WO2023030844A1 - Verfahren zum detektieren von blasen oder tröpfchen eines ersten mediums in einem ein messrohr durchströmenden fluiden zweiten medium - Google Patents

Verfahren zum detektieren von blasen oder tröpfchen eines ersten mediums in einem ein messrohr durchströmenden fluiden zweiten medium Download PDF

Info

Publication number
WO2023030844A1
WO2023030844A1 PCT/EP2022/072451 EP2022072451W WO2023030844A1 WO 2023030844 A1 WO2023030844 A1 WO 2023030844A1 EP 2022072451 W EP2022072451 W EP 2022072451W WO 2023030844 A1 WO2023030844 A1 WO 2023030844A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
temperature sensor
heating element
measuring point
sensor
medium
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/072451
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf Emanuel BERNHARDSGRÜTTER
Jürgen DORSCH
Christoph Hepp
Original Assignee
Innovative Sensor Technology Ist Ag
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 Innovative Sensor Technology Ist Ag filed Critical Innovative Sensor Technology Ist Ag
Priority to CN202280059563.0A priority Critical patent/CN117980704A/zh
Publication of WO2023030844A1 publication Critical patent/WO2023030844A1/de

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
    • G01F1/704—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
    • G01F1/7044—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter using thermal tracers
    • 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
    • G01F1/704—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
    • G01F1/708—Measuring the time taken to traverse a fixed distance
    • G01F1/7084—Measuring the time taken to traverse a fixed distance using thermal detecting arrangements
    • 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
    • G01F1/74—Devices for measuring flow of a fluid or flow of a fluent solid material in suspension in another fluid

