EP1891401A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung des momentanen massenstroms bei pulsierenden strömungen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur bestimmung des momentanen massenstroms bei pulsierenden strömungen

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Publication number
EP1891401A1
EP1891401A1 EP06743170A EP06743170A EP1891401A1 EP 1891401 A1 EP1891401 A1 EP 1891401A1 EP 06743170 A EP06743170 A EP 06743170A EP 06743170 A EP06743170 A EP 06743170A EP 1891401 A1 EP1891401 A1 EP 1891401A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mass flow
rate
pressure
flow
dimensionless
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.)
Withdrawn
Application number
EP06743170A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bülent ÜNSAL
Dimosthenis Trimis
Franz Durst
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.)
Friedrich Alexander Universitaet Erlangen Nuernberg
Original Assignee
Friedrich Alexander Universitaet Erlangen Nuernberg
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
Application filed by Friedrich Alexander Universitaet Erlangen Nuernberg filed Critical Friedrich Alexander Universitaet Erlangen Nuernberg
Publication of EP1891401A1 publication Critical patent/EP1891401A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/86—Indirect mass flowmeters, e.g. measuring volume flow and density, temperature or pressure
    • G01F1/88—Indirect mass flowmeters, e.g. measuring volume flow and density, temperature or pressure with differential-pressure measurement to determine the volume 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
    • G01F1/72—Devices for measuring pulsing fluid flows

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for determining the instantaneous mass flow in pulsating flows.
  • LDA Doppler anemometry
  • Bessel functions whose solution requires a lot of computational effort in practice. A continuous measurement of a periodic pulsating flow is thus not possible.
  • the provision of a device for performing the LDA is costly. Apart from that, such a device is sensitive, in particular sensitive to vibration, and is not suitable for controlling or regulating, for example, injection devices in motor vehicles.
  • Ray S., et al., 2005, "Mass Flow Rate Controlled Fully Devel- oped Laminar Pulsing Pipe Flows", Journal of Fluids Engineering, Vol. 127, p. 1-13 discloses another analytical solution using dimensionless numbers. Thus, the complex calculation of the Bessel functions can be avoided.
  • the object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art.
  • a method and a device are to be specified with which the instantaneous mass flow of periodically pulsating flows with an improved time resolution can be determined.
  • the method should be feasible with a device which is as robust and inexpensive as possible.
  • a continuous measurement of periodically oscillating flows, as they occur in injectors for motor vehicles, should be possible.
  • a method of determining the instantaneous rate of mass flow of a fluid having a frequency f periodically pulsating fluid comprising the steps of:
  • the proposed method allows a fast and accurate determination of the instantaneous rate of mass flow of a fluid.
  • the proposed method allows a determination of the instantaneous rate of mass flow with an extremely high time resolution.
  • the mass flow of the fuel in injection devices of motor vehicles can be measured exactly during each injection process. This allows precise control of the injection process. Thus, the efficiency of an engine can be improved and unwanted incomplete combustion of fuel can be avoided.
  • the proposed method also allows exact control of multiple injection events during a cycle.
  • the steps lit. a) to d) repeated for each period.
  • This allows a particularly accurate representation of the instantaneous rate of mass flow and thus also a quick control of controls for controlling a fluid flow based on the measured values.
  • This makes it possible, especially in the development of nozzles or valves, to detect the time course of the rate of the mass flow during a period.
  • Strömungsleitoder controls can be optimized in terms of the rate of mass flow in pulsating flows.
  • the instantaneous rate of the mass flow m is determined from the product of the mass flow.
  • each dimensionless number F of the frequency is exactly one value ⁇ n and deposited n ⁇ exactly one value and the dimensionless rate of the mass flow is determined by the table at any given dimensionless number F, the values ⁇ n and ⁇ n are removed. That allows one particularly fast calculation of the instantaneous rate of mass flow.
  • the temperature of the fluid is measured. From the temperature, the kinematic viscosity of the fluid can be determined. This allows a particularly exact calculation of the instantaneous rate of mass flow even with changing fluid temperatures.
  • the proposed method is universal.
  • a viscosity value is initially assumed for the kinematic viscosity and subsequently calculated exactly.
  • the kinematic viscosity can in this case z. B. from a change of sign of the rate of mass flow m in the function can be determined.
  • the kinematic viscosity of the fluid is thus determined by using additional information available during the reconstruction of the transient flow.
  • the information can be used for this purpose that the flow before the opening of a shut-off element at the outlet of the flow line (typically, injector for internal combustion engines) must necessarily be zero. Since the value of the kinematic viscosity causes a shift in the reconstructed periodic mass flow curve, a reconstructed mass flow of zero is only calculated if the assumed viscosity value is also correct. Thereby, a simple numerical method can be devised whereby the viscosity is parametrically varied and the reconstructed flow is compared with the known value at a reference time in which it is known (eg zero with the valve closed). With a subsequent The interpolation can be used to determine the viscosity value, which leads to a correctly reconstructed flow value at the reference time. This viscosity value corresponds to the actually prevailing kinematic viscosity of the fluids in the measuring section.
  • the method described above can also be used to determine the kinematic viscosity of fluids.
  • the presented device can preferably also determine and output the viscosity of the fluids in addition to the determined flow rate.
  • the temperature can also be determined.
  • a device for determining the instantaneous rate of the mass flow of a fluid having a frequency f that periodically pulsates
  • bb2 means for converting the frequency f and the time t into dimensionless numbers F
  • ⁇ and bb3 means for determining the rate of the mass flow using a table from which at least one corresponding value describing the rate of the mass flow and / or a phase difference can be taken for each dimensionless number F of the frequency.
  • the proposed device is robust and allows a quick and accurate measurement of the instantaneous rate of mass flow. It is insensitive to interference and can be produced with a reduced outlay compared to the state of the art.
  • a triggering device for starting a steps lit. bbl) to lit. bb3) comprehensive calculation sequence.
  • a controllable with the triggering device flow control element preferably a valve is also provided. This allows a particularly simple construction of the device. It is thus simultaneously ensured that z. B. a frequency of use times of the calculation sequences with the opening or closing times of the valve is correlated.
