DE19647446A1 - Flow quantity measurement method for liquid gas - Google Patents

Flow quantity measurement method for liquid gas

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DE19647446A1 DE1996147446 DE19647446A DE19647446A1 DE 19647446 A1 DE19647446 A1 DE 19647446A1 DE 1996147446 DE1996147446 DE 1996147446 DE 19647446 A DE19647446 A DE 19647446A DE 19647446 A1 DE19647446 A1 DE 19647446A1
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Friedrich Moser
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Abstract

The method involves using a valve (14) which is opened to allow the liquid gas to flow. The beginning of the gas flow is detected and the flow quantity from the opening duration of the valve and the gas flow rate through the valve is calculated. The temperature may be measured at a point (16) downstream of the valve and the pressure may be measured at a point (18) upstream of the valve. The measurement duration starts when the temperature reaches a given threshold value.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Durchflußmenge von flüssigem Gas, um z. B. eine Flüssiggasmenge zu bestimmen, welche aus einem Flüssiggasbehälter entnommen wird.The invention relates to a method and an apparatus for Determining the flow rate of liquid gas to e.g. Legs Determine the amount of liquefied gas coming from a liquefied gas container is removed.

In vielen Labors, technischen Instituten oder Betrieben wird flüssiger Stickstoff (LIN) in kleinen Mengen benötigt. In der Regel wird der Stickstoff in größeren, isolierten Speicherbehältern gelagert, an festen Abnahmestellen entnommen und in offene Isolierkannen, kleine Behälter oder dergleichen gefüllt. Dabei besteht häufig das Bedürfnis, die entnommene Stickstoffmenge zu erfassen, zu registrieren und zuzuordnen. Hierfür wird ein Mengenmeßgerät benötigt, das Mengen unter 100 kg flüssigem Stickstoff bei Durchflußraten von beispielsweise 5 bis 15 kg/Minute erfassen kann. Typische Druckwerte innerhalb des Speicherbehälters liegen zwischen 1 und 3 bar.Many laboratories, technical institutes or companies are becoming more fluid Nitrogen (LIN) needed in small amounts. As a rule, the Nitrogen stored in larger, insulated storage tanks, on solid Tapping points removed and in open vacuum jugs, small Containers or the like filled. There is often a need to record, register and assign. A quantity measuring device is required for this, the quantities under 100 kg of liquid nitrogen at flow rates of, for example Can capture 5 to 15 kg / minute. Typical pressure values within the Storage tanks are between 1 and 3 bar.

Im Stand der Technik wurde diese Anforderung mittels einer Waage oder mit handelsüblichen Durchflußmeßgeräten gelöst. Bei der Wägung besteht das Problem, daß nur die in den Abfüllbehälter eingefüllte Menge erfaßt werden kann; Umfüllverluste, beispielsweise durch Verdampfen eines Teils des flüssigen Stickstoffs, werden dagegen nicht berücksichtigt. Ferner können die entnommenen Mengen flüssigen Stickstoffs bei dieser Lösung nur dann zuverlässig erfaßt und registriert werden, wenn die Person, welche den flüssigen Stickstoff abfüllt, diesen bei jeder Entnahme auch tatsächlich wiegt. Schließlich ist der Platzbedarf für ein solches Wägesystem relativ groß.In the prior art, this requirement was met using a scale or solved with commercially available flow meters. When weighing there is the problem that only the filled in the filling container  Amount can be recorded; Transfer losses, for example through Evaporation of some of the liquid nitrogen, however, will not considered. Furthermore, the withdrawn amounts can be liquid Nitrogen only reliably recorded and registered with this solution when the person filling the liquid nitrogen becomes this actually weighs with each removal. After all, that is Space requirement for such a weighing system is relatively large.

Handelsübliche Durchflußmeßgeräte, die zum Erfassen von Flüssiggasströmen eingesetzt werden, arbeiten beispielsweise nach dem Wirkdruckverfahren, mit Ultraschall oder mit Turbinenradzählern. Um ein zuverlässiges Meßergebnis zu erhalten, benötigen sie eine einphasige Flüssigkeitsströmung mit großer Unterkühlung. Da zum Abfüllen von flüssigem Stickstoff gegen Atmosphärendruck sinnvoll nur niedrige Betriebsdrücke eingesetzt werden können und damit das Medium nahe bei seinem Siedezustand ist, kann beim Abfüllen von flüssigem Stickstoff in offene Isolierkannen und dergleichen keine unterkühlte, einphasige Flüssiggasströmung garantiert werden. Für alle Verfahren nach dem Stand der Technik gilt ferner, daß sie relativ teuer sind.Commercial flowmeters used to measure Liquid gas streams are used, for example, rework the differential pressure method, with ultrasound or with turbine meters. To get a reliable measurement result, you need one single-phase liquid flow with great supercooling. As for Filling liquid nitrogen against atmospheric pressure only makes sense low operating pressures can be used and thus that Medium is close to its boiling point when filling liquid nitrogen in open vacuum jugs and the like none supercooled, single-phase liquid gas flow can be guaranteed. For all Prior art methods also apply that they are relatively expensive are.

