用于确定液体粘度的方法技术

本发明专利技术涉及用于确定液体粘度的方法。在引导液体的管道中设置物体（１１），沿着流动方向（１０）在所述物体之后形成将采用测量技术来检测的涡流。确定在管道中的首次出现涡流或恰好还会出现涡流时的流速，且该速度用于测定穿流的液体的粘度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种以及一种用于实施该方法的装置。
技术介绍
在流体技术中人们将下述现象称为卡门涡街(KSra^nsche Wirbelstraik)，即将一种物体设置在流体中，沿着流动方向在该物体之后形成逆向的涡流。如果这种物体被以较慢的速度绕流(anstr6men)，则流体在雷诺数较小的情况下层流。随着速度的增加(较高的雷诺数)，首先形成静止的涡流，该涡流在流速继续增加时分离，并在物体之后形成所谓的涡街。涡流的分离频率可以通过取决于物体形状的斯特劳哈尔数(Strouhalzahl)来确定。由于分离频率与流速的线性关系，该物理效应用于非磨蚀的低粘度的介质的流量测量。这种测量装置已知为涡流流量计。这种涡流流量计例如在EP 1 434 034 Al中有所记载。这种涡流流量计特别是使用在环流管路系统中，它可以安装在管路本身中，或者也可以安装在产生循环的泵中。这种测量装置通常由伸入到流体中的物体(即所谓的障碍物)和以合适的距离设置在该物体之后的传感器(通常是压力传感器、特别是压差传感器)构成。这些部件在当今可以成本低廉地制造，且可高精度地确定流速。就这种管路环流而言，如其例如用在供热装置、太阳能设备、车辆的冷却水环流等之中，通常测量流速是不够的。在现代系统中，所有对于运行而言所必不可少的系统参数都尽可能持续且可靠地被检测。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，特别是利用尽可能少改动的涡流流量测量装置来检测其它对于设备运行至关重要的参数。根据本专利技术，所述目的通过在权利要求1中所述的特征得以实现。实现所述目的的关于装置的解决方案通过在权利要求9中所述的特征得以实现。本专利技术的有益的改型在从属权利要求、随后的说明和附图中阐述。本专利技术的方法用于确定液体的粘度。就本专利技术的方法而言，在引导液体的管道中设置伸到该管道中并在绕流时产生涡流的物体，其中采用测量技术检测至少一个沿着流动方向在物体之后形成的涡流，并确定管道中首次出现涡流或者恰好还会出现涡流时的流速，然后所确定的流速用于测定(Mal3)穿流液体的粘度。用于实施本专利技术的方法的装置结构设置有用于插入到管路中的测量装置，该测量装置具有物体和与该物体相间隔设置的压力传感器或优选压差传感器、以及用于改变管路中的流速的装置、和电子控制和分析装置，利用该控制和分析装置一方面可以控制管路中的流速，另一方面可以分析用于确定管路中的液体粘度的压力传感器信号特别是压差传感器信号。因此本专利技术的基本构思是，以极少的改动赋予涡流测量装置另一种用途，即粘度测量。已令人意想不到地表明，在一定的范围内，在物体之后恰好形成涡流或者在速度下降时恰好还会出现这种涡流时的流速之间的明确关系是用于测定穿流液体粘度，从而在同时检测速度的情况下可以直接得到关于液体的粘度的结论。本专利技术的方法可以有益地利用一种涡流流量测量装置来实施，但并不局限于此，而是必要时也可以利用来自其它源(Quelle)的管路中的流速信号。特别有益的是，本专利技术的方法与涡流测量装置相关联，由此对于该涡流测量装置而言，可以利用一个测量装置同时检测穿流介质的流速和粘度。因此有益地，通过产生具有上升或者下降速度的流动，来确定首次出现涡流或恰好还会出现涡流时的流速。利用上升的或下降的流速来确定首次出现涡流(上升的流速)或恰好还会出现涡流(下降的流速)时的位置。最好利用如下的测量装置来确定首次出现涡流或恰好还会出现涡流时的流速，即该测量装置检测在管道中沿着流出方向在物体之后形成的涡流的频率并由此确定有关流速。这种频率检测可以通过设置在那里的压力传感器来进行，但最好通过设置在涡流区域中的压差传感器来进行频率检测，该压差传感器例如通常安装在管路或泵中。这种压差传感器在当今成本低廉且稳定性高。