  • the pressure determination means comprises an amplifier with a downstream analog / digital converter. This enables digital further processing of the measured signals.
  • the pressure determination means may comprise a differential pressure sensor.
  • the differential pressure sensor advantageously has a dynamics of at least 1: 1000. Alternatively, the
  • Pressure determination means also comprise two spaced apart in the flow direction, preferably piezoelectric or piezoresistive, pressure sensors and a means for determining the differential pressure.
  • the pressure sensors advantageously have a dynamics of at least 1: 10,000, preferably at least 1: 80,000, more preferably 1: 100,000 or more.
  • the proposed differential pressure sensor or the pressure sensors it is possible to measure the instantaneous rate of mass flow even at pulsating flows under high pressure. It is thus possible, the resolution of differential pressures in the range of 1 to 100 Pa.
  • a determination of the instantaneous rate of the mass flow is possible, in particular for injection devices for engines, turbines, burners and the like.
  • a temperature measuring device is provided for measuring the temperature of the flowing fluid. It may, for example, be a thermocouple or the like.
  • the process computer further comprises a means for calculating the kinematic viscosity.
  • the calculation of the kinematic viscosity can be carried out according to the aforementioned method on the basis of assumed kinematic viscosity values. Alternatively, however, the calculation of the kinematic viscosity can also be based on the measured temperature values. Thus, errors caused by a change in the temperature of the fluid can be avoided. The determination of the instantaneous rate of mass flow is particularly accurate.
  • the pressure-determining means and optionally the temperature-measuring device is / are attached to a pipe in contact with the fluid.
  • the pipe can be a pipe between a pressure source, for example an injection pump, and an injection nozzle.
  • the pressure-determining means and optionally the temperature-measuring device is / are expediently mounted downstream of a pressure source provided at one end of the tube.
  • the flow control element is expediently provided downstream of the pressure-determining means and, if appropriate, the temperature-measuring device.
  • the flow control element may for example be followed by a nozzle.
  • the proposed device is particularly suitable for the exact control of the mass flow in injectors.
  • Fig. 2b shows the phase shift over the dimensionless
  • FIG. 7 shows the rate of mass flow versus time calculated on the basis of the pressure gradient of FIG. 5 and FIG.
  • This equation contains the Taylor number Ta n of the nth harmonic oscillation, which defines the obtained velocity profile for each subfrequency.
  • the Taylor number Ta n is defined as follows:
  • the pressure gradient of a pulsating flow can be expressed as Fourier series in the following general form:
  • the mass flow can be calculated in dimensionless complex form:
  • the normalized mass flow consists of a stationary component and a sum of harmonic components:
  • the nth harmonic of the oscillating mass flow component can be expressed as:
  • the total normalized mass flow can then be expressed as:
  • Fig. 1 shows the normalized amplitude ratio and the phase difference between mass flow and pressure gradient oscillations as a function of the dimensionless frequency.
  • a speed measurement in a specific radial position can be used to determine the transient flow:
  • an amplitude ratio between the normalized velocity oscillation and the mass flow oscillation can be defined:
  • FIGS. 2a and 2b show, over the dimensionless frequency, the course of the amplitude ratio and the phase shift for the axial position of the tube.
  • n is the summation index
  • P * en is the dimensionless complex pressure amplitude of the component of the n-th Fourier series
  • m is the total number of Fourier components, which is for a good match between the measured pressure gradient and its Fourier approximation.
  • the coefficient of the amplitude is the dimensionless rate of mass flow; ⁇ n is the phase shift between the pressure gradient and the rate of mass flow and ⁇ p .
  • Phase of the complex dimensionless pressure amplitude is.
  • the calculation of the dimensionless rate of mass flow unknown in the above equation can be performed by:
  • a suitable look-up table can be designed, for example, as follows: ⁇ ⁇ A ⁇
  • the analytic treatment described above makes it possible to construct an evaluation method which can use the one-time calculated dimensionless phase difference and amplitude ratios as a function of a dimensionless frequency in the form of a look-up table and is able to perform the time-dependent flows, z. B. by injectors almost "online" to get.
  • Flow can be reconstructed either by measuring the transient pressure gradient or the velocity profile in any fixed radial position. In the first case, the mass flow can be reconstructed directly, while in the second case, primarily the volumetric flow and, given a known density of the fluid, also the mass flow can be reconstructed.
  • step lit instead of the pressure gradient can in step lit. a) so also the speed course during a period are measured. This can be done by conventional methods according to the LDA principle.
  • FIG. 4 shows schematically the essential part of a device suitable for carrying out the method.
  • a tube 1 has in its shell two openings 2, which are provided in a flow direction S from each other with a distance A.
  • the reference symbol El denotes a first end and the reference symbol E2 denotes a second end of the tube 1.
  • the openings 2 are sealed by piezoelectric pressure sensors 3a, 3b fastened therein.
  • the pressure sensors 3a, 3b expediently have a dynamic range of 1: 100,000. They are connected by means of first cables 4a, 4b to an amplifier 5, with which the charge signals generated by the pressure sensors 3a, 3b are amplified and subsequently digitized with an analog / digital converter (not shown here).
  • the amplifier 5 is connected by means of second cable 6 to a process computer, in particular a computer 7.
  • a drive device or a trigger is referred to, which is also connected to third cable 9 to the computer 7.
  • the drive device 8 can also be connected to a valve (not shown here). be the one with which the second end E2 of the tube 1 can be opened and closed periodically.
  • Fig. 5 shows over time the pressure signals supplied by the pressure sensors 3a, 3b during a period P. During the period P, the pressure signals exhibited a difference (hardly recognizable here).
  • FIG. 6 shows the course of the differential pressure gradient over time.
  • FIG. 7 shows the rate of mass flow over time for a period P determined by the method according to the invention.
  • FIG. 8 again summarizes the essential method steps of the method according to the invention.
  • the measurement of the differential pressure can take place, for example, by means of two pressure sensors 3a, 3b. From the measured pressure values, the differential pressure can be determined. But it is also possible, instead of two pressure sensors 3a, 3b to use a differential pressure sensor for measuring the differential pressure.