Es gibt somit im Stand der Technik keine befriedigende Lösung für die Erfassung von relativ kleinen Flüssiggasmengen, welche aus einem größerem Flüssiggasspeicher in kleinere Behälter umgefüllt werden.There is therefore no satisfactory solution for this in the prior art Detection of relatively small amounts of liquefied gas, which from a larger liquid gas storage can be transferred to smaller containers.

Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen der Flüssiggasmenge, welche aus einem Speicherbehälter entnommen wird, anzugeben, die geeignet sind für die Erfassung und Registrierung von kleinen Mengen Flüssiggas, insbesondere flüssigen Stickstoffs, welche aus einem größeren Speicherbehälter in offene Isolierkannen, kleine Behälter oder dergleichen abgefüllt werden. Die Erfindung soll insbesondere Anwendung finden in Labors, technischen Instituten oder Betrieben, welche z. B. flüssigen Stickstoff in kleinen Mengen benötigen, wobei die Menge des entnommenen Stickstoffs erfaßt werden soll, ohne daß zu hohe Anforderungen an die Genauigkeit dieser Erfassung gestellt werden.The object of the invention is therefore an apparatus and a method to determine the amount of liquefied gas, which from a Storage container is removed, specify which are suitable for the Detection and registration of small quantities of liquefied gas, especially liquid nitrogen, which comes from a larger Storage containers in open vacuum jugs, small containers or the like can be filled. The invention is intended in particular  Find application in laboratories, technical institutes or companies, which z. B. need liquid nitrogen in small amounts, the Amount of nitrogen withdrawn should be recorded without high demands are placed on the accuracy of this detection will.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 bzw. durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 8 gelöst.This object is achieved according to the present invention by a Method with the features of claim 1 or by a Device with the features of claim 8 solved.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Ventil, beispielsweise in einer Entnahmeleitung eines Flüssiggasbehälters, geöffnet, so daß das flüssige Gas durch das Ventil zu strömen beginnt. Die Zeit, während der das Gas durch das Ventil strömt, wird erfaßt, und abhängig von der erfaßten Zeit und dem Durchflußbeiwert des Ventils wird die Durchflußmenge des flüssigen Gases berechnet.In the method according to the invention, a valve, for example in an extraction line of a liquefied gas container, opened, so that liquid gas begins to flow through the valve. The time during which the gas flowing through the valve is sensed and dependent on the time and the flow coefficient of the valve is the Flow rate of the liquid gas calculated.

Wenn man davon ausgeht, daß aus einem Flüssiggasbehälter mit konstantem Druck und fest vorgegebener Entnahmeleitung und Sperrventil nach einer Einschwingzeit (Kaltfahren) immer die gleiche Menge prn Zeiteinheit ausströmt, so benötigt man bei der einfachsten Ausführungsform der Erfindung lediglich eine Uhr und ein Startsignal, um die entnommene Menge Flüssiggas zu bestimmen. Die entnommene Menge kann dann durch zeitliche Integration des konstanten Flüssigkeitsstroms ermittelt werden.If one assumes that from a liquid gas container with constant pressure and fixed supply line and Stop valve always the same after a settling time (cold driving) Quantity prn time unit flows out, so you need the simplest Embodiment of the invention only a clock and a start signal, to determine the amount of liquefied gas withdrawn. The removed Quantity can then be constant through time integration Liquid flow can be determined.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beginnt die Zeiterfassung nicht einfach beim Öffnen des Ventils, sondern abhängig von der Temperatur in der Entnahmeleitung. Hierfür wird die Temperatur stromabwärts des Ventils, insbesondere beim Austritt des Flüssiggases, erfaßt, und das Startsignal wird erst dann ausgegeben, wenn die Temperatur bis zu einem vorgegebenen Grenzwert, beispielsweise -180°C, abgesunken ist. Zusätzlich kann vorgesehen sein, daß durch das Öffnen des Ventils ein Freigabesignal erzeugt wird, welches einen Zähler zurücksetzt und aktiviert, wobei der Zählvorgang selbst erst von dem Startsignal des Temperatursensors ausgelöst wird.In a preferred embodiment of the invention, the Time recording not simply when opening the valve, but dependent on the temperature in the sampling line. For this, the temperature downstream of the valve, especially when the liquid gas emerges, detected, and the start signal is only output when the Temperature up to a predetermined limit, for example  -180 ° C, has dropped. In addition, it can be provided that the opening of the valve generates a release signal, which a Resets and activates the counter, whereby the counting process itself starts from the start signal of the temperature sensor is triggered.

