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DE102004040110A1 - Method and device for determining and / or monitoring the mass flow - Google Patents

Method and device for determining and / or monitoring the mass flow Download PDF

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DE102004040110A1
DE102004040110A1 DE200410040110 DE102004040110A DE102004040110A1 DE 102004040110 A1 DE102004040110 A1 DE 102004040110A1 DE 200410040110 DE200410040110 DE 200410040110 DE 102004040110 A DE102004040110 A DE 102004040110A DE 102004040110 A1 DE102004040110 A1 DE 102004040110A1
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DE
Germany
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temperature sensor
heating unit
temperature
measuring medium
housing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE200410040110
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German (de)
Inventor
Christian Schneid
Dirk Dr. Boghun
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser Wetzer GmbH and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser Wetzer GmbH and Co KG
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Publication date
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Priority to PCT/EP2005/053651 priority patent/WO2006018366A2/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Massedurchflusses eines durch eine Rohrleitung (1) strömenden Messmediums (2). DOLLAR A Das erfindungsgemäße Verfahren weist die folgenden Verfahrensschritte auf: DOLLAR A - Ein beheizbarer Temperatursensor (3) wird mit dem Messmedium (2) in thermischen Kontakt gebracht; DOLLAR A - eine dem Temperatursensor (3) zugeordnete Heizeinheit (4) wird mit einem alternierenden Spannungs- oder Stromsignal beaufschlagt; DOLLAR A - der Massedurchfluss des Messmediums (2) durch die Rohrleitung (1) wird anhand der Amplitude und/oder anhand der Phase des Temperaturmesssignals bestimmt, wobei das Temperaturmesssignal dem Antwortsignal des Temperatursensors (3) auf die von der Heizeinheit (4) zugeführte alternierende Heizleistung entspricht.The invention relates to a method and a device for determining and / or monitoring the mass flow rate of a measuring medium (2) flowing through a pipeline (1). DOLLAR A The inventive method comprises the following steps: DOLLAR A - A heatable temperature sensor (3) is brought into thermal contact with the measuring medium (2); DOLLAR A - a the temperature sensor (3) associated with heating unit (4) is acted upon with an alternating voltage or current signal; DOLLAR A - the mass flow rate of the measuring medium (2) through the pipe (1) is determined by the amplitude and / or by the phase of the temperature measurement signal, wherein the temperature measurement signal the response signal of the temperature sensor (3) to the heating unit (4) supplied alternating Heating capacity corresponds.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein thermisches bzw. kalorimetrisches Verfahren und eine thermische bzw. kalorimetrische Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Durchflusses bzw. des Massedurchflusses eines durch eine Rohrleitung strömenden Messmediums. Bei dem Messmedium handelt es sich um ein fließfähiges Medium, insbesondere um ein flüssiges, ein dampfförmiges oder ein gasförmiges Medium.The The invention relates to a thermal or calorimetric Method and a thermal or calorimetric device for Determination and / or monitoring the flow or the mass flow of a flowing through a pipe medium to be measured. The measuring medium is a flowable medium, in particular a liquid, a vaporous one or a gaseous one Medium.

Herkömmliche thermische Durchflussmessgeräte verwenden meist zwei Temperatursensoren. Für industrielle Anwendung sind beide Temperatursensoren üblicherweise in ein Messrohr eingebaut, in dem der Durchfluss eines Messmediums gemessen wird. Einer der beiden Temperatursensoren ist ein sog. passiver Temperatursensor; er erfasst die aktuelle Temperatur des Messmediums. Bei dem zweiten Temperatursensor handelt es sich um einen sog. aktiven Temperatursensor, der über eine Heizeinheit beheizt wird. Als Heizeinheit ist entweder eine zusätzliche Widerstandsheizung vorgesehen, oder bei dem Temperatursensor selbst handelt es sich um ein Widerstandselement, z.B. um einen RTD (Resistance Temperature Detector) Temperatursensor, der selbst durch Umsetzung einer elektrischen Leistung (z.B. durch erhöhten Messstrom) erwärmt wird. Entsprechende Temperatursensoren werden beispielsweise von der Firma Honeywell angeboten und vertrieben.conventional thermal flowmeters usually use two temperature sensors. For industrial application are both temperature sensors usually installed in a measuring tube, in which the flow of a measuring medium is measured. One of the two temperature sensors is a so-called. passive temperature sensor; he records the current temperature of the Measuring medium. The second temperature sensor is a so-called active temperature sensor, which heats via a heating unit becomes. The heating unit is either an additional resistance heater provided, or the temperature sensor itself is around a resistive element, e.g. around an RTD (Resistance Temperature Detector) temperature sensor, which itself by implementing an electrical Performance (e.g., increased by Measuring current) becomes. Corresponding temperature sensors are for example of Honeywell offered and distributed.

Gemäß einer bekannten Ausführungsform wird der beheizbare Temperatursensor so beheizt, dass sich eine feste Temperaturdifferenz zwischen den beiden Temperatursensoren einstellt. Alternativ ist es auch bekannt geworden, über eine Regel-/Steuereinheit eine zeitkonstante Heizleistung einzuspeisen.According to one known embodiment the heated temperature sensor is heated so that a solid Temperature difference between the two temperature sensors sets. Alternatively, it has also become known via a control / control unit to feed in a constant heating power.

Tritt in dem Messrohr kein Durchfluss auf, so erfolgt die Ableitung der Wärme von dem beheizten Temperatursensor über Wärmeleitung, Wärmestrahlung und ggf. auch freie Konvektion innerhalb des Messmediums. Ist das zu messende Medium in Bewegung, kommt eine zusätzliche Abkühlung des beheizten Temperatursensors durch das vorbeiströmende kältere Medium hinzu. Durch das vorbeiströmende Messmedium tritt hier zusätzlich ein Wärmetransport infolge einer erzwungenen Konvektion auf. Um unter diesen Umständen die feste Temperaturdifferenz zwischen den beiden Temperatursensoren aufrecht zu erhalten, ist folglich eine höhere Heizleistung für den beheizten Temperatursensor erforderlich. Im Falle der Einspeisung einer zeitkonstanten Heizleistung verringert sich infolge des Durchflusses des Messmediums die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Temperatursensoren.kick in the measuring tube no flow, so the derivation of the Heat from the heated temperature sensor via Heat conduction, thermal radiation and possibly also free convection within the measuring medium. Is this To be measured medium in motion, comes an additional cooling of the heated temperature sensor by the passing one colder Add medium. Due to the flowing measuring medium occurs here additionally a heat transfer as a result of forced convection. To under these circumstances the fixed temperature difference between the two temperature sensors upright to obtain is therefore a higher one Heating power for the heated temperature sensor required. In the case of feed a constant heating power decreases as a result of the flow of the Measuring medium, the temperature difference between the two temperature sensors.

Es besteht ein funktionaler Zusammenhang zwischen der zum Beheizen des Temperatursensors notwendigen Heizenergie und dem Massedurchfluss eines vorgegebenen Messmediums durch eine Rohrleitung bzw. durch das Messrohr. Parameter sind – wie bereits angedeutet – die thermophysikalischen Eigenschaften des Messmediums selbst und der im Messmedium herrschende Druck. Sind die entsprechenden vom Durchfluss abhängigen Kennlinien für diese Parameter erstellt bzw. sind die entsprechenden Parameter in den Funktionsgleichungen bekannt, lässt sich der Massedurchfluss des Messmediums exakt bestimmen. Thermische Messgeräte, die auf dem zuvor beschriebenen Prinzip beruhen, werden von Endress+Hauser unter der Bezeichnung 't-mass' angeboten und vertrieben.It There is a functional relationship between the one to heat the temperature sensor necessary heating energy and the mass flow of a predetermined measuring medium through a pipe or through the measuring tube. Parameters are - like already indicated - the thermophysical properties of the medium itself and the pressure prevailing in the measuring medium. Are the corresponding from the flow dependent Characteristics for this Parameters are created or are the corresponding parameters in the Function equations known leaves the mass flow of the measuring medium can be determined exactly. thermal Measuring devices, the based on the previously described principle, are used by Endress + Hauser offered and sold under the name 't-mass'.