  • the pressure gradient is computationally determined from the differential pressure.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der momentanen Rate des Massenstroms einer mit einer Frequenz f periodisch pulsierenden Strömung eines Fluids mit folgenden Schritten: a) Bestimmung eines während einer Periode (P) in der Strömung herrschenden Druckgradienten, b) Berechnung der harmonischen Amplitude des Druckgradienten mittels Fouriertransformation, c) Umwandlung der Frequenz f und der Zeit t in dimensionslose Zahlen F, t und d) Bestimmung der Rate des Massenstroms unter Verwendung einer Tabelle, aus der zu jeder dimensionslosen Zahl F der Frequenz f zumindest ein korrespondierender, die Rate des Massenstroms und/oder eine Phasendifferenz beschreibender Wert entnehmbar ist/sind.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des momentanen Massenstroms bei pulsierenden Strömungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des momentanen Massenstroms bei pulsierenden Strömungen .
Aus Uchida, S. 1956, "The Pulsating Viscous Flow Superposed on the Steady Laminar Motion of Incompressible Fluid in a Circular Pipe", J. Appl . Mat. Phys . (ZAMP), Vol. 7, pp. 403- 422 ist eine analytische Lösung für beliebige pulsierende Strömungen bekannt.
Durst et al., "Measurement of Instantaneous Flow Rates in Pe- riodically Operating Injection Systems" Experiments in Fluids 20 (1996), pp. 178-188 hat gezeigt, dass die analytische Lösung von Uchida zur Messung der Geschwindigkeit der pulsie- renden Strömung in der Achse eines Rohrs mittels Laser-
Doppler-Anemometrie (LDA) verwendet werden kann. Ein auf diesen Erkenntnissen beruhendes Messverfahren ist beispielsweise auch in der US 6,510,842 B2 beschrieben. - Auch die auf dem Prinzip der LDA beruhenden Verfahren sind allerdings in mehr- facher Hinsicht nachteilig. Die analytische Lösung enthält
Bessel-Funktionen, deren Lösung in der Praxis einen hohen Rechenaufwand erfordert. Eine kontinuierliche Messung einer periodischen pulsierenden Strömung ist damit nicht möglich. Die Bereitstellung einer Vorrichtung zur Durchführung der LDA ist kostenaufwändig. Abgesehen davon ist eine solche Vorrichtung empfindlich, insbesondere schwingungsempfindlich, und eignet sich nicht zur Steuerung oder Regelung beispielsweise von Einspritzvorrichtungen bei Kraftfahrzeugen. Ray S., et al., 2005, "Mass Flow Rate Controlled Fully Devel- oped Laminar Pulsating Pipe Flows", Journal of Fluids Engineering, Vol. 127, pp. 1-13 offenbart eine weitere analytische Lösung unter Verwendung dimensionsloser Zahlen. Damit kann die aufwändige Berechnung der Bessel-Funktionen vermieden werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere ein Verfah- ren und eine Vorrichtung angegeben werden, mit denen der momentane Massenstrom periodisch pulsierender Strömungen mit einer verbesserten Zeitauflösung bestimmt werden kann. Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll das Verfahren mit einer möglichst robusten und preisgünstigen Vorrichtung durch- führbar sein. Insbesondere soll eine kontinuierliche Messung periodisch oszillierender Strömungen, wie sie bei Einspritzeinrichtungen für Kraftfahrzeuge auftreten, möglich sein.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 11 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 10 und 12 bis 24.
Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Bestimmung der momentanen Rate des Massenstroms einer mit einer Frequenz f periodisch pulsierenden Strömung eines Fluids mit folgenden Schritten vorgesehen:
a) Bestimmung eines während einer Periode in der Strömung herrschenden Druckgradienten,
b) Berechnung der harmonischen Amplitude des Druckgradienten mittels Fouriertransformation,
c) Umwandlung der Frequenz f und der Zeit t in dimensions- lose Zahlen F, τ und d) Bestimmung der Rate des Massenstroms unter Verwendung einer Tabelle, aus der zu jeder dimensionslosen Zahl F der Frequenz f zumindest ein korrespondierender, die Rate des Massenstroms und/oder eine Phasedifferenz beschreibender Wert entnehmbar ist/sind.
Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht eine schnelle und exakte Bestimmung der momentanen Rate des Massenstroms eines Fluids bzw. einer Flüssigkeit. Das vorgeschlagene Verfahren erlaubt eine Bestimmung der momentanen Rate des Massenstroms mit einer extrem hohen Zeitauflösung. Es kann insbesondere der Massenstrom des Kraftstoffs bei Einspritzeinrichtungen von Kraftfahrzeugen bei jedem Einspritzvorgang exakt gemessen werden. Das ermöglicht eine präzise Steuerung des Einspritzvorgangs. Damit können der Wirkungsgrad eines Motors verbessert und eine unerwünschte unvollständige Verbrennung von Kraftstoff vermieden werden. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht insbesondere auch eine exakte Steuerung von Mehr- facheinspritzvorgängen während eines Takts. Die vorgenannten Vorteile werden insbesondere durch die vorgeschlagenen Messung des Druckgradienten und die mit heutigen Prozessrechnern unter Verwendung der Tabelle schnell ausführbaren Recherchenschritte ermöglicht. Die vorgeschlagene Messung des Druckgra- dienten ermöglicht - im Gegensatz zu den nach dem Stand der Technik bekannten optischen Methoden - eine kontinuierliche Bestimmung der momentanen Rate des Massenstroms des Fluids während ein und derselben Periode.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Schritte lit. a) bis d) für jede Periode wiederholt. Das ermöglicht eine besonders exakte Wiedergabe der momentanen Rate des Massenstroms und damit auch eine schnelle Steuerung von Steuerelementen zur Steuerung eines Flüssigkeitsstroms auf Grund der gemessenen Werte. Zweckmäßigerweise werden während einer Periode zumindest 500, vorzugsweise zumindest 1000, Werte der momentanen Rate des Massenstroms bestimmt. Das ermöglicht insbesondere bei der Entwicklung von Düsen oder Ventilen ein Erkennen des zeitlichen Verlaufs der Rate des Massenstroms während einer Periode. Damit können derartige Strömungsleitoder Steuerelemente im Hinblick auf die Rate des Massenstroms bei pulsierenden Strömungen optimiert werden.
