DE68923249T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen und Steuern eines Flüssigkeitsdurchflusses. - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Messen und Steuern eines Flüssigkeitsdurchflusses.

Info

Publication number
DE68923249T2
DE68923249T2 DE68923249T DE68923249T DE68923249T2 DE 68923249 T2 DE68923249 T2 DE 68923249T2 DE 68923249 T DE68923249 T DE 68923249T DE 68923249 T DE68923249 T DE 68923249T DE 68923249 T2 DE68923249 T2 DE 68923249T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
temperature
tube
temperature measuring
cooling element
liquid
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.)
Expired - Fee Related
Application number
DE68923249T
Other languages
English (en)
Other versions
DE68923249D1 (de
Inventor
Kouichi Ishikawa
Noriyuki Kimura
Hiroshi Mihira
Masao Yamaguchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stec KK
Original Assignee
Stec KK
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=17818302&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=DE68923249(T2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Stec KK filed Critical Stec KK
Application granted granted Critical
Publication of DE68923249D1 publication Critical patent/DE68923249D1/de
Publication of DE68923249T2 publication Critical patent/DE68923249T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • G01F1/68—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 thermal effects
    • 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
    • G01F1/68—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 thermal effects
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/6847—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow where sensing or heating elements are not disturbing the fluid flow, e.g. elements mounted outside the flow duct
    • 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
    • G01F1/68—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 thermal effects
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • 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
    • G01F1/68—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 thermal effects
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/688—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
    • G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
    • G05D7/0629—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means
    • G05D7/0635—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7758—Pilot or servo controlled
    • Y10T137/7759—Responsive to change in rate of fluid flow

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Flow Control (AREA)

Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät zum Messen eines Durchflusses bzw. einer Fließrate eines Fluids wie z.B. einer Flüssigkeit oder eines Gases, genauer gesagt ein Verfahren und ein Gerät zum Messen und Steuern eines sehr kleinen Durchflusses einer Flüssigkeit.
    • Stand der Technik
  • Verschiedene Verfahren zum Messen eines sehr kleinen Durchflusses, beispielsweise einer Flüssigkeit sind bekannt.
  • 1. Einbringen einer Flüssigkeit für eine bestimmte Zeit in ein Gefäß und Bestimmen des Durchflusses auf Basis des Gewichts der Flüssigkeit.
  • 2. Bestimmen des Durchflusses auf Grundlage der Zeit zum Auffüllen einer Flüssigkeit in ein Gefäß mit bekanntem Volumen.
  • 3. Verwenden eines Rotorrads o.ä.
  • 4. Anordnen eines Temperatur- oder Drucksensors in einem Durchlaß und Bestimmen der Fließrate aufgrund der Fließgeschwindigkeit.
  • 5. Ein Verfahren, bei dem eine Heizeinrichtung um eine Röhre gewickelt ist, durch die eine Flüssigkeit strömt und die Fließrate auf Grundlage der Temperatur der Heizeinrichtung selbst, der Temperatur vor und der hinter der Heizeinrichtung bestimmt wird.
  • Die oben beschriebenen Verfahren haben allerdings die folgenden Nachteile:
  • - Beim Anwenden der Verfahren 1 und 2 ist es nicht möglich, die Fließrate in der Leitung oder eine unmittelbare Fließrate zu messen.
  • - Bei dem Verfahren 3 ist es aufgrund der Größe des Rotorrads schwierig, eine sehr kleine Fließrate zu messen.
  • - Bei dem Verfahren 4 treten Probleme mit der Abschirmung eines Sensorbereichs und mit dem Material eines Flüssigkeitsverbindungsbereichs auf.
  • - Bei Verfahren 5 ist die Empfindlichkeit der Messung ungenügend und Luftblasen können beim Erwärmen der Flüssigkeit durch die Heizeinrichtung erzeugt werden. Darüber hinaus ist dieses Verfahren ungeeignet zum Messen von Flüssigkeiten mit niedrigem Siedepunkt.
  • FR-A- 2445 516 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen eines Fluiddurchflusses. Die Vorrichtung weist auf:
  • - eine von dem Fluid durchströmte Röhre;
  • - eine an der Röhre befestigte Kühleinrichtung;
  • - einen ersten Temperatursensor, der die Temperatur des Fluids kurz vor dem Durchströmen der Röhre mißt;
  • - einen zweiten Temperatursensor, der die Fluidtemperatur nach dem Durchfluß der Röhre mißt;
  • - eine Einrichtung zum Messen der Wärmeänderung während des Fluiddurchflusses durch die Röhre;
  • - eine Berechnungseinrichtung zum Bestimmen der Fließrate unter Verwendung der gemessenen Temperaturen und des gemessenen Wärmeverlustes.
  • Dieses bekannte Verfahren und die Vorrichtung haben den Nachteil, daß die Meßeinrichtungen für den Wärmeverlust relativ teuer sind. Darüber hinaus stehen die Sensoren zum Messen der Fluidtemperatur in direktem Kontakt mit dem Fluid, was Probleme beim Messen des Durchflusses von korrosiven Fluiden aufweist.
  • Ebenso ist es aus EP-A-0 180 974 und DE-A-15 73 028 bekannt, Kühleinrichtungen in ähnlichen Durchflußmessern zu verwenden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, einen Durchflußmesser und eine Vorrichtung mit hoher Meßgenauigkeit unter gleichzeitiger Vermeidung der oben beschriebenen Nachteile der bekannten Verfahren anzugeben.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Messen eines Fluiddurchflusses (Flüssigkeitsdurchflusses) durch eine mittels eines elektronischen Kühlelements gekühlten Röhre weist die Schritte auf: Messen einer ersten Temperatur einer Oberfläche der gekühlten Röhre stromauf von dem gekühlten Bereich; Messen einer zweiten Temperatur einer Oberfläche dem Kühlelements; Messen einer dritten Temperatur auf einer Oberfläche der durch das Kühlelement gekühlten Röhre; elektronisches Steuern des Kühlelements, so daß die Differenz zwischen der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur auf einem bestimmten Wert gehalten wird; und Messen des Durchflusses durch die Röhre auf Basis der Differenz zwischen der dritten Temperatur und der zweiten Temperatur.
  • Ein erfindungsgemäß er Durchflußmesser weist einen Bereich einer von einer Flüssigkeit durchströmten Röhre auf, sowie ein an der Röhre befestigtes elektronisches Kühlelement und ein erstes und ein zweites Temperaturmeßelement, wobei das Kühlelement ein elektronisch gesteuertes Kühlelement ist, das erste Temperaturmeßelement auf einer Oberfläche der Röhre stromauf von dem gekühlten Bereich der Röhre befestigt ist, das zweite Temperaturmeßelement auf einer Oberfläche des Kühlelements befestigt ist, ein drittes Temperaturmeßelement auf der Oberfläche der durch das Kühlelement gekühlten Röhre befestigt ist, und wobei der durch die Röhre gelangende Fluiddurchfluß auf Basis der Differenz zwischen der durch das dritte Temperaturmeßelement bestimmten Temperatur und der durch das zweite Temperaturmeßelement bestimmten Temperatur meßbar ist, und wobei das Kühlelement elektronisch gesteuert ist, so daß die Differenz zwischen der durch das erste Temperaturmeßelement gemessenen Temperatur und der durch das zweite Temperaturmeßelement gemessenen Temperatur auf einem bestimmten Wert gehalten wird.
