DE4308313A1 - Vorrichtung zur Bestimmung der Durchflußrate eines fluiden Mediums nach dem Differenzdruckprinzip - Google Patents
Vorrichtung zur Bestimmung der Durchflußrate eines fluiden Mediums nach dem DifferenzdruckprinzipInfo
- Publication number
- DE4308313A1 DE4308313A1 DE19934308313 DE4308313A DE4308313A1 DE 4308313 A1 DE4308313 A1 DE 4308313A1 DE 19934308313 DE19934308313 DE 19934308313 DE 4308313 A DE4308313 A DE 4308313A DE 4308313 A1 DE4308313 A1 DE 4308313A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- differential pressure
- throttle
- hose
- flow
- pressure sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
- A61M5/14—Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
- A61M5/168—Means for controlling media flow to the body or for metering media to the body, e.g. drip meters, counters ; Monitoring media flow to the body
- A61M5/16886—Means for controlling media flow to the body or for metering media to the body, e.g. drip meters, counters ; Monitoring media flow to the body for measuring fluid flow rate, i.e. flowmeters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
- G01F1/36—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
- G01F1/363—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction with electrical or electro-mechanical indication
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
- G01F1/48—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by a capillary element
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung der
Durchflußrate eines fluiden Mediums nach dem Differenzdruckprinzip.
Eine derartige Vorrichtung ist durch die DE 34 31 891 bekanntgeworden.
Zur trägheitsfreien Bestimmung der Durchflußrate von fluiden Medien ist die
Methode der Differenzdruckausbildung an einer in der Bauart genau
beschriebenen Drossel innerhalb einer Wirkdruckleitung in Verbindung mit der
Messung des Differenzdruckes eine häufig angewendete Methode. Bedingung
hierfür ist, daß die Druckdifferenz mindestens so groß ist, daß sie von den
verwendeten Drucksensoren erfaßt werden kann.
Im vorstehenden bekannten Fall wird der notwendige Wirkdruck mit Hilfe eines
Feinregulierventiles in der Wirkdruckleitung erzeugt, wobei dieses Ventil die
Drossel bildet.
Bekannt ist auch, den notwendigen Wirkdruck durch mindestens eine Blende als
Drossel in der Wirkdruckleitung zu erzeugen (EP 0 166 502 und
US-A-3,232,104). Auch sind entsprechende Vorrichtungen mit einer Düse als
Drossel zur Wirkdruckerzeugung bekannt.
Diesen bekannten Vorrichtungen mit Ventilen, Düsen und Blenden als Drossel ist
gemeinsam, daß sie den benötigten Wirkdruck durch einen verengten
Flußquerschnitt innerhalb einer relativ kurzen Wegstrecke erzeugen. Wollte man
mit einer derartigen Vorrichtung auch kleinste Durchflußraten messen, wären
extrem kleine Durchflußöffnungen in der Drossel (< 0, 1 mm) notwendig. Derart
kleine Durchlaßöffnungen sind jedoch einer sehr starken Gefahr einer
Verstopfung ausgesetzt, so daß vorgenannte bekannte Vorrichtungen praktisch zur
Messung kleiner Durchflußraten nicht geeignet sind.
Durch die DE 28 54 056 A1 ist ein Durchflußmeßgerät zur Ermittlung kleiner
pulsierender Flüssigkeitsströme bekannt geworden, bei dem der Durchfluß mit
Hilfe einer Differentialdruckmessung über eine erste Fluidleitung mit einem
ersten Strömungswiderstand gemessen wird, wobei das Durchflußmeßgerät eine
Hochdruckseite in Form einer zweiten Fluidleitung mit einem zweiten
Strömungswiderstand sowie eine Niederdruckseite in Form einer dritten
Fluidleitung mit einem dritten Strömungswiderstand umfaßt und wobei die
Strömungswiderstände so gewählt sind, daß die Drücke an jeder Seite des
Differentialdruckmessers unabhängig von der Frequenz der Strömungspulsationen
miteinander in Phase sind.
Dieses bekannte Durchflußmeßgerät, bei dem die Fluidleitungen druckinduzierten
Volumänderungen unterliegen, ist sehr aufwendig aufgebaut und benötigt einen
schwer handhabbaren Differenzdrucksensor. Der verwendete Wirkdruckgeber ist
für hochviskoses Blut dimensioniert und ist kein universell verwendbarer Sensor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs bezeichnete Vorrichtung
so auszubilden, daß sie für die Bestimmung auch kleinster Durchflußraten
geeignet ist.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß die
Drossel als relativ langer Drosselschlauch mit relativ großem Innendurchmesser
ausgebildet ist, und die Schlauchlänge sowie der Innendurchmesser so bestimmt
sind, daß zur Erzielung des vorgegebenen Gesamt-Fließwiderstandes (RG) der
längenbedingte Reibungswiderstand (RR) im Drosselschlauch groß gegenüber
seinem durchmesserbedingten Eingangswiderstand (RB) ist.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird daher der für eine Messung des
Durchflusses nach dem Differenzdruckverfahren notwendige Wirkdruck durch
einen ausreichend langen Schlauch mit relativ großem Innendurchmesser erzeugt.