Nach einer Vorteilhaften Ausgestaltung wird die momentane Ra- te des Masseflusses m bestimmt wird aus dem Produkt der di-
* mensionslosen Rate des Masseflusses m und der mittleren Ra-
te des Masseflusses τnm , nämlich
• • •
TTl = TTIm TTl
, wobei für die dimensionslose Rate m des Masseflusses gilt :
)/]
und für die mittlere Rate mm des Masseflusses gilt:
PPmπR*
TtIm =
Zv
Dabei ist zweckmäßigerweise in der erfindungsgemäß vorge- schlagenen Tabelle zu jeder dimensionslosen Zahl F der Frequenz genau ein Wert ψn und genau ein Wert Δθn hinterlegt und die dimensionslosen Rate des Masseflusses wird ermittelt, indem der Tabelle zu jeder vorgegebenen dimensionslosen Zahl F die Werte ψn und Δθn entnommen werden. Das ermöglicht eine besonders schnelle Berechnung der momentanen Rate des Masseflusses.
Nach einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird die Temperatur des Fluids gemessen. Aus der Temperatur kann die kinematische Viskosität des Fluids ermittelt werden. Das ermöglicht eine besonders exakte Berechnung der momentanen Rate des Massenstroms auch bei sich ändernden Fluidtempe- raturen. Das vorgeschlagene Verfahren ist universell.
Nach einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird für die kinematische Viskosität zunächst ein Viskositätswert angenommen und nachfolgend exakt berechnet. Dazu kann die kinematische Viskosität aus einer Funktion der Rate des Masseflusses m in Zeitpunkt t=0 über den angenommenen und iterativ geänderten Viskositätswerten berechnet werden. Die kinematische Viskosität kann in diesem Fall z. B. aus einem Vorzeichenwechsel der Rate des Masseflusses m in der Funktion ermittelt werden. - Bei der vorgenannten Ausgestaltung wird die kinematische Viskosität des Fluids also durch Nutzung zusätzlicher verfügbarer Informationen während der Rekonstruktion des transienten Durchflusses bestimmt. Insbesondere, kann hierfür die Information genutzt werden, dass der Durch- fluss vor der Öffnung eines Absperrelements am Austritt der Strömungsleitung (typischerweise, Einspritzventil für Verbrennungskraftmaschinen) zwangsläufig Null sein muss. Da der Wert der kinematischen Viskosität eine Verschiebung des rekonstruierten periodischen Massenstromverlaufs hervorruft, wird ein rekonstruierter Massenstrom von Null nur dann be- rechnet, wenn der angenommene Viskositätswert auch richtig ist. Dadurch lässt sich ein einfaches numerisches Verfahren erarbeiten, wodurch die Viskosität parametrisch variiert wird und der rekonstruierte Durchfluss an einem Referenzzeitpunkt, in dem er bekannt ist (z. B. Null bei verschlossenem Ventil) mit dem bekannten Wert verglichen wird. Mit einer anschlie- ßenden Interpolation kann der Viskositätswert ermittelt werden, der zu einem richtigen rekonstruierten Durchflusswert im Referenzzeitpunkt führt. Dieser Viskositätswert entspricht der tatsächlich herrschenden kinematischen Viskosität der Fluids in der Messstrecke.
Das oben beschriebene Verfahren, lässt sich auch anwenden, um die kinematische Viskosität von Fluiden zu ermitteln.
Die vorgestellte Vorrichtung kann vorzugsweise neben dem ermittelten Durchflussverlauf auch die Viskosität der Fluids bestimmen und ausgeben.
Alternativ, kann bei bekanntem Fluid und bekannter Abhängig- keit der kinematischen Viskosität von der Temperatur auch die Temperatur ermittelt werden.
Nach weiterer Maßgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Bestimmung der momentanen Rate des Massenstroms einer mit ei- ner Frequenz f periodisch pulsierenden Strömung eines Fluids vorgesehen mit
aa) einem Druckbestimmungsmittel zur Bestimmung eines während einer Periode in der Strömung herrschenden Druckgradien- ten,
bb) einem mit dem Druckbestimmungsmittel verbundenen Prozessrechner, umfassend
bbl) ein Mittel zur Berechnung der harmonischen Amplitude des Druckgradieten mittels Fouriertransformation,
bb2) ein Mittel zur Umwandlung der Frequenz f und der Zeit t in dimensionslose Zahlen F, τ und bb3) ein Mittel zur Bestimmung der Rate des Massenstroms unter Verwendung einer Tabelle, aus der zu jeder dimensionslo- sen Zahl F der Frequenz zumindest ein korrespondierender, die Rate des Massenstroms und/oder einer Phasendifferenz be- schreibender Wert entnehmbar ist/sind.
Die vorgeschlagene Vorrichtung ist robust und ermöglicht eine schnelle und exakte Messung der momentanen Rate des Massenstroms. Sie ist störunanfällig und kann mit einem - im Ver- gleich zum Stand der Technik - verringerten Aufwand hergestellt werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Auslösevorrichtung zum Starten einer die Schritte lit. bbl) bis lit. bb3) umfassenden Berechnungssequenz vorgesehen. Zweckmäßigerweise ist ferner ein mit der Auslöseeinrichtung steuerbares Strömungssteuerelement, vorzugsweise ein Ventil, vorgesehen. Das ermöglicht einen besonders einfachen Aufbau der Vorrichtung. Es ist damit gleichzeitig sichergestellt, dass z. B. eine Frequenz der Einsatzzeiten der Berechnungssequenzen mit den Öffnungs- oder Schließzeiten des Ventils korreliert ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Druckbestimmungsmittel einen Verstärker mit einem nachge- schalteten Analog/Digital-Wandler . Das ermöglicht eine digitale Weiterbearbeitung der gemessenen Signale.