Wenig vorteilhaft ist es bei den bekannten thermischen Durchflussmessgeräten, dass stets zwei Temperatursensoren notwendig sind, was abgesehen von den Kosten für den zusätzlichen Temperatursensor auch einen entsprechenden Platzbedarf und eine relativ große Anzahl von elektronischen Bauelementen für die Auswertung der Temperaturmesssignale erforderlich macht. Darüber hinaus ist die Messgenauigkeit der bekannten Vorrichtung mit zwei Temperatursensoren dadurch eingeschränkt, dass sich hier relativ große Querempfindlichkeiten gegenüber Störgrößen, insbesondere von Temperatur- und Druckschwankungen im Messmediums zeigen und der unbeheizte Temperatursensor sich oftmals konstruktiv nur aufwendig von der Heizeinheit thermisch entkoppeln lässt.Little It is advantageous in the known thermal flow meters that always two temperature sensors are necessary, which apart from the cost of the additional Temperature sensor also has a corresponding space requirement and a relatively large Number of electronic components for the evaluation of the temperature measuring signals required. About that In addition, the measurement accuracy of the known device with two Temperature sensors limited by the fact that here relatively size Cross-sensitivities Disturbance variables, in particular of temperature and pressure fluctuations in the medium to show and The unheated temperature sensor often constructively only consuming thermally decoupled from the heating unit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine konstruktiv verbesserte Vorrichtung zur thermischen bzw. kalorimetrischen Bestimmung und/oder Überwachung eines in einer Rohrleitung strömenden Messmediums vorzuschlagen, das/die sich durch eine vergleichbare Messgenauigkeit auszeichnet, aber konstruktiv einfacher, preiswerter und fertigungstechnisch reproduzierbarer realisieren lässt.Of the Invention is based on the object, a method and a constructive improved device for thermal or calorimetric determination and / or monitoring a flowing in a pipeline Propose measuring medium, the / by a comparable Measuring accuracy is distinguished, but structurally simpler, cheaper and manufacturing reproducible realize.

Die Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens durch die nachfolgend genannten Verfahrensschritte gelöst:

  • – ein beheizbarer Temperatursensor wird mit dem Messmedium in thermischen Kontakt gebracht;
  • – eine dem Temperatursensor zugeordnete Heizeinheit bzw. der beheizbare Temperatursensor, z.B. ein RTD-Temperatursensor, wird mit einem alternierenden Spannungs- oder Stromsignal beaufschlagt;
  • – der Massedurchfluss des Messmediums durch die Rohrleitung wird anhand der Amplitude und/oder anhand der Phase des Temperaturmesssignals bestimmt, wobei das Temperaturmesssignal dem Antwortsignal des Temperatursensors auf die von der Heizeinheit zugeführte alternierende Heizleistung entspricht.
The object is achieved with respect to the method by the following method steps:
  • - A heatable temperature sensor is brought into thermal contact with the measuring medium;
  • A heating unit assigned to the temperature sensor or the heatable temperature sensor, eg an RTD temperature sensor, is subjected to an alternating voltage or current signal;
  • - The mass flow of the medium through the pipeline is determined by the amplitude and / or determined on the basis of the phase of the temperature measurement signal, wherein the temperature measurement signal corresponds to the response signal of the temperature sensor to the alternating heating power supplied by the heating unit.

Das wesentliche Merkmal der Erfindung – und zwar sowohl der Vorrichtung als auch des Verfahrens – ist, dass nur ein beheizbarer Temperatursensor benötigt wird. Auf eine separate Messung der Temperatur des Messmediums kann gänzlich verzichtet werden, wobei zu erwähnen ist, dass die Messung der Temperatur des Messmediums in der Praxis meist recht schwierig und aufwändig zu realisieren ist. Der zweite Temperatursensor, der die Temperatur des Messmediums bestimmt, ist erfindungsgemäß überflüssig. Durch die Einsparung eines Temperatursensors sowie der entsprechenden Elektronik kommt es natürlich zu einer Kosteneinsparung. Darüber hinaus sind zusätzliche und u.U. sehr aufwändige konstruktive Maßnahmen zur Entkopplung des Temperatursensors, der die Temperatur des Messmediums misst, von der Heizeinheit bzw. von dem beheizten Temperatursensor hinfällig. Vorteilhaft ist auch, dass nur ein Temperatursensor in Kontakt mit dem Messmedium ist; daher besteht eine verringerte Verschmutzungsgefahr und – da weniger Einbauten im Messrohr angeordnet sind – ist der Druckverlust im strömenden Messmedium geringer als bei der Verwendung von zwei Temperatursensoren. Da nur ein Temperatursensor erforderlich ist, ist darüber hinaus der Platzbedarf ebenfalls geringer als bei der bekannten Lösung, wodurch möglich ist, das thermische Durchflussmessgerät auch für Rohrleitungen mit entsprechend kleineren Durchmessern zu konzipieren.The essential feature of the invention - both the device as well as of the procedure - is, that only one heatable temperature sensor is needed. On a separate Measurement of the temperature of the medium can be completely dispensed with, wherein to mention is that measuring the temperature of the measuring medium in practice mostly quite difficult and expensive to realize. The second temperature sensor, which determines the temperature of the Determined measuring medium is unnecessary according to the invention. By the savings a temperature sensor and the corresponding electronics are Naturally at a cost saving. About that addition are additional and u.U. very elaborate constructive measures for decoupling the temperature sensor, which measures the temperature of the medium to be measured, from the heating unit or from the heated temperature sensor lapsed. Advantageous is also that only one temperature sensor in contact with the measuring medium is; therefore, there is a reduced risk of contamination and - because less Internals are arranged in the measuring tube - is the pressure loss in the flowing medium lower than when using two temperature sensors. There In addition, only one temperature sensor is required Space also less than in the known solution, which possible is, the thermal flow meter also for piping with accordingly to design smaller diameters.

Wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die Heizeinheit mit einem periodischen Spannungs- oder Stromsignal mit wechselnder Amplitude betrieben wird. Bevorzugt handelt es sich um ein Sinussignal, jedoch sind auch andere periodische Signalverläufe im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lösung anwendbar. Die Frequenz des Spannungs- oder Stromsignals ist dabei bevorzugt so gewählt, dass sich ein äquivalenter periodischer Verlauf des Temperaturmesssignals des Temperatursensors einstellt. Eine Änderung der Strömungsgeschwindigkeit des Messmediums und damit des thermischen Widerstands (also des Temperatursensors) wirkt sich daher primär auf die Amplitude (oder die Phase) des über die Zeit gemessenen Temperaturmesssignals aus. Bei der sich ändernden Amplitude handelt es sich um die maßgebliche Messgröße, da sie die Information über den Massedurchfluss in der Rohrleitung bzw. in dem Messrohr liefert. Störgrößen, wie Temperatur- oder Druckschwankungen des Messmediums, haben auf den Wechselanteil des Temperaturmesssignals keinen großen bzw. einen vernachlässigbaren Einfluss.essential Feature of the method according to the invention is that the heating unit with a periodic voltage or Current signal is operated with alternating amplitude. Preferred is it is a sinusoidal signal, but also other periodic ones waveforms applicable in connection with the solution according to the invention. The frequency the voltage or current signal is preferably selected so that an equivalent Periodic course of the temperature measurement signal of the temperature sensor established. A change the flow velocity the measuring medium and thus the thermal resistance (ie the Temperature sensor) therefore primarily affects the amplitude (or Phase) of the over the time measured temperature measurement signal. At the changing Amplitude is the relevant measure since they are the information about the Mass flow in the pipe or in the measuring tube delivers. Disturbance variables, such as Temperature or pressure fluctuations of the medium, have on the Alternating component of the temperature measurement signal no large or a negligible Influence.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bzw. wird die Frequenz und/oder die Amplitude des alternierenden Spannungs- oder Stromsignals in Abhängigkeit von der verwendeten Heizeinheit und/oder in Abhängigkeit von dem jeweiligen Messmedium bestimmt und/oder ausgewählt. Diese Maßnahme wird ergriffen, um einen äquivalenten Verlauf von Spannungs- oder Stromsignal und Temperaturmesssignal zu erreichen – das Temperaturmesssignal kann dem Spannungs- oder Stromsignal folgen.According to one advantageous development of the method according to the invention or the frequency and / or the amplitude of the alternating voltage or current signal depending from the heating unit used and / or depending on the particular Measuring medium determined and / or selected. This measure will taken to an equivalent Course of voltage or current signal and temperature measurement signal to achieve - that Temperature measurement signal can follow the voltage or current signal.

