[发明专利]用于液体介质或气态介质的计量的系统及方法

说明书

一种用于计量液体介质或气态介质的系统(1)包括压力控制阀(4)和流量传感器，压力控制阀(4)和流量传感器形成闭合的控制回路(6)。可通过借助于压力控制阀(4)控制计量压力(p2)来调节所需要的计量量。

技术领域

本发明涉及用于计量液体介质或气态介质的系统及方法。液体介质或气态介质尤其是低粘度的流体或气体，诸如丁烷、戊烷、CO₂、乙醇、甲醇、氮、氩。

背景技术

在用于低粘度液体的常规计量系统中，经常使用根据移位原理操作的泵，例如活塞泵或隔膜泵。计量容积(即，每个活塞冲程的输送速率)取决于泵的转速以及活塞室或隔膜室的容积。需要控制阀来操作这些泵，例如确保吸入或泵送介质的止回阀。这些泵配置成用于有限的流量范围，该流量范围受最大泵转速和活塞室或隔膜室的容积的限制。如果仅要用活塞泵或隔膜泵泵送少量的计量容积，也就是说，所泵送的量处于较低的计量量范围中，则与活塞室的容积相比，该计量容积非常小。因此，在较低的计量量范围中，由于活塞或隔膜相对于计量容积而言尺寸非常大，因此无法再精确地控制输送速率。因此在较低的计量量范围中产生了脉动流。另外，这样的计量系统往往由于控制阀而倾向于发生故障。

例如，根据EP0486957A1，也可使用针阀以用于低粘度的液体和气体的计量，借助于该针阀，可取决于针的位置来设定计量量。在闭环控制回路中，可使用质量流量传感器经由可调节的节流阀功能来控制限定的计量量。在这种针阀中，计量量取决于阀座中针的位置和跨过计量阀的压力差，使得在针阀的上游或针阀的下游的压力不是恒定的情况下可发生计量量波动。因此，该压力差是预压力(p1)和计量压力(p2)之间的压力差。另外，即使由于针的位置而在给定压力差的情况下，可调节计量量可在非常有限的范围内变化，使得针阀通常仅在从1:10到1:20的范围中的最大计量量范围下使用。对于1:10的计量量范围，最小计量量对应于最大计量量的1/10。对于1:20的计量量范围，最小计量量等于最大计量量的1/20。在大的压力差下，所需要的小计量量导致脉动计量行为。在小压力差的情况下，无法再调节大的计量量，因为即使在针完全抬起的情况下，压力差也不足以精确地调节计量量。因此，利用已知的计量装置只能覆盖非常有限的计量范围。

发明内容

本发明的目的在于创建一种用于计量液体介质或气态介质的系统和方法，该系统和方法具有大计量量谱，即，其覆盖大计量量范围，并且无论预压力(p1)和计量压力(p2)之间的压力差如何，均经由阀恒定且可靠地输送。

通过根据权利要求1的用于计量液体介质或气态介质的系统并且借助于根据权利要求12的方法来解决本发明潜在的问题。根据权利要求15，该系统和方法优选地用于计量CO₂。该系统的有利实施例是权利要求2至权利要求11的主题。有利的方法变型是权利要求13、14的主题。

如果在下列的描述中使用用语例如，则该用语涉及示例性实施例和/或变型，而不必将其理解为本发明的教导的更优选的应用。用语优选地、优选的应通过参考来自成组的示例性实施例和/或变型中的实施例以类似的方式来理解，不必将其理解为本发明的教导的优选应用。因此，用语例如、优选地或优选的可涉及多个示例性实施例和/或变型。

下列详细描述包含用于根据本发明的系统和对应方法的各种示例性实施例。特定系统的描述仅应被视为示例性的。在说明书和权利要求书中，将用语包含、包括、具有解释为包括但不限于。

一种用于计量进入流过封闭通道并具有过程压力(p3)的流体流的液体介质或气态介质的系统包括用于液体介质或气态介质的供给线路。供给线路与封闭通道处于流体引导连接。压力控制阀和流量传感器布置在供给线路中。压力控制阀和流量传感器配置为闭环控制回路。可由流量传感器产生测量的流量值。测量的流量值可作为输入值供给到控制器。能够通过控制器将输出值归因于输入值，其中输出值对应于期望的计量压力。期望的计量压力可通过压力控制阀来调节，其中计量量由计量压力(p2)和过程压力(p3)之间的压力差来确定。因此，仅通过设定计量压力(p2)来控制根据本发明的系统中的计量量。过程压力(p3)是恒定的或由上游的阀设定成恒定值。