[發明專利]熱式流量計

有效

• 申請號: 201880047797.7
• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN110945325B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 阿爾弗雷德·烏姆克雷爾;弗洛里安·克羅格曼
• 申請（專利權）人: 恩德萊斯+豪瑟爾韋澤爾有限商業兩合公司;創新森塞科技IST公開股份有限公司
• 主分類號: G01F1/69
• 分類號: G01F1/69;G01F15/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 穆森;戚傳江

本發明涉及一種用于確定和/或監測通過管道(5)的自由流動的介質(4)的質量流量和/或流速的設備(1)，設備(1)包括至少一個加熱元件(2)，加熱元件(2)至少部分地和/或暫時地與介質(4)熱接觸，并且加熱信號可以至少暫時地應用于加熱元件(2)。本發明進一步涉及一種用于生產根據本發明的設備的方法。根據本發明，在面向介質(4)的區域中，固定元件(2)至少部分地被單元(8)包圍，單元(8)包括具有各向異性的熱導率的材料。

技術領域

本發明涉及一種用于確定和/或監測通過管道的可流動介質的質量流量和/或流速的裝置以及一種用于生產本發明的裝置的方法。該裝置包括加熱元件，該加熱元件至少部分地和/或有時與介質熱接觸并且至少有時通過加熱信號可操作。

背景技術

熱式或量熱式流量計通常應用在過程和/或自動化技術中。申請人生產和銷售對應的現場設備，例如，以t-switch、t-trend和t-mass為商標。從現有技術本身已知熱式或量熱式流量計的基礎的測量原理。從根本上說，流量，尤其是質量流量可以通過兩種不同的方式確定。

在第一測量原理的情況下，傳感器元件暴露于流過管道的介質并且以使其溫度基本保持恒定的這種方式被加熱。在已知的并且至少有時是恒定的情況下，可以通過將溫度保持在恒定值所需的加熱功率確定介質的性質，諸如介質的溫度、其密度或甚至其組成、流經管道的介質的質量流量的性質。在這種情況下，介質的溫度是該介質所具有的溫度，而沒有加熱元件的額外熱量輸入。

相反，在替代測量原理的情況下，加熱元件以恒定的加熱功率和在加熱元件下游測量到的介質的溫度來操作。在這種情況下，測量到的介質溫度會給出有關質量流量的信息。

而且，在所描述的兩個測量原理的情況下，尤其是在介質的溫度可變的情況下，第二傳感器元件可以用于介質的溫度測量。

熱式流量計的加熱元件通常以電阻加熱器的形式被實施。例如，應用所謂的電阻元件(例如，RTD電阻元件(電阻溫度檢測器))，尤其是鉑元件，諸如可在市場上以PT10、PT100和PT1000的名稱獲得。電阻元件經由例如由于增加了電流供應而提供給它們的電能的轉換被加熱。

為了記錄質量流量和/或流速，使加熱元件至少有時和/或部分地與介質熱接觸。在這方面，傳感器元件可以例如直接放置在管道處或管道中，或者集成到傳感器頭中，該傳感器頭又可安裝在現有管道中。在現有技術中描述的這兩個以及其他選擇是本發明的主題。

流量的確定基本上是基于以下知識：特定傳感器元件和流動介質之間的熱結電阻根據流速而變化。例如，如果在管道中沒有出現流量，則經由導熱、熱輻射以及在給定的情況下還經由介質內的自由對流來進行熱量從加熱元件的排出。為了根據所描述的兩個測量原理中的第一個保持一定的溫度差，那么例如需要一定量的熱量隨時間恒定。相反，在存在流量的情況下，通過流動的，尤其是較冷的介質導致傳感器元件的額外冷卻。由于強制對流，發生了額外的熱傳輸。因此，作為流量的結果，必須提供增加的加熱功率，以便能夠保持固定的溫度差。

加熱功率或測量到的溫度與通過管道的介質的質量流量和/或流速之間的函數關系也可以通過所謂的傳熱系數來表達。另外，介質的各種熱物理性質以及管道中的壓力對測量到的流量都有影響。為了也考慮流量對這些變量的依賴性，例如，將不同的熱物理性質以特征線的形式或作為函數方程的分量存儲在流量計的電子單元內。

對于測量的高精度，加熱元件與流動介質之間的熱接觸基本上是決定性的。因此，例如，在另外恒定的流量條件的情況下，加熱元件的熱阻的改變(導致從加熱元件到介質的熱傳遞的改變)可能會導致相當大的測量值誤差。以這種方式引起的熱阻的變化也稱為傳感器漂移。