AT393033B - Fluessigkeitsdichtewandler - Google Patents

Description

AT 393 033 B

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitswandler mit einem Vibrationsrohr, das sich zwischen zwei Schwingungen beeinflussenden Systemen erstreckt, und einer elektrischen Wandlereinrichtung, die mit dem Vibrationsrohr gekoppelt ist, um dieses zu Transversal-Eigenschwingungen anzuregen und ein elektrisches Oszillatorsignal liefert, das für die Vibrationsfrequenz repräsentativ ist. Wandler dieses Typs sind bekannt und beispielsweise in den GB-PS 1 158 790 und 1280 997 beschrieben.

Beide Patentschriften beschäftigen sich bis zu einem gewissen Grad mit dem Problem, daß die Vibrationsfrequenz des Vibrationsrohres durch den Druck des Fluids ebenfalls beeinflußt wird. Die GB-PS 1280 997 schlägt vor, dies durch Gummieinsätze an den Enden des Rohrs zu kompensieren; bei vielen Fluids ist jedoch die Anwesenheit derartiger Einsätze unerwünscht, da sie beispielsweise mögliche Kontaminationsquellen darstellen.

Die GB-PS 1 158 790 beschreibt einen Doppelrohrwandler, bei dem ein Druckanstieg die Rohre expandiert und verlängert, um einen gegenwirkenden Effekt bezüglich der Vibrationsfrequenz zu erzielen. Doppelrohrwandler sind jedoch komplexer im Aufbau und teurer als Einzelrohrwandler und ferner nicht so einfach in einem Leitungssystem zu installieren.

Es ist bekannt, daß die Vibrationsfrequenz eines Rohrs mit elliptischem Querschnitt von dem Fluiddruck innerhalb des Rohrs abhängt Ein Druckanstieg reduzierTdieEUiptizität, versteift das Rohr und vergrößert die Vibrationsfrequenz. Die GB-PS 088 940 beschreibt einen Druckwandler, der diesen Effekt unter Verwendung von stark elliptischen Rohren ausnutzt. In der GB-PS 1 158 790 (Fig. 7) wird ebenfalls die Verwendung von stark elliptischen Rohren in einem Doppelrohrwandler als Mittel zum Beschränken von Vibrationen auf die gewünschte Ebene beschrieben. Ein derartiger Wandler ist »sichtlich nur verwendbar, wenn das Fluid auf einem bestimmten Druck gehalten wird, anderenfalls würde die Frequenzänderung mit dem Druck Dichtungsänderungen überdecken.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfachen Wandler zu schaffen, bei dem das Rohr ein einzelnes Rohr von nahezu kreisförmigem Querschnitt ist, wobei der druckabhängige Effekt, der zu kompensieren ist, der Anstieg der Beanspruchung in Umfangsrichtung infolge Fluiddruckanstieg ist, welche Beanspruchung äquivalent in ihrer Wirkung zur longitudinalen Kompression des Rohrs ist. Eine derartige Kompression vermindert die Quersteifigkeit des Rohrs, wodurch die Eigenfrequenz erniedrigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Vibrationsrohr einen elliptischen Querschnitt aufweist, dessen Nebenachse nur geringfügig kleiner als die Hauptachse ist und parallel zur Vibrationsrichtung verläuft, und daß die die Schwingungen beeinflussenden Systeme als zwei jeweils mit den beiden Enden des Vibrationsrohres verbundene Massen ausgebildet sind.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die beiden Massen das Vibrationsrohr hülsenartig umgeben und dicht mit den Enden des Vibrationsrohres verbunden sind, wobei die beiden Massen an ihren einander zugewandten Enden mittig mittels einer flexiblen Scheibe miteinander verbunden sind, sodaß die hülsenartig ausgebildeten Massen eine evakuierbare Kammer bilden.

Auf diese Weise wird das Rohr vor jeglicher Kontamination geschützt, insbesondere wenn ein äußeres Gehäuse zur Instandhaltung des elektrischen Wandlers zu öffnen ist

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausfuhrungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in Draufsicht, teilweise im Schnitt, einen Dichtewandler mit entfernt» Deckplatte,

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Wandlers von Fig. 1,

Fig. 3 zeigt eine Stimansicht des Wandlers von Fig. 1,

Fig. 4 zeigt einen Schnitt längs der Linie (A-A) von Fig. 1,

Fig. 5 zeigt einen Schnitt längs d» Linie (C-C) von Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.