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting bubbles or droplets of a first medium in a fluid second medium flowing through a measuring tube, a first heating element being arranged on the measuring tube at a first measuring point, a second heating element being arranged on the measuring tube at a second measuring point, wherein the second measuring point is arranged at a distance from the first measuring point in the direction of flow. Furthermore, the invention relates to a sensor arrangement for carrying out the method according to the invention.
  • Thermal flow sensors are known for determining a flow rate or the flow rate of a measurement medium or a fluid, for example a gas, gas mixture or a liquid. These use the fact that a (flowing) measuring medium transports heat away from a heated surface.
  • Thermal flow sensors typically consist of several functional elements, usually at least a low-impedance heating element and a high-impedance resistance element, which serves as a temperature sensor. Alternatively, thermal flow sensors are constructed with several low-impedance heating elements as heaters and temperature sensors.
  • Calorimetric thermal flow sensors determine the flow or the flow rate of the fluid in a channel via a temperature difference between two temperature sensors, which are arranged downstream and upstream of a heating element. For this purpose, use is made of the fact that the temperature difference is linear to the flow or the flow rate up to a certain point. This process or method is extensively described in the relevant literature.
  • Anemometric thermal flow sensors consist of at least one heating element, which is heated during flow measurement. As the measuring medium flows around the heating element, heat is transported into the measuring medium, which changes with the flow rate. By measuring the electrical variables of the heating element, conclusions can be drawn about the flow rate of the measuring medium.
  • Such an anemometric thermal flow sensor is typically operated in one of the following two control modes:
  • the heating element With the "Constant-Current Anemometry" (CCA) control mode, the heating element is subjected to a constant current.
  • the flow of the measuring medium changes the resistance of the Heating element and thus the voltage drop across the heating element, which represents the measurement signal.
  • CVA Constant-Voltage Anemometry
  • CTA Constant-Temperature Anemometry
  • bubbles or droplets in the measurement medium can affect the validity and accuracy of the flow rate measurement.
  • Various systems are available on the market today that are used to detect bubbles or droplets. These are based, for example, on ultrasonic measurement or on optical measurement.
  • the invention is based on the object of providing an alternative possibility for detecting anomalies, in particular bubbles or drops, in a pipeline which overcomes the disadvantages mentioned above.
  • the object is achieved by a method according to claim 1 and by a sensor arrangement according to claim 4.
  • this serves to detect bubbles or droplets of a first medium in a fluid second medium flowing through a measuring tube, with a first heating element being arranged on the measuring tube at a first measuring point, with a second heating element being arranged on the measuring tube at a second measuring point is arranged, wherein the second measuring point is arranged at a distance from the first measuring point in the direction of flow, comprising:
  • Simultaneous detection of the ambient temperature of the first measuring point by means of a first temperature sensor and the ambient temperature of the second measuring point by means of a second temperature sensor wherein for detecting the Ambient temperature of the first measuring point, a first electrical measured variable of the first temperature sensor is determined, and a second electrical measured variable of the second temperature sensor is determined for detecting the ambient temperature of the second measuring point, forming a difference between the first electrical measured variable and the second electrical measured variable, and comparing the amount of the difference with a reference threshold value, the presence of a bubble or a droplet being detected if the amount of the difference exceeds the reference threshold value at least for a short time.
  • the method according to the invention makes it possible to detect bubbles or droplets of a first medium in a second medium on the basis of the thermal principle.
  • Two heating elements are required for this. These can, for example, be part of an already installed thermal flow sensor.
  • the method enables detection independent of the flow rate of the second medium. Even flow velocities that change during the measurement do not affect the measurement, since the difference between the determined electrical measurement variables, which measurement variables allow a direct statement about the temperature present at the respective measuring point, is always formed. A changing flow rate has a direct effect on the ambient temperature at both measuring points, so that this change is canceled out by calculating the difference. This can be done analog or digital.
  • a bubble is a gaseous body (first medium) within a liquid (second medium).
  • a droplet is a liquid body (first medium) within a liquid (first medium) or a gas (second medium).
  • the ambient temperature of the measuring point is that temperature which is directly in the area adjacent to the respective temperature sensor. This is essentially determined by the first or second medium.
  • the dimension or size of the droplets or bubbles can be inferred from the magnitude of the amount of the difference.
  • the flow rate of the second medium should be known.
  • the first electrical measured variable is a first voltage drop across the first temperature sensor and/or a first current value flowing through the first temperature sensor
  • the second electrical measured variable is a second voltage drop across the second temperature sensor and/or a second current value flowing through the second temperature sensor.
  • Both physical measured variables are advantageously of the same type, for example voltage, current, etc.
  • the two physical measured variables to correspond to different (analog) types and to be offset against one another by means of digitization.
  • a time between a change in the first measured variable and a corresponding change in the second measured variable is recorded, with a flow rate of the bubble being determined on the basis of the recorded time and a known distance between the first measuring point and the second measuring point or of the droplet and/or the direction of flow of the fluid second medium or of the bubble or the droplet is determined.
  • the flow speed of the fluid second medium can be derived from the flow speed of the bubble or the droplet. Since the measured variables do not change simultaneously, but depend on the point in time at which the bubble or droplet passed, it can be determined which measuring point the bubble or droplet passed first. The direction of flow of the fluid second medium, or of the bubble or of the droplet, can be derived from this.
  • the sensor arrangement comprises a measuring tube, a first heating element, a second heating element, a first temperature sensor, a second temperature sensor and a control/evaluation unit, the control/evaluation unit being designed to use the first heating element, the second heating element, to control the first temperature sensor and the second temperature sensor in such a way that the method according to the invention is carried out.
  • a thermal flow sensor that has the required components can be used.
  • An advantageous embodiment of the sensor arrangement according to the invention provides that the first temperature sensor is operated as a first heating element, with the second temperature sensor being operated as a second heating element.
  • the first heating element and the first temperature sensor are separate elements, and the second heating element and the second temperature sensor are separate elements. All or individual ones of these heating elements and temperature sensors can be arranged on a common substrate or several individual substrates, or alternatively be applied directly to the measuring tube, for example by means of thick-film or thin-film technology.
  • the first heating element and the second heating element or the first temperature sensor and the second temperature sensor are PCT or NTC resistance elements, in particular consisting of platinum.
  • heating elements and the temperature sensors are separate elements
  • heating elements can also be used which have a material with a temperature coefficient of 0 ppm/K, which satisfies the temperature dependency of the separate temperature sensors.
  • thermocouples are thermocouples.
  • the first temperature sensor is structurally identical to the second temperature sensor.
  • the temperature sensors can also be constructed differently. In this case, however, the corresponding deviations and their metrological effects must be known and, if necessary, compensated for.
  • the first heating element is structurally identical to the second heating element.
  • the heating elements can also be constructed differently. In this case, however, the corresponding deviations and their metrological effects must be known and, if necessary, compensated for.
  • An advantageous embodiment of the sensor arrangement according to the invention provides that the first temperature sensor and the second temperature sensor are arranged in a bridge circuit, with the first temperature sensor being connected in series with a first resistor and with the second temperature sensor being connected in series with a second resistor, with the first Resistor and the second resistor are identical.
  • both physical measured variables can be recorded separately and digitally (for example using an analog-to-digital converter) and the difference can then be formed digitally.
  • the measuring tube consists of an optically opaque, in particular metallic, material.
  • the sensor arrangement according to the invention and the method can also be used in metal measuring tubes or pipelines.
  • metallic materials in addition to metallic materials, other suitable materials or transparent materials can also be used for the measuring tube.
  • the first heating element, the second heating element, the first temperature sensor and the second temperature sensor, or the first temperature sensor operated as the first heating element and the second temperature sensor operated as the second heating element, are arranged on the outer wall of the measuring tube are.
  • the first heating element, the second heating element, the first temperature sensor and the second temperature sensor, or the first temperature sensor operated as the first heating element and the second temperature sensor operated as the second heating element are arranged inside the measuring tube are.
  • Inside the measuring tube means that the second heating element, the first temperature sensor and the second temperature sensor, or the first temperature sensor operated as the first heating element and the second temperature sensor operated as the second heating element, for example, are applied to or attached to the inner wall of the measuring tube could be.
  • the second heating element, the first temperature sensor and the second temperature sensor, or the first temperature sensor operated as the first heating element and the second temperature sensor operated as the second heating element to be plugged into the measuring tube and, for example, to be offset from the inner wall of the measuring tube are.
  • the measuring points can also be designed differently - for example, the first measuring point (and the corresponding first heating element and/or the corresponding first temperature sensor) can be located outside of the measuring tube, while the second measuring point (and the corresponding second heating element and/or the corresponding second temperature sensor) is located inside the measuring tube, and vice versa.
  • Fig. 1 a schematic representation of two exemplary applications of the invention sensor arrays
  • FIG. 2 shows a schematic circuit diagram to illustrate the measuring principle of the sensor arrangement according to the invention
  • FIG. 1 shows two exemplary structures or applications of a sensor arrangement which are designed to carry out the method according to the invention.
  • a metallic measuring tube MR for example made of chromium steel, through which a fluid second medium MD2, for example water, flows in the direction of flow FR.
  • a first temperature sensor TS1 is fitted on the outer wall of the measuring tube MR at a first measuring point MS1 and a second temperature sensor TS2 is fitted at a second measuring point MS2.
  • the temperature sensors TS1, TS2 are two platinum elements (for example PT50), which are applied to a substrate using thin-film technology. As an alternative to platinum elements, thermocouples could also be used.
  • thermosensor TS1, TS2 By introducing electrical current into the temperature sensors TS1, TS2, these can be used as heating elements HZ1, HZ2 for emitting electrical energy. It is therefore in each case a single element which can be operated as a temperature sensor and as a heating element.
  • the temperature sensors TS1, TS2 and the heating elements HZ1, HZ2 are individual elements, that is to say are attached separately from one another at the position of the respective measuring points MS1, MS2.
  • the heating elements HZ1, HZ2 or temperature sensors TS1, TS2 should be coupled to the second fluid medium MD2 as well as possible.
  • Methods for attachment to the measuring tube and exemplary structures of the heating elements/temperature sensors to improve the heat transfer from the heating element HZ1, HZ2 to the second medium MD2, or from the second medium the temperature sensors TS1, TS2 are disclosed in DE 10 2016 116101 A1 or in DE 102018 130547 A1.
  • the distance between the two measuring points MS1, MS2 depends on the size of the heating elements HZ1, HZ2, the diameter of the measuring tube MR1 and the average bubble or droplet size to be expected.
  • a symmetrical structure of the heating elements HZ1, HZ2 or the temperature sensors TS1, TS2 in terms of physical parameters simplifies the activation of the sensor arrangement and the evaluation of the measured variables U1, U2.
  • FIG. 1b shows an alternative structure of the sensor arrangement according to the invention.
  • the heating elements HZ1, HZ, or the temperature sensors TS1, TS2 are designed as rods or ceramic plates, possibly surrounded by a protective cover (Thermowell) and attached and contacted inside the measuring tube MR the second medium MD2 immediately.
  • a high sensitivity is achieved in this exemplary embodiment.
  • the disadvantage is that the temperature sensors TS1, TS2 or the heating elements HZ1, HZ2 could be damaged by contact with the second medium MD2 and/or could influence the flow of the second medium MD2, for example by generating turbulence.
  • the two heating elements HZ1, HZ2 are supplied with electrical current.
  • An exemplary circuit diagram for this is shown in FIG. 2 if the heating elements HZ1, HZ2 and the temperature sensors TS1, TS2 are each designed as a common element.
  • An electrical resistor R1, R2 is connected upstream of each of the heating elements/temperature sensors, resulting in a full bridge.
  • a supply voltage U_VS is applied, the heating elements HZ1, HZ2 emit heat to the respective immediate surroundings of the first measuring point MS1 and the second measuring point MS2 by being supplied with electrical current.
  • other types of circuit measurements can also be used, for example half bridges or digital detection of the two physical measured variables.
  • the voltage U1 which is present in the voltage divider between the resistor R1 and the first temperature sensor TS1 and the voltage U2, which is present in the voltage divider between the resistor R1 and the first temperature sensor TS1 are recorded as electrical measured variables .
  • the heat emitted by the heating elements HZ1, HZ2 is dissipated differently depending on the nature of the second medium MD2 and the flow rate, which means that (assuming a constant heating output, the respective temperature on the heating element HZ1, HZ2 and in the immediate vicinity of the heating element HZ1, HZ2 is different.
  • the voltage across the temperature sensor TS1, TS2 thus changes, depending on the flow rate and the physical properties of the second medium MD2.
  • the difference AU between the voltage U1 and the voltage U2 is now formed and recorded.
  • passing bubbles BL can be easily distinguished from a change in the flow velocity.
  • FIG. 3 Change in the difference AU when a bubble passes the two measuring points MS1, MS2
  • FIG. 4 change in the flow velocity. Both figures show a graph based on real measurements, the ordinate of which represents the difference AU and the abscissa of which represents the course of time t. The curve of the recorded difference AU over time is shown in each case.
  • the bubble detection method according to the invention is therefore independent of the flow.
  • the method according to the invention can be applied to a large number of medium combinations (MD1 ⁇ ->MD2) and is not restricted exclusively to bubbles BL (in which the first medium is present in gaseous form). Droplets (the second medium is in liquid form, immiscible with the second medium ML2) can also be reliably detected. If bubbles BL or droplets occur regularly, the flow rate (time-of-flight) or flow direction FR can also be inferred (see FIG. 3). Knowing the distance d between the two
  • a combination of a conventional thermal flow sensor (anemometric, calorimetric or time-of-flight), which usually has two heating elements HZ1, HZ2, with the method according to the invention is also possible.
  • a thermal flow sensor measures the flow rate of the second medium MD2 in the measuring tube in a first measuring mode.
  • the method according to the invention is carried out in a second measurement mode.
  • the thermal flow sensor switches between the two measurement modes at regular intervals or alternately.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

