[发明专利]确定管道内流体的质量流的装置和方法

说明书

本发明涉及用于确定管道内流体的质量流率的装置。

本发明的另一个方面涉及用于确定管道内流体的质量流率的方法。

确定管道内流体的质量流率，这本身是众所周知。当前市售可得的自由流动牛奶流量计确定在一段确定时间周期内存在于牛奶流量计一部分内的牛奶量。通过对所确定的测量数量的所有值进行积分，计算在一定时间段内的全部牛奶产量。

这种自由流动牛奶流量计的缺点是，实际上所确定的牛奶产量经常不同于实际的牛奶产量。

本发明的目的是消除或者至少减少现有技术的这种缺点。为了这个目的，本发明提供用于确定管道内流体(例如流过管子的牛奶流)的质量流率的装置，该装置包括：

用于确定流体的电导率的测量构件；

用于确定流体在附加位置处的电导率的附加测量构件；以及

用于根据这些确定来确定管道内的流体的质量流率的处理部件，

其中，能够确定流动中的每横截面面积上的电阻系数。

根据本发明的本装置的一个优点是，所确定的牛奶产量与实际的牛奶产量相一致，或者至少在可接受的偏差内。

流体的电阻与该流体的电导率成正比。这意味着，当优选地能够确定在测量构件位置处的切割面中的电阻，且切割面更为优选地大体上垂直于流体的流动方向时，有可能确定在测量构件位置处的流体的电导率。利用已知的电导率，借助于本领域技术人员所知的公式，有可能确定在测量构件位置处的流体的特征密度。

在将该装置应用于测量在奶牛挤奶过程中的牛奶流动的情况下，那么可想而知牛奶流动连续地变化。在某个时刻，在流体流动中将存在着比下一个时刻更多的气体和泡沫。因此，特征密度也依赖于流体流动而发生变化。由于特征密度发生变化并且在两个不同的位置进行确定的事实，有可能确定流体的流动速度，其中在预定的时间周期内确定这个速度许多次，例如在2kHz的频率下。

特征密度还是对在测量构件的位置处的牛奶实际数量的量度。通过测量在确定时间点处的牛奶实际数量以及同时确定在同一时间点处的流动速度，有可能准确地确定流过管子的牛奶的质量流率。

本发明具有多种多样的优选实施方式，通过多个这种实施方式的后续描述，其将变得明显。本发明各个方面的有益发明特征，包括限定在从属权利要求中的测量，且决不会受限于在上面和/或下面所陈述的这些考虑。

根据本发明的装置的第一个优选实施方式的特征是，测量构件和/或附加测量构件呈圆形。这个实施方式的优点是，能够以这种方式将测量构件布置在管道的表面上，而不需要改变管道，在实践中管道经常已经存在。在布置一根新的管子的情况下，那么有可能使用常规的管子，由此例如节省不必要的开支。

根据本发明的装置的另一个优选实施方式的特征是，测量构件和/或附加测量构件能够放置在管道的内表面上，使得在使用期间，测量构件和/或附加测量构件与流体相接触。这个实施方式的优点是，因为测量构件与流体直接接触，所以测量结果更好。流体的可能变化可在测量构件处立即检测出，使得更小的变化也是可检测到的。

用于确定管道内流体的质量流率的装置的优选实施方式的特征是，每个测量构件和附加测量构件包括电极对。每个电极对包括相互隔离布置的第一电极和第二电极，这是有益的。施加至电极对的是波形信号，测量了波形信号的当前值。当这个当前值已知时，于是有可能通过本身已知的公式来确定流体的电导率。电极对的使用使得有可能以相对简单的方式来确定在测量构件和/或附加测量构件位置处的流体的电导率。

采用绝缘材料是为了避免电流经由与穿过流体的电流路径不同的路径流动。

在另一个优选的实施方式中，测量采取电势测定方式，优选地，其中借助于无源电极，根据从外部提供的关于无源电极的信号来测量电压。它的优点是避免了极化效应。测量直接取决于解决方案的电导率。还避免了电解，由此能够测量大范围的电导率。例如，通过应用更便宜的不锈钢电极而不是更为昂贵的铂电极，能够实现进一步的成本节省。

装置更为优选地包括工作电极，其优选地提供用于测量构件测量的目的的信号。它的优点是能够实现大测量范围，例如此处通过施加变化的电压有可能实现这样的优点，当进行测量时能够实现这一变化，由此能够达到高的输出分辨度。

在另一个优选的实施方式中，测量构件和附加测量构件的组合布置于一对工作电极中，优选地，其中布置工作电极是为了向两个测量构件提供信号。