
sensor bildet.
Vorzugsweise ist dabei das erste elektrische Teil außerhalb des
zweiten elektrischen Teils angeordnet und wirkt als Sendeelek
trode, während das zweite elektrisch leitende Teil als Em
pfangselektrode wirkt.
Die Auswerteeinrichtung ist vorzugsweise elektronisch ausgebil
det und weist einen mikroprozessorgesteuerten Frequenzgenerator
und ein Modul zur digitalen Erfassung der komplexen Admittanz,
welche zwischen der ersten Fläche des ersten elektrisch leiten
den Teils und der zweiten Fläche des zweiten elektrisch leiten
den Teils wirkt, auf.
Die geometrische Auslegung des Meßaufnehmers, welche das erste
und das zweite elektrisch leitende Teil aufweist, kann über die
Beabstandung und die Flächengröße, insbesondere die Flächenlän
ge, optimiert und an das auf seinen Gasgehalt zu überprüfende
Fluid angepaßt werden. Beispielsweise können bei einem ring
spaltkondensatorartig ausgebildeten Meßaufnehmer die Länge die
ses Meßaufnehmers sowie das Durchmesserverhältnis zwischen dem
Innendurchmesser des außenliegenden Teils und dem Außendurch
messer des innenliegenden Teils optimiert werden.
Hierbei ist insbesondere zu beachten, daß mit abnehmender Rohr
länge, also der Länge des ersten elektrisch leitenden Teils,
und mit zunehmender Spaltweite, also Beabstandung zwischen dem
ersten elektrischen Teil und dem zweiten elektrischen Teil ein
schlechteres, insbesondere verlängertes, Nutzsignal bewirkt
wird, während, durch jeweils gegenläufige Maße, die Druckverlu
ste entlang der Meßstrecke steigen.
Vorzugsweise wird zur Dimensionierung des spaltkondensatorartig
ausgebildeten Meßaufnehmers die Gleichung nach PINKUS & STERN
LICHT verwendet. Diese lautet:
mit
r1: Innenradius der Rohres (erstes Teil);
r2: Außenradius des sich innerhalb des Rohres in Längsrichtung erstreckenden Stabes (zweites Teil);
p: Druckabfall im Rohr;
dV/dt: Volumenstrom; und
η: Viskosität des Fluids
r1: Innenradius der Rohres (erstes Teil);
r2: Außenradius des sich innerhalb des Rohres in Längsrichtung erstreckenden Stabes (zweites Teil);
p: Druckabfall im Rohr;
dV/dt: Volumenstrom; und
η: Viskosität des Fluids
Die Erfindung ermöglicht, den Verschäumungsgrad bzw. den Gasge
halt von Fluiden zu erfassen, und zwar kontinuierlich oder
punktuell. Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung kann isoliert
zur Bestimmung des Gasgehalts verwendet werden oder integrier
ter Bestandteil von Strömungsprozessen sein. Somit kann die er
findungsgemäße Meßvorrichtung simultan bei der Herstellung von
Werkstoffen, wie Klebstoffen oder Schaumstoffen oder derglei
chen, verwendet werden, und während des Herstellungsprozesses
den Gasgehalt im Fluid ermitteln. Die erfindungsgemäße Meßvor
richtung kann dabei insbesondere in einer Steuerungs- bzw. Re
gelungseinrichtung verwendet werden, so daß während des Her
stellungsprozesses von Werkstoffen der Gasgehalt bzw. die Gas
zufuhr in Abhängigkeit des aktuellen Gasgehaltes geregelt wer
den kann.
Die Erfindung läßt sich ferner bei der Entwicklung und Kon
struktion von Maschinen und Anlagen verwenden, bei welchen gas
haltige Fluide zum Betrieb eingesetzt werden. Beispielhaft sei
diesbezüglich die Motor- und Getriebeentwicklung inklusive der
Schmierstoffauslegung genannt.
Überdies lassen sich mittels der Erfindung auf einfache Weise
Arbeitsmedien, wie Schmierstoffe oder dergleichen auslegen, die
beim Betrieb von Maschinen und Anlagen verwendet werden. Die
Erfindung kann ferner zur Überwachung der Betriebssicherheit
und insbesondere der Funktionalität von Maschinen, Anlagen, hy
draulischen Steuerungen und dergleichen verwendet werden. So
können insbesondere bei hydraulischen Steuerungen die Zeitpunk
te, zu denen das Hydrauliksystem entlüftet wird, in Abhängig
keit des mittels der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung ermittel
ten Gasgehalts im Hydraulikfluid bestimmt werden. Hierdurch
kann z. B. vermieden werden, daß unnötige Entlüftungsvorgänge
eingeleitet werden oder für die Betriebssicherheit gewünschte
Entlüftungsvorgänge unterlassen werden.
Die Erfindung ermöglicht ferner einen kostengünstigeren Betrieb
von Maschinen, Anlagen, Steuerungen und dergleichen, bei wel
chen der Gasgehalt von Fluiden für die Betriebssicherheit be
deutend ist.
Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung läßt sich ferner bei jegli
cher Art von Prozessen verwenden, bei welchen ein Fluid einem
Prozeß zugeführt wird. Beispielsweise kann beim Auftragen eines
Klebstoffes der Gasgehalt bzw. der Verschäumungsgrad mittels
der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung ermittelt werden, so daß
anhand dieses ermittelten Gasgehalts bzw. dieses Verschäumungs
grades der Verschäumungsgrad gezielt eingestellt werden kann,
so daß eine Qualitätsverbesserung bei reduzierten Produktions
kosten bewirkt wird. Die Reduzierung der Produktionskosten ist
insbesondere auch auf die Rohstoffeinsparung zurückzuführen,
welche durch die erfindungsgemäße Meßvorrichtung ermöglicht
wird.
Mittels der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung kann ein Gasgehalt
eines Fluids zerstörungsfrei und ohne Rückwirkung auf das Fluid
ermittelt werden.
Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Meßvorrichtung eine An
zeigeeinrichtung auf, welche insbesondere vorbestimmte Be
triebskennwerte, wie den Gasgehalt des Fluids bei Betriebsdruck
oder bei Atmosphärendruck anzeigt. Bevorzugt weist der Meßauf
nehmer, also eine Einrichtung, welche das erste und das zweite
elektrisch leitende Element aufweist und im Rahmen der vorlie
genden Erfindung auch als Gaskonzentrationssensor (CGS-Sensor)
bezeichnet wird, als erstes elektrisch leitendes Teil ein Rohr
auf, welches in seinem Inneren das zweite elektrisch leitende
Teil aufnimmt, und an welchem sämtliche gegebenenfalls montier
ten Bauteile fest gegenüber diesem Rohr angeordnet sind.
Ein derartiges Rohr (erstes Teil), welches im wesentlichen kei
ne mechanisch bewegten Teile aufweist, bewirkt Verbesserungen
hinsichtlich des Verschleißes sowie des Wartungsaufwandes.