Die Erfindung umfasst ein Verfahren zum Detektieren von Blasen (BL) oder Tröpfchen eines ersten Mediums (MD1) in einem ein Messrohr (MR) durchströmenden fluiden zweiten Medium (MD2), wobei am Messrohr (MR) ein erstes Heizelement (HE1) an einer ersten Messstelle (MS1) angeordnet ist, wobei am Messrohr (MR) ein zweites Heizelement (HE2) an einer zweiten Messstelle (MS2) angeordnet ist, wobei die zweite Messstelle (MS2) von der ersten Messstelle (MS2) in Flussrichtung (FR) beabstandet angeordnet ist, umfassend: - Heizen des ersten Heizelements (HE1) und des zweiten Heizelements (HE2) mittels elektrischer Energie, - Simultanes Erfassen der Umgebungstemperatur der ersten Messstelle (MS1) mittels eines ersten Temperatursensors (TS1) und der Umgebungstemperatur der zweiten Messstelle (MS2) mittels eines zweiten Temperatursensors (TS2), wobei für das Erfassen der Umgebungstemperatur der ersten Messstelle (MS1) eine erste elektrische Messgröße (U1) des ersten Temperatursensors (TS1) ermittelt wird, und wobei für das Erfassen der Umgebungstemperatur der zweiten Messstelle (MS2) eine zweite elektrische Messgröße (U2) des zweiten Temperatursensors (TS2) ermittelt wird, - Bilden einer Differenz (ΔU) zwischen der ersten elektrischen Messgröße (U1) und der zweiten elektrischen Messgröße (U2), und - Vergleichen des Betrags der Differenz (ΔU) mit einem Referenzschwellwert (ΔU_Ref), wobei das Vorliegen einer Blase (BL), bzw. eines Tröpfchens detektiert wird, wenn der Betrag der Differenz (ΔU) den Referenzschwellwert (ΔU_Ref) zumindest kurzzeitig überschreitet, sowie eine Sensoranordnung, ausgestaltet zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Description