Wie bereits gesagt, beeinflussen Störgrößen wie Temperatur- und Druckschwankungen des Messmediums nicht den Wechselanteil des Temperaturmesssignals. Sie haben lediglich Einfluss auf den Gleichanteil (Offset) des Temperaturmesssignals. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens schlägt daher vor, dass aus dem Wechselanteil des Temperaturmesssignals der Massedurchfluss des Messmediums durch die Rohrleitung ermittelt wird, während anhand des Geichanteils des Temperaturmesssignals die Temperatur des Messmediums bestimmt wird. Es ist daher mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, Information über die Temperatur des Messmediums quasi als Nebenprodukt zu erhalten.As already said, disturbances affect how Temperature and pressure fluctuations of the medium not the AC component of the temperature measurement signal. They only influence the DC component (Offset) of the temperature measurement signal. An advantageous embodiment the method according to the invention beats therefore, that from the AC component of the temperature measurement signal determines the mass flow of the medium through the pipeline will, while based on the Geichanteils of the temperature measurement signal, the temperature the measuring medium is determined. It is therefore with the method according to the invention possible, information about to obtain the temperature of the medium measured as a by-product.

Bevorzugt ist gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass die Heizleistung der Heizeinheit bzw. des Temperatursensors auf einen näherungsweise konstanten Amplitudenwert geregelt wird. Aus einer Amplitudenänderung und/oder aus einer Phasenänderung des resultierenden Temperaturmesssignals lässt sich folglich auf den Massedurchfluss des Messmediums durch die Rohrleitung bzw. durch das Messrohr schließen.Prefers is according to one Embodiment of the inventive method provided that the heating power of the heating unit or the temperature sensor to an approximate constant amplitude value is controlled. From an amplitude change and / or from a phase change of resulting temperature measurement signal can therefore be on the mass flow of the medium to be measured through the pipe or through the measuring tube.

Die Aufgabe wird bezüglich der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch gelöst, dass eine dem Temperatursensor zugeordnete Heizeinheit und eine Regel-/Auswerteeinheit vorgesehen ist, dass der Temperatursensor so in dem Gehäuse angeordnet ist, dass er im Messbetrieb im thermischen Kontakt mit dem Messmedium ist, dass die Heizeinheit mit dem Temperatursensor thermisch in Verbindung steht, dass die Heizeinheit und/oder das Gehäuse so ausgestaltet sind/ist, dass die Heizeinheit definiert thermisch an das Messmedium gekoppelt ist, und dass die Regel-/Auswerteeinheit die Heizeinheit mit einem alternierenden Spannungs- oder Stromsignal beaufschlagt und anhand des Antwortsignals bzw. des Temperaturmesssignals des Temperatursensors den Massedurchfluss des Messmediums durch die Rohrleitung ermittelt. Wie bereits erwähnt, ist dem beheizbaren Temperatursensor (Pt100, Pt1000, usw.) eine zusätzlich angebrachte Widerstandsheizung zugeordnet, oder aber es handelt sich bei dem Temperatursensor um ein Widerstandselement, z. B. um einen RTD Temperatursensor.With regard to the device according to the invention, the object is achieved by providing a heating unit assigned to the temperature sensor and a control / evaluation unit such that the temperature sensor is arranged in the housing in such a way that it is in thermal contact with the measuring medium during measuring operation, that the heating unit is thermally associated with the temperature sensor that the heating unit and / or the housing is configured / is such that the heating unit is defined thermally coupled to the measuring medium, and that the control / evaluation unit acts on the heating unit with an alternating voltage or current signal and determined on the basis of the response signal or the temperature measurement signal of the temperature sensor, the mass flow rate of the measured medium through the pipeline. As already mentioned, the heatable temperature sensor (Pt100, Pt1000, etc.) is assigned an additionally attached resistance heater, or else the temperature sensor is a resistance element, e.g. B. around an RTD temperature sensor.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass ein möglichst konstanter und definierter Wärmetransport zwischen der Heizeinheit und dem Temperatursensor nahezu ausschließlich über Wärmeleitung erfolgt. Während der Temperatursensor in gutem thermischem Kontakt mit dem Messmedium steht, ist die Heizeinheit idealer Weise in sehr gutem thermischem Kontakt mit dem Temperatursensor, aber ansonsten von der Umgebung weitgehend thermisch entkoppelt. Das heißt, die einzige Verbindung, die die Heizeinheit zur Umgebung hat, ist über den Temperatursensor realisiert.The inventive device is characterized by the fact that it is as constant and defined as possible heat transport between the heating unit and the temperature sensor almost exclusively via heat conduction he follows. While the temperature sensor in good thermal contact with the measuring medium The heating unit is ideally in very good thermal Contact with the temperature sensor, but otherwise from the environment largely thermally decoupled. That is, the only connection which has the heating unit to the environment, is realized via the temperature sensor.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Heizeinheit in einem von dem Messmedium abgewandten Teilbereich des Gehäuses angeordnet ist. Zwischen der Innenwand des Gehäuses und der korrespondierenden Außenfläche der Heizeinheit ist ein Füllmaterial mit einer geringen thermischen Leitfähigkeit angeordnet. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass der Temperatursensor in einem dem Messmedium zugewandten Teilbereich des Gehäuses angeordnet ist, wobei zwischen der Innenwand des Gehäuses und der korrespondierenden Außenfläche des Temperatursensors ein Füllmaterial mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit vorgesehen ist. Der Temperatursensor selbst ist an der Stirnfläche des Gehäuses vorgesehen.According to one advantageous development of the device according to the invention is the heating unit arranged in a remote from the measuring medium portion of the housing is. Between the inner wall of the housing and the corresponding Outer surface of the Heating unit is a filler with a low thermal conductivity arranged. About that In addition, it is proposed that the temperature sensor in a the Measuring medium facing portion of the housing is arranged, wherein between the inner wall of the housing and the corresponding outer surface of the Temperature sensor a filler is provided with a high thermal conductivity. Of the Temperature sensor itself is provided on the end face of the housing.