Das erste und/oder das zweite elektrisch leitende Teil ist vor
zugsweise zumindest mit den sich gegebenenfalls in einem Strö
mungskanal erstreckenden Bereichen derart ausgebildet, daß
Strömungsverluste, welche durch das erste oder das zweite elek
trische Teil bedingt sind, zumindest gering gehalten werden.
Insbesondere ist die Beabstandung des ersten und des zweiten
elektrisch leitenden Elements sowie die Länge der ersten Fläche
und der zweiten Fläche dieser Elemente derart ausgebildet, daß
die Strömungsverluste im Betrieb zumindest gering gehalten wer
den. Diese Maße und gegebenenfalls andere geometrische Abmaße
sind vorzugsweise an die Betriebskennwerte angepaßt.
Bevorzugt ist das erste und/oder das zweite elektrisch leitende
Teil in Strömungsrichtung nach außen verjüngt ausgebildet. Die
Verjüngung ist insbesondere kegelartig oder halbkugelartig aus
gebildet.
Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung kann, muß jedoch nicht, mit
einer Steuerungseinrichtung gekoppelt sein, welche den Betrieb
der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung steuert.
Es sei angemerkt, daß der Begriff "Steuern" und der davon abge
leitete Begriff im Sinne der vorliegenden Erfindung im Sinne
einer offenen oder geschlossenen Steuerung, also einer Rege
lung, zu verstehen ist.
Die Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Meßvorrichtung ist
insbesondere ein Computer. Die Meßvorrichtung weist vorzugswei
se ein oder mehrere Schnittstellen auf, über welche sie mit ex
ternen Geräten, wie einem Computer oder dergleichen, gekoppelt
werden kann. Diese Schnittstellen können als Analog- oder als
serielle Datenschnittstelle ausgebildet sein und sind vorzugs
weise frei konfigurierbar. Insbesondere sind die Schittstellen
derart konfiguriert, daß verschiedene Kennwerte bzw. Meßwerte,
angezeigt werden, wie der aktuelle Verschäumungsgrad bzw. Gas
gehalt eines Fluids, der entsprechende, ermittelte Verschäu
mungsgrad bzw. Gasgehalt dieses Fluids bei Atmosphärendruck,
die Betriebstemperatur an einer Meßstelle und der Betriebsdruck
an dieser Meßstelle.
Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung kann auch ohne Anbindung
eines Steuerungsrechners betrieben werden. Vorzugsweise sind
hierbei verschiedene Menüfunktionen vorgesehen, wie insbesonde
re ein Menü zur Anzeige/Eingabe von Kalibrierparametern, ein
Menü zum Starten der Kalibrierung, ein Menü zum Anhalten der
Kalibrierung, ein Menü, über welches sich die Gasgehaltanzeige
auf einen vorbestimmten Wert setzen läßt, ein Menü, über wel
ches sich eine Druckanzeige auf einen vorbestimmten Wert setzen
läßt, ein Menü, über welches sich vorbestimmte Ausgabewerte,
die vorzugsweise analog ausgegeben werden, konfigurieren las
sen, sowie ein Menü zur Datensicherung.
Vorzugsweise ist die elektrische Anordnung als Wechselstrom
kreis ausgebildet, wobei die Frequenz des elektrischen Stroms
bzw. der elektrischen Spannung variiert werden kann, so daß
beim Ermitteln des Gasgehaltes eines Fluids die Frequenz der
Spannung bzw. des Stroms verändert wird, welche an den Meßauf
nehmer angelegt ist.
Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung kann wenigstens teilweise
innerhalb der Wandungen eines Strömungskanals angeordnet sein,
und ist gegebenenfalls an den Wandungen dieses Strömungskanals
befestigt.
Vorzugsweise erstreckt sich die Meßvorrichtung dabei derart in
den bzw. in dem Strömungskanal, daß zumindest ein Teil des
durch diesen Strömungskanal fließenden Fluids außerhalb der
Meßvorrichtung an dieser Meßvorrichtung vorbeiströmen kann.
Die Meßvorrichtung weist vorzugsweise eine Befestigungseinrich
tung auf, welche in das erste und/oder das zweite Teil ein
greift, und diese Teile in ihrer Relativlage zueinander fi
xiert.
Bevorzugt wird im Rahmen der Auswertung der Meßwerte, die vom
Meßaufnehmer aufgenommen werden, der vorbestimmte elektrische
Kennwert, also insbesondere die Impedanz, in einen entsprechen
den elektrischen Kennwert, also insbesondere eine Impedanz,
transformiert, und zwar derart, daß die neue Impedanz die Impe
danz ist, die bei vorbestimmten Referenzbetriebskennwerten
festgestellt werden würde, wobei sich diese Referenzbetriebs
kennwerte von den tatsächlichen Betriebskennwerten unterschei
den. Es wird also insbesondere ermittelt, bei welchen Betriebs
kennwerten, wie Fluiddruck und/oder Fluidtemperatur, der ermit
telte elektrische Kennwert, also insbesondere die Impedanz, er
mittelt wurde. Im Rahmen der Auswertung der Meßwerte wird der
Einfluß vorbestimmter Betriebskennwerte wie Fluidtemperatur und
Fluiddruck berücksichtigt, indem, unter Berücksichtigung vorbe
stimmter Einflußparameter bzw. Betriebskennwerte, der elektri
sche Kennwert ermittelt wird, welcher bei vorbestimmten Refe
renzbetriebskennwerten gegeben sein wird. In entsprechender
Weise kann der Gasgehalt für die Betriebskennwerte, bei denen
der Gasgehalt erfaßt wurde, sowie für Referenzbetriebsgegeben
heiten ermittelt und angezeigt werden. Insbesondere wird der
Gasgehalt für den bei der Messung gegebenen Betriebsdruck sowie
für Atmosphärendruck ermittelt. Besonders bevorzugt wird eine
gegebenenfalls vorhandene Temperaturabhängigkeit berücksich
tigt, indem im Rahmen der Kalibrierung für das gleiche Fluid,
also insbesondere ein gasfreies Fluid, der elektrische Kenn
wert, also insbesondere die Impedanz, für unterschiedliche
Fluidtemperaturen ermittelt wurde.
Vorzugsweise wird in der Auswerteeinrichtung berücksichtigt,
wenn innerhalb der Meßstrecke, also in dem Bereich, der von dem
Meßaufnehmer zur Ermittlung des Gasgehaltes sensiert wird, der
(Betriebs)Druck des Fluids in Strömungsrichtung unterschiedlich
ist.
Die Auswerteeinrichtung weist vorzugsweise einen Mikrocontrol
ler auf.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren gemäß An
spruch 28.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren gemäß An
spruch 29.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figur näher beschrie
ben, wodurch, ebenso wie durch die bevorzugten Ausführungsfor
men, die Erfindung nicht beschränkt werden soll.
