AT393564B - Fluessigkeitsdichtewandler - Google Patents

Description

AT 393 564 B

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsdichtewandler mit einem in einem Gehäuse angeordneten 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, insbesondere einer über der Grundfrequenz liegenden harmonischen Frequenz, repräsentativ ist.

Wandler dieses Typs sind bekannt und beispielsweise in den GB-PS 1.158,790 und 1.280.997 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 1.280.997 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 Doppelrohrwandlcr, 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.

Bei diesen bekannten Lösungen ergibt sich der Nachteil eines relativ komplizierten Aufbaues der Halterung des Vibrationsrohres.

Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und einen Wandler der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen der sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Vibrationsrohr an jedem Ende üb» eine federnde, ringförmige Scheibe mit einer gehäusefesten Halteeinrichtung verbunden ist, welche Scheibe entlang ihres einen Randbereiches mit der Halteeinrichtung und entlang ihres anderen Randbereiches mit dem Vibrationsrohr verbunden ist und daß an jedem Ende des Vibrationsrohres ein flexibler Anschluß für die Flüssigkeit führende Leitung vorgesehen ist.

Durch diese Maßnahmen wird eine Abstützung des Vibrationsrohres derart »reicht daß der Wandler in irgendeiner Orientierung installiert werden kann, wobei aber die Axialbewegung der Enden des Rohres, etwa zur Aufnahme von thermischen Ausdehnungen möglich ist und andererseits eine sichere Halterung des Vibrationsrohres in Querrichtung sichergestellt ist

Das Vibrationsrohr schwingt vorzugsweise mit einer Oberschwingung einer Grundschwingung, beispielsweise der dritten Harmonischen, um Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Resultate in einem Wandler mit einem einzigen Vibrationsrohr zu vergrößern.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen werden, daß der dem Vibrationsrohr abgekehrte Rand jeder Scheibe an einem Tragring befestigt ist, der einstückig mit der Halteeinrichtung ausgebildet ist während der dem Vibrationsrohr zugekehrte Rand der Scheibe an einem Teil der Masse eines die Schwingungen beeinflussenden und mit dem Vibrationsrohr verbundenen System befestigt ist, wodurch sich ein in konstruktiver Hinsicht sehr einfacher Aufbau der Halterung des Vibrationsrohres ergibt

Um eine Kontamination des in einer Kammer angeordneten Vibrationsrohres weitgehend zu vermeiden kann weiters vorgesehen sein, daß die Kammer durch als Hülsen ausgebildete, mit dem Vibrationsrohr verbundene, die Schwingung beeinflussende Masseteile begrenzt ist, welche Masseteüe miteinander über eine eine dynamische Kopplung dieser Teile unterbindende flexible Scheibe verbunden sind.

In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die das Vibrationsrohr umgebende Kammer dicht geschlossen und evakuiert ist.

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

Fig. 1 zeigt in Draufsicht, teilweise im Schnitt, einen Dichtewandler mit entfernter 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 der 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 einer Leitung aufweist Tragringe (10) sind an den Innenseiten der Flansche (8) befestigt, während mit einer zentralen Ausdehnung versehene Federscheiben (12) über den inneren Enden der Tragringe (10) durch Schrauben (14) befestigt sind. Ein Vibrationsrohr (16), etwa aus Ni-Span-C (eingetragener Handelsname) von im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt besitzt zwei angeschweißte Flansche (25) an seinen Enden. Das Vibrationsrohr (16) wird von den Federscheiben (12) über die Flansche (25) und Balgflansche (18) getragen; Schrauben (20) verlaufen 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 thermische Ausdehnung aufzunehmen. Die Enden des Vibrationsrohres (16) stehen nicht in Kontakt mit den Balgflanschen (18), während zum Liefern einer vollständigen Abdichtung O-Ringe (nicht dargestellt) zwischen den Balgflanschen und den Flanschen (25) befestigt sind. -2-

Claims (3)

1. AT 393 564 B 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. 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 reduzieren, ist sie mit einer Vielzahl von Ausnehmungen (13) versehen. Am Ende des Vibrationsrohres (16) verbindet ein flexibler Balg (22) den entsprechenden Balgflansch (18) mit dem entsprechenden Flansch (8). Koaxial angeordnete zylindrische Endblöcke oder Bewegungsknotenmassen (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 Vibrationsrohres (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 dicht 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 Ausgangslareis (34) verbunden, der an der Außenseite des äußeren Gehäuses (2) befestigt ist. Die spezielle Form der Anregung und Fühleranordnung bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung. Während des Betriebs 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 Fühlerspulcn (30) zu den Treiberspulen (32) über den Ausgangskreis (34), der ferner das Ausgangssignal liefert, wird die Schwingungsart aufrechteihalten. Eine Kompensation der Effekte des Fluiddrucks auf die natürliche Frequenz der Vibration des Vibrationsrohres (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 Vibrationsrohres (16) und daher ein Absinken der 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 einer abgedichteten evakuierten Kammer (36) eingeschlossen. Auf diese Weise wird die Gefahr einer Verschmutzung und damit einer Beeinträchtigung der Kalibrierung des Vibrationsrohrs (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. Flüssigkeitsdichtewandler mit einem in einem Gehäuse angeordneten 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 Vibrationsffequenz, insbesondere einer über der Grundfrequenz liegenden harmonischen Frequenz, repräsentativ ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Vibrationsrohr (16) an jedem Ende über eine federnde, ringförmige Scheibe (12) mit einer gehäusefesten Halteeinrichtung (2,8,10) verbunden ist, welche Scheibe (12) entlang ihres einen Randbereiches mit der Halteeinrichtung (2,8,10) und entlang ihres anderen Randbereiches mit dem Vibrationsrohr (16) verbunden ist und daß an jedem Ende des Vibrationsrohres -3- AT 393 564 B ein flexibler Anschluß für die Flüssigkeit führende Leitung vorgesehen ist.
2. 2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Vibrationsrohr (16) abgekehrte Rand jeder Scheibe (12) an einem Tragring (10) befestigt ist, der einstückig mit der Halteeinrichtung (2, 8,10) 5 ausgebildet ist, während der dem Vibrationsrohr (16) zugekehrte Rand der Scheibe (12) an einem Teil (25) der Masse (24, 26) eines die Schwingungen beeinflussenden und mit dem Vibrationsrohr (16) verbundenen Systems befestigt ist.
3. 3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Vibrationsrohr in einer Kammer angeordnet ist, dadurch ge-10 kennzeichnet, daß die Kammer (36) durch als Hülsen (27) ausgebildete, mit dem Vibrationsrohr (16) verbundene, die Schwingung beeinflussende Masseteile (24,26) begrenzt ist, welche Masseteile (24,26) miteinander über eine eine dynamische Kopplung dieser Teile unterbindende flexible Scheibe (28) verbunden sind. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 15