Nach einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Temperatursensors bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind der Temperatursensor und die Heizeinheit ringförmig ausgebildet, wobei der Temperatursensor und die Heizeinheit in dem dem Messmedium zugewandten Teilbereich des Gehäuses konzentrisch angeordnet sind. Hierbei findet sich die Heizeinheit im Innenbereich des Gehäuses, während der Temperatursensor im Außenbereich des Gehäuses angeordnet ist. Diese Art der Ausgestaltung bietet zudem den Vorteil einer Richtungsunabhängigkeit bei der Durchflussmessung. Herkömmliche thermische Durchflussmessgeräte oder Sensoranordnungen setzen dagegen oftmals eine definierte Einbaurichtung bzw. Einbaulage in Bezug zur Strömungsrichtung voraus. Die thermische Isolation der Heizeinheit von der Umgebung – mit Ausnahme des Temperatursensors – wird über das Einbringen eines Füllmaterials mit einer geringen thermischen Leitfähigkeit erreicht. Der Temperatursensor ist bevorzugt in direktem Kontakt mit der thermisch gut leitenden Innenwand des Gehäuses. Möglich ist selbstverständlich auch das Einbringen eines thermisch gut leitenden Füllmaterials zwischen dem Temperatursensor und der Innenwand des Gehäuses, falls zwischen dem Temperatursensor und dem Gehäuse ein Spalt frei bleibt.To an alternative embodiment of the temperature sensor according to the invention or the device according to the invention the temperature sensor and the heating unit are annular, wherein the temperature sensor and the heating unit in the measuring medium facing Part of the housing are arranged concentrically. Here you will find the heating unit inside the case, while the temperature sensor outdoors of the housing is arranged. This type of configuration also offers the advantage a directional independence in the flow measurement. conventional thermal flow meters or In contrast, sensor arrangements often set a defined installation direction or mounting position in relation to the flow direction ahead. The thermal insulation of the heating unit from the environment - except of the temperature sensor - is about the Introducing a filling material achieved with a low thermal conductivity. The temperature sensor is preferably in direct contact with the thermally highly conductive Inner wall of the housing. Possible is self-evident also the introduction of a thermally highly conductive filling material between the temperature sensor and the inner wall of the housing, if there is a gap between the temperature sensor and the housing.

Bevorzugt handelt es sich bei dem Füllmaterial mit der geringen thermischen Leitfähigkeit und/oder bei dem Füllmaterial mit der vergleichsweise hohen thermischen Leitfähigkeit um ein Vergussmaterial wie Polyurethan, Silikonkautschuk o.ä. Denkbar ist auch die Verwendung von Keramikpulver aus Al2O3, Magnesiumoxid oder vergleichbaren Substanzen. Für die Realisierung einer vergleichsweise schlechten Temperaturleitfähigkeit ist es auch möglich, die entsprechenden Bereiche einfach luftgefüllt zu belassen.The filler material with the low thermal conductivity and / or the filler material with the comparatively high thermal conductivity is preferably a potting material such as polyurethane, silicone rubber or the like. Also conceivable is the use of ceramic powder of Al 2 O 3 , magnesium oxide or comparable substances. For the realization of a comparatively poor thermal conductivity, it is also possible to leave the corresponding areas simply filled with air.

Wie bereits an vorhergehender Stelle erwähnt, wird als alternierendes Spannungs- oder Stromsignal vorteilhafter Weise ein periodisches Spannungs- oder Stromsignal genutzt. Bevorzugt ist das Spannungs- oder Stromsignal sinusförmig. Im Prinzip kann es jedoch jede beliebige periodische Form aufweisen.As already mentioned above, is called alternating Voltage or current signal advantageously a periodic voltage or current signal used. The voltage or current signal is preferred sinusoidal. In principle, however, it may have any periodic shape.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Eingabeeinheit vorgesehen, über die die Frequenz des alternierenden Spannungs- oder Stromsignals für die Heizeinheit so wählbar und einstellbar ist, dass das alternierende Antwort- bzw. Temperaturmessignal näherungsweise die gleiche Frequenz aufweist wie das alternierende Spannungs- bzw. Stromsignal. Hierdurch wird sichergestellt, dass zwischen dem Spannungs- oder Stromsignal und dem Temperaturmesssignal eine Äquivalenz besteht, wodurch die Auswertung erheblich vereinfacht wird.According to one advantageous embodiment of the Device according to the invention an input unit is provided over which the frequency of the alternating Voltage or current signal for the heating unit so selectable and adjustable is that the alternating response or temperature measurement signal approximately has the same frequency as the alternating voltage or Current signal. This will ensure that there is or current signal and the temperature measurement signal an equivalence exists, which considerably simplifies the evaluation.

Wie bereits zuvor erwähnt, ermittelt die Regel-/Auswerteeinheit anhand der Amplitude und/oder der Phase (also anhand des Wechselteils) des periodischen Antwortsignals bzw. des Temperaturmesssignals den Massedurchfluss des Messmediums durch die Rohrleitung.As mentioned earlier, determines the control / evaluation unit based on the amplitude and / or the Phase (ie based on the change part) of the periodic response signal or of the temperature measurement signal, the mass flow rate of the medium to be measured through the pipeline.

Als besonders vorteilhaft wird die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erachtet, nach der die Regel-/Auswerteeinheit anhand des Gleichanteils des Antwortsignals bzw. des Temperaturmesssignals zumindest eine weitere Zustandsvariable des in der Rohrleitung bzw. in dem Messrohr strömenden Messmediums ermittelt. Bei der Zustandsvariablen handelt es sich beispielsweise um die Temperatur des Messmediums.When Particularly advantageous is the embodiment of the device according to the invention according to which the control / evaluation unit uses the DC component the response signal or the temperature measurement signal at least one Further state variable of the measuring medium flowing in the pipeline or in the measuring tube determined. For example, the state variable is around the temperature of the medium to be measured.

Bevorzugt versorgt die Regel-/Auswerteeinheit die Heizeinheit mit einer konstanten Heizleistung.Prefers the control / evaluation unit supplies the heating unit with a constant Heating capacity.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist darüber hinaus so ausgestaltet, dass sie den Massedurchfluss entweder kontinuierlich misst, und/oder dass sie erkennt, ob der Massedurchfluss einen vorgegebenen Grenzwert unter- oder überschreitet. Im zweiten Fall wird die Vorrichtung also als Durchflussschalter verwendet, die erkennt, ob das Messmedium in Ruhe oder in Bewegung ist.The device according to the invention is furthermore designed such that it either continuously measures the mass flow rate and / or that it detects whether the mass flow rate undershoots or exceeds a predetermined limit value. In the second case, the device is thus as a flow used, which detects whether the measuring medium is at rest or in motion.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:The The invention will be explained in more detail with reference to the following figures. It shows:

1: einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 1 FIG. 3: a longitudinal section through a first embodiment of the device according to the invention, FIG.

1a: eine schematische Darstellung des in 1 gezeigten ersten erfindungsgemäßen beheizbaren Temperatursensors, 1a : a schematic representation of the in 1 shown first heatable temperature sensor according to the invention,

2: eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen beheizbaren Temperatursensors, 2 : a schematic representation of a second embodiment of the heatable temperature sensor according to the invention,

3: eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen beheizbaren Temperatursensors, 3 FIG. 1: a schematic representation of a third embodiment of the heatable temperature sensor according to the invention, FIG.

4: eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Heizleistung, wenn das Messmedium in Ruhe ist, 4 : a graphical representation of the time course of the heating power when the medium is at rest,

5: eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufs des korrespondierenden Temperaturmesssignals bei zunehmendem Massedurchfluss und bei konstanter Temperatur des Messmediums, 5 FIG. 2 is a graphical representation of the time profile of the corresponding temperature measuring signal with increasing mass flow and at a constant temperature of the measuring medium, FIG.

6: eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufs des korrespondierenden Temperaturmesssignals bei konstantem Massedurchfluss und bei steigender Temperatur des Messmediums und 6 : A graphical representation of the time course of the corresponding temperature measurement signal at constant mass flow and with increasing temperature of the medium and

7: eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufs des korrespondierenden Temperaturmesssignals bei abnehmendem Massedurchfluss und bei steigender Temperatur des Messmediums. 7 : A graphical representation of the time course of the corresponding temperature measurement signal with decreasing mass flow and with increasing temperature of the medium to be measured.