  • Weiterhin ist eine erfindungsgsgemäße Vorrichtung zum Steuern eines Fluiddurchflusses (Flüssigkeitsdurchflusses) mit einem Flüssigkeitstank, einer Einrichtung zum Ablassen der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitstank, einem in einem Durchlaß von dem Flüssigkeitstank angeordneten Durchflußmesser und mit einem stromab von dem Durchflußmesser angeordneten Ventil, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektronisches Kühlelement zum Kühlen eines Bereichs einer von der Flüssigkeit durchströmten Röhre mit dem Durchflußmesser gekoppelt ist, ein erstes Temperaturmeßelement auf einer Oberfläche der Röhre stromauf von dem gekühlten Bereich der Röhre befestigt ist, ein zweites Temperaturmeßelement auf einer Oberfläche des Kühlelements befestigt ist, ein drittes Temperaturmeßelement auf der Oberfläche der durch das Kühlelement gekühlten Röhre befestigt ist, wobei der Durchfluß der durch die Röhre strömenden Flüssigkeit auf Basis der Differenz zwischeii der durch das dritte Temperaturmeßelement bestimmten Temperatur und der durch das zweite Temperaturmeßelement bestimmten Temperatur bestimmt wird und das Kühlelement elektronisch gesteuert wird, so daß die Differenz der durch das erste Temperaturmeßelement gemessenen Temperatur und der durch das zweite Temperaturmeßelement gemessenen Temperatur auf einem bestimmten Wert gehalten wird und die Öffnung des Ventils durch ein Signal von dem Durchflußmesser gesteuert wird, um die Flüssigkeit mit einer bestimmten Fließrate zuzuführen.
    • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird in den Figuren gezeigt, wobei
  • Fig. 1 ein Diagramm mit dem Durchfluß eines von einem Flüssigkeitstank zugeführten Fluids zeigt;
  • Fig. 2 eine teilweise geschnittene Vorderansicht mit wesentlichen Teilen einer Vorrichtung zum Steuern eines Fluiddurchflusses darstellt;
  • Fig. 3 eine auseinandergezogene Perspektivansicht eines Durchflußmessers ist;
  • Fig. 4 eine vergrößerte Perspektivansicht mit wesentlichen Teilen des Durchflußmessers zeigt; und
  • Fig. 5 ein Blockdiagramm eines elektrischen Systems ist.
    • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Im folgenden wird die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
  • In Fig. 1 kennzeichnet A einen Flüssigkeitstank, der einen Flüssigkeitsvorrat B enthält, wie z.B. Tetraethoxysilan Si(OC&sub2;H&sub5;)&sub4; der alkoholischen Reihen als Beschichtungsmaterial für ein Halbleiterelement oder Silan-Tetrachlorid SiCl&sub4; als Rohmaterial für optische Fasern.
  • Als Einrichtung zum Zuführen der Flüssigkeit von dem Flüssigkeitstank A kann beispielsweise ein in einer Gaszuführungsröhre 42 angeordnetes Ventil 41 geöffnet werden, um das Innere des Flüssigkeitstanks A durch ein inertes Gas, wie Stickstoff oder Argon, unter Druck zu setzen, wodurch Flüssigkeit von dem Flüssigkeitsvorrat B aus dem Flüssigkeitstank A zu einem in einem Zuführungsbereich D angeordneten Flüssigkeitsdurchflußsteuerbereich C abgeführt wird. Darüber hinaus kann auch eine Pumpe oder Potentialenergie zum Ausbringen der Flüssigkeit verwendet werden.
  • Der Flüssigkeitsdurchflußsteuerbereich C weist einen Durchflußmesser 30 und ein stromab von dem Durchflußmesser 30 angeordnetes Ventil 31 auf, wie in Fig. 2 gezeigt. Der Durchflußmesser 30 ist in der in den Fig. 3 bis 5 gezeigten Weise aufgebaut. Eine aus rostfreiem Stahl hergestellte Röhre 1 mit einem Außendurchmesser von 2,0 mm und einem Innendurchmesser von 1,9 mm wird durch ein Paar von Stützsockeln 44 getragen. Die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitstank A strömt durch die Röhre 1 in Richtung eines Pfeils L von einem links von der Röhre 1 angeordneten Anschluß 43.
  • Bezugszeichen 2 kennzeichnet ein elektronisches Kühlelement zum Kühlen eines Teils der Röhre 1. Das elektronische Kühlelement 2 ist in einem konkaven Bereich 3 einer beispielsweise aus Aluminium hergestellten Wärmesenke 6 untergebracht. Die Wärmesenke 6 weist den konkaven Bereich 3 an einer ihrer Seiten auf (an der Oberseite im gezeigten Beispiel). An der anderen Seite (Unterseite) der Wärmesenke 6 ist eine große Anzahl von Rippen vorgesehen, während gekerbte Bereiche 5a, 5b an gegenüberstehenden Seiten der den konkaven Bereich 3 umgebenden Umfangswände 3A ausgebildet sind.