Dabei zeigt:
Fig. 1 eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in
schematischer Darstellung;
Fig. 2 eine teilgeschnittene Darstellung der Fig. 1;
Fig. 3 eine Explosionsansicht der Darstellung gemäß Fig. 2 in
Teilansicht; und
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer beispielhaften erfindungsge
mäßen Auswerteeinrichtung.
Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer erfin
dungsgemäßen Meßvorrichtung 10 in Teilansicht, welche mit einem
Meßrohr 12 kombiniert ist bzw. ein Meßrohr 12 aufweist. Dieses
Meßrohr 12 ist in seinem Querschnitt, welcher sich senkrecht zu
seiner Längsachse 14 erstreckt, rotationssymmetrisch oder
nicht-rotationssymmetrisch ausgebildet. Das Meßrohr 12 kann,
was in Fig. 1 nicht gezeigt ist, einen runden oder rechteckigen
oder quadratischen oder vieleckigen oder auf sonstige Weise
ausgebildeten Querschnitt aufweisen.
Das Meßrohr 12 kann Bestandteil einer nicht dargestellten An
ordnung sein, in welcher Strömungsprozesse gegeben sind, oder
es kann mit einer derartigen Anordnung verbunden werden.
In das Meßrohr 12 erstreckt sich ein Anschluß 16 für einen
Drucksensor sowie ein Anschluß 18 für einen Gaskonzentrations
sensor (CGS-Sensor bzw. Meßaufnehmer).
Die Meßvorrichtung 10 weist ferner eine Auswerteeinrichtung
auf, welche schematisch durch das Kästchen 20 angedeutet ist.
Diese Auswerteeinrichtung 20 ist in Fig. 1 außerhalb der Meß
rohrs 12 angeordnet, kann jedoch auch innerhalb des Meßrohrs 12
angeordnet sein. Die Auswerteeinrichtung 20 kann auch in einem
anderen Bauteil der Meßvorrichtung 10, wie einem Sensor oder
dergleichen angeordnet sein. Die Auswerteeinrichtung 20 ist ein
fester Bestandteil der Meßvorrichtung oder lösbar mit dieser
gekoppelt.
Die Anschlüsse 16, 18 verlaufen im wesentlichen senkrecht zur
zentrale Achse 14 des Meßrohres 12. In den jeweiligen Endberei
chen 22, 24 des Meßrohres 12 sind jeweils Anschlüsse 26, 28
ausgebildet, welche insbesondere ¼"-ERMETO-Einschraubungen sind
und das Meßrohr 12 mit externen Bauteilen verbinden können.
Fig. 2 zeigt eine teilgeschnittene Ansicht der Fig. 1.
Die den durch den Doppelpfeil 40 angedeuteten Strömungskanal
umhüllende Wandung 42 des Meßrohrs 12 weist eine erste Durch
gangsöffnung 44 sowie eine zweite Durchgangsöffnung 46 auf, die
sich jeweils durch diese Wandung 42 erstrecken. Die Anschlüs
se 16, 18 sind insbesondere mit der Wandung 42 des Meßrohrs 12
fest verbunden. Hierzu weisen die Durchgangsöffnungen 44, 46
jeweils ein Gewinde 48, 50 auf, in welche jeweils ein Außenge
winde 52, 54 der Anschlüsse 16, 18 eingreift. Dabei sind die
Anschlüsse 16, 18, was in Fig. 2 nicht dargestellt ist, insbe
sondere durch geeignete Dichtmittel gegenüber der Außenwan
dung 42 des Meßrohrs 12 abgedichtet. Innerhalb des Meßrohres 12
ist ein Gaskonzentrationssensor, der auch als Meßaufnehmer oder
CGS-Sensor 174 bezeichnet wird, angeordnet, welcher in seiner
Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 56 versehen ist. Dieser Gas
konzentrationssensor 56 weist ein erstes elektrisch leitendes
Teil 58 sowie ein zweites elektrisch leitendes Teil 60 auf.
Das erste elektrisch leitende Teil 58 ist im wesentlichen rohr
förmig ausgebildet, wobei die Wandung 62 dieses Rohres im we
sentlichen dünn ist. Beispielsweise ist die Wandung 62 weniger
als 15 mm oder weniger als 10 mm oder weniger als 5 mm oder we
niger als 3 mm dick. Die Wandung 62 weist mehrere Durchgangs
öffnungen 64, 66, 68, 70 auf. Das rohrförmige erste Teil 58
weist ferner eine sich in Längsrichtung durch dieses Rohr er
streckende Durchgangsöffnung 72 auf. In den Endbereichen 74, 76
dieser Durchgangsöffnung 72 bzw. in den Endbereichen 78, 80 des
rohrförmigen ersten Teils 58, welches in Fig. 3 als Einzelteil
dargestellt ist, ist in der Wandung 62 des ersten rohrförmigen
Teils 58 jeweils Gewinde 82, 84 vorgesehen.
Innerhalb des Rohres 58 ist ein zweites elektrisch leitendes
Teil 60 angeordnet, welches als stabförmiger Körper ausgebildet
ist. Dieser stabförmige Körper weist einen im wesentlichen zy
lindrischen Querschnitt auf, der in Fig. 2 nicht dargestellt
ist. In den Endbereichen 86, 88 verjüngt sich der stabförmige
Körper 60 nach außen, und zwar insbesondere derart, daß er ke
gelförmig ausgebildet und gegebenenfalls abgerundet ist. Dieser
stabförmige Körper 60 ist insbesondere ein sogenannter Strö
mungsparaboloid bzw. hat eine entsprechende Wirkung. Auf seinem
Außenumfang 90 weist der in Fig. 3 als Einzelteil dargestellte,
stabförmige Körper 60 Vertiefungen 100, 102 auf, die insbeson
dere sacklochartig ausgebildet sind und jeweils mit einem Ge
winde 104, 106 versehen sind.
Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, ist der stabförmige Körper 60
innerhalb des Rohres 58 derart in Längsrichtung angeordnet, daß
unterschiedliche Durchgangsöffnungen 64, 66 in der Wandung 62
des Rohres 58 mit am Außenumfang 90 des stabförmigen Körpers 60
angeordneten Vertiefungen 102, 100 fluchten, so daß Befesti
gungsmittel 108 sich durch bzw. in diese Öffnungen 64, 66, 100,
102 erstrecken können und somit den stabförmigen Körper 60 ge
genüber dem Rohr 58 fixieren können.