Dies bedeutet, daß auch sehr kleine Flußraten ohne die Gefahr einer Verstopfung
der Wirkdruckleitung gemessen werden können. Der kleinste Meßbereich liegt
etwa bei 10 µl/min H2O bzw. 100 µl/min Luft. Das wesentliche Element der
vorliegenden Erfindung ist daher darin zu sehen, daß ein relativ großer
Innendurchmesser der Drossel (des Drosselschlauches) über eine lange Strecke
den gleichen, für die Messung notwendigen Wirkdruck erzeugen kann. Im
bekannten Fall wurde dieser Wirk-Meßdruck durch einen sehr verengten
Flußquerschnitt innerhalb einer kurzen Wegstrecke erzeugt.
Der durch den Drosselschlauch der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgegebene
Gesamtfließwiderstand RG setzt sich zusammen aus dem Widerstand RE am
Eingang in den Drosselschlauch und dem Widerstand RR, der durch die Reibung,
abhängig von der Viskosität des Fluids in dem Drosselschlauch, entsteht.
Es gilt daher die Gleichung:
RG = RE + RR
mit RG = Gesamtwiderstand; RE = Eingangswiderstand im Drosselschlauch und
RR = Reibungswiderstand im Drosselschlauch, der umgekehrt proportional zum
Durchmesser und proportional zur Länge des Schlauches ist.
Es kann also bei genügend großem RR ein relativ großer Innendurchmesser mit
kleinem RE gewählt werden, der nicht der Gefahr von Verstopfungen ausgesetzt
ist. Der Gesamtfließwiderstand RG ist dabei proportional dem Durchfluß.
Als Drosselschläuche haben sich beispielsweise 1/16 Zoll Kunststoffleitungen mit
einem Innendurchmesser von 0,2-1 mm und einer Länge von 5-200 cm bewährt.
Sie sind im Fachhandel erhältlich. Das am besten geeignete Schlauchmaterial ist
PTFE oder ein ähnlich fester Kunststoff (PVC, PMMA, PE, Polycarbonat etc.).
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet mit Vorteil nahezu trägheitsfrei, ist
sehr einfach aufzubauen und erschließt breite Anwendungsmöglichkeiten.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch zur Messung von aggressiven
Fluiden verwendet werden, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vor
den Einlaß und hinter den Auslaß des Drosselschlauches jeweils eine Meßkammer
mit verschlossenem Luftraum, der jeweils mit dem zugeordneten
Druckaufnehmer in Wirkverbindung steht, in die Wirkdruckleitung geschaltet ist.
Die Druckmessung erfolgt in diesem Fall in einer überstehenden Luftmasse.
Dieser Luftdruck ist nahezu gleich dem Druck in dem Medium und dient als
Meßgröße.
Vorzugsweise wird die Druckdifferenz mit einem Drucksensor erfaßt, der einen
piezoresistiven Sensor enthält.
Da die Meßgröße von dem jeweils verwendeten Drosselschlauch abhängt, ist eine
entsprechende Eichung notwendig. Die Kalibrierung des jeweils verwendeten
Drosselschlauches erfolgt bei konstantem Durchfluß und konstanter Temperatur
über eine vorgegebene Zeitspanne unter Messen des gesamten
Durchlaufvolumens. Die Durchflußmenge hängt dabei im wesentlichen von der
Viskosität des Mediums und unter Umständen auch von der Struktur des
Mediums selbst ab.
Wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung zwischen dem zu messenden
Medium und den Zuleitungen zu den Druckaufnehmern eine Membran geschaltet
ist, lassen sich auch aggressive Gase im Durchfluß einstellen.
Ist die Vorrichtung gekennzeichnet durch einen Differenzdrucksensor mit einem
die Druckaufnehmer umschließenden Plastikgehäuse, das Anschlußstutzen
aufweist, die mit den Druckaufnehmern in Wirkverbindung stehen, und
gekennzeichnet durch ein weiteres Gehäuse, in dem die Meßkammern
aufgenommen sind, und das mit dem Gehäuse des Differenzdrucksensors
mechanisch verbunden ist, wobei die Stutzen dichtend in den verschlossenen
Luftraum der Meßkammern ragen, und das ferner Anschlüsse in Form von
fittings für die Wirkdruckleitung und den Drosselschlauch aufweist, dann ergibt
sich ein kompaktes Bauelement, das in vielen Verwendungen einsetzbar ist.