Verfahren zum Detektieren von Blasen oder Tröpfchen eines ersten Mediums in einem ein Messrohr durchströmenden fluiden zweiten Medium
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren von Blasen oder Tröpfchen eines ersten Mediums in einem ein Messrohr durchströmenden fluiden zweiten Medium, wobei am Messrohr ein erstes Heizelement an einer ersten Messstelle angeordnet ist, wobei am Messrohr ein zweites Heizelement an einer zweiten Messstelle angeordnet ist, wobei die zweite Messstelle von der ersten Messstelle in Flussrichtung beabstandet angeordnet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Sensoranordnung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Zur Bestimmung eines Durchflusses, bzw. der Strömungsgeschwindigkeit eines Messmediums, bzw. eines Fluides, beispielsweise eines Gases, Gasgemisches oder einer Flüssigkeit, sind thermische Strömungssensoren bekannt. Diese nutzen aus, dass ein (strömendes) Messmedium Wärme von einer beheizten Fläche abtransportiert. Thermische Strömungssensoren bestehen typischerweise aus mehreren Funktionselementen, üblicherweise zumindest aus einem niederohmigen Heizelement und einem hochohmigen Widerstandselement, welches als Temperatursensor dient. Alternativ sind thermische Strömungssensoren mit mehreren niederohmigen Heizelementen als Heizer und Temperatursensor aufgebaut.
Kalorimetrische thermische Strömungssensoren bestimmen über eine Temperaturdifferenz zwischen zwei Temperatursensoren, welche flussabwärts (engl. „downstream“) und flussaufwärts (engl. „upstream“) von einem Heizelement angeordnet sind, den Durchfluss bzw. die Flussrate des Fluids in einem Kanal. Hierzu wird ausgenutzt, dass die Temperaturdifferenz bis zu einem gewissen Punkt linear zu dem Durchfluss bzw. der Flussrate ist. Dieses Verfahren bzw. die Methode ist in der einschlägigen Literatur ausgiebig beschrieben.
Anemometrische thermische Strömungssensoren bestehen aus zumindest einem Heizelement, welches während der Messung des Durchflusses erhitzt wird. Durch die Umströmung des Heizelements mit dem Messmedium findet ein Wärmetransport in das Messmedium statt, der sich mit der Strömungsgeschwindigkeit verändert. Durch Messung der elektrischen Größen des Heizelements kann auf die Strömungsgeschwindigkeit des Messmediums geschlossen werden.
Ein solcher anemometrischer thermischer Strömungssensor wird typischerweise in einem der folgenden beiden Regelarten betrieben:
Bei der Regelart „Constant-Current Anemometry“ (CCA) wird das Heizelement mit einem konstanten Strom beaufschlagt. Durch die Umströmung mit dem Messmedium ändert sich der Widerstand des Heizelements und damit die am Heizelement abfallende Spannung, welche das Messsignal darstellt.
Analog dazu funktioniert die Regelart „Constant-Voltage Anemometry“ (CVA), bei welcher das Heizelement mit einer konstanten Spannung beaufschlagt wird.
Bei der Regelart „Constant-Temperature Anemometry (CTA)“ wird das Heizelement auf einer im Mittel konstanten Temperatur gehalten. Mittels dieser Regelart sind relativ hohe Strömungsgeschwindigkeiten messbar. Je nach Strömungsgeschwindigkeit wird mehr oder weniger Wärme durch das fließende Messmedium abtransportiert und es muss entsprechend mehr oder weniger elektrische Leistung nachgeführt werden, um die Temperatur konstant zu halten. Diese nachgeführte elektrische Leistung ist ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit des Messmediums.
Blasen oder Tröpfchen in dem Messmedium können jedoch die Aussagekraft und die Genauigkeit der Strömungsgeschwindigkeitsmessung beeinflussen. Auf dem Markt sind heuzutage diverse Systeme erhältlich, die zur Detektion von Blasen, bzw. Tröpfchen verwendet werden. Diese basieren beispielsweise auf Ultraschallmessung oder auf optischer Messung.
Nachteil dieser Systeme ist, dass diese zusätzliche an, bzw. in der Rohrleitung zu befestigende Komponenten sind. Für die optische Messung müssen außerdem (teil-)transparente Rohrleitungen verwendet werden, was die Verwendung von Metallrohren ausschließt.
Ausgehend von dieser Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine alternative Möglichkeit zur Detektion von Anomalien, insbesondere Blasen oder Tropfen, in einer Rohrleitung bereitzustellen, welche die oben genannten Nachteile überwindet.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 , sowie durch eine Sensoranordnung gemäß Anspruch 4 gelöst.
Hinsichtlich des Verfahrens ist vorgesehen, dass dieses dem Detektieren von Blasen oder Tröpfchen eines ersten Mediums in einem ein Messrohr durchströmenden fluiden zweiten Medium dient, wobei am Messrohr ein erstes Heizelement an einer ersten Messstelle angeordnet ist, wobei am Messrohr ein zweites Heizelement an einer zweiten Messstelle angeordnet ist, wobei die zweite Messstelle von der ersten Messstelle in Flussrichtung beabstandet angeordnet ist, umfassend:
Heizen des ersten Heizelements und des zweiten Heizelements mittels elektrischer Energie,
Simultanes Erfassen der Umgebungstemperatur der ersten Messstelle mittels eines ersten Temperatursensors und der Umgebungstemperatur der zweiten Messstelle mittels eines zweiten Temperatursensors, wobei für das Erfassen der Umgebungstemperatur der ersten Messstelle eine erste elektrische Messgröße des ersten Temperatursensors ermittelt wird, und wobei für das Erfassen der Umgebungstemperatur der zweiten Messstelle eine zweite elektrische Messgröße des zweiten Temperatursensors ermittelt wird, Bilden einer Differenz zwischen der ersten elektrischen Messgröße und der zweiten elektrischen Messgröße, und Vergleichen des Betrags der Differenz mit einem Referenzschwellwert, wobei das Vorliegen einer Blase, bzw. eines Tröpfchens detektiert wird, wenn der Betrag der Differenz den Referenzschwellwert zumindest kurzzeitig überschreitet.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, Blasen oder Tröpfchen eines ersten Mediums in einem zweiten Medium auf Basis des thermischen Prinzips zu detektieren. Hierfür werden zwei Heizelemente benötigt. Diese können beispielsweise Teils eines bereits installierten thermischen Strömungssensors sein.
Das Verfahren ermöglicht das Detektieren unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit des zweiten Mediums. Auch sich während der Messung ändernde Strömungsgeschwindigkeiten beeinträchtigten die Messung nicht, da stets die Differenz zwischen den ermittelten elektrischen Messgrößen, welche Messgrößen eine direkte Aussage über die an der jeweiligen Messstelle vorliegenden Temperatur erlaubt, gebildet wird. Eine sich ändernde Strömungsgeschwindigkeit hat unmittelbare Auswirkung auf die Umgebungstemperatur an beiden Messstellen, so dass sich diese Änderung durch Bildung der Differenz herauskürzt. Dies kann analog oder digital durchgeführt werden.
Als Blase oder Tröpfchen werden physikalische Phasengrenzflächen bezeichnet. Eine Blase ist hierbei ein gasförmiger Körper (erstes Medium) innerhalb einer Flüssigkeit (zweites Medium). Als Tröpfchen wird ein flüssiger Körper (erstes Medium) innerhalb einer Flüssigkeit (erstes Medium) oder eines Gases (zweites Medium) bezeichnet.
Als Umgebungstemperatur der Messstelle wird diejenige Temperatur bezeichnet, welche unmittelbar im an den jeweiligen Temperatursensor anliegenden Bereich bezeichnet. Dieser ist im Wesentlichen von dem ersten, bzw. zweiten Medium bestimmt.