Das Druckbestimmungsmittel kann einen Differenzdrucksensor umfassen. Der Differenzdrucksensor weist vorteilhafterweise eine Dynamik von zumindest 1:1.000 auf. Alternativ kann das
Druckbestimmungsmittel auch zwei in Strömungsrichtung voneinander beanstandete, vorzugsweise piezoelektrische oder piezo- resistive, Drucksensoren und ein Mittel zur Ermittlung des Differenzdrucks umfassen. In diesem Fall weisen die Drucksen- soren vorteilhafterweise eine Dynamik von zumindest 1:10.000, vorzugsweise zumindest 1:80.000, besonders bevorzugt 1:100.000 oder mehr, auf. Mit dem vorgeschlagenen Differenzdrucksensor bzw. den Drucksensoren ist es möglich, die momentane Rate des Massenstroms auch bei unter einem hohen Druck stehenden pulsierenden Strömungen zu messen. Es gelingt damit, die Auflösung von Differenzdrücken im Bereich von 1 bis 100 Pa. Bei einer Verwendung der vorgeschlagenen Druckbestimmungsmittel ist insbesondere bei Einspritzeinrichtungen für Motoren, Turbinen, Brenner und dgl. eine Bestimmung der mo- mentanen Rate des Massenstroms möglich.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Temperaturmesseinrichtung zur Messung der Temperatur des strömenden Fluids vorgesehen. Es kann sich dabei beispielsweise um ein Thermoelement oder dgl. handeln.
Vorteilhafterweise umfasst der Prozessrechner des Weiteren ein Mittel zur Berechnung der kinematischen Viskosität. Die Berechnung der kinematischen Viskosität kann nach dem vorer- wähnten Verfahren auf der Grundlage angenommener kinematischer Viskositätswerte erfolgen. Alternativ dazu kann die Berechnung der kinematischen Viskosität aber auch auf der Grundlage der gemessenen Temperaturwerte erfolgen. Damit können durch eine Änderung der Temperatur des Fluids bedingte Fehler vermieden werden. Die Bestimmung der momentanen Rate des Massenstroms ist besonders exakt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Druckbestimmungsmittel und ggf. die Temperaturmesseinrichtung im Kontakt mit dem Fluid an einem Rohr angebracht ist/sind.
Bei dem Rohr kann es sich beispielsweise um eine Leitung zwischen einer Druckquelle, beispielsweise eine Einspritzpumpe, und einer Einspritzdüse handeln. Das Druckbestimmungsmittel und ggf. die Temperaturmessein- richtung ist/sind zweckmäßigerweise stromabwärts einer am einen Ende des Rohrs vorgesehenen Druckquelle angebracht. Stromabwärts des Druckbestimmungsmittels und ggf. der Tempe- raturmesseinrichtung ist zweckmäßigerweise das Strömungssteu- erelement vorgesehen. Dem Strömungssteuerelement kann beispielsweise eine Düse nachgeschaltet sein. Die vorgeschlagene Vorrichtung eignet sich insbesondere zur exakten Steuerung des Massenstroms bei Einspritzeinrichtungen.
Nachfolgend werden anhand der Zeichnung die theoretischen Grundlagen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 das normierte Amplitudenverhältnis und die Phasendifferenz zwischen Massenstrom und Druckgradientenoszillationen als Funktion der dimensionslosen Frequenz,
Fig. 2a das Amplitudenverhältnis über der dimensionslosen Frequenz,
Fig. 2b die Phasenverschiebung über der dimensionslosen
Frequenz,
Fig. 3 die Rate des Masseflusses zum Zeitpunkt t=0 über angenommenen Werten der kinematischen Viskosität v,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Messvorrich- tung,
Fig. 5 an den Sensoren gemäß Fig. 3 gemessene Druckverläufe für eine Periode, Fig. 6 den Druckgradienten über der Zeit, berechnet auf der Grundlage der Druckverläufe gemäß Fig. 4,
Fig. 7 die Rate des Massenstroms über der Zeit, berechnet auf der Grundlage des Druckgradienten gemäß Fig. 5 und
Fig. 8 ein Flussdiagramm mit den wesentlichen Berechnungsschritten.
Im Folgenden werden zunächst die theoretischen Grundlagen des beanspruchten Verfahrens näher erläutert.
Die von Lambossy (Lambossy, P. (1952), Oscillations forcees d'un liquide incompressible et visqueux dans un tube rigide et horizontal. Calcul de Ia force frottement, HeIv. Physica Acta 25, 371-386) hergeleitete Gleichung für das Geschwindigkeitsfeld einer harmonisch oszillierenden, laminaren vollentwickelten Rohrströmung kann für einen beliebigen zeitlich ver- änderlichen Druckgradienten erweitert werden, was sich mit folgender Fourierreihe ausdrücken lässt:
wobei CC. für das komplexe konjugierende Argument steht. Die laminare Rohrströmung kann mit Hilfe einer vereinfachten Form der Navier-Stokes-Gleichungen beschrieben werden: au öP (l d ( dυ\]
Durch Einsetzen des Druckgradienten (d?/dz) aus Gleichung (1) in die Gleichung (2) erhält man eine partielle Differentialgleichung, die das Geschwindigkeitsfeld beschreibt. Die Linea- rität dieser Gleichung erlaubt es, das resultierende Geschwindigkeitsfeld durch eine Superposition der Lambossy-Gleichungen als Lösung für den harmonischen Fall auszurechnen, welche in die Summanden aller n Terme des Druckgradienten eingesetzt werden:
Diese Gleichung beinhaltet die Taylor-Zahl Tan der n-ten harmonischen Oszillation, wodurch für jede Teilfrequenz das erhaltene Geschwindigkeitsprofil definiert wird. Die Taylor-Zahl Tan ist dabei folgendermaßen definiert:
Der Druckgradient einer pulsierenden Strömung lässt sich in folgender allgemeiner Form als Fourierreihe ausdrücken:
und in dimensionsloser Form und Einführung eines komplexen Druckgradienten:
Das entsprechende transiente Geschwindigkeitsfeld entsprechend der Lambossy-Lösung aus Gleichung 3 in komplexer Form ist:
wobei folgende Normierungen vorgenommen wurden:
Pl vt/R2 ( 8 )
Der Massenstrom lässt sich in dimensionsloser komplexer Form berechnen :
Der normierte Massenstrom besteht aus einem stationären Anteil und einer Summe von harmonischen Anteilen:
m = 1 + Y f ' m o*s, n n-1 ( 10 )
m„ .