Da das Rohr 58 und der stabförmige Körper 60 ein unterschiedli
ches elektrisches Potential aufweisen können, sind diese Befe
stigungsmittel 108 derart ausgebildet, daß sie eine Isolations
wirkung zwischen dem stabförmigen Körper 60 und dem Rohr 58 be
wirken; beispielsweise werden Isolierbuchsen verwendet. Die Be
festigungsmittel stützen sich insbesondere von der Rohraußen
seite gegen die Außenoberfläche des Rohres ab und weisen ein
Gewinde auf, welches in die mit Gewinden 104, 106 versehenen
Bohrungen 100, 102 eingreifen. Hierbei können, müssen jedoch
nicht, Distanzmittel vorgesehen sein, welche eine bestimmte Be
abstandung zwischen dem stabförmigen Körper 60 und dem Rohr 58
bewirken.
Die Befestigungsmittel 108 können jeweils einteilig oder mehr
teilig ausgebildet sein.
Der Außendurchmesser des stabförmigen Körpers 60, der durch ei
nen Doppelpfeil 112 schematisch angedeutet ist, und im Rahmen
der vorliegenden Erfindung auch als d2 mit zugehörigem Radi
us r2 bezeichnet wird, ist kleiner als der Innendurchmesser des
Rohres 58, der durch den Pfeil 114 schematisch angedeutet ist
und der im Rahmen der vorliegenden Erfindung als d1 mit zugehö
rigem Radius r1 bezeichnet wird. Das Rohr 58 weist im übrigen
die Länge l1 auf.
Durch diese vorgenannten Durchmesserdifferenzen wird bewirkt,
daß sich zwischen dem stabförmigen Teil 60 und dem Rohr 58 in
radialer Richtung ein Zwischenraum 116 erstreckt, durch welchen
ein Fluid strömen kann, welches auf seinen Gasgehalt hin zu
überprüfen ist.
In Fig. 2 ist ferner dargestellt, daß der stabförmige Körper 60
in Längsrichtung kürzer als das Rohr 58 ist.
Die Gewinde 82, 84, welche in den Endbereichen 78, 80 des Roh
res 58 vorgesehen sind, greifen jeweils, und dies ist in Fig. 2
nur für eine Seite dargestellt, in Befestigungsmittel ein, die
in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 118 versehen sind.
Insbesondere ist eine Isolierbuchse 120 vorgesehen, welche in
das Gewinde 82, 84 eingreift und hierzu ein Gewinde 122 auf
weist. Die Isolierbuchse, welche im wesentlichen rotationssym
metrisch ausgebildet ist und eine Durchgangsöffnung 124 mit un
terschiedlichen Innendurchmessern aufweist, weist ferner in
dieser sich in Längsrichtung der Isolierbuchse 120 erstrecken
den Durchgangsöffnung 124 ein zweites Gewinde 126 auf, welches
in ein Gewinde 128 eines Befestigungselements 130 eingreift.
Das Befestigungselement 130 weist ebenfalls sich in Längsrich
tung erstreckende Durchgangsöffnung 132 auf. Der Innendurchmes
ser dieser Durchgangsöffnung ist dabei insbesondere gestuft
ausgebildet, so daß in Öffnungslängsrichtung unterschiedliche
Durchmesser vorhanden sind. Das Befestigungselement 130 ist
insbesondere rotationssymmetrisch ausgebildet und weist unter
schiedliche Außendurchmesser auf. Ferner weist das Befestigung
selement 130 insbesondere Befestigungslaschen 134 auf, welche
als umlaufender Steg oder als einzelne Stege im Umfangsrichtung
außen an das Befestigungselement 130 angeflanscht sind. Diese
Befestigungslaschen 134 kontaktieren im montierten Zustand Ste
ge 137, welche mit der Außenwandung 62 des Rohres 58 verbunden
sind und sich insbesondere radial von dieser Außenwandung 62
nach innen erstrecken. Die Stege 137 sind vorzugsweise derart
ausgebildet, daß sie eine geschlossene Fläche darstellen, wel
che insbesondere kreisringförmig ist, so daß während eines
Strömungsprozesses das strömende Fluid nicht in den Zwischenbe
reich 136, welcher sich außerhalb des Rohres 58 zwischen diesem
Rohr und der Wandung 42 des Meßrohres erstreckt, eindringen
kann.
Durch die Öffnung 70 erstreckt sich der Anschluß für den Druck
sensor bzw. ein Drucksensor, welcher den Druck des Fluids im
Zwischenraum 116 zwischen dem stabförmigen Körper 60 und dem
Rohr 58 erfassen kann. Durch die Öffnung 68 erstreckt sich ein
nicht dargestellter Temperatursensor, welcher mit dem An
schluß 18 in Verbindung steht. Dieser nicht dargestellte Tempe
ratursensor kann innerhalb des Rohres 58 die Temperatur des auf
seinen Gasgehalt zu überprüfenden Fluids erfassen. Der An
schluß 18 steht ferner mit dem Gaskonzentrationssensor in Ver
bindung, und zwar derart, daß der Gaskonzentrationssensor bzw.
der Meßaufnehmer 56 in eine elektrische Anordnung elektrisch
integriert ist.
Somit ist der Gaskonzentrationssensor 56 als eine Art Ring
spaltkondensator ausgebildet, so daß über die sich an diesem
Kondensator einstellende Admittanz bzw. Impedanz, welche von
der Zusammensetzung des Fluids abhängt, welches sich im Ring
spalt befindet, also insbesondere auch von dem Gasgehalt dieses
Fluids.
Über Isoliermittel bzw. eine Isolierbuchse 120 wird das Rohr 58
vom Meßrohr 12 bzw. der Auswerteeinrichtung 20 elektrisch ge
trennt. Das Rohr 58 kann sich konzentrisch um den stabförmigen
Körper 60 erstrecken. Dies ist allerdings nicht zwangsläufig
erforderlich, da bei einem Ringspaltkondensator die Impedanz
bzw. Admittanz durch Exzentritäten, also einen nicht konzen
trisch angeordneten Innenkörper 58, im wesentlichen nicht be
einflußt wird.
Insbesondere das Rohr 58 und der stabförmige Körper 60 bestehen
aus einem Material, welches derart ausgewählt ist, daß die ge
messenen Impedanzen im wesentlichen nicht einem durch den Gas
konzentrationssensor 56 bedingten Temperatureinfluß unterlie
gen.
Die Auswerteeinrichtung 20 kann den Gaskonzentrationssensor
über eine nicht dargestellte Signalverbindung mit einem Wech
selstrom beaufschlagen, so daß die sich infolge dieses Wechsel
stroms einstellende Impedanz am Gaskonzentrationssensor erfaßt
werden kann. Hierzu kann insbesondere auch ein durchstimmbarer
Frequenzgenerator verwendet werden, welcher insbesondere einen
nachgeschalteten Impedanz- bzw. Admittanzbaustein aufweist. Die
Frequenzen des Frequenzgenerators bzw. die vom Frequenzgenera
tor vorgegebenen Frequenzen werden insbesondere in Abhängigkeit
des auf seinen Gasgehalt zu überprüfenden Fluids geeignet aus
gewählt, und zwar derart, daß sich möglichst Admittanzen am
Gaskonzentrationssensor 56 ergeben, bei welchen in Abhängigkeit
des Gasgehalts möglichst signifikante Nutzsignaländerungen, al
so insbesondere Änderungen der Admittanzen bzw. Impedanzen,
wirken.