Vorteilhafterweise kann aus der Größe des Betrags der Differenz auf die Dimension, bzw. Größe der Tröpfchen, bzw. Blasen geschlossen werden. Hierfür sollte jedoch die Strömungsgeschwindigkeit des zweiten Mediums bekannt sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die erste elektrische Messgröße eine über dem ersten Temperatursensor abfallende erste Spannung und/oder ein durch den ersten Temperatursensor strömender erster Stromwert ist, und wobei die zweite elektrische Messgröße eine über dem zweiten Temperatursensor abfallende zweite Spannung und/oder ein durch den zweiten Temperatursensor strömender zweiter Stromwert ist. Vorteilhafterweise sind entsprechen beide physikalische Messgrößen demselben Typ, also beispielsweise jeweils Spannung, Strom, etc.. Es ist jedoch auch möglich, dass beide physikalische Messgröße unterschiedlichen (Analog-)Typen entsprechen und jeweils mittels Digitalisierung zueinander passend verrechnet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Zeit zwischen einer Änderung der ersten Messgröße und einer entsprechenden Änderung der zweiten Messgröße erfasst wird, wobei anhand der erfassten Zeit und eines bekannten Abstands zwischen der ersten Messstelle und der zweiten Messstelle eine Fließgeschwindigkeit der Blase oder des T röpfchens und/oder die Strömungsrichtung des fluiden zweiten Mediums, bzw. der Blase oder des Tröpfchens bestimmt wird. Aus der Fließgeschwindigkeit der Blase, bzw. des Tröpfchens lässt sich die Strömungsgeschwindigkeit des fluiden zweiten Mediums ableiten. Da die Messgrößen sich nicht gleichzeitig ändern, sondern abhängig von dem Zeitpunkt des Passierens der Blase, bzw. des Tröpfchens, kann ermittelt werden, welche Messstelle die Blase, bzw. das Tröpfchen zuerst passierte. Daraus lässt sich die Strömungsrichtung des fluiden zweiten Mediums, bzw. der Blase oder des Tröpfchens ableiten.
Hinsichtlich der Sensoranordnung ist vorgesehen, dass diese ein Messrohr, ein erstes Heizelement, ein zweites Heizelement, einen ersten Temperatursensor, einen zweiten Temperatursensor und eine Regel-ZAuswerteeinheit umfasst, wobei die Regel-ZAuswerteeinheit dazu ausgestaltet ist, das erste Heizelement, das zweite Heizelement, den ersten Temperatursensor und den zweiten Temperatursensor derart anzusteuern, dass das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird. Beispielsweise kann ein thermischer Strömungssensor eingesetzt werden, der die geforderten Komponenten aufweist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung sieht vor, dass der erste Temperatursensor als erstes Heizelement betrieben ist, wobei der zweite Temperatursensor als zweites Heizelement betrieben ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ist vorgesehen, dass das erste Heizelement und der erste Temperatursensor separate Elemente sind, und wobei das zweite Heizelement und der zweite Temperatursensor separate Elemente sind. Alle oder einzelne dieser Heizelemente und Temperatursensoren können auf einem gemeinsamen Substrat oder mehreren Einzelsubstraten angeordnet sein, oder alternativ direkt auf dem Messrohr aufgebracht sein, bspw. mittels einer Dickschicht- oder Dünnschichttechnik.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ist vorgesehen, dass das erste Heizelement und das zweite Heizelement, bzw. der erste Temperatursensor und der zweite Temperatursensor PCT- oder NTC-Widerstandselemente sind, insbesondere bestehend aus Platin.
Im Falle, dass die Heizelemente und die Temperatursensoren getrennte Elemente sind, können auch Heizelemente verwendet werden, welche ein Material mit einem Temperaturkoeffizienten von 0 ppm/K aufweisen, die die Temperaturabhängigkeit der separaten Temperatursensoren genügt.
Alternativ ist vorgesehen, dass der erste Temperatursensor und der zweite Temperatursensor Thermoelemente sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ist vorgesehen, dass der erste Temperatursensor baugleich zu dem zweiten Temperatursensor ist. Alternativ können die Temperatursensoren auch unterschiedlich aufgebaut sein. Dann müssen die entsprechenden Abweichungen und deren messtechnischen Auswirkungen allerdings bekannt sein und gegebenenfalls kompensiert werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung sieht vor, dass das erste Heizelement baugleich zu dem zweiten Heizelement ist. Alternativ können die Heizelemente auch unterschiedlich aufgebaut sein. Dann müssen die entsprechenden Abweichungen und deren messtechnischen Auswirkungen allerdings bekannt sein und gegebenenfalls kompensiert werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung sieht vor, dass der erste Temperatursensor und der zweite Temperatursensor in einer Brückenschaltung angeordnet sind, wobei dem ersten Temperatursensor ein erster Widerstand in Serie vorgeschaltet ist und wobei dem zweiten Temperatursensor ein zweiter Widerstand in Seite vorgeschaltet ist, wobei der erste Widerstand und der zweite Widerstand baugleich sind.
Alternativ können beide physikalischen Messgrößen separat digital erfasst werden (beispielsweise unter Verwendung eines Analog-Digital-Wandlers) und die Differenz anschließend digital gebildet werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ist vorgesehen, dass das Messrohr aus einem optisch intransparenten, insbesondere metallischen, Material besteht. Im Gegensatz zur etablierten und bekannten Messmethodik zur Blasenerkennung basierend auf Ultraschall ist die erfindungsgemäße Sensoranordnung, bzw. das Verfahren, auch in metallischen Messrohren, bzw. Rohrleitungen, einsetzbar. Selbstverständlich können für das Messrohr neben metallischen Materialien auch andere geeignete Materialien oder auch transparente Materialien verwendet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ist vorgesehen, dass das erste Heizelement, das zweite Heizelement, der erste Temperatursensor und der zweite Temperatursensor, bzw. der als erstes Heizelement betriebene erste Temperatursensor und der als zweites Heizelement betriebene zweite Temperatursensor auf der Außenwand des Messrohrs angeordnet sind.
Gemäß einer vorteilhaften alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ist vorgesehen, dass das erste Heizelement, das zweite Heizelement, der erste Temperatursensor und der zweite Temperatursensor, bzw. der als erstes Heizelement betriebene erste Temperatursensor und der als zweites Heizelement betriebene zweite Temperatursensor im Inneren des Messrohrs angeordnet sind. Im Inneren des Messrohrs bedeutet, dass die das zweite Heizelement, der erste Temperatursensor und der zweite Temperatursensor, bzw. der als erstes Heizelement betriebene erste Temperatursensor und der als zweites Heizelement betriebene zweite Temperatursensor beispielsweise auf der Innenwand des Messrohr aufgebracht, bzw. an dieser angebracht sein können. Alternativ ist es beispielsweise auch möglich, dass das zweite Heizelement, der erste Temperatursensor und der zweite Temperatursensor, bzw. der als erstes Heizelement betriebene erste Temperatursensor und der als zweites Heizelement betriebene zweite Temperatursensor in das Messrohr eingesteckt sind und beispielsweise von der Innenwand des Messrohres abgesetzt sind.
Alternativ können die Messstellen auch verschieden ausgestaltet sein - beispielsweise kann sich die erste Messstelle (und das entsprechende erste Heizelement und/oder der entsprechende erste Temperatursensor) außerhalb des Messrohrs befinden, während sich die zweite Messstelle (und das entsprechende zweite Heizelement und/oder der entsprechende zweite Temperatursensor) innerhalb des Messrohres befindet, und vice versa.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 : eine schematische Darstellung zweier beispielhafter Applikationen von erfindungsgemäßen Sensoranordnungen;
Fig. 2: einen schematischen Schaltplan zur Veranschaulichung des Messprinzips der erfindungsgemäßen Sensoranordnung;
Fig. 3: einen Graph, aufweisend einen ersten Verlauf der Differenz der elektrischen Messgrößen; und
Fig. 4: einen weiteren Graph, aufweisend einen zweiten Verlauf der Differenz der elektrischen Messgrößen.
Fig. 1 zeigt zwei beispielhafte Aufbauten, bzw. Applikationen einer Sensoranordnungen, welche zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestaltet sind.
Fig. 1a) zeigt ein metallisches Messrohr MR, beispielsweise bestehend aus Chromstahl, welches in Flussrichtung FR von einem fluiden zweiten Medium MD2 durchflossen wird, beispielsweise von Wasser. Zur Detektion von eventuellen Blasen BL eines zweiten Mediums, beispielsweise Luftblasen, sind auf der Außenwand des Messrohrs MR an Position einer ersten Messstelle MS1 ein erster Temperatursensor TS1 und an Position einer zweiten Messstelle MS2 ein zweiter Temperatursensor TS2 aufgebracht. Bei den Temperatursensoren TS1 , TS2 handelt es sich um zwei Platinelemente (beispielsweise PT50), die in Dünnschichttechnik auf einem Substrat aufgebracht sind. Alternativ zu Platinelementen könnten auch Thermoelemente verwendet werden.
