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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Dichte von strömenden flüssigen und/oder gasförmigen Medien, durch die Bestimmung der Eigenfrequenz eines mechanischen Sehwingungsgebildes, die mindestens eine Erregerspule und eine Abnehmerspule aufweist, welche mit einem Verstärker elektrisch verbunden sind, bei der eine im wesentlichen geradlinig verlaufende Stahlzunge an ihrer Mitte mit einem
Halter unterstützt ist und an ihren Enden je ein starr befestigtes beliebig geformtes Körbchen aufweist, welches kleines Gewicht und grosse Festigkeit, sowie ein grosses Oberflächen/Masse-Verhältnis besitzt, und die Erregerspule und die Abnehmerspule im Bereich der beiden Enden der Stahlzunge untergebracht sind.
Eine derartige Vorrichtung ist in der AT-PS Nr. 335780 beschrieben. Die bekannte Vorrichtung ist zur Bestimmung der Dichte einzelner strömenden Medien in ausgezeichneter Weise geeignet. Sie kann jedoch nicht zum Ermitteln von Vergleichswerten der Dichte eines bestimmten Eichmediums und des zu messenden Mediums verwendet werden.
Eine Vorrichtung zum Messen der Dichte von strömenden Medien unter Anwendung zweier
Resonanzeinheiten, von denen die erste im vom strömenden Medium durchsetzten Raum und die zweite in einer geschlossenen Kammer angeordnet ist, die mit der ersten Resonanzeinheit eine bauliche Einheit bildet, wobei ein Durchgang für das zu messende Strömungsmittel über die Resonanzeinheiten vorgesehen ist, ist aus der DD-PS Nr. 102814 bekannt. Dabei ist die Anordnung so getroffen, dass die Wand des
Durchganges mit der geschlossenen Kammer der zweiten Resonanzeinheit wärmeleitend verbunden ist. Der
Druck in der geschlossenen Kammer kann durch Einführen eines inerten Mittels geregelt werden.
Auf diese Weise können die Messwerte der beiden Resonanzeinheiten untereinander verglichen werden.
Dies geschieht bei der bekannten Vorrichtung unter Anwendung eines Mischstromkreises, dem die
Ausgänge der beiden Verstärker angeschlossen sind. Im Mischstromkreis werden die Frequenzen der
Schwingungen der ersten und der zweiten Resonanzeinheit verglichen und auf die Dichte des Strömungmittels im Durchgang kennzeichnende Signale abgeleitet.
Durch diese bekannte Vorrichtung sollen die Nachteile früherer Einrichtungen zur Bestimmung der Dichte von strömenden Medien, die kostspielige elektronische Einrichtungen und spezielle Werkstoffe für die Schwingungsgebilde benötigen, behoben werden.
Aber auch die Ausführung nach der oben genannten DD-PS Nr. 102814 kann nur mit hohem Kostenund Arbeitsaufwand erstellt werden. Dabei ist die Ausbildung und Anordnung der beiden Resonanzeinheiten umständlich. Auch die Bestimmung der Eigenfrequenzen der beiden Resonanzeinheiten erfordert besondere Massnahmen, beispielsweise wird dazu die geschlossene Kammer unter Druck und die Durchflusskammer unter Vakuum gesetzt.
Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, diese Nachteile zu beheben und unter Anwendung der eingangs genannten Vorrichtung, den Vergleich der Dichte des zu messenden Mediums mit der Dichte eines Eichmediums in einfacher Weise durchzuführen.
Erreicht wird das gesetzte Ziel erfindungsgemäss dadurch, dass zwei gleichartig gestaltete Schwingungsgebilde vorgesehen sind, von denen das eine im vom zu messenden Medium durchströmten Raum und das andere in einem mit einem Eichmedium gefüllten, vorzugsweise geschlossenen Raum angeordnet ist, und dass wie an sich bekannt, Eichraum und Messraum zumindest eine gemeinsame Trennwand aufweisen.
Auf diese Weise wird gewährleistet, dass im Eichraum im wesentlichen dieselben Temperatur-Verhältnisse wie im von zu messenden Medium durchströmten Raum herrschen, so dass der Vergleich der beiden Messwerte die Differenz der Dichte der beiden Medien liefert.
Die praktische Verwertung der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht darin, dass der Wert der ermittelten tatsächlichen Dichte im Vergleich zum Wert der vorgegebenen Dichte einen sofortigen Eingriff in den Betriebsablauf ermöglicht.
Zwecks Beschleunigung der Anpassung der Temperatur des im geschlossenen Raum vorgesehenen Eichmediums an die Temperatur des zu messenden Mediums kann nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung das Eichschwingungsgebilde mit dem zugehörigen Raum im wesentlichen innerhalb des vom zu messenden Medium durchströmten Raumes angeordnet oder von diesem Raum umhüllt sein.
Zur Feststellung der jeweiligen Differenz der geeichten und der zu messenden Dichte kann erfindungsgemäss jedem Schwingungsgebilde je ein Verstärker zugeordnet sein, deren Ausgangssignale
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über je einen Umformer einem Differentialauswertegerät zugeleitet werden, in dem die Unterschiede der Dichte des zu messenden Mediums und des Eichmediums als Differenzwerte ermittelt und ausgegeben werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen, die einige Ausführungsbeispiele darstellt, näher beschrieben. Hiebei zeigen : Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung mit nebeneinander angeordneten Eich- und Messschwingungsgebilden, Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem das Eichschwingungsgebilde mit dem geschlossenen Raum innerhalb des vom zu messenden Medium durchströmten Raumes angeordnet ist, wobei die Messgeräte in beiden Fällen stehende Anordnungen bilden, Fig. 3 eine liegende Ausführung mit vom strömenden Medium
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T. umschlossenengeradlinig verlaufende Stahlzunge--3, 4--auf, die in der Mitte mit-je einem Halter 6--unterstützt sind.