  • Das elektronische Kühlelement weist einen Röhrenträger 9 auf, der eine Nut 7 mit einer der Außenfläche der Röhre 1 entsprechenden Form aufweist. Die Nut 7 ist in der Oberseite des Röhrenträgers 9 ausgenommen und Elementträger 8A, 8B erstrecken sich an einer Seite. Ein Elementträger 10 ist mit einem bestimmten Abstand zu dem Röhrenträger 9 angeordnet und auf einer Oberfläche 2A des elektronischen Kühlelements 2 angebracht. wie in Fig. 3 gezeigt. Diese Elementträger 9, 10 sind aus Aluminium, Kupfer o.ä. mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt und nahe an der Oberfläche 2A befestigt.
  • Die Röhre 1 ist an der Oberfläche der Nut 7 zwischen den gekerbten Bereichen 5A und 5B eingesetzt. Ein Bereich 1A der in die Nut 7 eingesetzten Röhre 1 wird durch das elektronische Kühlelement 2 gekühlt. In diesem Fall ist ein wärmeleitfähiges Mittel oder eine Silberpaste in einen Bereich eingefüllt, in dem der Bereich 1A in engem Kontakt mit der Nut 7 steht, um eine hohe Wärmeleitfähigkeit zwischen dem zu kühlenden Bereich 1A und dem Kühlelement 2 herzustellen. Dieses Mittel bzw. die Silberpaste dient weiterhin zur Vermeidung von Vibrationen. Bezugszeichen 11 kennzeichnet ein wärmeisolierendes Material zum Auffüllen der Zwlschenräume um die Röhre 1 in den gekerbten Bereichen 5A, 5B der Wärmesenke 6.
  • Bezugszeichen 12 kennzeichnet ein erstes Temperaturmeßelement zum Messen der Temperatur eines nicht gekühlten Bereichs 1B stromauf von dem zu kühlenden Bereich 1A. Das Temperaturmeßelement 12 wird durch einen aus dem gleichen Material wie die Träger 9, 10 hergestellten Elementträger 13 auf der Oberfläche der Röhre 1 befestigt. Bezugszeichen 14 kennzeichnet ein an dem Elementträger 10 befestigtes zweites Temperaturmeßelement zum Messen der Temperatur des elektronischen Kühlelements 2.
  • Bezugszeichen 15 kennzeichnet ein an dem Elementträger 8A stromauf von dem Röhrenträger 9 befestigtes drittes Temperaturmeßelement zum Messen der Temperatur des durch das Kühlelement 2 gekühlten Bereichs 1A. Darüber hinaus kann dieses dritte Temperaturmeßelement 15 auch auf einem Elementträger 8B stromab von dem Elementträger 8A angebracht werden. Weiterhin kennzeichnen die Bezugszeichen 16A, 16B aus beispielsweise geschäumtem Polystyren hergestellte Isolationsmaterialien zum Abdecken des Bereichs 1A, der Oberfläche 2A des Kühlelements 2 und des ersten Temperaturmeßelements 12. Diese Wärmeisolationsmaterialien 16A, 16B können einstückig hergestellt werden.
  • In Fig. 2 sind die Wärmeisolationsmaterialien 16A, 16B nicht dargestellt.
  • Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm eines elektrischen Systems mit dem oben beschriebenen Kühlelement 2 und den Temperaturmeßelementen 12, 14, 15. Wie Fig. 5 zeigt, kennzeichnen die Bezugszeichen 17, 18, 19 Konstantstromschaltungen für eine Konstantstromsteuerung der Temperaturmeßelemente 12, 14, 15. Bezugszeichen 20 kennzeichnet eine Konstanttemperatur-Steuerungsschaltung zum Steuern des Kühlelements 2 auf Grundlage der durch das erste Temperaturmeßelement 12 gemessenen Temperatur "a" und der durch das zweite Temperaturmeßelement 14 gemessenen Temperatur "b", wobei eine Differenz "a" - "b" zwischen den beiden gemessenen Temperaturen "a" und "b" so gesteuert wird, daß sie auf einem bestimmten Wert gehalten wird. Bezugszeichen 21 kennzeichnet einen Verstärker zum Verstärken der Differenz zwischen der durch das dritte Temperaturmeßelement 15 gemessenen Temperatur "c" und der durch das zweite Temperaturmeßelement 14 gemessenen Temperatur "b". Bezugszeichen 22 kennzeichnet eine Temperaturkompensationsschaltung. Während Bezugszeichen 23 einen Linearisierer kennzeichnet, markiert Bezugszeichen 24 einen Ausgangsanschluß.
  • Bei dem Durchflußmesser 30 mit dem oben beschriebenen Aufbau gelangt ein elektrischer Strom mit einer bestimmten Größe (beispielsweise 0,3 mA) über die jeweiligen Konstantstromschaltungen 17, 18, 19 zu den Jeweiligen Temperaturmeßelementen 12, 14, 15. Das Kühlelement 2 wird beispielsweise durch eine Konstanttemperatur-PID(Proportional-Integral und Differential)-Regelung 20 so gesteuert bzw. geregelt, daß die Differenz "a" - "b" zwischen der durch das erste Temperaturmeßelement 12 gemessenen Temperatur "a" und der durch das zweite Temperaturmeßelement 14 gemessenen Temperatur "b" auf einem bestimmten Wert gehalten wird (beispielsweise 8 ºC).
  • Wenn unter dieser Bedingung das Fluid nicht durch die Röhre 1 strömt, hat das Kühlelement 2 über seine gesamte Oberfläche 2A die gleiche Temperatur, so daß die durch das dritte Temperaturmeßelement 15 gemessene Temperatur "c" gleich der durch das zweite Temperaturmeßelement 14 gemessenen Temperatur "b" ist, wodurch die Differenz "c" - "b" Null beträgt. Wenn das Fluid durch die Röhre 1 in Richtung des Pfeils L strömt, steigt die durch das dritte Temperaturmeßelement 15 gemessene Temperatur "c" proportional mit der Durchflußmenge der Flüssigkeit. Entsprechend erreicht die Differenz "c" - "b" einen Temperaturwert zwischen den gemessenen Temperaturen "b" und "c". Dadurch kann die Fluiddurchflußmenge durch die Röhre 1 durch Bestimmen der Differenz "c" - "b" erhalten werden, so daß die oben beschriebene Differenz "a" - "b" auf dem vorbestimmten Wert gehalten werden kann.