Durch einen Eintrag von elektrischem Strom in die Temperatursensoren TS1 , TS2 sind diese als Heizelemente HZ1 , HZ2 zum Emittieren von elektrischer Energie verwendbar. Es handelt sich also jeweils um ein einzelnes Element, welches als Temperatursensor und als Heizelement betreibbar ist.
Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Temperatursensoren TS1 , TS2 und die Heizelemente HZ1 , HZ2 Einzelelemente sind, also getrennt voneinander an Position der jeweiligen Messstellen MS1 , MS2 angebracht sind.
Die Heizelemente HZ1 , HZ2, bzw. Temperatursensoren TS1 , TS2 sollten möglichst gut mit dem zweiten fluiden Medium MD2 gekoppelt sein. Methoden zur Anbringung am Messrohr und beispielhafte Aufbauten der Heizelemente/Temperatursensoren zur Verbesserung des Wärmeübertrags von Heizelement HZ1 , HZ2 ins zweite Medium MD2, bzw. vom zweiten Medium zu den Temperatursensoren TS1 , TS2 sind in der DE 10 2016 116101 A1 oder in der DE 102018 130547 A1 offenbart.
Der Abstand der beiden Messstellen MS1 , MS2 zueinander sind abhängig von der Größe der Heizelemente HZ1 , HZ2, des Durchmessers des Messrohrs MR1 und der mittleren zu erwartenden Blasen-, bzw. Tröpfchengröße. Ein symmetrischer Aufbau der Heizelemente HZ1 , HZ2, bzw. der Temperatursensoren TS1 , TS2 in puncto physikalischer Kenngrößen (bspw. elektrischer Widerstandswert) vereinfacht die Ansteuerung der Sensoranordnung und die Auswertung der Messgrößen U1 , U2.
Fig. 1 b) zeigt einen alternativen Aufbau der erfindungsgemäßen Sensoranordnung. Hier sind die Heizelemente HZ1 , HZ, bzw. die Temperatursensoren TS1 , TS2 (auch hier entweder jeweils als gemeinsames Element oder als Einzelelemente) als Stäbchen oder Keramikplättchen ausgestaltet, eventuell von einer Schutzhülle (Thermowell) umgeben und im Inneren des Messrohrs MR angebracht und kontaktieren das zweite Medium MD2 unmittelbar. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine hohe Sensitivität erreicht. Nachteilig ist, dass die Temperatursensoren TS1 , TS2, beziehungsweise die Heizelemente HZ1 , HZ2 durch den Kontakt mit dem zweiten Medium MD2 Schaden nehmen könnten und/oder den Fluss des zweiten Mediums MD2 beeinflussen könnten, bspw. durch Erzeugen von Turbulenzen.
Zum Detektieren der Blasen BL werden die beiden Heizelemente HZ1 , HZ2 mit elektrischem Strom versorgt. In Fig. 2 ist hierfür ein beispielhafter Schaltplan abgebildet, wenn die Heizelemente HZ1 , HZ2 und die Temperatursensoren TS1 , TS2 jeweils als gemeinsames Element ausgebildet sind.
Den Heizelementen/Temperatursensoren ist jeweils ein elektrischer Widerstand R1 , R2 vorgeschaltet, so dass sich eine Vollbrücke ergibt. Durch Beaufschlagen mit einer Versorgungsspannung U_VS werden die Durch das Versorgen mit elektrischem Strom emittieren die Heizelemente HZ1 , HZ2 Wärme an die jeweilige unmittelbare Umgebung der ersten Messstelle MS1 und der zweiten Messstelle MS2. Für den Fachmann versteht es sich selbst, dass auch weitere Schaltungs-ZMessarten verwendet werden können, bspw. Halbbrücken oder ein digitales Erfassen der beiden physikalischen Messgrößen.
Unmittelbar oder während des Beaufschlagens mit dem elektrischen Strom wird jeweils als elektrische Messgröße die Spannung U1 , welche im Spannungsteiler zwischen dem Widerstand R1 und dem ersten Temperatursensor TS1 anliegt und die Spannung U2 , welche im Spannungsteiler zwischen dem Widerstand R1 und dem ersten Temperatursensor TS1 anliegt erfasst. Die durch die Heizelemente HZ1 , HZ2 emittierte Wärme wird abhängig von der Beschaffenheit des zweiten Mediums MD2 und der Strömungsgeschwindigkeit unterschiedlich abgetragen, das heißt, dass (angenommen eine konstante Heizleistung jeweilige Temperatur am Heizelement HZ1 , HZ2 und in der unmittelbaren Umgebung des Heizelements HZ1 , HZ2 unterschiedlich ist. Die Spannung über dem Temperatursensor TS1 , TS2 verändert sich somit, abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit und den physikalischen Eigenschaften des zweiten Mediums MD2. Wenn nun eine Blase BL, bestehend aus dem ersten Messmedium (im vorliegenden Beispiel Luft) an einer Messstelle MS1 , MS2 vorbeizieht, ändert sich folglich kurzfristig der Wärmeabtrag, da sich die physikalischen Eigenschaften des zweiten Messmediums kurzfristig ändern. Jedoch wird derselbe Effekt erzielt, wenn sich die Strömungsgeschwindigkeit ändert.
Erfindungsgemäß wird nun die Differenz AU zwischen der Spannung U1 und der Spannung U2 gebildet und aufgezeichnet. Dadurch sind vorbeiziehende Blasen BL gut von einer Änderung der Strömungsgeschwindigkeit unterscheidbar.
In Fig. 3 (Änderung der Differenz AU bei Vorbeiziehen einer Blase an beiden Messstellen MS1 , MS2) und Fig. 4 (Änderung der Strömungsgeschwindigkeit) sind diese Phänomene veranschaulicht. In beiden Abbildungen ist ein Graph basierend auf realen Messungen gezeigt, dessen Ordinate die Differenz AU und dessen Abszisse den Zeitverlauf t darstellt. Gezeigt ist jeweils der zeitliche Verlauf der erfassten Differenz AU.
Im Fall, dass sich eine Blase BL im zweiten Messmedium MD2 befindet (Fig. 3), ändert sich der Wärmeabtrag bei einem gegebenen Zeitpunkt nur an einem der Heizelemente HZ1 , HZ2, da die Messstellen MS1 , MS2 räumlich getrennt sind. Das bedeutet, dass sich, die Differenz AU der beiden Spannungen U1 , U2 ändern wird. Im Zeitintervall At sind zwei Peaks abgebildet, da die Blase zuerst an der ersten Messstelle MS1 und anschließend an der zweiten Messstelle MS2 vorbeizieht. Der zweite Peak verläuft in negativer Richtung, da die Subtraktion der Spannungen U1 und U2 nicht kommutativ ist.
Im Fall einer Strömungsänderung (Fig. 4) ändert sich der Wärmeabtrag zwar ebenfalls, doch diese Änderung findet bei beiden Messstellen MS1 , MS2 simultan statt, d.h. die Differenz AU bleibt konstant. Das erfindungsgemäße Verfahren der Blasenerkennung ist daher strömungsunabhängig. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf eine Vielzahl von Mediumskombinationen (MD1 <->MD2) anwendbar und nicht ausschließlich auf Blasen BL (bei denen das erste Medium gasförmig vorliegt) beschränkt. Auch Tröpfchen (das zweite Medium liegt in flüssiger Form, nicht mischbar mit dem zweiten Medium ML2, vor) können zuverlässig detektiert werden. Bei regelmäßigem Auftreten von Blasen BL, bzw. Tröpfchen kann auch auf die Durchflussgeschwindigkeit (Time-Of-Flight), bzw. auf die Fließrichtung FR geschlossen werden (siehe Fig. 3). Mit Kenntnis des Abstandes d der beiden
Messstellen MS1 , MS2 und der gemessenen Zeit At zwischen den beiden Peaks gilt für die Fliessgeschwindigkeit v: v = d/At.
Auch ist eine Kombination eines konventionellem thermischen Strömungssensors (anemometrisch, kalorimetrisch oder time-of-flight), welcher üblicherweise zwei Heizelemente HZ1 , HZ2 aufweist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist möglich. Beispielsweise misst ein solcher thermischer Strömungssensor in einem ersten Messmodus die Durchflussgeschwindigkeit des zweiten Mediums MD2 in dem Messrohr. In einem zweiten Messmodus wird das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt. In regelmäßigen Zeitabständen, bzw. alternierend wechselt der thermische Strömungssensor zwischen den beiden Messmodi.
Bezugszeichenliste
BL Blasen
FR Flussrichtung
HE1 erstes Heizelement
HE2 zweites Heizelement
MD1 erstes Medium
MD2 zweites Medium
MS1 erste Messstelle
MS2 zweite Messstelle
R1 erster Widerstand
R2 zweiter Widerstand
TS1 erster Temperatursensor
TS2 zweiter Temperatursensor
U1 erste elektrische Messgröße
U2 zweite elektrische Messgröße
At erfasste Zeit zwischen Änderungen der beiden
Messgrößen
AU Differenz der Messgrößen
AU_Ref Referenzwert