An den Enden der Stahlzungen--1, 2-- sind Körbchen-7, 8 bzw. 9, 10--befestigt. Im Bereich der Enden jeder Stahlzunge --1, 2-- ist je einer Erregerspule --11, 12-- bzw. eine Abnehmerspule
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14-- angeordnet. Erregerspule --11-- und Abnehmerspule --13-- sindVerstärker --15, 16-- werden über je einen Umformer --17, 18-- einem Differentialquotienten-Zähler --19-- zugeleitet.
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--1, 2-- sodann- untergebracht, welches einen geschlossenen Raum --21-- bildet. Vorzugsweise aneinander gegenüberliegenden Wänden --22, 23-- des Gehäuses --20-- sind ein Einfluss --25-- und ein Ausfluss - angeordnet.
Es ist nur verständlich, dass der Einfluss --25-- im oberen und der Ausfluss --26-- im unteren Bereich der zugehörigen Wände --22, 23-- angeordnet ist.
Das Gehäuse --20-- liegt mit der Wand --24-- an einem vom zu messenden Medium durchströmten Raum --27-- an, der im vorliegenden Beispiel von einem Rohr --28-- gebildet wird. Die Wand --24-besteht aus einem ausgezeichneten wärmeleitenden Werkstoff. Das Gehäuse --20-- ist gegen die Aussenwelt sehr gut isoliert. Somit entspricht die Temperatur des Eichraumes --21-- praktisch dauernd der Temperatur des Raumes --27-- für das zu messende Medium. Da die Eigenfrequenz der beiden Schwingungsgebilde übereinstimmt, hängt die Frequenz der Schwingungsgebilde --1, 2-- lediglich von der Dichte des im Raum --21-- vorhandenen Eichmediums bzw. des im Raum --27-- strömenden zu messenden Mediums ab.
Die Ausgangssignale der Verstärker --15, 16-- werden in den Umformern --17, 18-- in beispielsweise rechteckige Signale konstanter Amplitude umgewandelt. Die Schwingung der erregten Massen ändert sich ausschliesslich auf Einwirkung unterschiedlicher Dichte. Ändert sich auf diese Weise die mechanische Frequenz, so ändert sich auch die Frequenz des von den beiden Verstärkern --15, 16-- ausgegebenen Signale. Im Differentialquotienten-Zähler werden nun die von den Umformern --17, 18-- innerhalb von vorbestimmten Zeitperioden erhaltenen Impulse unterschiedlicher Frequenz und konstanter Amplitude verglichen.
Beispielsweise werden eine Zeitlang die Impulse ermittelt, die im vom zu messenden Medium durchströmten Raum --27-- entstehen, wobei der Zähler im Vorwärtslauf arbeitet und dann auf den geschlossenen Raum --21-- umgeschaltet wird, wobei das Messen eine übereinstimmende Zeitlang im Rücklauf erfolgt. Die Differenz der beiden Messwerte ist der Dichtedifferenz proportional.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 besteht der Unterschied darin, dass das Gehäuse --20-- während des Messens im Raum --27-- angeordnet ist. In diesem Fall kann das Gehäuse durchgehend mit aus wärmeleitendem Material bestehenden Wänden gefertigt werden. Vorzugsweise besteht dann das Gehäuse aus einem an den beiden Enden abgeschlossenen Zylinder. Wie bekannt, ist in diesem Fall die Wärmeübertragung besonders gut.
Die Ausführung nach Fig. 3 zeigt eine Anordnung, bei der der geschlossene Raum vom mit dem zu messenden Medium durchsetzten Raum z. T. umgeben ist. In diesem Fall ist eine liegende Ausbildung günstig, wobei die Ausführungen der Fühler im unterem Bereich angebracht sein können.
Die Vorrichtung ist auch zur Bestimmung der Dichte nur des Eichmediums oder nur des zu messenden Mediums verwendbar. Im letzteren Fall entspricht die Vorrichtung der Ausführung nach dem
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gebilde verwendet werden. Eine Anordnung mit durchströmten Eichraum zeigt Fig. 4. In Fig. 5 ist der Aufbau des Schwingungsgebildes schaubildlich veranschaulicht.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Es sind weitere Abwandlungen möglich, ohne den Rahmen des Erfindungsgegenstandes zu verlassen. Beispielsweise können die ermittelten Frequenzwerte auch auf andere Weise z. B. so wie in der DD-PS Nr. 102814 beschrieben ist, ermittelt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Messung der Dichte von strömenden flüssigen und/oder gasförmigen Medien, durch die Bestimmung der Eigenfrequenz eines mechanischen Schwingungsgebildes, die mindestens eine Erregerspule und eine Abnehmerspule aufweist, welche mit einem Verstärker elektrisch verbunden sind, bei der eine im wesentlichen geradlinig verlaufende Stahlzunge an ihrer Mitte mit einem Halter unterstützt ist und an ihren Enden je ein starr befestigtes, beliebig geformtes Körbchen aufweist, welches kleines
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335780, dadurch gekennzeichnet, dassSchwingungsgebilde vorgesehen sind, von denen das eine im vom zu messenden Medium durchströmten Raum und das andere in einem mit einem Eichmedium gefüllten, vorzugsweise geschlossenen Raum angeordnet ist, und dass, wie an sich bekannt,
Eichraum und Messraum zumindest eine gemeinsame Trennwand aufweisen.
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