Vorzugsweise findet die erfindungsgemäße Vorrichtung Verwendung als Istwert-
Geber einer Regelung auf konstanten Durchfluß.
Anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen wird die
Erfindung näher beschrieben. Dabei ergeben sich weitere ausgestaltende
Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung.
Es zeigt:
Fig. 1 den schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen
Vorrichtung,
Fig. 2 die bauliche Ausführung der Vorrichtung nach Fig.
1 in schematischer Darstellung,
Fig. 3 eine Eichkurve eines bestimmten Drosselschlauches,
Fig. 4 eine Meßkammer der erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit einer Membran zur Behandlung
steriler Flüssigkeiten und aggressiver Gase,
Fig. 4a eine Eichkurve mit einer Membran-Meßkammer
nach Fig. 4,
Fig. 5 eine Dosierregelung mit einer Vorratsflasche,
Fig. 6 eine Dosierregelung mit einem dreiwandigen
Plastikbehälter, und
Fig. 7 eine Dosierregelung mit einer Schlauchpumpe.
Die Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Bestimmung der Durchflußrate eines
Mediums, das in Pfeilrichtung in einer Wirkdruckleitung 1 fließt. In diese
Leitung 1 ist eine Drossel in Form eines Drosselschlauches 2, auch
Widerstandsschlauch genannt, (mittelbar) geschaltet. Dieser Drosselschlauch hat
eine relativ große Länge, was durch die Windungen angedeutet ist, und besitzt
einen relativ großen Innendurchmesser. Die Schlauchlänge und der
Innendurchmesser sind dabei so bestimmt, daß zur Erzielung eines vorgegebenen
Gesamt-Fließwiderstandes der längenbedingte Reibungswiderstand im
Drosselschlauch groß gegenüber seinem durchmesserbedingten
Eingangswiderstand ist.
Vor den Einlaß des Drosselschlauches 2 ist eine Meßkammer 3 mit
verschlossenem Luftvolumen geschaltet. Eine gleiche Meßkammer 4 ist hinter
den Auslaß des Drosselschlauches 2 geschaltet. Die Meßkammern 3, 4 sind
entsprechend der sich einstellenden Druckdifferenz unterschiedlich hoch mit dem
fluiden Medium angefüllt. Die Stutzen E bzw. A stellen dabei den Eingang bzw.
den Ausgang der Vorrichtung hinsichtlich des Anschlusses an die
Wirkdruckleitung 1 dar. Der Drosselschlauch 2 ist an die unteren Öffnungen 11
der Meßkammern 3, 4 angeschlossen.
Zur Erfassung der über dem Drosselschlauch 2 sich durchflußabhängig
aufbauenden Druckdifferenz P1-P2 ist ein Differenzdrucksensor 5 vorgesehen.
Derartige Sensoren sind in den verschiedensten Ausführungen im Handel
erhältlich. So findet vorzugsweise ein Drucksensor der Fa. Honeywell, Typ
142SCo1D für Differenzdrücke mit einem Meßbereich von 0,5-63 hPa
Anwendung. Dieser Differenzdrucksensor 5 weist ein Plastikgehäuse 8 mit
Stutzen 6, 7 auf, die in den Luftraum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in der
zugeordneten Meßkammer 3, 4 dichtend eingeführt sind. Das in zwei Kammern
geteilte Sensorgehäuse 8 enthält einen piezoresistiven Druckaufnehmer 9, der
temperaturkompensiert, kalibriert und mit einem Verstärker versehen ist. Der
Differenzdrucksensor 5 liefert daher an den Ausgangsklemmen 5a eine lineare
Ausgangsspannung, die zur Anzeige bzw. Steuerung und Regelung des
Durchflusses verwendet werden kann. Die sich über dem Drosselschlauch 2
einstellende Druckdifferenz P1 (der höhere Eingangsdruck) minus P2 (der
niedrigere Ausgangsdruck), der von dem Differenzdrucksensor elektrisch
abgebildet wird, ist dabei proportional dem Durchfluß (in ml/min).
Die Messung des Druckes vor und hinter dem Drosselschlauch setzt grundsätzlich
voraus, daß der Anschluß eines Druckaufnehmers ermöglicht wird. Dies
geschieht im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, um Kontakt mit einer eventuell
aggressiven Flüssigkeit zu vermeiden, durch (indirekte) Messung der Drücke P1
und P2 im verschlossenen Luftraum einer Meßkammer 3, 4 im Ein- und Auslaß
des Drosselschlauches 2. Dieser Luftdruck ist nahezu gleich dem Druck in der
Flüssigkeit in der Wirkdruckleitung 1 und dient als Meßgröße.