Die Durchflußmenge ist von den Durchflußbeiwerten der Entnahmeleitung und der Absperrarmatur, insbesondere des Ventils, einerseits, und von der Differenz zwischen dem Behälterdruck und dem Umgebungsdruck andererseits abhängig. Der Umgebungsdruck, oder Atmosphärendruck, ist hierbei als Gegendruck näherungsweise konstant. Zwar kann bei manchen Anlagen auch der Flüssiggasdruck im Speicherbehälter, aus welchem das flüssige Gas entnommen wird, als konstant angenommen werden, eine genauere Bestimmung der Durchflußmessung ergibt sich jedoch, wenn der statische Druck stromaufwärts des Ventils gemessen und für die Bestimmung der Durchflußmenge verwendet wird.The flow rate is from the flow rate coefficients of the Sampling line and the shut-off valve, especially the valve, on the one hand, and the difference between the tank pressure and the Ambient pressure, on the other hand. The ambient pressure, or Atmospheric pressure is approximate here as counter pressure constant. In some systems, the liquid gas pressure in the Storage container from which the liquid gas is taken as constant assumption, a more precise determination of the Flow measurement, however, results when the static pressure measured upstream of the valve and for determining the Flow rate is used.

Die Durchflußmenge ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung aus dem zeitlichen Integral von Q, wobei für Flüssigkeiten und Flüssiggas gilt:
The flow rate in the method and the device according to the invention results from the time integral of Q, the following applies to liquids and LPG:

Q = Kv.√Δp/ρ.Q = Kv.√Δp / ρ.

Kv ist der Durchflußbeiwert des Ventils und der das Ventil enthaltenden Leitung, Δp ist die Druckdifferenz zwischen dem stromaufwärtigen und dem stromabwärtigen Ende der Leitung, d. h. im wesentlichen zwischen dem Behälterinnendruck und der Umgebung, und ρ ist die Dichte des flüssigen Gases.Kv is the flow coefficient of the valve and that containing the valve Line, Δp is the pressure difference between the upstream and the downstream end of the line, d. H. essentially between the pressure inside the tank and the environment, and ρ is the density of the liquid gas.

Näherungsweise kann die Durchflußmenge bei einer vereinfachten Ausführungsform der Erfindung als zeitliches Integral von Q = k.(a+b.p) berechnet werden, wobei k, a und b Konstanten sind und wobei p der statische Druck stromaufwärts des Ventils ist.Approximately, the flow rate can be simplified Embodiment of the invention as a time integral of  Q = k. (A + b.p) can be calculated, where k, a and b are constants and where p is the static pressure upstream of the valve.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ferner vorgesehen, die Durchflußmenge kontinuierlich und/oder beim Schließen des Ventils anzuzeigen und zu speichern.In a preferred embodiment of the invention is further provided the flow rate continuously and / or at Close valve display and save.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bestimmen der Durchflußmenge vom flüssigen Gas umfaßt ein Ventil in einer Entnahmeleitung für das Gas, einen Signalgeber, der bei Beginn der Gasströmung durch die Leitung ein Startsignal ausgibt, einen Zähler, welcher das Startsignal empfängt und die Zeit erfaßt, während der das Gas durch die Leitung strömt, und eine Recheneinrichtung, welche die Durchflußmenge des flüssigen Gases durch die Leitung abhängig von der vom Zähler gezählten Zeit und einem vorgegebenen Durchflußbeiwert des Ventils und der Leitung berechnet.The inventive device for determining the Flow rate of the liquid gas includes one valve in one Sampling line for the gas, a signal transmitter, which at the beginning of the Gas flow through the line gives a start signal, a counter, which receives the start signal and detects the time during which the Gas flows through the line, and a computing device, which the Flow rate of the liquid gas through the line depending on the time counted by the counter and a predetermined one Flow coefficient of the valve and the line calculated.