  • Die Durchflußmenge-Ausgangscharakteristiken werden durch den Aufbau und die Anordnung des Durchflußmessers und durch den Abstand von dem Flüssigkeitseinlaß zu dem Temperaturmeßelement 15 in dem zu kühlenden Bereich 1A bestimmt. Bei der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform kann zum Messen einer sehr kleinen Durchflußmenge ein empfindlicherer Ausgang erreicht werden, indem das dritte Temperaturelement 15 näher an dem gekerbten Bereich 5A positioniert wird. Dieses dritte Temperaturmeßelement 15 kann irgendwo zwischen den beiden Elementträgern 8A und 8B einschließlich der Elementträger 8A, 8B selbst angeordnet werden. Das bedeutet, daß die Stellung des Temperaturmeßelements 15 entsprechend dem Meßbereich variabel gewählt werden kann. Darüber hinaus können die Temperaturmeßelemente 12, 14 und 15 an den vorher ausgewählten, verschiedenen Punkten angeordnet werden und eines von ihnen kann selektiv entsprechend dem Meßbereich verwendet werden. Es ist offensichtlich, daß eine Mehrzahl von Elementträgern verwendet wird.
  • Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene bevorzugte Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise können für die Temperaturmeßelemente 12, 14, 15 ein linearer Thermistor, ein Platinthermometer, ein Widerstand-Thermometerelement, eine Spule, ein Thermokoppler o.ä. verwendet werden. Darüber hinaus kann die Röhre 1 außer aus rostfreiem Stahl aus metallischen Materialien, wie z.B. Aluminium, Kupfer und Nickel hergestellt werden. Wenn die Wanddicke der Röhre 1 vermindert wird, kann sie aus Fluorethylen-Harzen, Polymeren o.ä. hergestellt werden.
  • Zusätzlich ist der erfindungsgemäße Durchflußmesser auch zum Messen der Fließraten von Gasen, wie z.B. Luft, Argon oder korrosiven Gasen geeignet.
  • Das Ventil 31 kann ein Ventil mit einem Ventilkörper-Antriebsmechanismus mit einem Piezoelement sein, wie in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Sho 62-13884 beschrieben.
  • Das Durchfluß-Ausgangssignal des Durchflußmessers 30 wird mit einem vorher eingestellten Signal mit Hilfe einer Vergleichsregelungsschaltung 33 verglichen, deren Ausgang zu einer Ventiltreiberschaltung 35 geführt wird, so daß beide Signale miteinander übereinstimmen und die Öffnung des Ventils 31 steuern, wodurch die Flüssigkeit zu einer Verdampfungskammer 32 mit einer eingestellten Fließrate abgegeben werden kann.
  • Die Verdampfungskammer 32 wird auf einer vorbestimmten oder höheren Temperatur gehalten, so daß die durch den Flüssigkeitsdurchflußsteuerungsbereich C abgegebene Flüssigkeit ausreichend verdampft werden kann. Die Flüssigkeit wird in der Verdampfungskammer 32 verdampft. Ein Verteilventil 36 ist zum Zuführen eines Trägergases wie z.B. Stickstoff, Argon, Wasserstoff oder Sauerstoff, betätigbar und wird mittels einer Gasströmung-Steuerungsvorrichtung 37 (beispielsweise einer in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Sho 62- 13884 beschriebenen Massenstromsteuerung) zu der Verdampfungskammer 32 gesteuert. Die oben beschriebene verdampfte Flüssigkeit wird durch das Trägergas beispielsweise in einen Reaktor 38 befördert.
  • Wie oben beschrieben, wird erfindungsgemäß die Fließrate der Flüssigkeitszufuhr entsprechend dem Flüssigkeitszustand geregelt und dann die Flüssigkeit verdampft, so daß eine vergleichsweise große Durchflußmenge von Gas, die in eine Durchflußmenge von verdampfter Flüssigkeit gewandelt wird, stabil zugeführt werden kann.
  • Gemäß der Erfindung kann nicht nur der Durchfluß der durch die Röhre strömenden Flüssigkeit in berührungsloser Weise sondern auch eine sehr kleine Flüssigkeitsdurchflußmenge bestimmt werden. Die Röhre, durch die die Flüssigkeit strömt, wird durch ein elektronisches Kühlelement gekühlt, so daß keine Blasen erzeugt werden. Dadurch ist das Messen von Flüssigkeiten möglich, die Gase erzeugen und beispielsweise einen niedrigen Siedepunkt aufweisen. Darüber hinaus wird die Messung nicht durch aus der Flüssigkeit freiwerdende Gase beeinflußt. Es wird nur die durch den Flüssigkeitsstrom entstehende Temperaturdifferenz, die dem Temperaturanstieg aufgrund der Flüssigkeit entspricht, bestimmt, um einen Einfluß auf die Messung selbst durch die Anordnung des Durchflußmessers zu vermeiden, so daß hochpräzise Messungen möglich sind.
  • Dementsprechend ist ein stabiles und sicheres Regeln des Durchflusses möglich.