Die Ansprechzeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dabei kleiner als 1 ms.
Die Fig. 2 zeigt die bauliche Ausführung der Vorrichtung nach Fig. 1 in
schematischer Darstellung mit verschiedenen Ansichten. Die Meßkammern 3 und
4 sind in einem geschlossenen Gehäuse 10 integriert und mit den Stutzen 7, 8 des
Differenzdrucksensors 5 mechanisch verbunden. Die Öffnungen E und A stellen
die Anschlüsse der Vorrichtung dar, die handelsübliche fittings aufweisen. Solche
handelsübliche fittings 11, die z. B. unter dem Warennamen Omnifit bzw.
Swagelok bekannt geworden sind, sind auch zum Anschluß des Drosselschlauches
2 vorgesehen. Als Drosselschläuche haben sich beispielsweise 1/16-Zoll
Kunststoffleitungen mit einem Innendurchmesser von 0,2-1 mm und einer Länge
von 5-200 cm bewährt. Sie sind im Fachhandel erhältlich. Die am besten
geeigneten Materialien sind PTFE oder ähnliche feste Kunststoffe. So ist
vorzugsweise auch das Gehäuse 10 aus PTFE, PMMA-Glas etc. gearbeitet.
Der jeweils verwendete Drosselschlauch muß (hinsichtlich des elektrischen
Signals des Differenzdrucksensors) kalibriert werden. Eine entsprechende
Eichkurve zeigt Fig. 3.
Auf der Ordinate ist der Durchfluß in ml/min angegeben und auf der Abszisse ist
das Ausgangssignal des Differenzdrucksensors 5 in Volt angegeben. Die
empirisch aufgenommene Kurve nach Fig. 3 zeigt eine nahezu lineare
Beziehung zwischen beiden Größen. Die Neigung der Gerade hängt von dem
Schlauchtyp ab (bei gegebener Viskosität des Fluids, hier 0,1 molare NaOH in
Wasser). Für jeden Schlauchtyp und jedes Medium ist daher eine Eichung gemäß
Fig. 3 notwendig, die bei der Einstellung der signalverarbeitenden Stufen, wie
später noch erläutert, zu berücksichtigen ist. Die Kalibrierung erfolgt bei
konstantem Durchfluß über eine bekannte Zeitspanne unter Messen des gesamten
Durchlaufvolumens.
Im medizinischen Bereich kommt es auf ein hohes Maß an Sterilität an um die
Sterilität des in der Wirkdruckleitung strömenden Fluids zu gewährleisten, ist es
nach einer Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig, einschlägig bekannte
Membrane bzw. Sterilfilter einzusetzen. Eine solche Ausführungsform zeigt die
Fig. 4. In dieser Fig. 4 ist eine Meßkammer 12 - entsprechend den
Meßkammern der Fig. 1 - dargestellt, die im oberen, erweiterten Teil 12a, eine
Membran bzw. ein Sterilfilter 13 aufweist. Zu beachten ist hierbei, daß das
Luftvolumen oberhalb der Membran 13 möglichst klein ist, um die Ausweitung
der Membran gering zu halten. Als Membran kann insbesondere eine
Kunststoffmembran mit entsprechender Mikro-Porengröße Verwendung
(0,22 µm) finden. Eine Vorrichtung mit Meßkammern nach Fig. 4 ist auch für
Verwendungen mit aggressiven Gasen oder Flüssigkeiten geeignet, wobei bei
wäßrigen Flüssigkeiten vorteilhafterweise eine hydrophobe Membran eingesetzt
wird.
Anstelle der Unterbringung der Membran in der Meßkammer 12 ist es auch
denkbar, einen Differenzdrucksensor 5 mit Membrantrennung zu verwenden.
Auch derartige Sensoren sind im Handel erhältlich.
Die Eichkurve für einen Membransensor nach Fig. 4 ist in der Fig. 4a
dargestellt. Die Fig. 4 entspricht letztlich der Eichkurve nach Fig. 3, wobei
jedoch auf der Ordinate die Signalspannung des Differenzdrucksensors 5 und auf
der Abszisse der Durchfluß in ml/min dargestellt sind, und zwar für Wasser als
Fluid. Es wurde bei dieser Messung (Raumtemperatur) ein Drosselschlauch mit
einem Innendurchmesser von 1 mm und einer Länge von 50 cm eingesetzt. Auch
die Fig. 4a zeigt die lineare Abhängigkeit der Meßwerte, die bei der
elektronischen Signalverarbeitung entsprechend zu berücksichtigen sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist für zahlreiche Verwendungen geeignet.