Die Frequenz des Wechselstroms kann beispielsweise niedrig
sein, z. B. unter 100 Hz liegen, so daß praktisch nur der reale
Anteil des Widerstands einer elektrisch leitenden Flüssigkeit
bestimmt werden kann. Insbesondere kann auch mittels eines di
gitalen Synthesizers die Durchstimmung bei unterschiedlichen
Frequenzen erfolgen.
Die in der Auswerteeinrichtung 20 ermittelten Impedanzen bzw.
Admittanzen des sich im Zwischenraum 116 befindenden Fluids
werden zur Ermittlung des Gasgehalts dieses Fluids verwendet.
Hierzu wird die mittels des Temperatursensors gemessene Be
triebstemperatur des Fluids sowie der mittels des Drucksensors
gemessene Betriebsdruck des Fluids berücksichtigt. Ferner wer
den Referenzwerte berücksichtigt. Diese Referenzwerte sind ins
besondere Impedanzen, welche für dieses Fluid im gasfreien Zu
stand ermittelt wurden. Vorzugsweise werden mehrere Referenz
werte verwendet, die sich dadurch unterscheiden, daß bei unter
schiedlichen Temperaturen des Referenzfluids, also des gasfrei
en Fluids, die Impedanz bzw. Admittanz dieses Fluids ermittelt
wurde.
Ferner wird die Admittanz bzw. Impedanz für ein Gas ermittelt,
wobei es grundsätzlich nicht auf die Art des Gases, also dessen
chemische Zusammensetzung, sondern lediglich auf den gasförmi
gen Zustand ankommt.
Anhand dieser Impedanzen für die Extremzustände, also den Ex
tremzustand "0% Gas im Fluid" und "100% Gas im Fluid", kann
durch Erfassung der Impedanz bzw. Admittanz eines Fluids unbe
kannter Zusammensetzung auf den Gasgehalt geschlossen werden.
Dieser Gasgehalt wird in Volumenprozent angezeigt. Eine gegebe
nenfalls bestehende Druckabhängigkeit kann berücksichtigt wer
den, indem die jeweiligen Werte auf atmosphärischen Druck gemäß
einer vorbestimmten Charakteristik umgerechnet werden. Hier
durch wird ferner eine Vergleichbarkeit des ermittelten Gasge
halts bei verschiedenen Betriebsdrücken ermöglicht. Der Be
triebsdruck wird über den Drucksensor erfaßt.
In entsprechender Weise wird die Betriebstemperatur des Fluids
über einen nicht dargestellten Temperatursensor ermittelt. Aus
den jeweils unterschiedlichen (Referenz)Temperaturen zugeordne
ten Referenzwerten können dann zur Auswertung die Referenzwerte
verwendet werden, die einer Referenztemperatur zugewiesen sind,
die der erfaßten Betriebstemperatur entspricht. Sofern keine
der ermittelten Betriebstemperatur entsprechende Referenztempe
ratur bereitgestellt wird, kann anhand der bereitgestellten Re
ferenztemeratur bzw. Referenzwerte mittels geeigneter Verfahren
oder Berechnungen, wie Schätzung oder lineare Extrapolation
oder lineare Interpolation oder dergleichen, ermittelt die ent
sprechende Referenzimpedanz bzw. der Referenzgasgehalt ermit
telt werden.
Die mechanischen Bauelemente der erfindungsgemäßen Meßvorrich
tung, also insbesondere der Meßaufnehmer 174 bzw. dessen er
stes 58 und dessen zweites Teil 60, sind vorzugsweise aus Edel
stahl gefertigt. Die Isoliermittel und insbesondere die Iso
lierbuchse 120 sind vorzugsweise aus einem hochwertigen Kunst
stoff gefertigt.
Diese Werkstoffwahl, auf welche die erfindungsgemäße Meßvor
richtung allerdings nicht beschränkt ist, bewirkt eine hohe
chemische Resistenz bei hoher Temperaturfestigkeit.
Fig. 3 zeigt eine teilgeschnittene Explosionsdarstellung einer
erfindungsgemäßen Meßvorrichtung.
Zur Montage wird der stabförmige Körper 60 in Richtung des
Pfeils 150 in das Rohr 58 axial eingeschoben und über die Befe
stigungsmittel 108, welche sich durch die Durchgangsöffnun
gen 64, 66 in die Lochbohrungen 100, 102 erstrecken und welche
isolierend ausgebildet sind, befestigt. Vorzugsweise ist diese
Befestigung als Schraubbefestigung ausgebildet. Auch andere Be
festigungsarten, wie mittels einer Preßpassung oder derglei
chen, sind erfindungsgemäß bevorzugt.
Anschließend wird in den Orientierungen der axialen Richtung
des Rohres 58, also aus Richtung der Pfeile 150, 152, jeweils
eine Isolierbuchse 120 an dem Rohr 58 befestigt, in welche, je
weils außenliegend, ein Befestigungselement 130 eingreift, wel
ches über nicht dargestellte Stege 137 mit einem ebenfalls
nicht dargestellten Meßrohr 12 verbunden wird. Die Verbindung
zwischen den Stegen 137 und den Befestigungslaschen 134 der Be
festigungselemente 130 kann beispielsweise als eine Schraubver
bindung oder eine Schweißverbindung oder eine Preßpassung oder
dergleichen ausgebildet sein. Ein mit dem Anschluß 16 verbunde
ner Drucksensor erstreckt sich durch die Durchgangsöffnung 70
der Wandung 62 des Rohrs 58, so daß dieser Drucksensor den
Fluiddruck im Inneren des Rohres erfassen kann.
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild einer Auswerteeinheit, welche
ebenfalls Steuerungsaufgaben übernehmen kann, und welche die
Admittanz eines auf seinen Gasgehalt zu überprüfenden Fluids,
welches im Zwischenraum zwischen einem ersten 58 und einem
zweiten elektrisch leitenden Teil 60 angeordnet ist, überprüfen
kann.
Die Admittanz ist im Sinne der vorliegenden Erfindung insbeson
dere die komplexe Admittanz, also eine komplexe Größe.
Die Auswerteeinrichtung kann die komplette Admittanz insbeson
dere automatisch ermitteln kann und weist einen Mikrocontroller
auf. In diesem Mikrocontroller ist insbesondere ein RAM-, ein
EPROM- und/oder ein EEPROM-Speicher integriert. Dieser Mikro
controller 170 steht mit weiteren Bauelementen in Signalverbin
dung. Hierzu können Datenleitungen vorgesehen sein, oder die
Signalübertragung kann berührungslos erfolgen. Insbesondere ist
der Mikrocontroller 170 mit einem Frequenzgenerator verbunden.