Gemäß den Fig. 1 bis 3 besitzt der dargestellte Flüssigkeitsdichtemesser ein äußeres Gehäuse (2), das normalerweise durch eine Deckplatte (4) verschlossen ist, die durch Schrauben (6) mit dem Gehäuse (2) verschraubt ist, wobei das Gehäuse (2) angeschweißte Flansche (8) zum Anschließen des Dichtemessers innerhalb ein» Leitung auf weist Tragringe (10) sind an den Innenseiten der Flansche (8) befestigt während mit einer zentralen Ausnehmung v»sehene Federscheiben (12) über den inneren Enden der Tragringe (10) durch Schrauben (14) befestigt sind. Ein Vibrationsrohr (16), etwa aus Ni-Span-C (eingetragen» Handelsnamen) von im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt besitzt zwei angeschweißte Flansche (25) an seinen End»i. Das Vibrationsrohr (16) wird von den Federscheiben (12) über die Flansche (25) und Balgflansche (18) getragen; Schrauben (20) v»laufen durch die Federscheiben (12) und Balgflansche (18) in die Flansche (25). Die Enden des Vibrationsrohrs (16) werden daher in Querrichtung fest abgestützt und in Axialrichtung genügend unterstützt, so daß der Dichtemesser in irgendeiner Orientierung installiert werden kann, während eine Axialbewegung der Enden des Vibrationsrohrs (16) möglich ist, beispielsweise um eine th»mische Ausdehnung aufzunehmen. Die Enden des Vibrationsrohres (16) stehen nicht in Kontakt mit den Balgflanschen (18), während zum Liefern ein» vollständigen Abdichtung O-Ringe (nicht dargestellt) zwischen den Balgflanschen und den Flanschen (25) befestigt sind.

Fig. 5 zeigt das Vibrationsrohr (16), das mit genügendem Spiel durch den Balgflansch (18) verläuft, ebenso wie die Anordnung der Schrauben (14 und 20), die die Federscheibe (12) an dem Tragring (10) bzw. dem Balgflansch (18) befestigen. -2-

Claims (2)