Vorzugsweise ist ein Temperatursensor stromabwärts des Ventils angeordnet, welcher die Temperatur in der Leitung erfaßt und bei Erreichen eines vorgegebenen Grenzwertes ein Startsignal an den Zähler ausgibt. Damit wird auch die Vorgeschichte der Entnahmestelle für Flüssiggas erfaßt; d. h., wenn die Entnahmestelle noch kalt ist, weil erst vor kurzem Flüssiggas entnommen wurde, kommt das Flüssiggas schneller bei der Entnahmestelle an, und das Startsignal kann entsprechend früher gegeben werden.A temperature sensor is preferably downstream of the valve arranged, which detects the temperature in the line and at A start signal is sent to the Outputs counter. This also becomes the history of the tapping point recorded for LPG; d. that is, when the tapping point is still cold because The liquefied petroleum gas is coming only recently to the tapping point faster and the start signal can be given earlier accordingly.

Eine weitere Verbesserung der Erfindung ereicht man durch die Messung des statischen Drucks vor dem Austritt der Flüssigkeit mittels eines Druckaufnehmers, stromabwärts des Ventils. Der erfaßte Druck wird für die Berechnung des Durchflußwertes an die Recheneinrichtung weitergeleitet. Another improvement of the invention is achieved by the Measurement of the static pressure before the liquid emerges using a pressure transducer, downstream of the valve. The pressure sensed is used to calculate the flow value to the computing device forwarded.  

Um ein präzises Startsignal zu erhalten, sollte die Entnahmeleitung mit einem Schaltventil, z. B. einem Magnetventil, abgesperrt werden.In order to obtain a precise start signal, the sampling line should be used a switching valve, e.g. B. a solenoid valve to be shut off.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung eignen sich besonders für die Entnahme kleiner Mengen kryogener Medien, z. B. flüssigen Stickstoffs, Argon oder Sauerstoff, aus Speicherbehältern in Labors, technischen Instituten oder Betrieben, wo das Flüssiggas in der Regel bei einem konstanten, geringen Druck gespeichert und in offenen Behältern abgefüllt wird.The method and the device according to the invention are suitable especially for the removal of small amounts of cryogenic media, e.g. B. liquid nitrogen, argon or oxygen, from storage tanks in Laboratories, technical institutes or companies where the liquefied gas in the Usually stored at a constant, low pressure and in open Containers is filled.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.The invention is based on a preferred one Embodiment explained with reference to the drawing.

Die einzige Figur zeigt
eine Vorrichtung zum Bestimmen der Durchflußmenge von flüssigem Gas bei der Entnahme des Flüssiggases aus einem Speicherbehälter gemäß der Erfindung.The only figure shows
a device for determining the flow rate of liquid gas when removing the liquid gas from a storage container according to the invention.

Die Figur zeigt einen Kalt- oder Standtank 10 für flüssigen Stickstoff, welcher einen (nicht gezeigten) Vakuum-Isolationsmantel aufweist. Von dem Tank 10 führt eine Entnahmeleitung 12 zu einem Absperrventil 14. Stromabwärts des Absperrventils 14 ist ein Temperatursensor 16 in der Entnahmeleitung vorgesehen, stromaufwärts des Ventils 14 ist ein Druckaufnehmer 18 angeordnet. Die Entnahmeleitung 12 mündet bei einer Entnahmestelle 20. In dem Tank 10 ist beispielsweise flüssiger Stickstoff (LIN) bei einem Druck von 1 bis 3 bar gespeichert.The figure shows a cold or standing tank 10 for liquid nitrogen, which has a vacuum insulation jacket (not shown). A removal line 12 leads from the tank 10 to a shut-off valve 14 . Downstream of the shut-off valve 14 is a temperature sensor provided in the sampling line 16, upstream of the valve 14 is disposed a pressure sensor 18th The extraction line 12 opens at an extraction point 20 . Liquid nitrogen (LIN), for example, is stored in the tank 10 at a pressure of 1 to 3 bar.