Durch die Einführung einer komplexen Variablen ψv die nur von der dimensionsloser Frequenz F abhängig ist :
kann die n-te harmonische des oszillierenden Massenstroman- teils ausgedrückt werden als:
Der gesamte normierte Massenstrom lässt sich dann ausdrücken als:
Λ*|«l+∑|«;..|=l+∑|^;|K|sin(2WiFr-A^) (14) n=l n=l
Wenn der Druckgradient gemessen wird und durch eine Fourier- transformation die harmonischen Koeffizienten in folgender Form bekannt sind :
dann kann der Massenstrom berechnet werden als:
Kl = ι + ΣK--I sin (2mFτ " Aθm^ ( 16 ) n=l wobei :
Für die Normierung sind die über eine Periode gemittelten Werte notwendig:
Aus der obigen Behandlung folgt, dass für die Bestimmung jeder n-ten Harmonischen des oszillierenden Massenstromanteils lediglich das dimensionslose Amplitudenverhältnis \ψn\ sowie die Phasendifferenz Δθa,n zwischen Massenstrom- und Druckgradientenoszillation bekannt sein müssen, die eine Funktion der dimensionslosen Frequenz F sind. Diese Abhängigkeit des dimensionslosen Amplitudenverhältnisses und der Phasendifferenz von der dimensionslosen Frequenz muss nur ein Mal bestimmt und abgespeichert werden. Die somit ermittelte Funktion kann in Form einer Tabelle bzw. eines "look-up tables" für die schnelle Berechnung des transienten Massenstromes jeder beliebigen, pulsierenden, laminaren, vollentwickelten Rohrströmung herangezogen werden, wenn der transiente Verlauf des Druckgradienten gemessen wird. Des Weiteren lässt sich feststellen, dass für die Bestimmung des transienten Massenstro- nies aus dem Druckgradientenverlauf lediglich die kinematische Viskosität v bekannt sein muss, während die Dichte bei den Berechnungen sich kürzen lässt und nur für eine weitere Berechnung des Volumenstroms notwendig ist.
Fig. 1 zeigt das normierte Amplitudenverhältnis und die Phasendifferenz zwischen Massenstrom- und Druckgradientenoszillationen als Funktion der dimensionslosen Frequenz.
Ähnlich kann auch in dimensionsloser Form eine Geschwindig- keitsmessung in einer bestimmten radialen Position zur Bestimmung des transienten Durchflusses herangezogen werden:
Für jede n-te harmonische Komponente des dimer.sionsloser. Massenstromes kann ein Amplitudenverhältnis zwischen der normierten Geschwindigkeitsoszillation zur Massenstromoszillati- on definiert werden:
sowie eine Phasendifferenz Δθyn zwischen der Geschwindig- keits- und der Massenstromoszillation. Die Normierung der Geschwindigkeit kann über eine mittlere Geschwindigkeit erfol- gen:
Man erhält für jede radiale Position der Geschwindigkeitsmessung eine andere Funktion des Amplitudenverhältnisses und der Phasendifferenz über die dimensionslose Frequenz. Die Fig. 2a und 2b zeigen über der dimensionslosen Frequenz den Verlauf des Amplitudenverhältnisses und der Phasenverschiebung für die axiale Position des Rohrs.
Nachfolgend wird ein konkretes, vorzugsweise mittels eines Computers durchführbare Beispiel zur Berechnung der momentanen Rate des Massestroms näher erläutert.
IA. Es werden Druckmessungen gleichzeitig mit zwei Drucksensoren durchgeführt, welche an zwei Punkten entlang eines Rohrs angeordnet sind. Für eine einzige Einspritzperiode gilt:
P1(O and P2(O (22)
wobei t die Zeit und P der Druck ist. 2A. Berechnung des Druckgradienten (^Ax) fur t=const. bei bekanntem Abstand (Δx) zwischen den Punkten der Druckmessung;
dP P2-P1 (23) dx Ax
3A. Berechnung des mittleren Druckgradienten (Pm) für eine einzige Einspritzperiode [T=I/f) , wobei T die Periode und f die Frequenz der Einspritzung sind und diese Werte von einem Steuersignal eines Einspritzventils bekannt sind.
4A. Berechnung des dimensionslosen Druckgradienten durch Division des Druckgradienten durch den mittleren Druckgradienten mit der dimensionslosen Zeit r and der dimensionslosen Frequenz F, wie nachfolgend angegeben:
• dimensionsloser Druckgradient
dxPm dimensionslose Zeit vt τ-
R2
• dimensionslose Frequenz F:
v wobei R der Radius des Rohrs und v die kinematische Viskosität des Fluids sind.
5A. Schnelle Fouriertransformation des dimensionslosen Druckgradienten zur Berechnung der dimensionslosen Druckamplituden P*en:
Wobei n der Summierungsindex ist, P* en die dimensionslose komplexe Druckamplitude der Komponente der n-ten Fourierreihe und m die Gesamtanzahl der Fourierkomponenten ist, welche für eine gute Übereinstimmung zwischen dem gemessenen Druckgradienten und deren Fouriernäherung ist.
