NL2010064C2 - Inrichting en werkwijze voor het bepalen van de verbrandingswaarde van een brandstof. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Inrichting en werkwijze voor het bepalen van de verbrandingswaarde van een brandstof

Beschrijving 5 De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting en werkwijze voor het bepalen van de verbrandingswaarde van een brandstof. De verbrandingswaarde van een brandstof is hierbij gedefinieerd als de hoeveelheid energie die bij de (volledige) verbranding van die brandstof vrijkomt.

Een bekende inrichting voor het bepalen van de 10 verbrandingswaarde van een brandstof is de bomcalorimeter, zoals bijvoorbeeld bekend uit EP 0 623 818 A1. Deze bomcalorimeter omvat een afgesloten houder waarin een nauwkeurig bepaalde massa van de te meten brandstof, een zuurstofhoudend gas en een ontsteker voorzien zijn. De binnenste houder is omgeven door een buitenste houder waarin water voorzien is. Met de 15 bomcalorimeter wordt de te meten brandstof samen met het zuurstofhoudend gas ontstoken. Er zal verbranding van de brandstof plaatsvinden. De vrijkomende warmte zal het water in de buitenste houder opwarmen. Door de temperatuurstijging van het water ten gevolge van de verbranding te meten worden, is de verbrandingswaarde van de brandstof te bepalen.

20 In de praktijk bestaat er een behoefte aan een goedkope en betrouwbare manier voor het meten van de verbrandingswaarde van brandstoffen, in het bijzonder van gasvormige brandstoffen, waarbij bij voorkeur met een handzame inrichting gewerkt kan worden, zodat tevens op locatie van bijvoorbeeld een nieuw aardgasveld, schaliegasveld of een biogasinstallatie gemeten kan worden.

25 Het is derhalve een doel van de onderhavige uitvinding, om een verbeterde inrichting en werkwijze voor het bepalen van de verbrandingswaarde van een brandstof te verschaffen.

Met dit doel voor ogen verschaft de uitvinding een inrichting van de hierboven genoemde soort, de inrichting omvattende 30 - een brandstofinlaat met een inlaatopening voor het naar de inrichting toevoeren van de te meten brandstof; - een gasinlaat met een inlaatopening voor het naar de inrichting toevoeren van een zuurstofhoudend gas; 2 - een met de brandstofinlaat en de gasinlaat verbonden verbrandingseenheid die voorzien is van een verbrandingskamer voor het aldaar in een verbrandingsreactie met het zuurstofhoudend gas laten reageren van de te meten brandstof; 5 - Een met de verbrandingskamer verbonden gasuitlaat voor het afvoeren van bij de verbrandingsreactie ontstane afgassen; alsmede - Middelen voor het meten van ten minste een maat voor de hoeveelheid bij de verbranding vrijgekomen energie; - Een tussen de inlaatopening van de brandstofinlaat en de 10 verbrandingskamer geplaatste stromingsmeeteenheid.

Met de inrichting volgens de onderhavige uitvinding wordt het mogelijk om op continue wijze de te meten brandstof toe te voeren aan de inrichting, deze te mengen met het toegevoerde zuurstofhoudend gas, en de brandstof vervolgens (al dan niet continu) te verbranden, en daarmee de verbrandingswaarde van de 15 brandstof te bepalen. Dit maakt het mogelijk om variaties in de verbrandingswaarde te meten, bijvoorbeeld ten gevolge van een niet-homogene brandstof. Ook is het mogelijk om de toevoer van het zuurstofhoudend gas op nauwkeurige wijze aan te passen aan de toegevoerde hoeveelheid brandstof, om zo een volledige verbranding te verkrijgen. Verder wordt het mogelijk om een relatief kleine hoeveelheid brandstof 20 toe te voeren aan de verbrandingskamer, die daartoe relatief klein uitgevoerd kan zijn, zodat een relatief klein sample gebruikt kan worden voor het daarmee bepalen van de verbrandingswaarde. Dit betekent dat de inrichting relatief klein uitgevoerd kan worden, en dus voorziet in de behoefte om op locatie te meten, waarmee het doel van de onderhavige uitvinding bereikt is.

