[发明专利]热式流量计有效

专利信息
申请号: 201880047797.7 申请日: 2018-06-20
公开(公告)号: CN110945325B 公开(公告)日: 2021-09-03
发明(设计)人: 阿尔弗雷德·乌姆克雷尔;弗洛里安·克罗格曼 申请(专利权)人: 恩德莱斯+豪瑟尔韦泽尔有限商业两合公司;创新森塞科技IST公开股份有限公司
主分类号: G01F1/69 分类号: G01F1/69;G01F15/00
代理公司: 中原信达知识产权代理有限责任公司 11219 代理人: 穆森;戚传江
地址: 德国内*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 流量计
【说明书】:

发明涉及一种用于确定和/或监测通过管道(5)的自由流动的介质(4)的质量流量和/或流速的设备(1),设备(1)包括至少一个加热元件(2),加热元件(2)至少部分地和/或暂时地与介质(4)热接触,并且加热信号可以至少暂时地应用于加热元件(2)。本发明进一步涉及一种用于生产根据本发明的设备的方法。根据本发明,在面向介质(4)的区域中,固定元件(2)至少部分地被单元(8)包围,单元(8)包括具有各向异性的热导率的材料。

技术领域

本发明涉及一种用于确定和/或监测通过管道的可流动介质的质量流量和/或流速的装置以及一种用于生产本发明的装置的方法。该装置包括加热元件,该加热元件至少部分地和/或有时与介质热接触并且至少有时通过加热信号可操作。

背景技术

热式或量热式流量计通常应用在过程和/或自动化技术中。申请人生产和销售对应的现场设备,例如,以t-switch、t-trend和t-mass为商标。从现有技术本身已知热式或量热式流量计的基础的测量原理。从根本上说,流量,尤其是质量流量可以通过两种不同的方式确定。

在第一测量原理的情况下,传感器元件暴露于流过管道的介质并且以使其温度基本保持恒定的这种方式被加热。在已知的并且至少有时是恒定的情况下,可以通过将温度保持在恒定值所需的加热功率确定介质的性质,诸如介质的温度、其密度或甚至其组成、流经管道的介质的质量流量的性质。在这种情况下,介质的温度是该介质所具有的温度,而没有加热元件的额外热量输入。

相反,在替代测量原理的情况下,加热元件以恒定的加热功率和在加热元件下游测量到的介质的温度来操作。在这种情况下,测量到的介质温度会给出有关质量流量的信息。

而且,在所描述的两个测量原理的情况下,尤其是在介质的温度可变的情况下,第二传感器元件可以用于介质的温度测量。

热式流量计的加热元件通常以电阻加热器的形式被实施。例如,应用所谓的电阻元件(例如,RTD电阻元件(电阻温度检测器)),尤其是铂元件,诸如可在市场上以PT10、PT100和PT1000的名称获得。电阻元件经由例如由于增加了电流供应而提供给它们的电能的转换被加热。

为了记录质量流量和/或流速,使加热元件至少有时和/或部分地与介质热接触。在这方面,传感器元件可以例如直接放置在管道处或管道中,或者集成到传感器头中,该传感器头又可安装在现有管道中。在现有技术中描述的这两个以及其他选择是本发明的主题。

流量的确定基本上是基于以下知识:特定传感器元件和流动介质之间的热结电阻根据流速而变化。例如,如果在管道中没有出现流量,则经由导热、热辐射以及在给定的情况下还经由介质内的自由对流来进行热量从加热元件的排出。为了根据所描述的两个测量原理中的第一个保持一定的温度差,那么例如需要一定量的热量随时间恒定。相反,在存在流量的情况下,通过流动的,尤其是较冷的介质导致传感器元件的额外冷却。由于强制对流,发生了额外的热传输。因此,作为流量的结果,必须提供增加的加热功率,以便能够保持固定的温度差。

加热功率或测量到的温度与通过管道的介质的质量流量和/或流速之间的函数关系也可以通过所谓的传热系数来表达。另外,介质的各种热物理性质以及管道中的压力对测量到的流量都有影响。为了也考虑流量对这些变量的依赖性,例如,将不同的热物理性质以特征线的形式或作为函数方程的分量存储在流量计的电子单元内。

对于测量的高精度,加热元件与流动介质之间的热接触基本上是决定性的。因此,例如,在另外恒定的流量条件的情况下,加热元件的热阻的改变(导致从加热元件到介质的热传递的改变)可能会导致相当大的测量值误差。以这种方式引起的热阻的变化也称为传感器漂移。

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