1. AT 393 033 B Bei einer modifizierten Ausführungsform wird die Federscheibe (12) an dem Tragring (10) angeschweißt, der ebenfalls an dem Flansch (8) angeschweißt ist, wodurch sich eine abgedichtete Konstruktion ergibt, bei der keine O-Ringe oder andere Dichtungen notwendig sind. Um diese Konstruktion zu ermöglichen, muß die Federscheibe (12) verhältnismäßig dick, beispielsweise 0,4 mm dick sein. Um dann die Biegefestigkeit der Federscheibe (12) zu reduzieret, ist sie mit eine* Vielzahl von Ausnehmungei (13) versehen. Am Ende des Vibrationsrohrs (16) verbindet ein flexible* Balg (22) den entsprechenden Balgflansch (18) mit dem entsprechenden Flansch (8). Koaxial angeordnete zylindrische Endblöcke oder Bewegunsknotenmassen (24 und 26) sind mit dem Vibrationsrohr (16) an den beiden Enden gekoppelt und werden daher ebenfalls von den Federscheiben (12) getragen. Jede Masse (24, 26) wird durch einen der Flansche (25), der mit dem Vibrationsrohr (16) verschweißt ist, und einer zylindrischen Hülse (27) gebildet. Die Hülsen (27) erstrecken sich von den Flanschen (25) aufeinander zu und besitzen mit Abstand zueinander angeordnete benachbarte Enden in einem Zwischenbereich längs des Vibrationsrohrs (16). Eine kurze flexible Ankopplung (28) mit im wesentlichen dem gleichen Durchmesser wie die zylindrischen Hülsen (27) ist vorgesehen, um die Hülsen (27) miteinander zu verbinden, um eine gasdichte zylindrische Kammer (36) um das Vibrationsrohr (16) herum zu bilden. Die Kammer (36) wird bei der Herstellung evakuiert und nicht geschlossen. Eine übliche Fühler- und Treiberspulenanordnung, die nach dem Prinzip der Anregung der dritten Harmonischen arbeitet, wie sie etwa in der GB-PS 1.280.997 beschrieben ist, wird verwendet, das Vibrationsrohr (16) zu natürlichen transversalen Vibrationen oder Schwingungen anzuregen. Die Anordnung umfaßt Fühlerspulen (30) und Treiberspulen (32), die in die Bewegungsknotenmassen (24 und 26) an Stellen längs der Achse des Vibrationsrohrs (16) verteilt eingeschraubt sind. Die Fühlerspulen (30) und die Treiberspulen (32) sind mit einem Ausgangskreis (34) verbunden, der an der Außenseite des äußeren Gehäuse (2) befestigt ist. Die spezielle Form da* Anregung und Fühleranordnung bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung. Während des Betriebes strömt das Fluid, dessen Dichte zu messen ist, durch den Dichtemesser und tritt an einem Ende in das Vibrationsrohr (16) ein und verläßt es am anderen Ende. Das Vibrationsrohr (16) wird durch die Treiberspulen (32) zur dritten Harmonischen der Eigenschwingung der transversalen Vibrationen angeregt Durch Rückkopplung von den Fühlerspulen (30) zu den Treiberspulen (32) über den Ausgangskreis (34), der ferner das Ausgangssignal liefert wird die Schwingungsart aulrechterhalten. Eine Kompensation der Effekte des Fluiddrucks auf die natürliche Frequenz da* Vibration des Vibrationsrohes (16) wird erreicht indem das Vibrationsrohr (16) geringfügig elliptisch gemacht wird, wobei die Nebenachse parallel zur Richtung der transversalen Vibrationen verläuft Wenn der Fluiddruck ansteigt neigt das Vibrationsrohr (16) dazu, zu einem kreisförmigen steiferen Querschnitt zurückzukehren, so daß die Eigenfrequenz ansteigt. Dies kompensiert die vergrößerte Belastung in Umfangsrichtung aufgrund des vergrößerten Flüssigkeitsdruckes, wodurch eine Reduzierung der transversalen Steifigkeit des Vibrationsrohrs (16) und daher ein Absinken da* Eigenfrequenz der Vibration hervorgerufen wird. Der Grad an Abplattung oder Elliptizität, der erforderlich ist, um dieses Ergebnis zu erzielen, ist gering. Beispielsweise kann ein Vibrationsrohr (16) mit einem Durchmesser von 25 mm zu einer Ellipse gequetscht werden, die einen Nebenachsendurchmesser von 23 bis 24 mm aufweist. Das Quetschen des Vibrationsrohrs (16) ist in übertriebener Weise in Fig. 1 und die Elliptizität ebenfalls übertrieben in Fig. 4 dargestellt. Zur Instandhaltung wird die Deckplatte (4) entfernt; jedoch ist das Vibrationsrohr (16) in ein»* abgedichteten evakuierten Kammer (36) eingeschlossen. Auf diese Weise wird die Gefahr einer Verschmutzung und damit einer Beeinträchtigung der Kalibrierung des Vibrationsrohres (16) vermieden. Weiterhin wird die Kammer (36) durch die langgestreckten und durch die flexible Ankopplung (28) miteinander verbundenen Bewegungsknotenmassen (24, 26) gebildet, wodurch deren dynamische Masse und Wirksamkeit als Endblöcke vergrößert wird. Die Ankopplung (28) ist genügend flexibel, so daß sie die Massen (24,26) nicht dynamisch koppelt. PATENTANSPRÜCHE 1. Flüssigkeitswandler mit einem Vibrationsrohr, das sich zwischen zwei Schwingungen beeinflussenden Systemen erstreckt, und einer elektrischen Wandlereinrichtung, die mit dem Vibrationsrohr gekoppelt ist, um dieses zu Transversal-Eigenschwingungen anzuregen und ein elektrisches Oszillatorsignal liefert, das für die Vibrationsfrequenz repräsentativ ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Vibrationsrohr (16) einen elliptischen Querschnitt aufweist, dessen Nebenachse nur geringfügig kleiner als die Hauptachse ist und parallel zur Vibrationsrichtung verläuft, und daß die die Schwingungen beeinflussenden Systeme als zwei jeweils mit den beiden Enden des Vibraüonsrohres (16) verbundene Massen (24,26) ausgebildet sind. -3- AT 393 033 B
2. 2. Flüssigkeitsdichtewandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Massen (24,26) das Vibrationsrohr (16) hülsenartig umgeben und dicht mit den Enden des Vibrationsrohres (16) verbunden sind, wobei die beiden Massen (24,26) an ihren einander zugewandten Enden mittig mittels einer flexiblen Scheibe (28) miteinander verbunden sind, sodaß die hülsenartig ausgebildeten Massen eine evakuierbare Kammer 5 (36) bilden. f 10 Hiezu 2 Blatt Zeichnungen ί· -4-