除了对频率进行检测之外，有益地还对穿流液体的温度进行检测，以在 确定粘度时进行考虑。尽管视应用而定借助首次形成涡流或恰好还会出现涡 流时的流速来确定粘度就足够了，但特别是在穿流液体具有变化的温度或者 具有高精度需求时，考虑穿流介质的温度是有益的。如果液体例如由水和乙二醇构成，则对于载热液体而言例如通常是此种 情况，如在机动车、太阳能集热器等中，则根据本专利技术的一种有益的改进， 可以借助液体的粘度，必要时考虑其温度，来确定水的乙二醇含量和/或液体 的凝固点。因此还可以利用通常的涡流流量计采用简单的方式快速且无需在 系统中产生干扰地来确定防冻保护是否足够。乙二醇在此仅仅示例性地说明 多种可与水或其它液体混合的物质。如果管道由一种被离心泵加载的管路构成(对于热交换设备而言通常就 是此种情况)，则该离心泵可以有益地为了确定粘度而以上升的或下降的转 速来进行控制，这特别是对于现代的转速可变的离心泵而言无需大的技术成 本即可实现。如果无论某种原因对泵的这种控制总是无法实现，则根据本专利技术的方法 的一种替代的设计，可以设置用于限制或打开管路横截面的装置，以便由此 确定首次出现涡流或恰好还会出现涡流时的流速，从而检测粘度。管道于是 可以由被任一压力源加载的管路构成，该压力源可能是蓄压器或者也可以是 离心泵，其中该离心泵的转速不可控制或者其控制并不适合于前述方法。本专利技术的方法通过如下相应的装置来实施，该装置的大部分部件已存在 于已知的设备中。因此，用于插入到管路中的测量装置通常已经集成在泵侧， 或者以通过相应地插入到管路中的测量模块的方式而存在，用以确定流速， 其中该测量装置具有物体和与该物体相间隔设置的压差传感器。这种具有障 碍物和与该障碍物相间隔地沿着流出方向设置的压力计或压差计的涡流测 量装置属于现有技术。为了改变管路中的流速，这通常可以利用可相应控制 的阀装置或可控制转速的泵来实现，通常需要一种电子控制装置，该电子控 制装置例如可以由微处理器构成，使得该微处理器根据软件执行这种控制功 能。另外还需要一种电子分析装置，该电子分析装置用于分析压力信号或压 差信号以确定流速，并由此确定管路中的液体粘度，这也可以采用简单的方6式在微处理器中根据软件执行。本专利技术的装置因此通常可以利用本来就存在 的或可以低廉的成本提供的部件来构造。此外，该测量装置有益地还具有温度传感器，以便提高粘度确定的精度。 这种温度传感器通常安装在现代的压差传感器中，至少对于涡流测量装置而 言该温度传感器实际上属于现有技术。如果为了改变流速而有益地使用可控制转速的离心泵，则特别有益的 是，该测量装置构成离心泵的一部分。于是进一步特别有益的是，电子控制 和分析装置的至少一部分或者最好整个电子控制和分析装置都设置在离心 泵马达的接线盒或电气箱中，因为这样整个装置都可以集成在泵机组中，从 而本专利技术的装置实际上无需附加的安装措施而通过安装相应的泵机组即可 集成到已有的设备中。如果为了控制流速而使用可控制的节流阀，则测量装置最好设置在阀装 置内，控制和分析装置也是一样，从而对于该结构改型而言也可以产生紧凑 的无需附加的技术措施即可操纵的结构单元。附图说明下面借助附图中所示的实施例详细说明本专利技术。图中示出 图1为沿着马达的端侧观察的具有集成的用于粘度检测的装置的离心泵 机组的非常简化的视图2为根据图1的离心泵机组的侧视图3为带有涡流测量装置的管路区段的放大的示意性剖视图；和 图4为曲线图，其示出在三种不同温度下恰好还会形成涡流时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定液体粘度的方法，其中在引导液体的管道中设置伸到该管道中并在绕流时产生涡流的物体，其中采用测量技术检测至少一个沿着流动方向在该物体之后形成的涡流，由此确定所述管道中首次出现涡流或者恰好还会出现涡流时的流速，其中该流速用于测定穿流液体的粘度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔韦迪尔克，
申请(专利权)人：格伦德福斯管理联合股份公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]