Claims (7)

1. Verfahren zum Messen eines Flüssigkeitsdurchflusses durch eine mittels eines elektronischen Kühlelements gekühlten Röhre, mit den Schritten Messen einer ersten Temperatur ("a") einer Oberfläche (1A) der gekühlten Röhre (1) stromauf von dem gekühlten Bereich (1A);
Messen einer zweiten Temperatur ("b") einer Oberfläche des Kühlelements (2); Messen einer dritten Temperatur ("c") auf einer Oberfläche der durch das Kühlelement (2) gekühlten Röhre (1);
elektronisches Steuern des Kühlelements (2), so daß die Differenz zwischen der ersten Temperatur ("a") und der zweiten Temperatur ("b") auf einem bestimmten Wert gehalten wird; und
Messen des Durchflusses durch die Röhre (1) auf Basis der Differenz zwischen der dritten Temperatur ("c") und der zweiten Temperatur ("b").
2. Durchflußmesser mit einem Bereich (1A) einer von einer Flüssigkeit durchströmten Röhre (1), einem an der Röhre befestigten elektronischen Kühlelement (2) und einem ersten (12) und einem zweiten Temperaturmeßelement (14), wobei das Kühlelement (2) ein elektronisch gesteuertes Kühlelement ist, das erste Temperaturmeßelement (12) auf einer Oberfläche der Röhre (1) stromauf von dem gekühlten Bereich (1A) der Röhre (1) befestigt ist, das zweite Temperaturmeßelement (14) auf einer Oberfläche des Kühlelements (2) befestigt ist, ein drittes Temperaturmeßelement (15) auf der Oberfläche der durch das Kühlelement (2) gekühlten Röhre (1) befestigt ist, und wobei der durch die Röhre (1) gelangende Durchfluß auf Basis der Differenz zwischen der durch das dritte Temperaturmeßelement (15) bestimmten Temperatur ("c") und der durch das zweite Temperaturmeßelement (14) bestimmtenTemperatur ("b") meßbar ist, und wobei das Kühlelement (2) elektronisch gesteuert ist, so daß die Differenz zwischen der durch das erste Temperaturmeßelement (12) gemessenen Temperatur ("a") und der durch das zweite Temperaturmeßelement (14) gemessenen Temperatur ("b") auf einem bestimmten Wert gehalten wird.
3. Vorrichtung zum Steuern eines Flüssigkeitsdurchflusses, mit einem Flüssigkeitstank (A), einer Einrichtung (41) zum Ablassen der Flüssigkeit (B) aus dem Flüssigkeitstank (A), einem in einem Durchlaß (D) von dem Flüssigkeitstank (A) angeordneten Durchflußmesser (30) und mit einem Ventil (31), mit einem mit dem Durchflußmesser (30) gekoppelten elektronischen Kühlelement (2) zum Kühlen eines Bereichs (1A) einer von der Flüssigkeit (B) durchströmten Röhre (1) einem auf einer Oberfläche der Röhre (1) stromauf von dem gekühlten Bereich (1A) der Röhre (1) befestigten ersten Temperaturmeßelement (12), einem auf einer Oberfläche des Kühlelements (2) befestigten zweiten Temperaturmeßelement (14), einem auf der Oberfläche der durch das Kühlelement (2) gekühlten Röhre (1) befestigten dritten Temperaturmeßelement (15), wobei der Durchfluß der durch die Röhre (1) strömenden Flüssigkeit (B) auf Basis der Differenz zwischen der durch das dritte Temperaturmeßelement (15) bestimmten Temperatur ("c") und der durch das zweite Temperaturmeßelement (14) bestimmten Temperatur ("b") bestimmt wird und das Kühlelement (2) elektronisch gesteuert wird, so daß die Differenz zwischen der durch das erste Temperaturmeßelement (12) gemessenen Temperatur ("a") und der durch das zweite Temperaturmeßelement (14) gemessenen Temperatur ("b") auf einem bestimmten Wert gehalten wird und die Öffnung des Ventils (31) durch ein Signal von dem Durchflußmesser (30) gesteuert wird, um die Flüssigkeit (B) mit einer bestimmten Fließrate zuzuführen.
4. Durchflußmesser (30) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten bis dritten Temperaturmeßelemente (12, 14, 15) lineare Thermistoren, Platin-Thermometer, Widerstands-Thermometerelemente, Spulen oder Thermoelemente sind.
5. Durchflußmesser (30) nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre (1) aus Aluminium, Kupfer, Nickel, rostfreiem Stahl, Fluorethylen- Kunstharz oder Polymer hergestellt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein elektrisches System mit:
- ersten bis dritten Konstantstromschaltungen (17, 18, 19) für eine Konstantstromsteuerung für die ersten bis dritten Temperaturmeßelemente (12, 14, 15),
- einer mit dem ersten und dem zweiten Temperaturmeßelement (12, 14) sowie mit dem Kühlelement (2) verbundenen Konstanttemperatur-Steuerungsschaltung (20) zum Steuern des Kühlelements,
- einem mit dem zweiten und dem dritten Temperaturmeßelement (14, 15) verbundenen Verstärker (21),
- einem mit dem Verstärker (21) und einem Ausgangsanschluß (24) verbundenen Linearisierer (23), und mit
- einer die Konstanttemperatur-Steuerungsschaltung (20) und den Verstärker (21) koppelnden Temperaturkompensationsschaltung (22).
7. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 6, gekennzeichnet durch eine mit dem Durchflußmesser (30) verbundene Vergleichssteuerungsschaltung (33) zum Vergleichen des Durchfluß-Ausgangssignals mit einem vorher eingestellten Sollsignal zum Steuern der Öffnung des Ventils (31) über eine Ventiltreiberschaltung (35).
DE68923249T 1988-11-22 1989-04-13 Verfahren und Vorrichtung zum Messen und Steuern eines Flüssigkeitsdurchflusses. Expired - Fee Related DE68923249T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29526188A JP2789458B2 (ja) 1988-11-22 1988-11-22 液体気化のための流量制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE68923249D1 DE68923249D1 (de) 1995-08-03
DE68923249T2 true DE68923249T2 (de) 1996-02-08