Das Absperrventil 14 sendet ein Ein/Aus-Signal 30 an eine Puffereinrichtung 22, welche beim Öffnen des Ventils 14 ein logisches "1"-Signal 28 ausgibt. Die vom Sensor 16 erfaßten Temperaturwerte werden in einer Überwachungseinrichtung 24 mit einem unteren Temperaturgrenzwert verglichen, und bei Abkühlung der Leitung 12 bis zu einer Grenztemperatur, für flüssigen Stickstoff z. B. -180°C, gibt die Überwachungseinrichtung 24 ein Startsignal 26 aus. Erst wenn die Grenztemperatur erreicht ist, hat sich tatsächlich eine Flüssiggasströmung eingestellt. Dies kann, je nachdem wie lange die letzte Entnahme von Flüssigstickstoff zurückliegt, zwischen wenigen Sekunden und einigen Minuten ab dem Öffnen des Ventils dauern.The shut-off valve 14 sends an on / off signal 30 to a buffer device 22 , which outputs a logical "1" signal 28 when the valve 14 is opened . The temperature values detected by the sensor 16 are compared in a monitoring device 24 with a lower temperature limit, and when the line 12 cools down to a limit temperature, for liquid nitrogen, for. B. -180 ° C, the monitoring device 24 outputs a start signal 26 . Only when the limit temperature is reached has a liquid gas flow actually started. Depending on how long ago the last liquid nitrogen was removed, this can take between a few seconds and a few minutes from opening the valve.

Das logische Signal 28 von der Puffereinrichtung 22 kann z. B. zum Zurücksetzen und Freigeben eines Zählers 34 verwendet werden, das Startsignal 28 aktiviert den Zähler, so daß die Zeiterfassung beginnt.The logic signal 28 from the buffer device 22 can e.g. B. be used to reset and release a counter 34 , the start signal 28 activates the counter so that the time recording begins.

Der Druckaufnehmer 18 erfaßt den statischen Druck des Flüssiggases der Entnahmeleitung; er könnte alternativ auch im Tank 10 angeordnet sein. Das Ausgangssignal des Druckaufnehmers 36 wird an eine Recheneinheit 38 übergeben. Diese ermittelt, wie weiter unten noch näher erörtert ist, aus dem Druck des flüssigen Gases, den Durchflußbeiwerten von Leitung 12 und Ventil 14 und der vom Zähler 34 erfaßten Strömungsdauer die Menge des entnommenen Flüssiggases.The pressure sensor 18 detects the static pressure of the liquefied gas of the sampling line; alternatively, it could also be arranged in the tank 10 . The output signal of the pressure sensor 36 is transferred to a computing unit 38 . As will be discussed in more detail below, this determines the amount of the liquefied gas withdrawn from the pressure of the liquefied gas, the flow coefficients of line 12 and valve 14 and the flow duration measured by the counter 34 .

Somit können mit der vorliegenden Erfindung kleinste Mengen flüssigen Gases mit einem System erfaßt werden, das lediglich einfache, preiswerte Komponenten benötigt, welche zumindest teilweise in konventionellen Flüssiggasanlagen bereits enthalten sind.Thus, the present invention can handle the smallest amounts of liquid Gases are detected with a system that only simple, inexpensive components needed, which are at least partially in conventional LPG systems are already included.

Das erfindungsgemäße Kleinstmengenmeßgerät besteht, wie oben erörtert, im wesentlichen aus dem Schaltventil 14, dem Druckaufnehmer 18 und dem Temperatursensor 16, deren elektrische Signale an einen Zähler 34 und eine Recheneinrichtung 38 übergeben werden. Die Entnahmeleitung 12, welche in der Regel noch andere Komponenten, wie einen Phasentrenner, enthalten kann, sollte so dimensioniert sein, daß das Druckgefälle vom Flüssigkeitstank 10 zur Entnahmestelle 20 gering ist. In der Praxis kann davon ausgegangen werden, daß der Druck im Speicherbehälter relativ konstant und niedrig (£ 3 bar) ist. Dies ist eine Voraussetzung für die weiter unten erläuterten Vereinfachungen bei der Berechnung der Durchflußmenge.As discussed above, the small quantity measuring device according to the invention essentially consists of the switching valve 14 , the pressure sensor 18 and the temperature sensor 16 , the electrical signals of which are transferred to a counter 34 and a computing device 38 . The extraction line 12 , which can generally also contain other components, such as a phase separator, should be dimensioned such that the pressure drop from the liquid tank 10 to the extraction point 20 is low. In practice it can be assumed that the pressure in the storage tank is relatively constant and low (£ 3 bar). This is a prerequisite for the simplifications in the calculation of the flow rate explained below.