25 Het is in een uitvoering, die verderop ook nog zal worden toegelicht, mogelijk om een inrichting te verschaffen met een orde grootte van 0,1 x 0,1 x 0,1 m. Dit is een aanzienlijke verkleining ten opzichte van bekende systemen, die soms wel een orde grootte van 1 x 1 x 1 m bezitten. Doordat de inrichting volgens de uitvinding zo klein is uit te voeren, kan er ook met een relatief klein sample volstaan 30 worden. Zo kan in een kleine uitvoering volstaan worden met een debiet van 1 a 2 ml per minuut, terwijl met de bekende grote systemen een debiet van wel 5000 ml per minuut nodig is.

De inrichting volgens de uitvinding omvat bij voorkeur een stromingsmeeteenheid voor het daarmee bepalen van de dichtheid en/of het debiet 3 van de brandstof. Een geschikte stromingsmeeteenheid is bijvoorbeeld een stromingsmeeteenheid van het Coriolis-type, wiens bouw en werking op zich bekend zijn, zoals bijvoorbeeld volgt uit EP 1 719 983, de inhoud van welke publicatie bij deze in de onderhavige aanvrage volledig is opgenomen door middel van referentie.

5 Met een dergelijke stromingsmeeteenheid is op een relatief goedkope en betrouwbare wijze het debiet (massastroom en/of volumestroom) van de te meten brandstof te bepalen. Bepaling kan gebeuren vlak voordat de brandstof de verbrandingskamer bereikt, waardoor de nauwkeurigheid van de inrichting verder vergroot wordt. Aanvullend is de stromingsmeeteenheid van het Coriolis-type 10 geschikt voor het daarmee tijdens het toevoeren van de te meten brandstof bepalen van de dichtheid van de te meten brandstof. Hiermee wordt het dus mogelijk om ook momentaan de dichtheid gemeten, waardoor variaties in die dichtheid eventueel meegenomen kunnen worden in het bepalen van de verbrandingswaarde, hetgeen de nauwkeurigheid verder vergroot. De stromingsmeeteenheid is door de toepassing 15 van de genoemde stromingsmeeteenheid, bijvoorbeeld van het Coriolis-type, relatief compact uit te voeren, waardoor de gehele inrichting relatief klein uitgevoerd kan worden. Verder is het voordelig dat een dergelijke sensor relatief goedkoop is. De stromingsmeeteenheid van het Coriolis-type staat aldus een compacte en handzame constructie toe, en is daarnaast relatief goedkoop.

20 Aanvullend voordeel van een stromingsmeeteenheid van het

Coriolis-type is dat deze bijzonder geschikt is voor het meten van het debiet en/of de dichtheid van zowel een gasvormige als een vloeibare brandstof, of zelfs combinaties daarvan. Daarmee is de verbrandingswaarde van zowel gasvormige als vloeibare brandstoffen te bepalen.

25 Wanneer de dichtheid van de te meten brandstof gemeten wordt, dan is het op doeltreffende wijze mogelijk om de zogeheten Wobbe-index Wl [MJ/Nm3] van de brandstof te bepalen. De Wobbe-index wordt gebruikt voor het vergelijken van de verbrandingswaarde van brandstofgassen met verschillende composities. De Wobbe-index kan berekend worden met:

H

Wl = -== λ/Gs 30 waarin H [MJ/Nm3] de hoeveelheid warmte, ofwel de verbrandingswaarde, is die gegenereerd is tijdens een complete verbranding van een bepaalde volumehoeveelheid van het brandstofgas met lucht; en Gs [-] is de verhouding tussen 4 de massadichtheden van het brandstofgas (zoals te bepalen met de stromingsmeeteenheid van het Coriolis-type) en lucht, bij dezelfde temperatuur en dezelfde druk. De Wobbe-index is een maat voor de uitwisselbaarheid van verschillende gassen op een bepaalde brander. Gassen met een zelfde Wobbe-5 index geven een zelfde thermisch vermogen op een gegeven brander. Een brander die is afgesteld voor een bepaald brandstofgas, zal bij omschakeling naar een andere gassamenstelling zijn thermisch vermogen slechts behouden als de Wobbe-index van het gas niet teveel verandert. Bij een te grote afwijking in Wobbe-index zal de brander niet goed meer functioneren, en moet hij opnieuw worden afgesteld. In 10 de praktijk wordt een schommeling van 5% nog aanvaardbaar geacht voor industriële toepassingen, voor huishoudelijk gebruik geldt een bandbreedte van minder dan 2%.