Family

ID=17818302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE68923249T Expired - Fee Related DE68923249T2 (de) 1988-11-22 1989-04-13 Verfahren und Vorrichtung zum Messen und Steuern eines Flüssigkeitsdurchflusses.

Country Status (5)

Country Link
US (2) US4947889A (de)
EP (1) EP0370162B1 (de)
JP (1) JP2789458B2 (de)
KR (1) KR960003389B1 (de)
DE (1) DE68923249T2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10247312B3 (de) * 2002-10-10 2004-08-12 Siemens Ag Messvorrichtung und Verfahren zur Ermittlung einer Temperaturkompensationskurve für mindestens eine Messgröße eines Fluids, sowie dafür geeignete Kühlvorrichtung und Verwendung einer Kühlvorrichtung bei einer Messvorrichtung zur Ermittlung einer Temperaturkompensationskurve

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5359878A (en) * 1991-02-26 1994-11-01 Dxl International, Inc. Apparatus and method for in-line calibration verification of mass flow meters
US5203537A (en) * 1992-03-09 1993-04-20 Teledyne Industries, Inc. Piezoceramic valve actuator sandwich assembly and valve incorporating such an assembly
US5233868A (en) * 1992-04-13 1993-08-10 Coats Montgomery R Non-intrusive mass flow measuring apparatus and method
KR940011791B1 (ko) * 1992-04-15 1994-12-26 금성일렉트론주식회사 온도안정화 매스 플로우 컨트롤러 센서
US5303731A (en) * 1992-06-30 1994-04-19 Unit Instruments, Inc. Liquid flow controller
US5620524A (en) * 1995-02-27 1997-04-15 Fan; Chiko Apparatus for fluid delivery in chemical vapor deposition systems
US6503221B1 (en) * 1997-06-12 2003-01-07 Abbott Laboratories Temperature compensation system for regulating flow through tubing in a pump
NL1014797C2 (nl) * 2000-03-30 2001-10-02 Berkin Bv Massadebietmeter.
EP1251198A1 (de) * 2001-03-20 2002-10-23 PROTECHNA Herbst GmbH & Co. KG Textilpartikelabsaugvorrichtung für Textilmaschinen und Verfahren zum èberwachen derselben
KR20040024854A (ko) * 2001-04-24 2004-03-22 셀레리티 그룹 아이엔씨 질량유량 제어장치를 위한 시스템 및 방법
EP1523701A2 (de) * 2002-07-19 2005-04-20 Celerity Group, Inc. Verfahren und vorrichtungen zur druckkompensation in einer massenströmungssteuerung
US7216019B2 (en) * 2004-07-08 2007-05-08 Celerity, Inc. Method and system for a mass flow controller with reduced pressure sensitivity
IL171764A (en) * 2005-11-03 2011-02-28 G R T Dev Ltd Apparatus and method for measuring a fluid flow- rate within a narrow conduit
US8517990B2 (en) 2007-12-18 2013-08-27 Hospira, Inc. User interface improvements for medical devices
US8571798B2 (en) * 2009-03-03 2013-10-29 Baker Hughes Incorporated System and method for monitoring fluid flow through an electrical submersible pump
US8251091B2 (en) * 2009-09-17 2012-08-28 Hitachi Metals, Ltd. Temperature insensitive mass flow controller
US9240002B2 (en) 2011-08-19 2016-01-19 Hospira, Inc. Systems and methods for a graphical interface including a graphical representation of medical data
US10022498B2 (en) 2011-12-16 2018-07-17 Icu Medical, Inc. System for monitoring and delivering medication to a patient and method of using the same to minimize the risks associated with automated therapy
ES2741725T3 (es) 2012-03-30 2020-02-12 Icu Medical Inc Sistema de detección de aire y método para detectar aire en una bomba de un sistema de infusión
WO2014022513A1 (en) 2012-07-31 2014-02-06 Hospira, Inc. Patient care system for critical medications
US9454158B2 (en) 2013-03-15 2016-09-27 Bhushan Somani Real time diagnostics for flow controller systems and methods
AU2014268355B2 (en) 2013-05-24 2018-06-14 Icu Medical, Inc. Multi-sensor infusion system for detecting air or an occlusion in the infusion system
WO2014194065A1 (en) 2013-05-29 2014-12-04 Hospira, Inc. Infusion system and method of use which prevents over-saturation of an analog-to-digital converter
AU2014274146B2 (en) 2013-05-29 2019-01-24 Icu Medical, Inc. Infusion system which utilizes one or more sensors and additional information to make an air determination regarding the infusion system
ES2776363T3 (es) 2014-02-28 2020-07-30 Icu Medical Inc Sistema de infusión y método que utiliza detección óptica de aire en línea de doble longitud de onda
AU2015266706B2 (en) 2014-05-29 2020-01-30 Icu Medical, Inc. Infusion system and pump with configurable closed loop delivery rate catch-up
US11344668B2 (en) 2014-12-19 2022-05-31 Icu Medical, Inc. Infusion system with concurrent TPN/insulin infusion
US10850024B2 (en) 2015-03-02 2020-12-01 Icu Medical, Inc. Infusion system, device, and method having advanced infusion features
US11246985B2 (en) 2016-05-13 2022-02-15 Icu Medical, Inc. Infusion pump system and method with common line auto flush
CA3027176A1 (en) 2016-06-10 2017-12-14 Icu Medical, Inc. Acoustic flow sensor for continuous medication flow measurements and feedback control of infusion
US10983538B2 (en) 2017-02-27 2021-04-20 Flow Devices And Systems Inc. Systems and methods for flow sensor back pressure adjustment for mass flow controller
JP6904231B2 (ja) * 2017-12-13 2021-07-14 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法、記憶媒体及び原料ガス供給装置
US10089055B1 (en) 2017-12-27 2018-10-02 Icu Medical, Inc. Synchronized display of screen content on networked devices
US11278671B2 (en) 2019-12-04 2022-03-22 Icu Medical, Inc. Infusion pump with safety sequence keypad
WO2022020184A1 (en) 2020-07-21 2022-01-27 Icu Medical, Inc. Fluid transfer devices and methods of use
US11135360B1 (en) 2020-12-07 2021-10-05 Icu Medical, Inc. Concurrent infusion with common line auto flush
KR102531171B1 (ko) 2022-08-27 2023-05-10 경도계전 주식회사 유량계 검사 시스템