6A. Berechnung der dimensionslosen Rate des Masseflusses ge- maß
wobei der Koeffizient der Amplitude der dimensionslosen Rate des Masseflusses; Δθn die Phasenverschiebung zwischen dem Druckgradienten und der Rate des Masseflusses und θp. die
Phase der komplexen dimensionslosen Druckamplitude ist. Die Berechnung der in der obigen Gleichung unbekannten dimensionslosen Rate des Masseflusses kann durchgeführt werden durch:
a. Lesen der Werte der Koeffizienten der Amplitude der dimensionslosen Rate des Masseflusses und der Phasendifferenzen Δθnfür jede Fourierkomponente nF aus der look-up Tabelle von n=l bis n=m, gemäß
Eine geeignete look-up Tabelle kann z.B. wie folgt ausgestaltet sein: \ψ Aθ
0.101 0.994110426947300000 0.1053313449969 0.102 0.993994295883800000 0.1063655392633 0.103 0.993877062667400000 0.1073994792126 0.104 0.993758728507600000 0.1084331624747
997000 0.000001276349367634 1.5702311293654
998000 0.000001275070821496 1.5702314126814
999000 0.000001273794834468 1.5702316955718
1000000 0.000001272521398875 1.5702319780377
b. Berechnung von θ . aus bekanntem P* en für jede Fourier- komponente nF aus der look-up Tabelle von n=l bis n=m gemäß:
7A. Berechnung der mittleren Rate des Masseflusses mm , welche aus dem mittleren Druckgradienten (Pn,) berechnet wird, gemäß :
τnm =■
8v
8A. Umwandlung der dimensionslosen Rate des Masseflusses m
in eine dimensionslose Rate des Masseflusses m durch Multiplikation mit der mittleren Rate des Masseflusses gemäß • ♦ •
Auf der Grundlage des oben Berechnungsverfahrens ist es möglich, die kinematische Viskosität beispielsweise mit den folgenden Schritten exakt zu berechnen: IB. Berechnung des Druckgradienten gemäß der Schritte IA bis 3A.
2B. Einsetzen eines angenommenen Werts für die kinematische Viskosität v. Ein solcher Wert kann bei bekanntem Fluid guter Näherung angenommen werden.
3B. Berechnung der Rate des Masseflusses gemäß den Schritten 4A bis 8A.
4B. Erfassen des Werts der Rate des Masseflusses im Zeit- punkt NuIIm(Z=O) zusammen mit dem angenommenen Wert der kinematischen Viskosität v. Die Erfassung kann durch Speichern in einem Prozessrechner erfolgen.
5B. Wiederholen der Schritte 2B bis 4B mit geänderten angenommenen Werten für die kinematische Viskosität bis ein Vor- zeichen im Wert von m(t= 0) sich ändert.
6B. Auffinden der kinematischen Viskosität v durch Interpolation der im Schritt 4B aufgenommenen Werte. In Fig. 3 ist die Rate des Masseflusses zum Zeitpunkt t=0 über den angenommenen Werten für die kinematische Viskosität v aufgetragen. Aus den Vorzeichenwechsel der Werte für die Rate des Masse- flusses lässt sich exakt die kinematische Viskosität ermitteln.
Zusammengefasst lässt sich feststellen, dass durch die obige analytische Behandlung sich ein Auswerteverfahren konstruie- ren lässt, das die einmalig berechneten dimensionslosen Phasendifferenz und Amplitudenverhältnisse als Funktion einer dimensionslosen Frequenz in Form eines "look-up table" nutzen kann und in der Lage ist, die zeitabhängigen Durchflüsse, z. B. durch Einspritzventile nahezu "online" zu erhalten. Der Durchfluss lässt sich entweder durch eine Messung des transi- enten Druckgradienten oder auch des Geschwindigkeitsverlaufs in einer beliebigen festen radialen Position rekonstruieren. Im ersten Fall kann der Masssenstrom direkt rekonstruiert werden, während im zweiten Fall primär der Volumenstrom und bei bekannter Dichte des Fluids auch der Massenstrom rekonstruiert werden kann.
Anstelle des Druckgradienten kann im Schritt lit. a) also auch der Geschwindigkeitsverlauf während einer Periode gemessen werden. Das kann mittels herkömmlicher Verfahren nach dem Prinzip der LDA erfolgen.
Fig. 4 zeigt schematisch die wesentlichen Bestandteil einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung. Ein Rohr 1 weist in seinem Mantel zwei Durchbrüche 2 auf, welche in einer Strömungsrichtung S voneinander mit einem Abstand A vorgesehen sind. Mit dem Bezugszeichen El ist ein erstes Ende und mit dem Bezugszeichen E2 ein zweites Ende des Rohrs 1 be- zeichnet. Die Durchbrüche 2 sind durch darin befestigte piezoelektrische Drucksensoren 3a, 3b dicht verschlossen. Die Drucksensoren 3a, 3b weisen zweckmäßigerweise einen Dynamikbereich von 1:100.000 auf. Sie sind mittels erster Kabel 4a, 4b an einem Verstärker 5 angeschlossen, mit dem die von den Drucksensoren 3a, 3b erzeugten Ladungssignale verstärkt und nachfolgend mit einem (hier nicht gezeigten) Analog/Digital- Wandler digitalisiert werden.
Der Verstärker 5 ist mittels zweiter Kabel 6 mit einem Pro- zessrechner, insbesondere einem Computer 7, verbunden. Mit dem Bezugszeichen 8 ist eine Ansteuervorrichtung bzw. ein Trigger bezeichnet, welcher mit dritten Kabeln 9 ebenfalls mit dem Computer 7 verbunden ist. Die Ansteuervorrichtung 8 kann außerdem mit einem (hier nicht gezeigten) Ventil verbun- den sein, mit dem das zweite Ende E2 des Rohrs 1 periodisch geöffnet und geschlossen werden kann.
Fig. 5 zeigt über der Zeit die von den Drucksensoren 3a, 3b während einer Periode P gelieferten Drucksignale. Die Drucksignale wiesen während der Periode P eine (hier kaum erkennbare) Differenz auf.
Fig. 6 zeigt über der Zeit den Verlauf des Differenzdruckgra- dienten.
Fig. 7 zeigt schließlich die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelte Rate des Massenstroms über der Zeit für eine Periode P.
In Fig. 8 sind nochmals die wesentlichen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zusammengefasst . Die Messung des Differenzdrucks kann beispielsweise mittels zweier Drucksensoren 3a, 3b erfolgen. Aus den gemessenen Druckwerten kann der Differenzdruck ermittelt werden. Es ist aber auch möglich, anstelle zweier Drucksensoren 3a, 3b einen Differenzdrucksensor zur Messung des Differenzdrucks zu verwenden.