Om met de inrichting zelf ook de Wobbe-index te bepalen, omvat de inrichting in een uitvoeringsvorm middelen voor het daarmee bepalen van de Wobbe-15 index van de brandstof, bij voorkeur aan de hand van de met de stromingsmeeteenheid, die bijvoorbeeld van het Coriolis-type is, verkregen dichtheid. Daarbij kan de verbrandingswaarde H [MJ/Nm3] zoals hierboven omschreven gebruikt worden.

Voor het bepalen van een maat voor de verbrandingswaarde van de 20 te meten brandstof, wordt bij voorkeur een temperatuurstijging ten gevolge van de verbranding gemeten. Dit wordt in een uitvoeringsvorm mogelijk doordat de inrichting voorzien is van ten minste een temperatuurmeetorgaan, dat op of nabij de verbrandingseenheid geplaatst kan zijn. De middelen voor het meten van ten minste een maat voor de hoeveelheid bij de verbranding vrijgekomen energie omvatten 25 aldus een temperatuurmeetorgaan. In een uitvoering, is het temperatuurmeetorgaan op een afstand van de verbrandingskamer geplaatst, zodanig dat het temperatuurmeetorgaan aan kleinere temperatuurstijgingen blootstaat. Het temperatuurmeetorgaan kan een geïntegreerde platina weerstandssensor zijn.

In een uitvoering omvat de inrichting een tussen de inlaatopening 30 van de gasinlaat en de verbrandingskamer geplaatste verdere stromingsmeeteenheid, bijvoorbeeld van het Coriolis-type. De massastroom van het zuurstofhoudend gas is daarmee te bepalen, en eventueel te regelen. Alternatief of aanvullend is het mogelijk om hiermee de dichtheid van het zuurstofhoudend gas te bepalen, zodanig dat de Wobbe-index nauwkeuriger bepaald kan worden.

5

Een betrouwbare verbranding van de te meten brandstof wordt verkregen, wanneer de inrichting voorzien is van een verwarmingselement voor het verhogen van de temperatuur van ten minste de te meten brandstof, en bij voorkeur alvorens deze de verbrandingskamer bereikt. Met het verwarmingselement, 5 bijvoorbeeld in de vorm van een weerstandsverwarmingselement, is het mogelijk om de te meten brandstof, en/of het zuurstofhoudend gas, voor te verwarmen naar een verhoogde temperatuur, bijvoorbeeld naar ongeveer 600 °C, of een andere waarde, afhankelijk van de ontbrandingstemperatuur van de te meten brandstof. Bij het mengen van de brandstof met het zuurstofhoudend gas, is een verhoogde 10 temperatuur vaak genoeg voor het verkrijgen van een spontane ontbranding. Eventueel kunnen aanvullende, externe verwarmingselementen voorzien zijn, die het mengsel verder verwarmen om tot spontane verbranding te brengen. Andere ontbrandingsmiddelen kunnen ook voorzien zijn.

Een zeer compacte, kleine, uitvoering van de inrichting wordt 15 verkregen, wanneer deze een systeemchip met een op een drager aangebracht silicium substraat omvat, waarbij de systeemchip voorzien is van de stromingsmeeteenheid en/of van de verbrandingseenheid. Een uitvoering met een stromingsmeeteenheid is bijvoorbeeld beschreven in EP 2 078 936, welke publicatie door middel van referentie volledig is opgenomen in de onderhavige aanvrage. Met 20 een dergelijke uitvoering wordt een sensor op het formaat van een chip mogelijk, in de orde van 2 cm bij 2 cm, waarmee een aanzienlijke verkleining ten opzichte van bestaande systemen verkregen is. Voordelig is dat een stromingsmeeteenheid van het Coriolis-type geschikt is om met bestaande technieken in de systeemchip geïntegreerd te worden.