Eine sehr häufige Anwendung besteht darin, Flüssigkeiten aus einem
Vorratsbehälter durch Aufgabe eines gesteuerten Überdruckes im Vorratsbehälter
mit konstanter oder programmierbarer Geschwindigkeit völlig pulsationsfrei zu
dosieren. Dies ist für die Medizintechnik ebenso interessant wie im analytisch
technischen Bereich.
Entsprechende Dosiereinrichtungen, insbesondere für einen konstanten Durchfluß,
sind in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Die Fig. 5 zeigt dabei eine Dosierung
mit Vorratsflasche, die Fig. 6 eine Dosierung mit einem dreiwandigen
Plastikbehälter. Gemäß Fig. 5 ist in den Fließweg einer zu injizierenden
Flüssigkeit zwischen einer Vorratsflasche 14 für die Flüssigkeit und einer
Injektionsnadel 15 die erfindungsgemäße Vorrichtung 5 oder 10 geschaltet.
Mittels einer Luftpumpe 16 wird über ein Sterilfilter 17 und eine Nadel 18 im
abgeschlossenen Raum 14a oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in der
Vorratsflasche 14 ein gesteuerter Überdruck erzeugt, der die Flüssigkeit aus der
Vorratsflasche über das Steigrohr 14b austreibt. Zur Steuerung der Dosis (d. h.
des Durchflusses) in die Injektionsnadel 15 ist das Ausgangssignal des
Differenzdrucksensors 5 der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einen
Komparator 19 geschaltet, dem zugleich das Signal eines Sollwertgebers 20, der
die Charakteristika des verwendeten Drosselschlauches (durch die Eichkurve) und
die Viskosität der zu behandelnden Flüssigkeit mit berücksichtigt, zugeführt ist.
Es ist ferner eine Stufe 21 zur Anzeige des sich einstellenden
Druckdifferenzsignals, d. h. des Durchflusses, vorgesehen. Mit Hilfe des
Komparators wird die Pumpe 16 selbsttätig so eingestellt, daß im Raum 14a der
Vorratsflasche ein Druck erzeugt wird, der den von dem Sollwert vorgegebenen
Durchfluß in der Injektionsnadel erzeugt.
Durch die Verwendung von Bauelementen mit entsprechender Empfindlichkeit
läßt sich eine sehr feinfühlige Regelung des Durchflusses erzielen.
Bei der Dosiereinrichtung nach Fig. 6 ist anstelle der Vorratsflasche ein
dreiwandiger Plastikbehälter 22 vorgesehen, der einen Luftraum 22a, der mit der
Nadel 18 in Verbindung steht, und einen Flüssigkeitsraum 22b aufweist, wobei
die Flüssigkeit über den Auslaß 22c austreibbar ist. Wird mittels der Pumpe 16
Luft in den Raum 22a des Plastikbehälters 22 eingebracht, weitet sich dieser
Raum immer mehr aus und treibt eine entsprechende Menge an Flüssigkeit aus
dem Raum 22b über die erfindungsgemäße Vorrichtung 5 + 10 in die
Injektionsnadel 15. Die Regelung des Durchflusses erfolgt wie im Fall der
Einrichtung nach Fig. 5.
Anstelle eines 2-Kammer-Kunststoffbeutels können auch zwei getrennte Beutel
eingesetzt werden, von denen der eine mit der Luftpumpe verbunden ist und der
andere die zu verabreichende Infusionslösung aufweist. Bei dieser
Ausführungsform ist der mit Luft gefüllte zwischen zwei festen Platten (eines
Gehäuses) zusammen mit dem Infusionsbeutel angeordnet.
Die Fig. 7 zeigt eine Steuerung/Regelung entsprechend den Fig. 5 und 6,
angewendet auf eine peristaltische Pumpe 16a - auch Schlauchpumpe genannt.
Aufgrund der in Fig. 7 dargestellten Regelung ist es möglich, die Pulsationen
der Schlauchpumpe 16a vollständig aufzuzeichnen und durch die Elektronik 19-21
zu steuern bzw. zu regeln.
Das gleiche gilt, wenn anstelle der Schlauchpumpe 16a eine schnell arbeitende
Kolbenpumpe oder eine Spritzenpumpe verwendet wird.
Für alle Einrichtungen nach den Fig. 5-7 gilt, daß der Gesamtfluß durch
einen Integrator bzw. alternativ durch die Laufzeit ermittelt werden kann. Es
können alle Flüssigkeiten und Gase gemessen werden. Für sterile Flüssigkeiten
und aggressive Gase findet der Membransensor nach Fig. 4 Anwendung. Auch
können hochreine oder sensible Fluide schadlos gemessen werden.