Die Messung der Flüssiggas-Durchflußmenge läuft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im wesentlichen wie folgt ab:
The measurement of the liquid gas flow rate in the method according to the invention essentially proceeds as follows:

  • - Zunächst ist das Schaltventil 14 geschlossen, kein Flüssiggas strömt durch die Leitung 12, und der Zähler 34 und die Recheneinrichtung 38 sind im Ruhezustand.- First, the switching valve 14 is closed, no liquid gas flows through the line 12 , and the counter 34 and the computing device 38 are in the idle state.
  • - Nun wird das Schaltventil 14 auf einen Steuerbefehl hin geöffnet. Die Puffereinrichtung 22 enthält ein Ein-Signal und gibt eine logisches "1"-Signal aus. Das Ausgangssignal der Überwachungseinrichtung 24 ist jedoch weiterhin 0. Dadurch kann der Zähler 34 freigegeben werden, er beginnt jedoch noch nicht zu zählen.- Now the switching valve 14 is opened in response to a control command. The buffer device 22 contains an on signal and outputs a logic "1" signal. However, the output signal of the monitoring device 24 is still 0. As a result, the counter 34 can be enabled, but it does not yet start to count.
  • - Die Austrittstemperatur des Flüssiggases stromabwärts des Ventils 14 wird vom Temperatursensor 16 erfaßt und in der Überwachungseinrichtung 24 mit einem Grenzwert verglichen. Wenn die Temperatur bis zu dem Grenzwert, z. B. -180°C für flüssigen Stickstoff, abgesunken ist, gibt die Überwachungseinrichtung 24 das Startsignal 26 aus. Das Erreichen der Grenztemperatur signalisiert, daß Flüssiggas durch die Leitung strömt.- The outlet temperature of the liquid gas downstream of the valve 14 is detected by the temperature sensor 16 and compared in the monitoring device 24 with a limit value. If the temperature is up to the limit, e.g. B. -180 ° C for liquid nitrogen, the monitoring device 24 outputs the start signal 26 . Reaching the limit temperature signals that liquid gas is flowing through the line.
  • - Abhängig von dem Startsignal 2∎∎∎ beginnt der Zähler 34 zu zählen, d. h. die Durchflußzeit zu erfassen. Gleichzeitig wird vom Druckaufnehmer 18 der Druck des Flüssiggases erfaßt. Abhängig von der Zeit, dem Flüssiggasdruck und den Durchflußbeiwerten der Leitung 12 und des Ventils 14 wird die Durchflußmenge in der Recheneinheit 38 berechnet und fortlaufend aktualisiert. - Depending on the start signal 2 ∎∎∎ the counter 34 begins to count, ie to measure the flow time. At the same time, the pressure of the liquid gas is detected by the pressure sensor 18 . Depending on the time, the liquid gas pressure and the flow coefficients of the line 12 and the valve 14 , the flow rate is calculated in the computing unit 38 and continuously updated.
  • - Wenn das Schaltventil 14 geschlossen wird, geht das logische Signal von der Puffereinrichtung 22 wieder auf null, und der Zähler wird angehalten. Der Zählerstand und die zuletzt berechnete Durchflußmenge werden gespeichert.When the switching valve 14 is closed, the logic signal from the buffer device 22 goes back to zero and the counter is stopped. The meter reading and the last calculated flow rate are saved.

Während und nach der Berechnung der jeweiligen Durchflußmenge kann diese angezeigt werden. Hierzu ist eine Anzeige 40 vorgesehen.This can be displayed during and after the calculation of the respective flow rate. For this purpose, a display 40 is provided.

Die Durchflußmenge kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem Verfahren gemäß den folgenden Prinzipien berechnet werden.The flow rate can in the device according to the invention and the method according to the following principles.

Der Durchflußbeiwert oder Kv-Wert des Schaltventils 14 und der Entnahmeleitung 12 bestimmt bei konstanten Betriebsbedingungen den Durchfluß. Für Flüssigkeiten und Flüssiggase gilt der folgende Zusammenhang für das Durchflußvolumen pro Zeit:
The flow coefficient or Kv value of the switching valve 14 and the extraction line 12 determines the flow under constant operating conditions. For liquids and liquefied gases, the following relationship applies to the flow volume per time:

Q = Kv.√Δp/ρ,
Q = Kv.√Δp / ρ,

wobei ρ die Dichte des Flüssiggases und Δp der Differenzdruck über der Entnahmeleitung 12 ist.where ρ is the density of the liquid gas and Δp is the differential pressure across the extraction line 12 .