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Detektieren von Blasen (BL) oder Tröpfchen eines ersten Mediums (MD1) in einem ein Messrohr (MR) durchströmenden fluiden zweiten Medium (MD2), wobei am Messrohr (MR) ein erstes Heizelement (HE1) an einer ersten Messstelle (MS1) angeordnet ist, wobei am Messrohr (MR) ein zweites Heizelement (HE2) an einer zweiten Messstelle (MS2) angeordnet ist, wobei die zweite Messstelle (MS2) von der ersten Messstelle (MS2) in Flussrichtung (FR) beabstandet angeordnet ist, umfassend:
Heizen des ersten Heizelements (HE1) und des zweiten Heizelements (HE2) mittels elektrischer Energie,
Simultanes Erfassen der Umgebungstemperatur der ersten Messstelle (MS1) mittels eines ersten Temperatursensors (TS1) und der Umgebungstemperatur der zweiten Messstelle (MS2) mittels eines zweiten Temperatursensors (TS2), wobei für das Erfassen der Umgebungstemperatur der ersten Messstelle (MS1) eine erste elektrische Messgröße (U1) des ersten Temperatursensors (TS1) ermittelt wird, und wobei für das Erfassen der Umgebungstemperatur der zweiten Messstelle (MS2) eine zweite elektrische Messgröße (U2) des zweiten Temperatursensors (TS2) ermittelt wird, Bilden einer Differenz (AU) zwischen der ersten elektrischen Messgröße (U1) und der zweiten elektrischen Messgröße (U2), und
Vergleichen des Betrags der Differenz (AU) mit einem Referenzschwellwert (AU_Ref), wobei das Vorliegen einer Blase (BL), bzw. eines Tröpfchens detektiert wird, wenn der Betrag der Differenz (AU) den Referenzschwellwert (AU_Ref) zumindest kurzzeitig überschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die erste elektrische Messgröße (U1) eine über dem ersten Temperatursensor (TS1) abfallende erste Spannung und/oder ein durch den ersten Temperatursensor (TS1) strömender erster Stromwert ist, und wobei die zweite elektrische Messgröße (U2) eine über dem zweiten Temperatursensor (TS2) abfallende zweite Spannung und/oder ein durch den zweiten Temperatursensor (TS2) strömender zweiter Stromwert ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Zeit (At) zwischen einer Änderung der ersten Messgröße (U1) und einer entsprechenden Änderung der zweiten Messgröße (U2) erfasst wird, wobei anhand der erfassten Zeit (At) und eines bekannten Abstands zwischen der ersten Messstelle (MS1) und der zweiten Messstelle (MS2) eine Fließgeschwindigkeit der Blase (BL) oder des T röpfchens und/oder die Flussrichtung (FR) des fluiden zweiten Mediums (MD2) und/oder der Blase (BL) oder des Tröpfchens bestimmt wird.
4. Sensoranordnung mit einem Messrohr (MR), einem ersten Heizelement (HE1), einem zweiten Heizelement (HE2), einem ersten Temperatursensor (TS1), einem zweiten Temperatursensor (TS2) und einer Regel-ZAuswerteeinheit, wobei die Regel-ZAuswerteeinheit dazu ausgestaltet ist, das erste Heizelement (HE1), das zweite Heizelement (HE2), den ersten Temperatursensor (TS1) und den zweiten Temperatursensor (TS2) derart anzusteuern, dass das Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3 durchgeführt wird.
5. Sensoranordnung nach Anspruch 4, der erste Temperatursensor (TS1) als erstes Heizelement (HE1) betrieben ist, und wobei der zweite Temperatursensor (TS2) als zweites Heizelement (HE2) betrieben ist.
6. Sensoranordnung nach Anspruch 4, wobei das erste Heizelement (HE1) und der erste Temperatursensor (TS1) separate Elemente sind, und wobei das zweite Heizelement (HE2) und der zweite Temperatursensor (TS2) separate Elemente sind.
7. Sensorelement nach Anspruch 5 oder 6, wobei das erste Heizelement (HE1) und das zweite Heizelement (HE2), bzw. der erste Temperatursensor (TS1) und der zweite Temperatursensor (TS2) PCT- oder NTC- Widerstandselemente sind, insbesondere bestehend aus Platin.
8. Sensorelement nach Anspruch 6, wobei der erste Temperatursensor (TS1) und der zweite Temperatursensor (TS2) Thermoelemente sind.
9. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der erste Temperatursensor (TS1) baugleich zu dem zweiten Temperatursensor (TS2) ist.
10. Sensoranordnung nach zumindest einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei das erste Heizelement (HE1) baugleich zu dem zweiten Heizelement (HE2) ist.
11. Sensoranordnung nach zumindest einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei der erste Temperatursensor (TS1) und der zweite Temperatursensor (TS2) in einer Brückenschaltung angeordnet sind, wobei dem ersten Temperatursensor (TS1) ein erster Widerstand (R1) in Serie vorgeschaltet ist und wobei dem zweiten Temperatursensor (TS2) ein zweiter Widerstand (R1) in Seite vorgeschaltet ist, wobei der erste Widerstand (R1) und der zweite Widerstand (R2) insbesondere baugleich sind.
12. Sensoranordnung nach zumindest einem der Ansprüche 4 bis 11 , wobei das Messrohr (MR) aus einem optisch intransparenten, insbesondere metallischen, Material besteht. 14 Sensoranordnung nach zumindest einem der Ansprüche 4 bis 12, wobei das erste Heizelement (HE1), das zweite Heizelement (HE2), der erste Temperatursensor (TS1) und der zweite Temperatursensor (TS2), bzw. der als erstes Heizelement (HE1) betriebene erste Temperatursensor (TS1) und der als zweites Heizelement (HE2) betriebene zweite Temperatursensor (TS2) auf der Außenwand des Messrohrs (MR) angeordnet sind. Sensoranordnung nach zumindest einem der Ansprüche 4 bis 13, wobei das erste Heizelement (HE1), das zweite Heizelement (HE1), der erste Temperatursensor (TS1) und der zweite Temperatursensor (TS2), bzw. der als erstes Heizelement (HE1) betriebene erste Temperatursensor (TS1) und der als zweites Heizelement (HE1) betriebene zweite Temperatursensor (TS2) im Inneren des Messrohrs (MR) angeordnet sind.
PCT/EP2022/072451 2021-09-02 2022-08-10 Verfahren zum detektieren von blasen oder tröpfchen eines ersten mediums in einem ein messrohr durchströmenden fluiden zweiten medium WO2023030844A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202280059563.0A CN117980704A (zh) 2021-09-02 2022-08-10 用于检测流过测量管的流体第二介质中的第一介质的气泡或液滴的方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021122790.9A DE102021122790A1 (de) 2021-09-02 2021-09-02 Verfahren zum Detektieren von Blasen oder Tröpfchen eines ersten Mediums in einem ein Messrohr durchströmenden fluiden zweiten Medium
DE102021122790.9 2021-09-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023030844A1 true WO2023030844A1 (de) 2023-03-09