1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Bei dieser Ausführungsform sind die Heizeinheit 4 und der Temperatursensor 3 in Richtung der Längsachse 17 des Gehäuses 7 versetzt voneinander angeordnet. Die Heizeinheit 4 ist im mediumsabgewandten Bereich 8 des Gehäuses 7 angeordnet, während der Temperatursensor 3 im mediumszugewandten Bereich 9 des Gehäuses 7 positioniert ist. Im Bereich zwischen der Heizeinheit 4 und dem Temperatursensor 3 herrscht ein optimierter Wärmestrom, da in diesem Bereich ein Material 11 mit einer sehr guten Wärmeleitung angeordnet ist. Insbesondere handelt es sich bei dem Material 11 um Kupfer. Mit Ausnahme dieser direkten Verbindung zu dem Temperatursensor 3 ist der Wärmestrom der Heizeinheit 4 in alle anderen Richtung wirkungsvoll unterbunden, indem die entsprechenden Bereiche mit einem Material 12 mit einer geringen thermischen Leitfähigkeit aufgefüllt sind. Bevorzugt handelt es sich übrigens bei dem Material 12 mit der geringen thermischen Leitfähigkeit um einen Verguss. 1 shows a longitudinal section through a first embodiment of the device according to the invention. In this embodiment, the heating unit 4 and the temperature sensor 3 in the direction of the longitudinal axis 17 of the housing 7 offset from each other. The heating unit 4 is in the area away from the medium 8th of the housing 7 arranged while the temperature sensor 3 in the medium-facing area 9 of the housing 7 is positioned. In the area between the heating unit 4 and the temperature sensor 3 There is an optimized heat flow, as there is a material in this area 11 is arranged with a very good heat conduction. In particular, it is the material 11 around copper. Except for this direct connection to the temperature sensor 3 is the heat flow of the heating unit 4 effectively prevented in all other directions by the corresponding areas with a material 12 are filled with a low thermal conductivity. Incidentally, it is preferable for the material 12 with the low thermal conductivity around a potting.

Der mediumszugewandte Bereich 9 des Gehäuses 7, in dem der Temperatursensor 3 angeordnet ist, ist gleichfalls mit einem Verguss aufgefüllt. Allerdings handelt es sich herbei um einen Verguss aus einem Material 13 mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit. Hierdurch wird eine gute thermische Ankopplung des Temperatursensors 3 an das im Außenraum des mediumszugewandten Bereichs 9 des Gehäuses 7 befindliche Messmedium 2 erzielt.The medium-facing area 9 of the housing 7 in which the temperature sensor 3 is arranged is also filled with a potting. However, it is about a casting from a material 13 with a high thermal conductivity. As a result, a good thermal coupling of the temperature sensor 3 to the outside of the medium-facing area 9 of the housing 7 located measuring medium 2 achieved.

Über die Regel-/Auswerteeinheit 6 wird die Heizeinheit 4 mit einem periodischen Spannungs- oder Stromsignal bespeist, wobei die Heizleistung, die der Heizeinheit 4 zugeführt wird, bevorzugt über die Zeit konstant ist. Ein entsprechendes Spannungs- oder Stromsignal ist in der 3 dargestellt. Die Amplitude und/oder Frequenz des Spannungs- oder Stromsignals sind/ist über die Eingabeeinheit 16 vorgebbar bzw. einstellbar. Hierdurch lässt sich eine optimale Anpassung der Heizleistung an das in der Rohrleitung 1 bzw. in dem Messrohr strömende Messmedium 2 erreichen. Die Frequenz des Spannungs- oder Stromsignals ist so gewählt, dass das resultierende und die Information über den Massedurchfluss des Messmediums durch die Rohrleitung 1 tragende Temperatur- bzw. Antwortsignal dem Spannungs- oder Stromsignal folgen kann. Beide Signalformen sind daher zueinander äquivalent, was die Auswertung erheblich vereinfacht.About the control / evaluation unit 6 becomes the heating unit 4 fed with a periodic voltage or current signal, wherein the heating power of the heating unit 4 is supplied, preferably constant over time. A corresponding voltage or current signal is in the 3 shown. The amplitude and / or frequency of the voltage or current signal is / is via the input unit 16 predeterminable or adjustable. This allows an optimal adjustment of the heating power to that in the pipeline 1 or in the measuring tube flowing medium 2 to reach. The frequency of the voltage or current signal is chosen so that the resulting and the information about the mass flow of the medium through the pipeline 1 carrying temperature or response signal can follow the voltage or current signal. Both signal forms are therefore equivalent to one another, which considerably simplifies the evaluation.

Über Verbindungsleitungen 18 leitet die Regel-/Auswerteeinheit 6 die Information über den Massedurchfluss und/oder über andere Parameter, wie die Temperatur des Messmediums 2, an eine entfernte in der 1 nicht gesondert dargestellt Leitstelle weiter. Möglich ist es natürlich auch, die Information vor Ort auf einem Display auszugeben.Via connecting lines 18 directs the control / evaluation unit 6 the information about the mass flow and / or about other parameters, such as the temperature of the medium to be measured 2 , to a distant in the 1 not separately shown control center on. Of course, it is also possible to output the information on-site on a display.

In 1a ist eine stark schematisierte Darstellung des in 1 gezeigten ersten erfindungsgemäßen beheizbaren Temperatursensors 3 zu sehen.In 1a is a highly schematic representation of the in 1 shown first inventive heated temperature sensor 3 to see.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen beheizbaren Temperatursensors 3. Der wesentliche Unterschied zur ersten Ausführungsform besteht darin, dass die Heizeinheit 4 und der Temperatursensor 3 ringförmig ausgebildet sind und sich im mediumszugewandten Bereich 9 des Gehäuses 7 befinden. Wiederum besteht eine gute thermische Ankopplung zwischen der Heizeinheit 4 und dem Temperatursensor 3 über ein entsprechend angeordnetes thermisch gut leitfähiges Material 15. In allen anderen Bereichen ist die Heizeinheit 4 von ihrer Umgebung durch ein Material 12 mit geringer thermischer Leitfähigkeit thermisch entkoppelt. Vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung ist die relativ große Kontaktfläche zwischen Temperatursensor 3 und Messmedium 2. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of the heatable temperature sensor according to the invention 3 , The essential difference from the first embodiment is that the heating unit 4 and the temperature sensor 3 are annular and in the medium-facing region 9 of the housing 7 are located. Again, there is a good thermal coupling between the heating unit 4 and the temperature sensor 3 via a correspondingly arranged thermally highly conductive material 15 , In all other areas is the heating unit 4 from her order through a material 12 thermally decoupled with low thermal conductivity. An advantage of this embodiment is the relatively large contact area between the temperature sensor 3 and measuring medium 2 ,

In 3 ist eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen beheizbaren Temperatursensors 3 zu sehen. Bei dieser Ausführungsform übernimmt der Temperatursensor 3 gleichzeitig auch noch die Funktion des Heizelements 4, indem er durch Umsetzung einer elektrischen Leistung erwärmt wird. Bei dem Temperatursensor 3 handelt es sich um ein sog. Widerstandselement, z.B. um einen RTD (Resistance Temperature Detector) Temperatursensor, der selbst durch Umsetzung einer elektrischen Leistung (z.B. durch erhöhten Messstrom) auf einen vorgegebenen Temperaturwert erwärmt wird. Die Ansteuerung des Widerstands elements erfolgt mittels des zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei – in diesem Fall – der Temperatursensor 3 selbst mit einem alternierenden Spannungs- oder Stromsignal beaufschlagt wird, und wobei der Massedurchfluss bzw. der Durchfluss des Messmediums 2 durch die Rohrleitung 1 anhand der Amplitude und/oder anhand der Phase des Temperaturmesssignals bestimmt wird, wobei das Temperaturmessignal dem Antwortsignal des Temperatursensors 3 auf die dem Temperatursensor 3 zugeführte alternierende Heizleistung entspricht.In 3 is a schematic representation of a third embodiment of the heatable temperature sensor according to the invention 3 to see. In this embodiment, the temperature sensor takes over 3 at the same time also the function of the heating element 4 by being heated by implementation of an electric power. At the temperature sensor 3 it is a so-called resistance element, eg an RTD (Resistance Temperature Detector) temperature sensor, which itself is heated to a predetermined temperature value by conversion of an electrical power (eg by increased measurement current). The control of the resistance elements by means of the method according to the invention described above, wherein - in this case - the temperature sensor 3 itself with an alternating voltage or current signal is applied, and wherein the mass flow or the flow of the measured medium 2 through the pipeline 1 is determined on the basis of the amplitude and / or based on the phase of the temperature measurement signal, wherein the temperature measurement signal the response signal of the temperature sensor 3 on the the temperature sensor 3 supplied alternating heating power corresponds.