25 De systeemchip kan voorzien zijn van een opening met daarin een siliciumnitride stromingsbuis, welke siliciumnitride stromingsbuis twee uiteinden heeft die elk via een wand van de opening elk overgaan in een met siliciumnitride bekleed kanaal in het siliciumsubstraat, welke uitvoeringsvorm bijzonder geschikt is voor de stromingsmeeteenheid van het Coriolis-type.

30 In een bijzonder compacte uitvoering, die in het bijzonder geschikt is voor het daarmee meten van het debiet en/of de dichtheid van een gasvormige brandstof, omvat de stromingsmeeteenheid van het Coriolis-type de siliciumnitride stromingsbuis. Doordat deze stromingsbuis relatief dunwandig is, en daardoor de 6 massa van de buis relatief klein is, wordt het mogelijk om ook gassen op een nauwkeurige wijze te meten.

Het is denkbaar dat de verbrandingseenheid de siliciumnitride stromingsbuis omvat, en eventueel aanvullend dat de siliciumnitride stromingsbuis 5 de verbrandingskamer omvat. Het siliciumnitride is hiervoor bijzonder geschikt, doordat het temperaturen tot ongeveer 1000 °C kan verdragen. Hiermee wordt een compacte constructie verkregen, en dit geldt zeker indien aanvullend de stromingsmeeteenheid van het Coriolis-type een verdere siliciumnitride stromingsbuis omvat, zoals hierboven reeds omschreven is.

10 Het aspect van een relatief kleine verbrandingskamer, die op een chip voorzien is, is op zich zelf toepasbaar, en de aanvrager behoudt zich het recht voor om dit aspect te beschermen, bijvoorbeeld in een of meer afgesplitste aanvragen. Volgens dit aspect wordt een inrichting voor het bepalen van de verbrandingswaarde van een brandstof verschaft, de inrichting omvattende: 15 - een brandstofinlaat met een inlaatopening voor het naar de inrichting toevoeren van de te meten brandstof; - een gasinlaat met een inlaatopening voor het naar de inrichting toevoeren van een zuurstofhoudend gas; - Een systeemchip met een op een drager aangebracht silicium 20 substraat, waarbij de systeemchip voorzien is van een met de brandstofinlaat en de gasinlaat verbonden verbrandingseenheid die voorzien is van een verbrandingskamer voor het aldaar in een verbrandingsreactie met het zuurstofhoudend gas laten reageren van de te meten brandstof; 25 - Een met de verbrandingskamer verbonden gasuitlaat voor het afvoeren van bij de verbrandingsreactie ontstane afgassen; alsmede - Middelen voor het meten van ten minste een maat voor de hoeveelheid bij de verbranding vrijgekomen energie.

Om de temperatuurstijging ten gevolge van de verbranding 30 nauwkeurig te meten, kan de verbrandingskamer thermisch geïsoleerd zijn opgenomen in de opening van de systeemchip. De hoeveelheid geproduceerde warmte zal zich dan met name via geleiding in de verbrandingseenheid zelf verspreiden, en daarbij zorgen voor een temperatuurstijging ter plaatse van het daartoe voorzien temperatuurmeetorgaan. Deze temperatuurstijging is dan een maat 7 voor de hoeveelheid vrijgekomen warmte van de te meten brandstof, en dus een maat voor de verbrandingswaarde.

Het heeft de voorkeur wanneer een volledige verbranding ontstaat, zodanig dat een nauwkeurige bepaling van de verbrandingswaarde en/of van de 5 Wobbe-index mogelijk is. Derhalve omvat de inrichting in een uitvoering een mengelement voor het mengen van de te meten brandstof en het zuurstofhoudend gas.

Om de mate van verbranding te controleren, kan in een uitvoering stroomafwaarts van de verbrandingskamer een zuurstofopnemer voorzien zijn voor 10 het bepalen van een maat voor de hoeveelheid restzuurstof in het verbrande gas. Alternatief of aanvullend kan een katalytische detectie van onverbrande componenten plaats vinden. Een dergelijke uitvoering is relatief eenvoudig en compact uit te voeren.

In een uitvoering, omvat de inrichting een katalysatorelement. Met 15 dit katalysatorelement is de temperatuur van de zelfontbranding aanzienlijk te verlagen, bijvoorbeeld naar 300 °C, zodanig dat de temperatuur in de gehele inrichting, en dan met name in de verbrandingseenheid, lager zal zijn, hetgeen gunstig zal zijn voor de levensduur van de inrichting.