Der Sensor kann dabei zwischen -40°C und +80°C betrieben werden, hat daher
einen sehr weiten Anwendungsbereich.
Claims (14)
1. Vorrichtung zur Bestimmung der Durchflußrate eines fluiden
Mediums nach dem Differenzdruckprinzip,
mit einer Drossel (2) mit vorgegebenem Fließwiderstand im
Medienfluß einer Wirkdruckleitung (1) zur Erzeugung eines
Druckunterschiedes (Wirkdruckes), mit einem Druckaufnehmer (8)
auf der Hochdruckeingangsseite und einem Druckaufnehmer (9)
auf der Niederdruckabstromseite der Drossel, die jeweils Teil eines
Differenzdrucksensors (5) sind, der ein elektrisches Signal
proportional dem Wirkdruck und damit dem Durchfluß erzeugt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel als relativ langer
Drosselschlauch (2) mit relativ großem Innendurchmesser
ausgebildet ist, und die Schlauchlänge sowie der Innendurchmesser
so bestimmt sind, daß zur Erzielung des vorgegebenen Gesamt-
Fließwiderstandes (RG) der längenbedingte Reibungswiderstand
(RR) im Drosselschlauch groß gegenüber seinem
durchmesserbedingten Eingangswiderstand (RB) ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Drosselschlauch (2) aus einem Kunststoffmaterial besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Kunststoffmaterial PTFE ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Drosselschlauches
(2) im Bereich 0,2-1 mm und die Schlauchlänge im Bereich
5-200 cm liegt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß vor den Einlaß und hinter den Auslaß des
Drosselschlauches (2) jeweils eine Meßkammer (3, 4, 12) mit
verschlossenem Luftraum, der jeweils mit dem zugeordneten
Druckaufnehmer (8, 9) in Wirkverbindung steht, in die
Wirkdruckleitung (1) geschaltet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Differenzdrucksensor (5) einen
piezoresistiven Druckaufnehmer (8, 9) aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Differenzdrucksensor (5) einen Meßbereich von 0,5-63 hPa besitzt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen dem zu messenden Medium und den
Zuleitungen (6, 7) zu den Druckaufnehmern eine Trennmembran
(13) geschaltet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der den Druckaufnehmern (8, 9) zugewandte Raum der
Meßkammer (12) eine trichterförmige Erweiterung (12a) aufweist
und die Membran (13) im Bereich der Trichteröffnung angebracht
ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und Anspruch 5
oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch einen
Differenzdrucksensor (5) mit einem die Druckaufnehmer (8, 9)
umschließenden Gehäuse, das Stutzen (7, 8) aufweist, die mit den
Druckaufnehmern in Wirkverbindung stehen, und gekennzeichnet
durch ein weiteres Gehäuse (10), in dem die Meßkammern (3, 4, 12)
aufgenommen sind, und das mit dem Gehäuse des
Differenzdrucksensors (5) mechanisch verbunden ist, wobei die
Schlauchstutzen (7, 8) dichtend in den verschlossenen Luftraum
der Meßkammern ragen, und das ferner Anschlüsse (E, A, 11) in
Form von fittings für die Wirkdruckleitung (1) und den
Drosselschlauch (2) aufweist.
11. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10
als Istwert-Geber einer Regelung auf konstanten Durchfluß.
12. Verwendung nach Anspruch 11 mit einem Regelkreis, der eine
Vorratsflasche (14) für die im Durchfluß zu regelnde Flüssigkeit,
eine Injektionsnadel (15) für die Applikation der Flüssigkeit, eine
Druckluftpumpe (1a) in Verbindung mit einem in die
Vorratsflasche führenden Luftweg als Stellglied und einen auf die
Pumpe geschalteten Regler in Form eines Komparators (19) und
eines Sollwertgebers (20), der entsprechend der Eichkurve des
verwendeten Drosselschlauches (2) und der Viskosität der
einzustellenden Flüssigkeit vorprogrammiert ist, aufweist.
13. Verwendung nach Anspruch 12, bei der die Vorratsflasche für die
im Durchfluß zu regelnde Flüssigkeit durch einen zwei Räume
aufspannenden dreiwandigen elastischen Plastikbehälter (22) ersetzt
ist, wobei sich in dem einen Raum (22b) die Vorratsflüssigkeit
befindet und in den anderen Raum (22a) der Luftweg eingeführt
ist.