Der Frequenzgenerator 172 erzeugt ein Ausgangssignal, welches
insbesondere sinusförmig ausgebildet ist. Dieses Ausgangssignal
hat eine vorbestimmte Frequenz, welche insbesondere variiert
werden kann. Insbesondere hat der Frequenzgenerator 172 einen
Arbeitsbereich von 1 Hz bis 100 kHz.
Das Ausgangssignal des Frequenzgenerators wird an einen CGS-
Sensor bzw. einen Meßaufnehmer 174 übermittelt, der insbesonde
re derart angeordnet ist und ausgebildet sein kann, wie es an
hand der Fig. 1 bis 3 beschrieben wurde. Dieser CGS-Sensor 174
erzeugt Ausgangssignale, welche mittels eines Analogschal
ters 178 an einen Impedanzwandler 180 übermittelt werden. Der
Analogschalter 178 steht insbesondere mit dem Mikrocontrol
ler 170 in Signalverbindung. Mittels des Analogschalters kann
ferner ein von einem Drucksensor 176 erzeugtes Signal, welches
insbesondere in der Art angeordnet ist, wie es anhand der
Fig. 1 bis 3 erläutert wurde, an den Impedanzwandler 180 über
tragen werden. Der Impedanzwandler 180 erzeugt ein Ausgangs
signal, welches einem Baustein 182 zugeführt wird, der die Ad
mittanz eines Fluids ermittelt, welches in einem Zwischenraum
zwischen einem ersten elektrischen Element 58 und einem zweiten
elektrisch leitenden Element 60 des CGS-Sensors 174 angeordnet
ist, und zwar insbesondere sowohl den Betrag als auch die Pha
senlage dieser Admittanz. Diese Admittanz ermittelt der Bau
stein 182 ferner in Abhängigkeit des Erregersignals, welches
von dem Frequenzgenerator 172 erzeugt wurde. Hierzu wird dieses
jeweilige Erregersignal ebenfalls an den Baustein 182 übermit
telt, wie durch den Pfeil 184 angedeutet ist. Ein Ausgangs
signal des Bausteins 182 kann in Abhängigkeit des Schaltzu
stands des Analogschalters 186 auf den A/D-Wandler 188 übertra
gen werden, so daß in diesem A/D-Wandler 188 das Eingangssignal
digitalisiert wird, und somit ein digitalisiertes Ausgangs
signal bereitgestellt wird. Der Analogschalter 186 steht ferner
mit dem Mikrocontroller 170 in Signalverbindung.
Das digitalisierte Ausgangssignal des A/D-Wandlers 188 wird
mittels eines BUS-Systems an den Mikrocontroller 170 übermit
telt.
Während der Mikrocontroller 170 mit dem Frequenzgenerator 172
sowie dem A/D-Wandler 188 über Datenleitungen verbunden ist,
ist der Mikrocontroller 170 mit dem Analogschalter 178 bzw. dem
Analogschalter 186 über Steuerleitungen verbunden, wie durch
die Pfeile 190, 191 schematisch angedeutet ist. In diesem Zu
sammenhang sei angemerkt, daß - auch wenn im Rahmen dieser Of
fenbarung von Steuerleitungen oder Datenleitungen gesprochen
wird - die Signalübertragung jeweils über verkörperte Leitungen
oder dergleichen erfolgen kann oder durch geeignete Einrichtun
gen berührungslos.
Mittels der Steuerleitung 190, über welche Signale vom Mikro
controller 170 an den Analogschalter 178 übertragen werden kön
nen, kann der Mikrocontroller 170 steuern, ob der Analogschal
ter 178 ein Ausgangssignal des CGS-Sensors 174, also insbeson
dere ein Signal, welches die komplexe Admittanz anzeigt, oder
ein Ausgangssignal des Drucksensors 176, also insbesondere ein
Signal, welches den Betriebsdruck im Meßrohr 12 oder den Be
triebsdruck im Rohr 58 anzeigt, empfängt und verarbeitet.
In entsprechender Weise kann der Mikrocontroller 170 über die
Steuerleitung 190 steuern, ob der Analogschalter 186 ein Aus
gangssignal des Bausteins 182, welches vom Betriebsdruck abhän
gen kann oder von der Admittanz abhängen kann oder ein Aus
gangssignal des Temperatursensors 194, welches insbesondere die
Betriebstemperatur im Meßrohr 12 oder im Rohr 58 anzeigt, an
den A/D-Wandler 188 übermittelt.
Anhand der an den Analogschalter 186 bzw. an den A/D-Wand
ler 188 vom Baustein 182 übermittelten Signale werden im Mikro
controller 170 vorbestimmte Fluidkennwerte bestimmte, wie ins
besondere der Gasgehalt des Fluids. Dieser Gasgehalt kann für
den Betriebsdruck oder nach gegebenenfalls vorgesehener Umrech
nung für einen Referenzdruck, wie atmosphärischen Druck, ange
geben werden.
Nach Bestimmung dieser vorbestimmten Fluidkennwerte steuert der
Mikrocontroller 170 den Analogschalter 186 an, so daß dieser
anstelle der von Baustein 182 zugeführten Signale die Ausgangs
signale des Temperatursensors 192 an den A/D-Wandler 188 über
mittelt. Anhand dieser Ausgangssignale des Temperatursen
sors 192, die die Betriebstemperatur des auf seinen Gasgehalt
zu überprüfenden Fluids anzeigen, kann im Mikrocontroller 170
eine gegebenenfalls bestehende Temperaturabhängigkeit des Gas
gehalts des auf seinen Gasgehalt zu überprüfenden Fluids be
rücksichtigt werden.
Hierzu wird insbesondere eine Temperaturzuordnung zu verschie
denen Referenzwerten verwendet.
Der Mikrocontroller 170 steuert ferner einen BUS-Treiber 194
an, welcher ausgangsseitig ein Schnittstellensignal erzeugt,
welches insbesondere ein genormtes RS232-Schnittstellensignal
ist. Dieses Schnittstellensignal kann verwendet werden, um die
Auswerteeinrichtung mit einem Computer zu koppeln.
Der Mikrocontroller 170 steht ferner mit einem Baustein 196 in
Verbindung, welcher einen Digital-/Analog-Konverter sowie einen
diesem nachgeschalteten Spannungs-/Stromwandler aufweist. Die
ser Baustein 196 stellt ausgangsseitig Signale bereit, welche
vorbestimmte Betriebskennwerte, insbesondere den Gasgehalt im
auf seinen Gasgehalt zu überprüfenden Fluid anzeigt. Diese Aus
gangssignale werden insbesondere als Spannungssignale oder als
Stromsignale bereitgestellt. Insbesondere können die Ausgangs
signale als 0 bis 10 Volt-Pegel oder als 4 bis 20 mA-Signal be
reitgestellt werden. Ausgangsseitig kann der Baustein 196 mit
einer Prozeßregeleinrichtung, welche insbesondere analog ausge
bildet ist, gekoppelt sein. Diese nicht dargestellte Prozeßre
geleinrichtung kann unterschiedlichste Funktionen aufweisen,
wie beispielsweise die Steuerung bzw. Regelung des einem Her
stellungsprozeß zugeführten Gases, mit welchem ein Fluid begast
werden soll.