Volgens een aspect, voorziet de uitvinding in een werkwijze voor het 20 bepalen van de verbrandingswaarde van een brandstof met een inrichting volgens de uitvinding, omvattende de stappen van: - het toevoeren van een te meten brandstof naar de brandstofinlaat; - het met de stromingsmeeteenheid, bij voorkeur van het Coriolis-type, bepalen van ten minste een parameter, zoals het debiet en/of de dichtheid, 25 van de te meten brandstof; - het toevoeren van een zuurstofhoudend gas naar de gasinlaat; - het naar de verbrandingskamer van de verbrandingseenheid toevoeren van zowel de te meten brandstof als het zuurstofhoudend gas; - het aldaar in een verbrandingsreactie met het zuurstofhoudend gas laten 30 reageren van de te meten brandstof; alsmede - het bepalen van een maat van de bij verbranding vrijgekomen energie voor het daarmee bepalen van de verbrandingswaarde van de brandstof.

Voordelen van een dergelijke werkwijze zijn hierboven reeds toegelicht aan de hand van de inrichting.

8

De werkwijze volgens de uitvinding omvat in het bijzonder de stap van het met de stromingsmeeteenheid, bijvoorbeeld van het Coriolis-type, ten minste bepalen van een parameter van de te meten brandstof. Deze parameter is bij voorkeur de dichtheid, maar kan ook de massastroom zijn, of een andere parameter, 5 of een combinatie daarvan.

Volgens de uitvinding, is het denkbaar dat het toevoeren van de te meten brandstof en het zuurstofhoudend gas aan de verbrandingskamer continu plaatsvindt.

In een andere uitvoeringsvorm, vindt het toevoeren van de te meten 10 brandstof en het zuurstofhoudend gas aan de verbrandingskamer periodiek plaats. Er vindt dus telkens periodiek een verbranding plaats, die een temperatuurstijging tot gevolg heeft, waarna geen brandstof meer toegevoerd wordt, en er dus warmte verloren kan gaan. Dit betekent dat de temperatuur in het systeem goed onder controle gehouden kan worden. Daarnaast kunnen de optredende tijdseffecten in de 15 temperatuurstijging van dienst zijn bij het bepalen van dynamische effecten van het warmtetransport in de sensor, en bijvoorbeeld gebruikt worden voor calibratie-doeleinden.

Dit kan bijvoorbeeld betekenen dat de verhouding tussen de tijdsduur tussen twee opeenvolgende periodes van toevoeren enerzijds, en de 20 tijdsduur van het toevoeren tijdens een periode anderzijds, groter is dan 1, en bij voorkeur gelegen is tussen 5 en 15, zoals bijvoorbeeld tussen 9 en 11.

De tijdsduur van het toevoeren van de te meten brandstof tijdens een periode kan ongeveer 10 seconden bedragen. Met bovenstaand beschreven verhouding kan de rustperiode, dat wil zeggen de periode waarin geen brandstof 25 wordt toegevoerd, ofwel de periode tussen twee opeenvolgende periodes van toevoeren, groter zijn dan 10 seconden, bij voorkeur gelegen zijn tussen 50 en 150 seconden, zoals bijvoorbeeld tussen 90 en 110 seconden.

Het is verder denkbaar dat de werkwijze de stap omvat van het meten van de hoeveelheid restzuurstof in de verbrande brandstof.

30 Navolgend zal de uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van enkele figuren, welke een mogelijke uitvoeringsvorm van de uitvinding tonen. In de figuren tonen: 9

Figuur 1 een aanzicht in perspectief van een inrichting volgens de onderhavige uitvinding;

Figuur 2 een schematisch aanzicht van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding; 5 Figuur 3 een schematisch aanzicht van een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding.