Der als Widerstandselement ausgebildete Temperatursensor 3 kann beispielsweise radial an der Innenwand des üblicherweise zylindrischen Gehäuses 7 positioniert sein. Er kann aber auch axial im Bereich der Stirnseite des Gehäuses aufgebracht bzw. angebracht sein. Bevorzugt ist der Temperatursensor 3 übrigens in Dünnfilmtechnik ausgeführt, allerdings sind auch andere Ausgestaltungen des Temperatursensors 3 in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich. Bei der zuvor genannten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorteilhaft, das Antwortsignal des Temperatursensors auf das periodische, z.B. sinusförmige, sägezahnförmige oder auch gepulste Spannungs- oder Stromsignal jeweils im Bereich der Minima oder der Maxima zu bestimmen. Dies ist aufgrund der thermischen Verzögerung sinnvoll, aber auch leicht realisierbar, da das Antwortsignal des Temperatursensors sowieso periodisch bestimmt werden muss, um eine Regelung der Heizleistung auf einen annähernd konstanten Wert realisieren zu können.The trained as a resistance element temperature sensor 3 can, for example, radially on the inner wall of the usually cylindrical housing 7 be positioned. But it can also be applied or mounted axially in the region of the end face of the housing. The temperature sensor is preferred 3 Incidentally, implemented in thin-film technology, but other configurations of the temperature sensor 3 in connection with the method according to the invention possible. In the aforementioned embodiment of the device according to the invention, it is advantageous to determine the response signal of the temperature sensor to the periodic, eg sinusoidal, sawtooth or pulsed voltage or current signal in each case in the range of minima or maxima. This is useful due to the thermal delay, but also easily feasible, since the response signal of the temperature sensor anyway has to be determined periodically in order to realize a control of the heating power to an approximately constant value.

Wie bereits zuvor erwähnt, ist in 4 eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Heizleistung mit einer über die Zeit nahezu konstanten Amplitude gezeigt. Mit dieser Heizleistung wird die Heizeinheit 4 bzw. der Temperatursensor 3 beaufschlagt. In den Figuren 5 – 7 sind die entsprechenden Verläufe des Antwortsignals bzw. des Temperaturmesssignals des Temperatursensor 3 in Abhängigkeit von verschiedenen Messgrößen oder von verschiedenen Parametern des Messmediums 2 zu sehen.As mentioned before, is in 4 a graphical representation of the time course of the heating power with an almost constant amplitude over time shown. With this heating power, the heating unit 4 or the temperature sensor 3 applied. In the figures 5 - 7 are the corresponding curves of the response signal or the temperature measurement signal of the temperature sensor 3 depending on different measured variables or on different parameters of the measuring medium 2 to see.

In 5 ist der zeitliche Verlauf des korrespondierenden Temperaturmesssignals bei zunehmendem Massedurchfluss und bei konstanter Temperatur des Messmediums 2 dargestellt. Während der Offset, also der Gleichanteil des Temperaturmesssignals, zumindest näherungsweise konstant bleibt, nimmt die Amplitude des Temperaturmesssignals über die Zeit ab. Im Wechselanteil des Temperaturmesssignals kommt die Abhängigkeit der Amplitude von dem Massedurchfluss zum Ausdruck: Je höher der Massedurchfluss, um so mehr Wärme gibt der Temperatursensor 3 pro Zeiteinheit an das strömende Medium 2 ab. Da die Amplitude eine funktionale Abhängigkeit zum Massedurchfluss besitzt, lässt sich der Massedurchfluss aus der Amplitude des Temperaturmesssignals bestimmen.In 5 is the time course of the corresponding temperature measurement signal with increasing mass flow and at a constant temperature of the medium to be measured 2 shown. While the offset, ie the DC component of the temperature measurement signal, remains at least approximately constant, the amplitude of the temperature measurement signal decreases over time. In the alternating component of the temperature measurement signal, the dependence of the amplitude on the mass flow is expressed: the higher the mass flow, the more heat the temperature sensor gives 3 per unit of time to the flowing medium 2 from. Since the amplitude has a functional dependence on the mass flow, the mass flow can be determined from the amplitude of the temperature measurement signal.

6 zeigt eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufs des korrespondierenden Temperaturmesssignals bei konstantem Massedurchfluss und bei steigender Temperatur des Messmediums 2. Da der Massedurchfluss konstant ist, ist die Amplitude des Temperaturmesssignals konstant; allerdings ändert sich nunmehr der Gleichanteil des Temperaturmesssignals. Da die Temperatur ansteigt, ändert das Temperaturmessignal seine Lage in Richtung der positiven Y-Achse. 6 shows a graphical representation of the time course of the corresponding temperature measurement signal at constant mass flow and with increasing temperature of the medium to be measured 2 , Since the mass flow rate is constant, the amplitude of the temperature measurement signal is constant; however, now the DC component of the temperature measurement signal changes. As the temperature rises, the temperature measurement signal changes its position in the direction of the positive Y-axis.

In 7 ist der zeitliche Verlauf des korrespondierenden Temperaturmesssignals bei abnehmendem Massedurchfluss und bei steigender Temperatur des Messmediums 2 dargestellt. Hier ändern sich also die eigentliche Messgröße 'Massedurchfluss' und ein Parameter 'Temperatur' des Messmediums 2. Die steigende Temperatur des Messmediums 2 drückt sich wiederum in einer Verschiebung des Gleichanteils des Temperaturmesssignals in Richtung der positiven Y-Achse aus; der abnehmende Massedurchfluss des Messmediums zeigt sich in einem Ansteigen der Amplitude des Wechselanteils des Temperaturmesssignals.In 7 is the time course of the corresponding temperature measurement signal with decreasing mass flow and with increasing temperature of the medium to be measured 2 shown. Here, therefore, the actual measurand 'mass flow' and a parameter 'temperature' of the medium to be measured change 2 , The rising temperature of the measuring medium 2 again expressed in a shift of the DC component of the temperature measurement signal in the direction of the positive Y axis; the decreasing mass flow of the measuring medium is reflected in an increase in the amplitude of the alternating component of the temperature measuring signal.