Der Baustein 198 übernimmt die Spannungsversorgung bzw. die
Spannungsregelung für die bzw. alle dargestellten Analog- und
Digitalbausteine und gegebenenfalls für weitere Baulelemente,
die nicht dargestellt sind.
10
erfindungsgemäße Meßvor
richtung
12
Meßrohr
14
Längsachse von
12
16
Anschluß für Drucksensor
18
Anschluß für Temperatursen
sor und CGS-Sensor
20
Auswerteeinrichtung
22
Ende von
12
24
Ende von
12
26
Anschluß von
12
28
Anschluß von
12
30
¼"-ERMETO-Einschraubung
32
¼"-ERMETO-Einschraubung
40
Strömungskanal
42
Wandung von
12
44
Durchgangsöffnung in
42
46
Durchgangsöffnung in
42
48
Gewinde von
44
50
Gewinde von
46
52
Außengewinde von
18
54
Außengewinde von
16
56
Gaskonzentrationssensor,
Meßaufnehmer
58
erstes elektrisch leitendes
Teil, Rohr
60
zweites elektrisch leiten
des Teil, stabförmiger Kör
per
62
Wandung
64
Durchgangsöffnung in
62
66
Durchgangsöffnung in
62
68
Durchgangsöffnung in
62
70
Durchgangsöffnung in
62
72
Durchgangsöffnung in
62
74
Endbereich von
72
76
Endbereich von
72
78
Endbereich von
58
80
Endbereich von
58
82
Gewinde von
62
84
Gewinde von
62
86
Endbereich von
60
88
Endbereich von
60
90
Außenumfang von
60
100
Vertiefungen in
60
102
Vertiefungen in
60
104
Gewinde in
60
106
Gewinde in
60
108
Befestigungsmittel
110
Außendurchmesser von
60
112
Innendurchmesser von
58
116
Zwischenraum zwischen
58
und
60
118
Befestigungsmittel
120
Isolierbuchse
122
Gewinde
124
Durchgangsöffnung in
120
126
zweites Gewinde
128
Gewinde
130
Befestigungselement
132
Durchgangsöffnung
134
Befestigungslasche
136
Zwischenbereich
137
Steg
150
Pfeil
152
Pfeil
170
Mikrocontroller
172
Frequenzgenerator
174
Meßaufnehmer/CGS-Sensor
176
(Betriebs)Drucksensor
178
Analogschalter
180
Impedanzwandler
182
Baustein
184
Pfeil
186
Analogschalter
186
A/D-Wandler
188
Steuerleitungen
190
(schematisch)
191
Pfeil
192
(Betriebs) Temperatursensor
194
BUS-Treiber
196
Baustein
198
Baustein
Claims (33)
1. Meßvorrichtung zur Erfassung des Gasgehalts in Fluiden mit
- - wenigstens einer elektrischen Anordnung;
- - einer Auswerteeinrichtung (20);
- - wenigstens einem ersten elektrisch leitenden Teil (58) mit wenigstens einer ersten Fläche, welche ein erstes elektrisches Potential aufweist; und
- - wenigstens einem zweiten elektrisch leitenden Teil (60) mit wenigstens einer zweiten Fläche, welche ein zweites elektrisches Potential aufweist;
- - sich zwischen dem ersten Teil (58) und dem zweiten Teil (60) ein Zwischenraum (116) erstreckt, welcher das auf seinen Gasgehalt zu überprüfende Fluid aufnimmt;
- - das erste und das zweite elektrische Potential sich we nigstens zeitweise unterscheiden;
- - wenigstens ein erster elektrischer Kennwert der elektri schen Anordnung von der Zusammensetzung des Fluids ab hängt und von der Auswerteeinrichtung (20) ermittelten wird; und
- - in Abhängigkeit des ermitteltem ersten elektrischen Kennwerts sowie wenigstens eines Referenzwerts auf den Gasgehalt im Fluid geschlossen wird.
2. Meßvorrichtung, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Referenzwert von einem ersten elek
trischen Kennwert abhängt, der unter vorbestimmten Gege
benheiten für eine vorbestimmte bekannte Zusammensetzung
des Fluid ermittelt wurde.
3. Meßvorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische An
ordnung ein Wechselstromkreis ist und der erste elektri
sche Kennwert die Impedanz des auf seinen Gasgehalt zu
überprüfenden, zwischen dem ersten (58) und dem zweiten
Teil (60) angeordneten Fluids ist.
4. Meßvorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzwert
von der Impedanz eines zwischen dem ersten (58) und dem
zweiten Teil (60) angeordneten Fluids abhängt, welches
sich in seiner Zusammensetzung von dem auf seinen Gasge
halt zu überprüfenden Fluid nur dadurch unterscheidet, daß
es unverschäumt ist, wobei insbesondere Referenzwerte für
unterschiedliche Temperaturen bereitgestellt werden.
5. Meßvorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzwert
von der Impedanz eines zwischen dem ersten (58) und dem
zweiten Teil (60) angeordneten Gases abhängt.
6. Meßvorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite
Teil (60) innerhalb des ersten Teils (58) angeordnet ist.
7. Meßvorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil (58)
eine Sendeelektrode ist und das zweite Teil (60) eine die
se Sendeelektrode zugeordnete Empfangselektrode ist.
8. Meßvorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine Sensorein
richtung, wobei diese Sensoreinrichtung wenigstens einen
Betriebskennwert erfaßt, und insbesondere eine Sensorein
richtung aus einer Gruppe von Sensoreinrichtungen ist,
welche einen Drucksensor und einen Temperatursensor auf
weist.
9. Meßvorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine Anzeige
einrichtung zum Anzeigen von vorbestimmten Kennwerten.
10. Meßvorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil (58)
ein Rohr ist.
11. Meßvorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite
Teil (60) ein im wesentlichen stabartig ausgebildet ist
und sich innerhalb des ersten Teils (58) in Längsrichtung
dieses ersten Teils (58) erstreckt.
12. Meßvorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gegebenenfalls
am angeordneten Bauteile im wesentlichen fest gegenüber
den Rohr angeordnet sind.
13. Meßvorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrich
tung (10) derart ausgebildet ist, daß durch die Meßvor
richtung (10), und insbesondere durch das Rohr, Strömungs
verluste im Rohr zumindest gering gehalten werden.
14. Meßvorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich das erste (58)
und/oder das zweite Teil (60) in Strömungsrichtung nach
außen verjüngt.
15. Meßvorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese Meßvorrich
tung (10) mit einer Steuerungseinrichtung in Signalverbin
dung steht, wobei diese Steuerungseinrichtung insbesondere
einen Fertigungsprozeß oder dergleichen steuert.
16. Meßvorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswertung des
ersten elektrischen Kennwerts mehrere zweite Kennwerte
verwendet werden, welche unterschiedlichen Bestandteilen
des auf seinen Gasgehalt zu überprüfenden Fluids zugeord
net sind.
17. Meßvorrichtung, insbesondere nach Anspruch 16, dadurch ge
kennzeichnet, daß zur Auswertung des ersten elektrischen
Kennwerts jeweils ein zweiter Kennwert verwendet wird für
einen ersten Bestandteil des auf seinen Gasgehalt zu über
prüfenden Fluids, der einem im wesentlichen unverschäumten
Fluid entspricht, sowie für einen zweiten Bestandteil, den
das Gas bildet, welches das auf seinen Gasgehalt zu über
prüfenden Fluid umfaßt.
18. Meßvorrichtung, insbesondere nach Anspruch 17, dadurch ge
kennzeichnet, daß zur Auswertung des ersten elektrischen
Kennwerts die Admittanz verwendet wird, welche in der
elektrischen Anordnung dem ersten Bestandteil des auf sei
nen Gasgehalt zu überprüfenden Fluids zugewiesen ist, so
wie die Admittanz, welche in der elektrischen Anordnung
dem zweiten Bestandteil des auf seinen Gasgehalt zu über
prüfenden Fluids zugewiesen ist.
19. Meßvorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des
Wechselstroms des Wechselstromkreises variierbar ist, und
gegebenenfalls unter vorbestimmten Gegebenheiten verändert
wird.
20. Meßvorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese Meßvorrich
tung (10) wenigstens teilweise innerhalb eines Strömungs
kanals (40) angeordnet ist, welcher sich in Strömungsrich
tung erstreckende Wandungen (42) aufweist.
21. Meßvorrichtung, insbesondere nach Anspruch 20, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt innerhalb des
Strömungskanals (40) größer ist als der Teil dieses Strö
mungsquerschnitts der innerhalb dieses Zwischenraums (116)
angeordnet ist.
22. Meßvorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Befestigungseinrich
tung (66, 64, 100, 102, 104, 106, 120, 130, 137), welche
das erste (58) und/oder das zweite Teil (60) aufnimmt und
relativ zu den Wandungen (42) des Strömungskanals (40) fi
xiert.
23. Meßvorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das
zweite Teil (60) mechanisch verbunden und im Bereich die
ser mechanischen Verbindung elektrisch gegenüber einander
isoliert sind.
24. Meßvorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit der
bei einem vorbestimmten Betriebskennwert ermittelten Impe
danz die Impedanz bei einem Referenzkennwert ermittelt
wird.
25. Meßvorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteein
richtung (20) zur Auswertung den Druckabfall entlang des
Fluids innerhalb und entlang des Zwischenraums (116) be
rücksichtigt.
26. Meßvorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteein
richtung (20) einen Mikrocontroller (170) aufweist.
27. Meßvorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteein
richtung (20) einen Frequenzgenerator (172) aufweist.
28. Verfahren zum Betreiben einer Meßvorrichtung (10) gemäß
einem der vorangehenden Ansprüche.
29. Verfahren zur Bestimmung des Gasgehaltes eines Fluids, ge
gebenenfalls auch mit den Merkmalen des Anspruch 28, mit
den Schritten:
- - Anlegen eines Wechselstroms an eine Einrichtung welche wenigstens ein erstes Teil (58) und wenigstens ein zwei tes Teil (60) aufweist, wobei sich zwischen diesen Tei len (58, 60) ein Zwischenraum (116) erstreckt, durch welchen das Fluid strömt und wobei eine gegebenenfalls vorgesehene mechanische Verbindung dieser Teile (58, 60) wenigstens eine Isolierungseinrichtung aufweist, die diese Teile (58, 60) im Bereich der mechanischen Verbin dung gegenüber einander isoliert;
- - Ermitteln des elektrischen Widerstands, welcher durch ein Fluid mit zu ermittelndem Gasgehalt zwischen dem er sten (58) und dem zweiten Teil (60) bewirkt wird mittels einer Meßeinrichtung, und zwar insbesondere erfassen der Impedanz, welche durch das Fluid mit zu ermittelndem Gasgehalt zwischen dem ersten (58) und dem zweiten Teil (60) bewirkt wird;
- - Bereitstellen wenigstens eines von der Impedanz abhängi gen Kennwerts, welche wenigstens ein Fluid mit einem vorbestimmten bekannten Gasgehalt zwischen dem er sten (58) und dem zweiten Teil (60) bewirkt;
- - Ermitteln des Gasgehalts des Fluids mit zu ermittelndem Gasgehalt in Abhängigkeit der Impedanz, welche mittels dieses Fluids mit zu ermittelndem Gasgehalt ermittelt wurde, sowie in Abhängigkeit des wenigstens einen Kenn werts, welcher mittels eines Fluids mit bekanntem Gasge halt ermittelt wurde.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß
sich die Zusammensetzung des Fluids mit zu ermittelndem
Gasgehalt von der Zusammensetzung des wenigstens einen
Fluids mit bekannten Gasgehalt im wesentlichen nur durch
den Gasanteil unterscheidet.
31. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 28 und
30, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Wechsel
stroms zu Ermittlung des Gasgehalts variiert wird.
32. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 28 bis
31, mit dem Schritt: Ermitteln wenigstens eines Betriebs
kennwerts, des Fluids mit zu ermittelndem Gasgehalt, und
zwar insbesondere der Betriebstemperatur und/oder des Be
triebsdrucks.
33. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 27 bis
31, mit dem Schritt: Ermitteln des Gasgehalts des Fluids
mit zu ermittelndem Gasgehalt in Abhängigkeit der Impe
danz, welche mittels dieses Fluids mit zu ermittelndem
Gasgehalt ermittelt wurde, sowie in Abhängigkeit des we
nigstens einen Kennwerts, welcher mittels eines Fluids mit
bekanntem Gasgehalt ermittelt wurde, und zwar in Abhängig
keit vorbestimmter Betriebskennwerte welche bei der Er
mittlung der Impedanz des Fluids mit zu ermittelndem Gas
gehalt sowie bei der Ermittlung des Kennwerts, welcher
mittels eines Fluids mit bekanntem Gasgehalt ermittelt
wurde, gegeben waren.
Priority Applications (2)
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DE1999147391 DE19947391A1 (de) | 1999-10-01 | 1999-10-01 | Messvorrichtung zur Erfassung des Gasgehalts in Fluiden |
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DE1999147391 DE19947391A1 (de) | 1999-10-01 | 1999-10-01 | Messvorrichtung zur Erfassung des Gasgehalts in Fluiden |
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