Family

ID=83151565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2022/072451 WO2023030844A1 (de) 2021-09-02 2022-08-10 Verfahren zum detektieren von blasen oder tröpfchen eines ersten mediums in einem ein messrohr durchströmenden fluiden zweiten medium

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN117980704A (de)
DE (1) DE102021122790A1 (de)
WO (1) WO2023030844A1 (de)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001081872A1 (de) * 2000-04-25 2001-11-01 Sensirion Ag Verfahren und vorrichtung zum messen des flusses einer flüssigkeit
DE102004030028A1 (de) * 2004-06-22 2006-01-12 SIMICON Gesellschaft für Hygiene-, Umwelt- und Sicherheitstechnik mbH Verfahren und Vorrichtung zur Messung von nichtkondensierbaren Gasen und Dämpfen in einem Dampf-Gasgemisch mit gleichzeitiger Bestimmung der Massen-oder Volumenströme der untersuchten Probe
EP3076137A1 (de) * 2015-11-13 2016-10-05 Sensirion AG Durchflusssensor zur bestimmung einer luftblase, insbesondere in einem katheter und entsprechendes verfahren
DE102016116101A1 (de) 2016-08-30 2018-03-01 Innovative Sensor Technology Ist Ag Sensorelement und thermischer Strömungssensor zur Messung einer physikalischen Größe eines Messmediums
EP3443995A1 (de) * 2017-08-15 2019-02-20 Biosense Webster (Israel) Ltd. Detektion von blasen in spülflüssigkeit
DE102018130547A1 (de) 2018-11-30 2020-06-04 Innovative Sensor Technology Ist Ag Sensorelement, Verfahren zu dessen Herstellung und thermischer Strömungssensor

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3939885A1 (de) 1989-12-01 1991-06-06 Siemens Ag Stroemungsdetektor
DE102005057687A1 (de) 2005-12-01 2007-06-06 Endress + Hauser Flowtec Ag Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Massedurchflusses eines fluiden Mediums
AP2017009838A0 (en) 2014-09-18 2017-03-31 Csir Electronically deriving a conclusion of the condition of slurry flow in a non-vertical conduit
DE102014119556A1 (de) 2014-12-23 2016-06-23 Endress + Hauser Flowtec Ag Thermisches Durchflussmessgerät

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001081872A1 (de) * 2000-04-25 2001-11-01 Sensirion Ag Verfahren und vorrichtung zum messen des flusses einer flüssigkeit
DE102004030028A1 (de) * 2004-06-22 2006-01-12 SIMICON Gesellschaft für Hygiene-, Umwelt- und Sicherheitstechnik mbH Verfahren und Vorrichtung zur Messung von nichtkondensierbaren Gasen und Dämpfen in einem Dampf-Gasgemisch mit gleichzeitiger Bestimmung der Massen-oder Volumenströme der untersuchten Probe
EP3076137A1 (de) * 2015-11-13 2016-10-05 Sensirion AG Durchflusssensor zur bestimmung einer luftblase, insbesondere in einem katheter und entsprechendes verfahren
DE102016116101A1 (de) 2016-08-30 2018-03-01 Innovative Sensor Technology Ist Ag Sensorelement und thermischer Strömungssensor zur Messung einer physikalischen Größe eines Messmediums
EP3443995A1 (de) * 2017-08-15 2019-02-20 Biosense Webster (Israel) Ltd. Detektion von blasen in spülflüssigkeit
DE102018130547A1 (de) 2018-11-30 2020-06-04 Innovative Sensor Technology Ist Ag Sensorelement, Verfahren zu dessen Herstellung und thermischer Strömungssensor

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021122790A1 (de) 2023-03-02
CN117980704A (zh) 2024-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007023840B4 (de) Thermischer Massendurchflussmesser und Verfahren zu dessen Betrieb
EP2869040B1 (de) Strömungssensor zur Bestimmung eines Strömungsparameters und Verfahren zur Bestimmung desselben
DE102007023823B4 (de) Thermischer Massendurchflussmesser und Verfahren zu seinem Betrieb
WO2019048210A1 (de) Thermisches durchflussmessgerät
DE10393185B4 (de) Kalorimetrischer Durchflussmesser
DE102011083287A1 (de) Verfahren zur Erfassung einer Strömungseigenschaft eines strömenden fluiden Mediums
DE102010030952B4 (de) Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Volumendurchflusses und/oder einer Durchflussgeschwindigkeit
DE102009000067A1 (de) Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Massedurchflusses und Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Anlagerung einer Substanz
DE102011081923B4 (de) Sensorchip zur Bestimmung eines Strömungsparameters eines Gases und Verfahren zur Bestimmung desselben
DE102014119231B4 (de) Thermisches Durchflussmessgerät mit Diagnosefunktion sowie zugehöriges Betriebsverfahren
EP3887770B1 (de) Thermischer strömungssensor und verfahren zum betreiben desselben
EP1038160B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur selbstkompensierenden messung des volumendurchflusses von gasen
WO2023030844A1 (de) Verfahren zum detektieren von blasen oder tröpfchen eines ersten mediums in einem ein messrohr durchströmenden fluiden zweiten medium
WO1995011427A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur insbesondere nicht invasiven ermittlung mindestens eines interessierenden parameters eines fluid-rohr-systems
EP4158285A1 (de) Thermischer strömungssensor und verfahren zum betreiben desselben
DE102010018948B4 (de) Thermischer Massendurchflussmesser mit zusätzlichen Sensormitteln sowie Verfahren zum Betrieb desselben
CH662884A5 (de) Waermemengenmesser.
DE102011010461A1 (de) Sensor, Vorrichtung und Verfahren zur thermischen Durchflussmessung
DE102011050716B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Online-Messung der Viskosität eines Fluids
DE1913544A1 (de) Messverfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Stroemungsgeschwindigkeit und Stroemungsrichtung eines Mediums
DE102018124069A1 (de) Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit Sensor zur Erfassung einer weiteren Messgröße
EP2795262B1 (de) Verfahren zur erkennung eines tröpfchenniederschlags an einem beheizten temperaturfühler
WO2022199960A1 (de) Thermischer sensor und verfahren zum betreiben desselben
CH704582A1 (de) Durchflussmesser.
DE102016100950A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Coriolis-Massedurchflussmessgeräts und diesbezügliches Coriolis-Massedurchflussmessgerät

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22762077

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280059563.0

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2022762077

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022762077

Country of ref document: EP

Effective date: 20240402