11
Rohrleitung / Messrohrpipeline / Measuring tube
22
Messmediummeasuring medium
33
Temperatursensortemperature sensor
44
Heizeinheitheating unit
55
Außenfläche der HeizeinheitOuter surface of the heating unit
66
Regel-/AuswerteeinheitControl / evaluation unit
77
Gehäusecasing
88th
Mediumsabgewandter Teilbereich des Gehäusesmedium averted Part of the housing
99
Mediumszugewandter Teilbereich des Gehäusesmedium facing Part of the housing
1010
Innenwand des Gehäusesinner wall of the housing
1111
Thermisch leitendes Materialthermal conductive material
1212
Füllmaterial mit geringer thermischer Leitfähigkeit / (Verguss, Luft)filling material with low thermal conductivity / (Potting, air)
1313
Füllmaterial mit hoher thermischer Leitfähigkeit / Vergussfilling material with high thermal conductivity / Casting
1414
Außenfläche des TemperatursensorsOutside surface of the temperature sensor
1515
Thermisch leitendes Materialthermal conductive material
1616
Eingabeeinheitinput unit
1717
Längsachselongitudinal axis
1818
Verbindungsleitungconnecting line

Claims (16)

Verfahren zur Bestimmung und/oder Überwachung des Massedurchflusses eines durch eine Rohrleitung (1) strömenden Messmediums (2), wobei ein beheizbarer Temperatursensor (3) mit dem Messmedium (2) in thermischen Kontakt gebracht wird, wobei eine dem Temperatursensor (3) zugeordnete Heizeinheit (4) oder beheizbare Temperatursensor (3) mit einem alternierenden Spannungs- oder Stromsignal beaufschlagt wird, und wobei der Massedurchfluss des Messmediums (2) durch die Rohrleitung (1) anhand der Amplitude und/oder anhand der Phase des Temperaturmesssignals bestimmt wird, wobei das Temperaturmessignal dem Antwortsignal des Temperatursensors (3) auf die von der Heizeinheit (4) zugeführte bzw. auf die dem Temperatursensor (3) zugeführte alternierende Heizleistung entspricht.Method for determining and / or monitoring the mass flow through a pipeline ( 1 ) flowing measuring medium ( 2 ), wherein a heatable temperature sensor ( 3 ) with the measuring medium ( 2 ) is brought into thermal contact with a temperature sensor ( 3 ) associated heating unit ( 4 ) or heated temperature sensor ( 3 ) is applied with an alternating voltage or current signal, and wherein the mass flow of the measured medium ( 2 ) through the pipeline ( 1 ) is determined on the basis of the amplitude and / or on the basis of the phase of the temperature measurement signal, the temperature measurement signal corresponding to the response signal of the temperature sensor ( 3 ) on the heating unit ( 4 ) or to which the temperature sensor ( 3 ) supplied alternating heating power corresponds. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Frequenz und/oder die Amplitude des alternierenden Spannungs- oder Stromsignals in Abhängigkeit von der verwendeten Heizeinheit (4) bzw. dem verwendeten Temperatursensor (3) und/oder in Abhängigkeit von dem jeweiligen Messmedium (2) bestimmt und/oder ausgewählt werden/wird.Method according to claim 1, wherein the frequency and / or the amplitude of the alternating voltage or current signal is dependent on the heating unit used ( 4 ) or the temperature sensor used ( 3 ) and / or depending on the respective measuring medium ( 2 ) is determined and / or selected. Verfahren nach Anspruch 1, wobei aus dem Wechselanteil des Temperaturmesssignals der Massedurchfluss des Messmediums (2) durch die Rohrleitung (1) ermittelt wird.The method of claim 1, wherein from the alternating component of the temperature measurement signal of the mass flow of the measuring medium ( 2 ) through the pipeline ( 1 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 1, wobei aus dem Geichanteil des Temperaturmesssignals die Temperatur des Messmediums (2) ermittelt wird.The method of claim 1, wherein from the Geichanteil of the temperature measuring signal, the temperature of the measuring medium ( 2 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Heizleistung der Heizeinheit (4) bzw. des Temperatursensors (3) auf einen näherungsweise konstanten Amplitudenwert geregelt wird.Method according to claim 1, wherein the heating power of the heating unit ( 4 ) or the temperature sensor ( 3 ) is controlled to an approximately constant amplitude value. Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Massedurchflusses eines Messmediums (2) durch eine Rohrleitung (1) mit einem in einem Gehäuse (7) angeordneten Temperatursensor (3), mit einer Heizeinheit (4) und mit einer Regel-/Auswerteeinheit (6), wobei der Temperatursensor (3) so in dem Gehäuse (7) angeordnet ist, dass er im Messbetrieb im thermischen Kontakt mit dem Messmedium (2) ist, wobei die Heizeinheit (4) mit dem Temperatursensor (3) thermisch in Verbindung steht, wobei die Heizeinheit (4) und/oder das Gehäuse (7) so ausgestaltet sind/ist, dass die Heizeinheit (4) von dem Messmedium (2) thermisch entkoppelt ist, und wobei die Regel-/Auswerteeinheit (6) die Heizeinheit (4) mit einem alternierenden Spannungs- oder Stromsignal beaufschlagt und anhand des Antwortsignals bzw. des Temperaturmesssignals des Temperatursensors (3) den Massedurchfluss des Messmediums (2) durch die Rohrleitung (1) ermittelt.Device for determining and / or monitoring the mass flow rate of a measuring medium ( 2 ) through a pipeline ( 1 ) with one in a housing ( 7 ) arranged temperature sensor ( 3 ), with a heating unit ( 4 ) and with a control / evaluation unit (6), wherein the temperature sensor ( 3 ) so in the housing ( 7 ) is arranged so that it is in thermal contact with the measuring medium ( 2 ), wherein the heating unit ( 4 ) with the temperature sensor ( 3 ) is thermally connected, wherein the heating unit ( 4 ) and / or the housing ( 7 ) are / is configured such that the heating unit ( 4 ) of the measuring medium ( 2 ) is thermally decoupled, and wherein the control / evaluation unit (6) the heating unit ( 4 ) acted upon by an alternating voltage or current signal and based on the response signal or the temperature measuring signal of the temperature sensor ( 3 ) the mass flow rate of the measuring medium ( 2 ) through the pipeline ( 1 ). Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Heizelement (4) in einem von dem Messmedium (2) abgewandten Teilbereich (8) des Gehäuses (7) angeordnet ist und wobei zwischen der Innenwand (10) des Gehäuses (7) und der korrespondierenden Außenfläche der Heizeinheit (4) ein Füllmaterial (12) mit einer geringen thermischen Leitfähigkeit vorgesehen ist.Apparatus according to claim 6, wherein the heating element ( 4 ) in one of the measuring medium ( 2 ) remote area ( 8th ) of the housing ( 7 ) and between the inner wall ( 10 ) of the housing ( 7 ) and the corresponding outer surface of the heating unit ( 4 ) a filling material ( 12 ) is provided with a low thermal conductivity. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Temperatursensor (3) in einem dem Messmedium (2) zugewandten Teilbereich (9) des Gehäuses (7) angeordnet ist und wobei zwischen der Innenwand (10) des Gehäuses (7) und der korrespondierenden Außenfläche (14) des Temperatursensors (3) ein Füllmaterial (13) mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit vorgesehen ist.Apparatus according to claim 6 or 7, wherein the temperature sensor ( 3 ) in a measuring medium ( 2 ) ( 9 ) of the housing ( 7 ) and between the inner wall ( 10 ) of the housing ( 7 ) and the corresponding outer surface ( 14 ) of the temperature sensor ( 3 ) a filling material ( 13 ) is provided with a high thermal conductivity. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Temperatursensor (3) und die Heizeinheit (4) ringförmig ausgebildet sind, wobei der Temperatursensor (3) und die Heizeinheit (4) in dem dem Messmedium (2) zugewandten Teilbereich (9) des Gehäuses (7) konzentrisch angeordnet sind, wobei die Heizeinheit (4) im Innenbereich des Gehäuses (7) angeordnet ist, wobei der Temperatursensor (3) im Außenbereich des Gehäuses (7) angeordnet ist, und wobei das Füllmaterial (12) mit der geringen thermischen Leitfähigkeit so angeordnet ist, das die Heizeinheit (4) thermisch von dem Gehäuse (7) entkoppelt.Apparatus according to claim 7 or 8, wherein the temperature sensor ( 3 ) and the heating unit ( 4 ) are annular, wherein the temperature sensor ( 3 ) and the heating unit ( 4 ) in which the measuring medium ( 2 ) ( 9 ) of the housing ( 7 ) are arranged concentrically, wherein the heating unit ( 4 ) in the interior of the housing ( 7 ), wherein the temperature sensor ( 3 ) in the outer area of the housing ( 7 ), and wherein the filler material ( 12 ) is arranged with the low thermal conductivity so that the heating unit ( 4 ) thermally from the housing ( 7 ) decoupled. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, wobei es sich bei dem Füllmaterial (12) mit der geringen thermischen Leitfähigkeit und/oder bei dem Füllmaterial (13) mit der hohen thermischen Leitfähigkeit um einen Verguss handelt.Device according to claim 7, 8 or 9, wherein the filling material ( 12 ) with the low thermal conductivity and / or with the filling material ( 13 ) with the high thermal conductivity is a potting. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei es sich bei dem alternierenden Spannungs- oder Stromsignal um ein periodisches Spannungs- oder Stromsignal handelt.Apparatus according to claim 6, wherein the alternating voltage or current signal is a periodic voltage or current is acting. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 11, wobei eine Eingabeeinheit (16) vorgesehen ist, über die die Frequenz des alternierenden Spannungs- oder Stromsignals für die Heizeinheit (4) so wählbar und einstellbar ist, dass das alternierende Antwort- bzw. Temperaturmesssignal näherungsweise die gleiche Frequenz aufweist wie das alternierende Spannungs- bzw. Stromsignal.Apparatus according to claim 6 or 11, wherein an input unit ( 16 ) is provided, via which the frequency of the alternating voltage or current signal for the heating unit ( 4 ) is selectable and adjustable so that the alternating response or temperature measurement signal has approximately the same frequency as the alternating voltage or current signal. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Regel-/Auswerteeinheit (6) anhand der Amplitude und/oder Phase des periodischen Antwortsignals bzw. des Temperaturmesssignals den Massedurchfluss des Messmediums (2) durch die Rohrleitung (1) ermittelt.Apparatus according to claim 12, wherein the control / evaluation unit ( 6 ) on the basis of the amplitude and / or phase of the periodic response signal or the temperature measuring signal, the mass flow rate of the measuring medium ( 2 ) through the pipeline ( 1 ). Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Regel-/Auswerteeinheit (6) anhand des Gleichanteils des Antwortsignals bzw. des Temperaturmesssignals zumindest eine weitere Zustandsvariable (p, T) des in der Rohrleitung (1) strömenden Messmediums (2) ermittelt.Apparatus according to claim 6, wherein the control / evaluation unit ( 6 ) on the basis of the DC component of the response signal or the temperature measurement signal at least one further state variable (p, T) of the in the pipeline ( 1 ) flowing measuring medium ( 2 ). Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Regel-/Auswerteeinheit (6) die Heizeinheit (4) so ansteuert, dass diese eine konstante Heizleistung einspeist.Apparatus according to claim 6, wherein the control / evaluation unit ( 6 ) the heating unit ( 4 ) so that it feeds a constant heat output. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6-15, die Regel-/Auswerteeinheit (6) so ausgestaltet ist, dass sie den Massedurchfluss kontinuierlich misst, und/oder dass sie erkennt, ob der Massedurchfluss einen vorgegebenen Grenzwert unter- oder überschreitet.Device according to one or more of claims 6-15, the control / evaluation unit ( 6 ) is configured to continuously measure the mass flow and / or that it detects whether the mass flow rate is below or above a predetermined threshold.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011075519A1 (en) * 2011-05-09 2012-11-15 Innovative Sensor Technology Ist Ag Method for determining mass flow rate of e.g. gas in main pipe, involves determining value of thermal characteristics of medium, so that flow rate value is determined based on amplitudes under consideration of thermal characteristics value
DE102016115326A1 (en) 2016-08-18 2018-02-22 Rehau Ag + Co Method and sensor device for determining the temperature of a medium and the flow rate of the medium through a flow cross section and their use