Die Dichte p von flüssigem Stickstoff ist im interessierenden Druckbereich, z. B. für 1,0 bis 3,0 bar, mit einer Abweichung von 6,5% konstant und steht unter der Wurzel. Zur Vereinfachung der Berechnung soll im folgenden für die Dichte r eine Konstante k angenommen werden. Bei dieser Berechnung geht die Dichte somit nach dem Fehlerfortpflanzungsgesetz mit einer Unsicherheit von 0,5 mal der Abweichung, also mit rund 3,3% ein.The density p of liquid nitrogen is of interest Print area, e.g. B. for 1.0 to 3.0 bar, with a deviation of 6.5% constant and is under the root. To simplify the calculation is assumed below to be a constant k for the density r will. In this calculation, the density is based on the Error propagation law with an uncertainty of 0.5 times the Deviation, i.e. around 3.3%.

Die Wurzel aus dem Differenzdruck kann in den Grenzen von 1,0 bis 3,0 bar durch einen linearen Ausdruck der folgenden Form, mit einem Fehler von ebenfalls ± 3,3%, ersetzt werden:
The root of the differential pressure can be replaced within the limits of 1.0 to 3.0 bar by a linear expression of the following form, with an error of also ± 3.3%:

√Δp = a+b.Δp,
√Δp = a + b.Δp,

wobei a und b Konstanten sind. Da ferner hinter dem Absperrventil 14 die Flüssigkeit im wesentlichen gegen Atmosphärendruck entspannt wird, gilt
where a and b are constants. Furthermore, since the liquid is expanded essentially against atmospheric pressure behind the shut-off valve 14 , the following applies

Δp = p vor dem Schaltventil.Δp = p before the switching valve.

Somit kann der obige Ausdruck für Q auf folgende Formel vereinfacht werden:
Thus the above expression for Q can be simplified to the following formula:

Q = Kv.1/√ρ.(a+b.p) = k.(a+b.p)Q = Kv.1 / √ρ. (A + b.p) = k. (A + b.p)

Der theoretische maximale Fehler beträgt dann
The theoretical maximum error is then

f = 3,3%+3,3% = 6,6%.f = 3.3% + 3.3% = 6.6%.

Durch Verändern des k-Faktors kann die Berechnung der Durchflußmenge an unterschiedliche Absperrventile, z. B. Magnetventile, Geometrien der Entnahmeleitung, Betriebsbedingungen und Speichermedien angepaßt werden.By changing the k factor, the calculation of the Flow rate to different shut-off valves, e.g. B. Solenoid valves, geometries of the sampling line, operating conditions and storage media can be adapted.

Die Temperaturmeßstelle dient der Signalunterdrückung in der Kaltfahrphase, bis sich eine stationäre Flüssigkeitsströmung eingestellt hat.The temperature measuring point is used for signal suppression in the Cold driving phase until a steady flow of liquid is established Has.

Die in der obigen Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung von Bedeutung sein.The in the above description, the drawing and the claims Features disclosed can be used both individually and in combination be of importance for the implementation of the invention.

Claims (13)