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL83702C (de) * 1946-05-21 1900-01-01
US3142170A (en) * 1960-12-01 1964-07-28 Honeywell Regulator Co Control apparatus
US3336804A (en) * 1964-03-09 1967-08-22 Heinz F Poppendiek Means and techniques useful in fluid flow determinations
DE1573028A1 (de) * 1966-10-10 1970-10-22 Licentia Gmbh Einrichtung zur Durchflussmengenvergleichspruefung,insbesondere von hohlen elektrischen Leitern einer elektrischen Maschine,und Durchflussmengenvergleichspruefung mittels der Einrichtung
GB1127568A (en) * 1967-06-01 1968-09-18 Ford Motor Co Flowmeters
US4016759A (en) * 1975-09-18 1977-04-12 Teledyne, Inc. Fluid flowmeter
US4199981A (en) * 1977-02-16 1980-04-29 Wen Young Flow control device for fluids flowing in a closed conduit
US4135396A (en) * 1978-04-24 1979-01-23 The Trane Company Temperature compensating fluid velocity sensing apparatus
DE2856289A1 (de) * 1978-12-27 1980-07-17 Babcock Bsh Ag Verfahren und vorrichtung zur thermischen massenstrommessung
US4354504A (en) * 1979-09-04 1982-10-19 Bro William J Thermal diffusion flow probe
US4384578A (en) * 1981-04-16 1983-05-24 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Bio-medical flow sensor
US4487213A (en) * 1982-09-09 1984-12-11 Omicron Technology Corporation Mass flow controller apparatus
DE3440526A1 (de) * 1984-11-06 1986-05-15 Walter 7036 Schönaich Bürkle Verfahren und einrichtung zum fuehlen von stroemungsgeschwindigkeiten und/oder durchfluessen
US4685331A (en) * 1985-04-10 1987-08-11 Innovus Thermal mass flowmeter and controller
US4679585A (en) * 1986-01-10 1987-07-14 Mks Instruments, Inc. Flowmeter-controlled valving
DE3606853A1 (de) * 1986-03-03 1987-09-10 Vdo Schindling Messsonde
DE3638138A1 (de) * 1986-11-08 1988-05-11 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur bestimmung der masse eines stroemenden mediums
JPH0514505A (ja) * 1991-06-28 1993-01-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 通話中着信付加装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10247312B3 (de) * 2002-10-10 2004-08-12 Siemens Ag Messvorrichtung und Verfahren zur Ermittlung einer Temperaturkompensationskurve für mindestens eine Messgröße eines Fluids, sowie dafür geeignete Kühlvorrichtung und Verwendung einer Kühlvorrichtung bei einer Messvorrichtung zur Ermittlung einer Temperaturkompensationskurve

Also Published As

Publication number Publication date
KR960003389B1 (ko) 1996-03-09
US5048332A (en) 1991-09-17
EP0370162A2 (de) 1990-05-30
JP2789458B2 (ja) 1998-08-20
US4947889A (en) 1990-08-14
KR900008353A (ko) 1990-06-04
EP0370162B1 (de) 1995-06-28
DE68923249D1 (de) 1995-08-03
EP0370162A3 (de) 1992-03-11
JPH02141620A (ja) 1990-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE68923249T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Messen und Steuern eines Flüssigkeitsdurchflusses.
DE3320561A1 (de) Anordnung zur mengenflussmessung
DD218684A5 (de) Verfahren zur bestimmung des waermeleitfaehigkeitskoeffizienten und der waermekapazitaet von stoffen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
EP2791629B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur bestimmung des massenstroms eines fluids
DE10393185B4 (de) Kalorimetrischer Durchflussmesser
DE3006584C2 (de)
Hallman Experimental Study of Combined Forced and Free-laminar Convection in a Vertical Tube
WO2006058863A1 (de) Vorrichtung zur bestimmung und/oder überwachung des durchflusses eines messmediums
EP0477312B1 (de) Verfahren und anordnung zum messen von strömenden luftmengen
DE3235062C2 (de)
DE10392699B4 (de) Hochpräzise Messung und Steuerung von niedrigen Fluiddurchflussraten
EP1119744A1 (de) Gaszähler
DE19846917B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids
DE1573098B1 (de) Einrichtung zur Messung schwacher Gasstr¦mungen, vorzugsweise in einem Gasanalysegerät
DE2708564C3 (de) Thermischer Durchflußmesser
DE19856844A1 (de) Durchflußmengenerfassungselement und Durchflußmengenmesser
DE19517770A1 (de) Verfahren und Einrichtung zum Bestimmen der Wärmeübergangszahl
EP3729009B1 (de) Thermischer strömungssensor zum bestimmen der temperatur und der strömungsgeschwindigkeit eines strömenden messmediums
DE1093569B (de) Vorrichtung mit linearer Ableseskala zur Mengenmessung stroemender Medien nach dem Hitzdrahtverfahren
EP0039956A3 (de) Messeinrichtung zur Gasanalyse nach dem Wärmeleitfähigkeitsverfahren
DE19514250C2 (de) Thermischer Meßwerterfasser
CH296378A (de) Gerät zur elektrischen Messung der Strömungsgeschwindigkeit von Flüssigkeiten.
SU924517A1 (ru) Устройство дл измерени уровн жидкости
DE1573098C (de) Einrichtung zur Messung schwacher Gasströmungen vorzugsweise in einem Gas analysegerat
DD206211B1 (de) Vorrichtung zur durchflussmessung von stroemenden medien

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8328 Change in the person/name/address of the agent

Free format text: PATENTANWAELTE MUELLER & HOFFMANN, 81667 MUENCHEN

8339 Ceased/non-payment of the annual fee