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009045811A1 (en) 2009-10-19 2011-04-21 Endress + Hauser Flowtec Ag Sensor for thermal flow rate measuring device, has cable electrically contacting resistance thermometer and passed through opened end of case, where case is partially filled with composite material that is utilized as filling material
DE102010018948B4 (en) 2010-04-30 2018-08-16 Abb Schweiz Ag Thermal mass flowmeter with additional sensor means and method of operation thereof

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2447617A1 (en) * 1974-10-05 1976-04-08 Ellenberger & Poensgen CALORIMETRIC FLOW CONTROLLER
DE3637497A1 (en) * 1985-11-05 1987-07-16 Walter Buerkle Method and device for sensing flow rates and/or through-flows
DE3713981A1 (en) * 1987-04-27 1988-11-17 Robert Buck HEAT TRANSFER MEASURING DEVICE, IN PARTICULAR FLOW CONTROLLER
US5117691A (en) * 1990-03-12 1992-06-02 The John Hopkins University Heated element velocimeter
DE4320326A1 (en) * 1993-06-18 1994-12-22 Siemens Ag Device for measuring a radial gas or liquid flow with a Wheatstone bridge of four temperature-sensitive resistors
DE19610885A1 (en) * 1996-03-20 1997-09-25 Ferdinand Dipl Ing Wind Heat transmission measuring unit with measurement head acted on by fluid to be measured
DE19654014C1 (en) * 1996-12-21 1998-07-02 Afm Sensorik Gmbh Flow measurement device working on calorimetric principle
DE19846917A1 (en) * 1997-12-06 1999-06-17 Draeger Medizintech Gmbh Method and device for operating a thermocouple
DE19913968A1 (en) * 1999-03-18 2000-10-05 Fafnir Gmbh Thermal flow sensor for determining the flow of liquid or gas through a pipe involves evaluating temperature of two sensors with the ambient temperature

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2924972A (en) * 1955-12-30 1960-02-16 Arnold E Biermann Fluid flowmeter
FR2085184B1 (en) * 1970-01-08 1973-07-13 Lafitte Rene
US4480467A (en) * 1982-11-29 1984-11-06 Hyperion, Inc. Flow monitoring device
DE3630393C2 (en) * 1985-09-10 1994-06-23 Sharp Kk Resistance thermometer
US4829819A (en) * 1987-07-21 1989-05-16 Environmental Instruments, Inc. In-line dual element fluid flow probe
DE29907566U1 (en) * 1999-04-28 1999-08-26 Honsberg & Co. KG, 42897 Remscheid Flow sensor

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2447617A1 (en) * 1974-10-05 1976-04-08 Ellenberger & Poensgen CALORIMETRIC FLOW CONTROLLER
DE3637497A1 (en) * 1985-11-05 1987-07-16 Walter Buerkle Method and device for sensing flow rates and/or through-flows
DE3713981A1 (en) * 1987-04-27 1988-11-17 Robert Buck HEAT TRANSFER MEASURING DEVICE, IN PARTICULAR FLOW CONTROLLER
US5117691A (en) * 1990-03-12 1992-06-02 The John Hopkins University Heated element velocimeter
DE4320326A1 (en) * 1993-06-18 1994-12-22 Siemens Ag Device for measuring a radial gas or liquid flow with a Wheatstone bridge of four temperature-sensitive resistors
DE19610885A1 (en) * 1996-03-20 1997-09-25 Ferdinand Dipl Ing Wind Heat transmission measuring unit with measurement head acted on by fluid to be measured
DE19654014C1 (en) * 1996-12-21 1998-07-02 Afm Sensorik Gmbh Flow measurement device working on calorimetric principle
DE19846917A1 (en) * 1997-12-06 1999-06-17 Draeger Medizintech Gmbh Method and device for operating a thermocouple
DE19913968A1 (en) * 1999-03-18 2000-10-05 Fafnir Gmbh Thermal flow sensor for determining the flow of liquid or gas through a pipe involves evaluating temperature of two sensors with the ambient temperature

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011075519A1 (en) * 2011-05-09 2012-11-15 Innovative Sensor Technology Ist Ag Method for determining mass flow rate of e.g. gas in main pipe, involves determining value of thermal characteristics of medium, so that flow rate value is determined based on amplitudes under consideration of thermal characteristics value
DE102016115326A1 (en) 2016-08-18 2018-02-22 Rehau Ag + Co Method and sensor device for determining the temperature of a medium and the flow rate of the medium through a flow cross section and their use

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