1. Verfahren zum Bestimmen der Durchflußmenge von flüssigem Gas, bei dem ein Ventil (14) geöffnet wird, so daß das flüssige Gas durch das Ventil strömt, der Beginn der Gasströmung durch das Ventil (14) ermittelt wird, die Zeit erfaßt wird, während der das Gas durch das Ventil strömt, und abhängig von der erfaßten Zeit und dem Durchflußbeiwert des Ventils die Durchflußmenge berechnet wird.1. A method for determining the flow rate of liquid gas, in which a valve ( 14 ) is opened so that the liquid gas flows through the valve, the start of gas flow through the valve ( 14 ) is determined, the time is recorded while the gas flows through the valve, and the flow rate is calculated depending on the detected time and the flow coefficient of the valve. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur stromabwärts des Ventils (14) erfaßt wird und die Zeiterfassung beginnt, wenn die Temperatur einen vorgegebenen Grenzwert erreicht.2. The method according to claim 1, characterized in that the temperature downstream of the valve ( 14 ) is detected and the time recording begins when the temperature reaches a predetermined limit. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit solange erfaßt wird, wie das Ventil (14) geöffnet ist und der Grenzwert erreicht ist.3. The method according to claim 2, characterized in that the time is recorded as long as the valve ( 14 ) is open and the limit is reached. 4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der statische Druck stromaufwärts des Ventils (14) gemessen wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the static pressure is measured upstream of the valve ( 14 ). 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmenge als zeitliches Integral von Q berechnet wird, wobei gilt:
Q = Kv.√Δp/ρ,
Kv ist der Durchflußbeiwert des Ventils und einer das Ventil (14) enthaltenen Leitung (12), Δp ist die Druckdifferenz zwischen dem stromaufwärtigen und dem stromabwärtigen Ende der Leitung (12), und
ρist die Dichte des flüssigen Gases.5. The method according to claim 4, characterized in that the flow rate is calculated as a time integral of Q, where:
Q = Kv.√Δp / ρ,
Kv is the flow coefficient of the valve and a line ( 12 ) containing the valve ( 14 ), Δp is the pressure difference between the upstream and downstream ends of the line ( 12 ), and
ρ is the density of the liquid gas. 6. Verfahren nach einem der Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmenge als zeitliches Integral von Q berechnet wird, wobei gilt:
Q = k.(a+b.p),
k, a und b sind Konstanten, und p ist der statische Druck stromaufwärts des Ventils (14).6. The method according to any one of claim 4, characterized in that the flow rate is calculated as a time integral of Q, where:
Q = k. (A + bp),
k, a and b are constants and p is the static pressure upstream of the valve ( 14 ). 7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmenge kontinuierlich und/oder beim Schließen des Ventils (14) angezeigt wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the flow rate is displayed continuously and / or when the valve ( 14 ) is closed. 8. Vorrichtung zum Bestimmen der Durchflußmenge von flüssigem Gas, welches durch eine Leitung (12) strömt, mit einem Ventil (14) in der Leitung, einem Signalgeber (24), der bei Beginn der Gasströmung durch die Leitung (12) ein Startsignal ausgibt, einem Zähler (34), welcher das Startsignal empfängt und die Zeit erfaßt, während der das Gas durch die Leitung (12) strömt, und
einer Recheneinrichtung (38), welche die Durchflußmenge des flüssigen Gases durch die Leitung (12) abhängig von der vom Zähler (34) gezählten Zeit und dem Durchflußbeiwert des Ventils und der Leitung berechnet. 8. Device for determining the flow rate of liquid gas which flows through a line ( 12 ) with a valve ( 14 ) in the line, a signal generator ( 24 ) which outputs a start signal at the start of gas flow through the line ( 12 ) , a counter ( 34 ) which receives the start signal and detects the time during which the gas flows through the line ( 12 ), and
a computing device ( 38 ) which calculates the flow rate of the liquid gas through the line ( 12 ) depending on the time counted by the counter ( 34 ) and the flow coefficient of the valve and the line. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Temperaturerfassungseinrichtung (16, 24) stromabwärts des Ventils (14), welche die Temperatur in der Leitung (12) erfaßt und bei Erreichen eines vorgegebenen Grenzwertes das Startsignal (26) an den Zähler ausgibt.9. The device according to claim 8, characterized by a temperature detection device ( 16 , 24 ) downstream of the valve ( 14 ) which detects the temperature in the line ( 12 ) and outputs the start signal ( 26 ) to the counter when a predetermined limit value is reached. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (22) zum Erzeugen eines Freigabesignals für den Zähler (34) beim geöffneten Ventil (14).10. The device according to claim 8 or 9, characterized by a device ( 22 ) for generating a release signal for the counter ( 34 ) when the valve ( 14 ) is open. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch einen Druckaufnehmer (18) stromaufwärts des Ventils (14), der den Druck in der Leitung (12) erfaßt und an die Recheneinrichtung (38) weiterleitet.11. The device according to one of claims 8 to 10, characterized by a pressure sensor ( 18 ) upstream of the valve ( 14 ) which detects the pressure in the line ( 12 ) and forwards it to the computing device ( 38 ). 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (14) ein Schaltventil, insbesondere ein Magnetventil ist, und daß die Leitung (12) eine Entnahmeleitung eines Flüssiggasbehälters (10) ist.12. The device according to one of claims 8 to 11, characterized in that the valve ( 14 ) is a switching valve, in particular a solenoid valve, and that the line ( 12 ) is a removal line of a liquid gas container ( 10 ). 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssiggas flüssiger Stickstoff ist.13. The device according to one of claims 8 to 12, characterized, that the liquid gas is liquid nitrogen.
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