Figuur 1 toont een inrichting 1 voor het bepalen van de verbrandingswaarde van een brandstof. De inrichting omvat een brandstofinlaat 40 10 met een inlaatopening, die via een tussenelement 41 naar de inrichting 1 leidt. De brandstofinlaat 40 is verbindbaar met bijvoorbeeld een houder voor de brandstof (al dan niet onder druk) voor het daarmee kunnen toevoeren van de brandstof. De inrichting omvat op soortgelijke wijze een gasinlaat 50, die ook via een tussenelement 51 naar de inrichting 1 leidt. De gasinlaat 50 kan gebruikt worden 15 voor het toevoeren van een zuurstofhoudend gas, zoals lucht of zuurstof, aan de inrichting, bijvoorbeeld doordat de gasinlaat 50 verbonden wordt met een houder voor het zuurstofhoudend gas. De brandstof en het zuurstofhoudend gas worden toegevoerd aan een systeemchip 1 met een op een drager 11 aangebracht silicium substraat. De systeemchip is voorzien van enkele gescheiden kanalen 4, 5, die 20 dienen voor het daardoorheen voeren van de brandstof en het zuurstofhoudend gas. In de systeemchip 1 is voor het brandstofkanaal 4 en het gaskanaal 5 telkens een stromingsmeeteenheid 14, 15 voorzien, in de getoonde uitvoeringsvorm een stromingsmeeteenheid van het Coriolis-type. Stroomafwaarts daarvan zijn verdere kanalen 21, 22 voorzien, die samenkomen ter plaatse van een mengeenheid 30 25 alwaar de brandstof en het zuurstofhoudend gas gemengd worden. Stroomafwaarts van het mengkanaal is een verbrandingsruimte 7 voorzien, waar de verbranding plaats vindt. Via stroomafwaarts geplaatst kanaal 23 kan het rookgas afgevoerd worden naar een gasuitlaat 8, alwaar het via buis 80 weggevoerd kan worden.

De systeemchip 1 is voorzien van een opening 10 met daarin een 30 siliciumnitride stromingsbuis 21, 22, 23, welke siliciumnitride stromingsbuis twee uiteinden heeft die elk via een wand van de opening elk overgaan in een met siliciumnitride bekleed kanaal in het siliciumsubstraat 11. In de opening 10 is aldus als het ware een eiland 12 gevormd, waarop de verbrandingskamer gesitueerd is. De 10 verbrandingskamer 7 is aldus thermisch geïsoleerd opgenomen in de opening 10 van de systeemchip 1.

Figuur 2 toont een schematisch bovenaanzicht van een uitvoeringsvorm van de inrichting 1 volgens de onderhavige uitvinding. Hier is 5 wederom een brandstoftoevoer 4 en een gastoevoer 5 voor het zuurstofhoudend gas te zien. Elk komt uit op een stromingsmeeteenheid 14, 15 voor het daarmee meten van het debiet en/of de dichtheid van het fluïdum. In een de voorkeur hebbende uitvoeringsvorm, is de stromingsmeeteenheid van het Coriolis-type. Stroomafwaarts zijn telkens twee verwarmingselementen 43, 53 voorzien, die elk een gedeelte 42, 52 10 van de stromingsbuizen verwarmen, om zo de temperatuur van de brandstof en van het zuurstofhoudend gas in een eerste stap te verhogen. De twee individuele stromingsbuizen komen samen in een T-splitsing 30, ofwel mengelement, alwaar de brandstof gemengd wordt met het zuurstofhoudend gas. Stroomafwaarts is een verder verwarmingselement 83 voorzien, voor het verwarmen van het mengsel van 15 brandstof en het zuurstofhoudend gas, om zo de verbranding in de verbandingskamer 82 te initiëren. Het rookgas kan vervolgens afgevoerd worden via gasuitlaat 8.

In de uitvoering volgens Figuur 2 is het denkbaar dat de verbrandingskamer 82 onderdeel uitmaakt van een systeemchip, en dat de 20 stromingsmeeteenheden 14, 15 los daarvan, als losse eenheden, voorzien zijn. Zo kunnen bijvoorbeeld commercieel beschikbare stromingsmeeteenheden, zoals bijvoorbeeld CORI-FLOW mass flow meters van de firma Bronkhorst, toegepast worden. Aanvullend is het denkbaar dat, overeenkomstig Figuur 1, de stromingsmeeteenheden en de verbrandingskamer onderdeel uitmaken van één 25 integrale systeemchip, of voorzien zijn op een veelheid individuele systeemchips.