14. Verwendung nach Anspruch 11 mit einem Regelkreis, der als
Stellglied eine Pumpe (16a) und einen Regler in Form eines
Komparators (19) und eines Sollwertgebers (20), der entsprechend
der Eichkurve des verwendeten Drosselschlauches (2) und der
Viskosität der verwendeten Flüssigkeit vorprogrammiert ist,
aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934308313 DE4308313A1 (de) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | Vorrichtung zur Bestimmung der Durchflußrate eines fluiden Mediums nach dem Differenzdruckprinzip |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934308313 DE4308313A1 (de) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | Vorrichtung zur Bestimmung der Durchflußrate eines fluiden Mediums nach dem Differenzdruckprinzip |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4308313A1 true DE4308313A1 (de) | 1994-09-22 |
Family
ID=6482917
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934308313 Ceased DE4308313A1 (de) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | Vorrichtung zur Bestimmung der Durchflußrate eines fluiden Mediums nach dem Differenzdruckprinzip |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4308313A1 (de) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2777992A1 (fr) * | 1998-04-24 | 1999-10-29 | Corneal Ind | Dispositif de mesure de debit |
DE10359735A1 (de) * | 2003-12-19 | 2005-07-28 | Dräger Medical AG & Co. KGaA | Vorrichtung und Verfahren zur Dosierung von Lösungen |
DE102004016378A1 (de) * | 2004-04-02 | 2005-11-03 | Stefan Windisch | Verfahren und Anordnung zur aktiven Überwachung von Rohrleitungen |
WO2005118030A2 (en) * | 2004-05-26 | 2005-12-15 | Baxter International Inc. | Flow monitoring devices for iv lines based on differential pressure measuremen |
WO2010031424A1 (de) | 2008-09-22 | 2010-03-25 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung zum bestimmen zumindest eines strömungsparameters |
US8215157B2 (en) | 2007-10-04 | 2012-07-10 | Baxter International Inc. | System and method for measuring liquid viscosity in a fluid delivery system |
DE19982582B3 (de) * | 1998-01-13 | 2013-10-10 | Rosemount Inc. | Reibungsdurchflußmesser |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3232104A (en) * | 1963-06-24 | 1966-02-01 | Flotron Inc | Mass flowmeter |
US3822592A (en) * | 1973-03-29 | 1974-07-09 | Fischer & Porter Co | Integral orifice assembly for head meters |
DE2854056A1 (de) * | 1977-12-16 | 1979-06-28 | Borgstroem | Durchflussmessgeraet |
FR2467388A1 (fr) * | 1979-10-12 | 1981-04-17 | Thomson Csf | Dispositif de mesure de debit d'un fluide et systeme senseur du debit d'air dans un moteur a combustion interne mettant en oeuvre un tel dispositif |
DD222399A1 (de) * | 1984-02-23 | 1985-05-15 | Waermeanlagenbau Dsf Berlin Ve | Drosselverfahren nebst vorrichtung fuer in rohrleitungen stroemenden medien |
EP0166502A1 (de) * | 1984-06-25 | 1986-01-02 | Victor Equipment Company | Durchflussmesser mit zwei Drosselstellen |
DE3431891A1 (de) * | 1984-08-30 | 1986-03-13 | Lang Apparatebau GmbH, 8227 Siegsdorf | Dosierkontrolleinrichtung und verfahren zum betrieb der einrichtung |
DE3636930A1 (de) * | 1986-10-30 | 1988-05-05 | May Michael G | Verfahren und vorrichtung zum fuehlen des durchflusses von fluiden |
DE8904798U1 (de) * | 1989-04-17 | 1989-06-29 | Basf Ag, 6700 Ludwigshafen, De | |
DE3942110C1 (de) * | 1989-06-30 | 1991-04-18 | B. Braun Melsungen Ag, 3508 Melsungen, De |
-
1993
- 1993-03-16 DE DE19934308313 patent/DE4308313A1/de not_active Ceased
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3232104A (en) * | 1963-06-24 | 1966-02-01 | Flotron Inc | Mass flowmeter |
US3822592A (en) * | 1973-03-29 | 1974-07-09 | Fischer & Porter Co | Integral orifice assembly for head meters |
DE2854056A1 (de) * | 1977-12-16 | 1979-06-28 | Borgstroem | Durchflussmessgeraet |
FR2467388A1 (fr) * | 1979-10-12 | 1981-04-17 | Thomson Csf | Dispositif de mesure de debit d'un fluide et systeme senseur du debit d'air dans un moteur a combustion interne mettant en oeuvre un tel dispositif |
DD222399A1 (de) * | 1984-02-23 | 1985-05-15 | Waermeanlagenbau Dsf Berlin Ve | Drosselverfahren nebst vorrichtung fuer in rohrleitungen stroemenden medien |
EP0166502A1 (de) * | 1984-06-25 | 1986-01-02 | Victor Equipment Company | Durchflussmesser mit zwei Drosselstellen |