In einem nächsten Schritt wird aus dem Differenzdruck rechne- risch der Druckgradient ermittelt. Unter Verwendung des
Druckgradienten erfolgt dann auf der Grundlage der vorhergehend erläuterten theoretischen Ansätze die Berechnung der Rate des Massenstroms unter Verwendung eines "look up tables". Es wird insoweit insbesondere auf die Gleichungen (6) bis (18) verwiesen. Die Berechnung erfordert einen relativ geringen Rechenaufwand und kann mit einem Prozessrechner 7 so schnell durchgeführt werden, dass eine kontinuierliche Messung des momentanen Massenstroms einer pulsierend, strömenden Flüssigkeit möglich ist. Bezugszeichenliste
1 Rohr
2 Durchbruch
3a, 3b Drucksensor
4a, 4b erstes Kabel
5 Verstärker
6 zweites Kabel
7 Computer
8 Auslösevorrichtung
9 drittes Kabel
A Abstand
El erstes Ende
E2 zweites Ende
P Periode
S Strömungsrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung der momentanen Rate des Massenstroms einer mit einer Frequenz f periodisch pulsierenden Strömung eines Fluids mit folgenden Schritten:
a) Bestimmung eines während einer Periode (P) in der Strömung herrschenden Druckgradienten,
b) Berechnung der harmonischen Amplitude des Druckgradienten mittels Fouriertransformation,
c) Umwandlung der Frequenz f und der Zeit t in dimensionslose Zahlen F, τ und
d) Bestimmung der Rate des Massenstroms unter Verwendung einer Tabelle, aus der zu jeder dimensionslosen Zahl F der Frequenz f zumindest ein korrespondierender, die Rate des Massenstroms und/oder eine Phasendifferenz beschreibender Wert entnehmbar ist/sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte lit. a) bis d) für jede Periode (P) wiederholt werden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während einer Periode (P) zumindest 500, vorzugsweise zumindest 1.000, Werte der momentanen Rate des Massenstroms bestimmt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die momentane Rate des Massestroms m bestimmt wird aus dem Produkt der dimensionlosen Rate des Masseflusses und der mittleren Rate des Masseflusses, nämlich TTl — TTIm TTl
, wobei für die dimlensionslose Rate des Masseflusses gilt
)i
und für die mittlere Rate des Masseflusses gilt
TTIm — • pP^R4
8v
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Tabelle zu jeder dimensionslosen Zahl F der Frequenz genau ein Wert ψn und genau ein Wert Δθn hinterlegt ist und die dimensionslosen Rate des Massesflusses ermittelt wird, indem der Tabelle zu jeder vorgegebenen dimensionslosen Zahl F die Werte ψn und Δθn entnommen werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperatur des Fluids gemessen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei aus der Temperatur eine kinematische Viskosität des Fluids ermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für die kinematische Viskosität ein zunächst ein Viskositätswert angenommen und nachfolgend exakt berechnet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die kinematische Viskosität aus einer Funktion der Rate des Masseflusses m in Zeitpunkt t = 0 über den angenommenen und iterativ geänderten Viskositätswerten berechnet wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die kinematische Viskosität aus einem Vorzeichenwechsel der Rate des Masseflusses in der Funktion ermittelt wird.
11. Vorrichtung zur Bestimmung der momentanen Rate des Massenstroms einer mit einer Frequenz f bei periodisch pulsierenden Strömung eines Fluids mit
aa) einem Druckbestimmungsmittel (3a, 3b) zur Bestimmung eines während einer Periode (P) in der Strömung herrschenden Druckgradienten,
bb) einem mit dem Druckbestimmungsmittel (3a, 3b) verbunde- nen Prozessrechner (7), umfassend
bbl) ein Mittel zur Berechnung der harmonischen Amplitude des Druckgradienten mittels Fouriertransformation,
bb2) ein Mittel zur Umwandlung der Frequenz f und der Zeit t in dimensionslose Zahlen F, τ und
bb3) ein Mittel zur Bestimmung des Rate des Massenstroms unter Verwendung einer Tabelle, aus der zu jeder dimensionslo- sen Zahl F der Frequenz zumindest ein korrespondierender, die Rate des Massenstroms und/oder einer Phasendifferenz beschreibender Wert entnehmbar ist/sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei eine Auslöseeinrich- tung (8) zum Starten einer die Schritte lit. bbl) bis bb3) umfassenden Berechnungssequenz vorgesehen ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei ein mit der Auslöseeinrichtung (8) steuerbares Strömungssteuerelement, vorzugsweise ein Ventil, vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Druckbestimmungsmittel (3a, 3b) einen Verstärker (5) mit nachgeschaltetem Analog/Digital-Wandler umfasst.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Druckbestimmungsmittel (3a, 3b) einen Differenzdrucksensor umfasst.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei der Differenzdrucksensor eine Dynamik von zumindest 1:1.000 aufweist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei das Druckbestimmungsmittel (3a, 3b) zwei in Strömungsrichtung voneinander beanstandete, vorzugsweise piezoelektrische oder piezoresistive, Drucksensoren (3a, 3b) und ein Mittel zur Ermittlung des Differenzdrucks umfasst.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Drucksensoren (3a, 3b) eine Dynamik von zumindest 1:10.000, vorzugsweise zumindest 1:100.000, aufweisen.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei eine Temperaturmesseinrichtung zur Messung der Temperatur eines strömenden Fluids vorgesehen ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, wobei der Prozessrechner (7) des weiteren ein Mittel zur Berechnung der kinematischen Viskosität umfasst.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, wobei die Berechnung der kinematischen Viskosität auf der Grundlage der gemessenen Temperaturwerte erfolgt.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 21, wobei das Druckbestimmungsmittel (3a, 3b) und ggf. die Temperaturmesseinrichtung im Kontakt mit dem Fluid an einem Rohr (1) angebracht ist/sind.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 22, wobei das Druckbestimmungsmittel (3a, 3b) und ggf. die Temperaturmesseinrichtung stromabwärts einer am einen Ende (El) des Rohrs (1) vorgesehenen Druckquelle vorgesehen ist/sind.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 23, wobei stromabwärts des Druckbestimmungsmittels (3a, 3b) und ggf. der Temperaturmesseinrichtung das Strömungssteuerelement vorgesehen ist.
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