Figuur 3 toont een alternatieve uitvoeringsvorm van de inrichting 1, waarbij overeenkomstige onderdelen telkens voorzien zijn van gelijke referentiecijfers. De inrichting 1 omvat wederom een systeemchip 11, die voorzien is van een opening 10, waarin de verbrandingseenheid 12 thermisch geïsoleerd is 30 opgenomen. De inrichting 1 omvat nu twee toevoeren 2 voor het zuurstofhoudend gas, in de vorm van een eerste 4 en tweede 6 buisvormig kanaal. In het kanaal zijn telkens een eerste 14 en tweede 16 stromingsmeeteenheid voorzien, bij voorkeur van het Coriolis-type. De inrichting 1 omvat verder een toevoer 3 voor de brandstof, waarbij omwille van de duidelijkheid een niet nader getoonde stromingsmeeteenheid 11 voorzien is, die bij voorkeur van het Coriolis type is. De stromingsmeeteenheid is bij voorkeur ingericht voor het daarmee meten van de dichtheid en/of het debiet van het betreffend fluïdum.

Stroomafwaarts van de toevoeren 2, 3, ter plaatse van het thermisch 5 geïsoleerde eiland 12, komen de kanalen samen, ter plaatse van een mengeenheid 30. Stroomafwaarts is de verbrandingsruimte 7, die in de getoonde uitvoeringsvorm is uitgevoerd als een kanaal.

Op de systeemchip zijn verder diverse zogeheten bondpads 9a-9n, ofwel verbindingsvlakken voorzien, die bijvoorbeeld gebruikt kunnen worden voor 10 verbinding met een verwarmingselement, een temperatuurmeetelement, zuurstofopnemer, of eventueel andere gewenste componenten. Dergelijke bondpads 9a-9n zijn op zich voor de vakman bekend. In de getoonde uitvoeringsvorm zijn bijvoorbeeld de bondpads 9a-9f verbonden met platina verwarmingselementen, waarmee tevens de temperatuur gemeten kan worden. De bondpads 9h-9n zijn in de 15 getoonde uitvoeringsvorm verbonden met temperatuur sensoren. Een (niet getoonde) zuurstofopnemer is in of nabij de uitgang 8 geplaatst, om zo de restzuurstof te meten, alhoewel het denkbaar is dat deze zuurstofopnemer geen integraal onderdeel vormt van de inrichting, maar als los onderdeel gekoppeld is aan de uitgang 8.

20 Het moge duidelijk zijn voor de vakman dat de uitvinding hierboven nader is toegelicht aan de hand van een de voorkeur hebbende uitvoeringsvorm van de uitvinding. De uitvinding is hier echter niet tot beperkt. Binnen het kader van de uitvinding zijn diverse modificaties denkbaar. De gevraagde beschermingsomvang wordt bepaald door de navolgende conclusies.

25

Claims (22)

1. Inrichting voor het bepalen van de verbrandingswaarde van een brandstof, de inrichting omvattende: 5. een brandstofinlaat met een inlaatopening voor het naar de inrichting toevoeren van de te meten brandstof; - een gasinlaat met een inlaatopening voor het naar de inrichting toevoeren van een zuurstofhoudend gas; - een met de brandstofinlaat en de gasinlaat verbonden 10 verbrandingseenheid die voorzien is van een verbrandingskamer voor het aldaar in een verbrandingsreactie met het zuurstofhoudend gas laten reageren van de te meten brandstof; - Een met de verbrandingskamer verbonden gasuitlaat voor het afvoeren van bij de verbrandingsreactie ontstane afgassen;

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de stromingsmeeteenheid is 20 ingericht voor het daarmee bepalen van de dichtheid en/of het debiet van de te meten brandstof, en bij voorkeur van het Coriolis-type is.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij de inrichting is ingericht voor het daarmee bepalen van de verbrandingswaarde van een gasvormige en/of vloeibare brandstof.

4. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de inrichting middelen omvat voor het daarmee bepalen van de Wobbe-index van de brandstof.

5. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de middelen voor het meten van ten minste een maat voor de hoeveelheid bij de 30 verbranding vrijgekomen energie een temperatuurmeetorgaan omvatten, dat bij voorkeur op of nabij de verbrandingseenheid geplaatst is.

6. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, omvattende een tussen de inlaatopening van de gasinlaat en de verbrandingskamer geplaatste verdere stromingsmeeteenheid omvat, bij voorkeur voor het daarmee bepalen van de dichtheid en/of het debiet van het zuurstofhoudend gas, en waarbij de stromingsmeeteenheid bij voorkeur van het Coriolis type is.

7. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de inrichting voorzien is van een verwarmingselement voor het verhogen van de 5 temperatuur van ten minste de te meten brandstof, bij voorkeur alvorens deze de verbrandingskamer bereikt.

8. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, omvattende een systeemchip met een op een drager aangebracht silicium substraat, waarbij de systeemchip voorzien is van de stromingsmeeteenheid en/of van de 10 verbrandingseenheid.

9. Inrichting volgens conclusie 8, waarbij de systeemchip voorzien is van een opening met daarin een siliciumnitride stromingsbuis, welke siliciumnitride stromingsbuis twee uiteinden heeft die elk via een wand van de opening elk overgaan in een met siliciumnitride bekleed kanaal in het siliciumsubstraat.

10. Inrichting volgens conclusie 9, waarbij de stromingsmeeteenheid de siliciumnitride stromingsbuis omvat.

11. Inrichting volgens conclusie 10 of 11, waarbij de verbrandingseenheid de siliciumnitride stromingsbuis omvat.

12. Inrichting volgens conclusie 11, waarbij de siliciumnitride 20 stromingsbuis de verbrandingskamer omvat.

13. Inrichting volgens conclusie 12, waarbij de verbrandingskamer thermisch geïsoleerd is opgenomen in de opening van de systeemchip.

14. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de inrichting een mengelement omvat voor het mengen van de te meten brandstof en 25 het zuurstofhoudend gas.

15. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij stroomafwaarts van de verbrandingskamer een zuurstofopnemer voorzien is voor het bepalen van een maat voor de hoeveelheid restzuurstof in het verbrande gas.

15. Middelen voor het meten van ten minste een maat voor de hoeveelheid bij de verbranding vrijgekomen energie; - Een tussen de inlaatopening van de brandstofinlaat en de verbrandingskamer geplaatste stromingsmeeteenheid.

16. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de 30 inrichting een katalysatorelement omvat.

17. Werkwijze voor het met een inrichting volgens een van de voorgaande conclusies bepalen van de verbrandingswaarde van een brandstof, omvattende de stappen van: - het toevoeren van een te meten brandstof naar de brandstofinlaat; - het met de stromingsmeeteenheid bepalen van het debiet van de te meten brandstof; - het toevoeren van een zuurstofhoudend gas naar de gasinlaat; - het naar de verbrandingskamer van de verbrandingseenheid toevoeren van 5 zowel de te meten brandstof als het zuurstofhoudend gas; - het aldaar in een verbrandingsreactie met het zuurstofhoudend gas laten reageren van de te meten brandstof; alsmede - het bepalen van een maat van de bij verbranding vrijgekomen energie voor het daarmee bepalen van de verbrandingswaarde van de brandstof.

18. Werkwijze volgens conclusie 17, waarbij het toevoeren van de te meten brandstof en het zuurstofhoudend gas naar de verbrandingskamer continu plaatsvindt.

19. Werkwijze volgens conclusie 18, waarbij het toevoeren van de te meten brandstof en het zuurstofhoudend gas naar de verbrandingskamer periodiek 15 plaatsvindt.

20. Werkwijze volgens conclusie 19, waarbij de verhouding tussen de tijdsduur tussen twee opeenvolgende periodes van toevoeren enerzijds, en de tijdsduur van het toevoeren tijdens een periode anderzijds, groter is dan 1, en bij voorkeur gelegen is tussen 5 en 15, zoals bijvoorbeeld tussen 9 en 11.

21. Werkwijze volgens conclusie 20 of 21, waarbij de tijdsduur van het toevoeren tijdens een periode ongeveer 10 seconden bedraagt.

22. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies 19 tot en met 21. waarbij de werkwijze de stap omvat van het meten van de hoeveelheid restzuurstof in het afgas. 25