DE3431891A1 (de) * | 1984-08-30 | 1986-03-13 | Lang Apparatebau GmbH, 8227 Siegsdorf | Dosierkontrolleinrichtung und verfahren zum betrieb der einrichtung |
DE3636930A1 (de) * | 1986-10-30 | 1988-05-05 | May Michael G | Verfahren und vorrichtung zum fuehlen des durchflusses von fluiden |
DE8904798U1 (de) * | 1989-04-17 | 1989-06-29 | Basf Ag, 6700 Ludwigshafen, De | |
DE3942110C1 (de) * | 1989-06-30 | 1991-04-18 | B. Braun Melsungen Ag, 3508 Melsungen, De |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Biomed. Technik 35 (1990), 72-77 * |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19982582B3 (de) * | 1998-01-13 | 2013-10-10 | Rosemount Inc. | Reibungsdurchflußmesser |
FR2777992A1 (fr) * | 1998-04-24 | 1999-10-29 | Corneal Ind | Dispositif de mesure de debit |
WO1999056090A1 (fr) * | 1998-04-24 | 1999-11-04 | Corneal Industrie | Dispositif de mesure de debit |
DE10359735A1 (de) * | 2003-12-19 | 2005-07-28 | Dräger Medical AG & Co. KGaA | Vorrichtung und Verfahren zur Dosierung von Lösungen |
DE10359735B4 (de) * | 2003-12-19 | 2006-10-19 | Dräger Medical AG & Co. KG | Vorrichtung und Verfahren zur Dosierung von Lösungen |
DE102004016378A1 (de) * | 2004-04-02 | 2005-11-03 | Stefan Windisch | Verfahren und Anordnung zur aktiven Überwachung von Rohrleitungen |
WO2005118030A2 (en) * | 2004-05-26 | 2005-12-15 | Baxter International Inc. | Flow monitoring devices for iv lines based on differential pressure measuremen |
WO2005118030A3 (en) * | 2004-05-26 | 2006-03-02 | Baxter Int | Flow monitoring devices for iv lines based on differential pressure measuremen |
US8215157B2 (en) | 2007-10-04 | 2012-07-10 | Baxter International Inc. | System and method for measuring liquid viscosity in a fluid delivery system |
WO2010031424A1 (de) | 2008-09-22 | 2010-03-25 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung zum bestimmen zumindest eines strömungsparameters |
US8448523B2 (en) | 2008-09-22 | 2013-05-28 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Device and method for determining at least one flow parameter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0951308B1 (de) | Medikamenten-dosiersystem | |
DE102012209314B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Abgabe oder Aufnahme eines Flüssigkeitsvolumens | |
EP2349405B1 (de) | Vorrichtung zum bestimmen zumindest eines strömungsparameters | |
DE102006062552B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Durchflussmessung | |
DE3215330A1 (de) | Infusionsapparat | |
DE60018912T2 (de) | Monolithische hochwirksame mikro-fluidsteuereinheit | |
DE3428828C2 (de) | ||
EP0337092A3 (de) | Durchflussmessvorrichtung für Fluide | |
EP2748565B1 (de) | Durchflusssensor | |
DE4308313A1 (de) | Vorrichtung zur Bestimmung der Durchflußrate eines fluiden Mediums nach dem Differenzdruckprinzip | |
EP0956524B1 (de) | Dosiervorrichtung | |
DE4201258A1 (de) | Perfusionseinrichtung | |
DE2639992A1 (de) | Infusionspumpe | |
DE102015224622A1 (de) | Freistrahldosiersystem | |
DE102005061629B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Transport und zur Bildung von Kompartimenten | |
EP3350567A1 (de) | Verfahren und messvorrichtung zum bestimmen der kompressibilität eines strömenden fluids | |
EP3394441B1 (de) | Blutbehandlungsgerät umfassend eine dosierleitung mit einer membranpumpe und einem ventil und verfahren zur dosierung | |
DE102009017126A1 (de) | Verfahren zur Dosierung von Chemikalien sowie Dosiereinrichtung hierfür | |
EP0943076A1 (de) | Mikromechanisch gefertigte flussrestriktionsvorrichtung | |
DE102011003615A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Messung eines Volumenstroms einer in einen Behälter einströmenden Flüssigkeit und/oder eines in den Behälter eingeströmten Volumens der Flüssigkeit | |
DE2504402C2 (de) | Vorrichtung zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit einer Flüssigkeit | |
DE2320217B2 (de) | ||
DE2325943A1 (de) | Verfahren zur messung der augenblicklichen stroemungsmenge einer intermittierenden stroemung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens | |
DE19716897C1 (de) | Dosiervorrichtung | |
EP0407920A1 (de) | Verfahren und Anordnung zum Kalibrieren des Tropfvolumens tropfengeregelter Druckinfusionsapparate |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |