CN102353411B - 科氏质量流量测量仪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种科氏质量流量测量仪(1)，具有至少一个传感器装置(2)和至少一个外壳(3)，其中，传感器装置(2)包括至少一个测量管(4)、至少一个振荡发生器(5)和至少一个振荡接收器(6)，以及其中测量管(4)通过振荡发生器(5)可以在至少一种工作频率下激励。按照简单方式制造及其与测量仪的尺寸相关的重量得到优化的科氏质量流量测量仪由此实现，即外壳(3)的内部附加设置至少一个加固件(10)和加固件(10)这样与外壳(3)连接，使外壳(3)所实现的固有频率远离测量管(4)的工作频率。

Description

科氏质量流量测量仪
技术领域
本发明涉及一种科氏质量流量测量仪，具有至少一个传感器装置和至少一个外壳，其中，传感器装置包括至少一个测量管、至少一个振荡发生器和至少一个振荡接收器，以及其中测量管通过振荡发生器可以在至少一种工作频率下激励。
背景技术
上述类型的科氏质量流量测量仪例如由DE 10 2008 007 742 A1有所公开。科氏质量流量测量仪最普遍的是由介质通流的测量管通过振荡发生器激励振荡，最好是以谐振频率-工作频率中确定的固有形式，其中，工作频率根据测量管包括测量管内流动的介质进行调谐。入口端和出口端的惯性力对激励振荡的测量管内流动的介质并因此对测量管产生不同影响，从而测量管的偏移在入口端和出口端受到不同影响并因此入口端和出口端利用振荡接收器检测的测量管的振荡具有不同的相移，这种相移是所关心的质量流量的直接设置值。从相移中通过计值电子装置确定所要检测、导出的测量变量-质量流量。
根据所要检测的质量流量，可以使用不同截面测量管的科氏质量流量测量仪，其中，测量仪的尺寸总体上随着管截面的上升而增加。为特别是在大外壳的情况下保证外壳足够的稳定性，以便使工作期间外壳可能的振荡对测量值的质量没有负面影响，这种科氏质量流量测量仪的外壳相应厚壁构成。这种厚壁结构虽然对稳定性产生积极影响，但使测量仪变得非常重并增加制造成本。
发明内容
本发明的目的因此在于，提供一种上述类型的科氏质量流量测量仪，该测量仪按照简单方式制造及其与测量仪的尺寸相关的重量得到优化。
上述目的在一种依据分类的科氏质量流量测量仪中由此得以实现，即外壳的内部附加设置至少一个加固件和加固件这样与外壳连接，使外壳的所实现的固有频率与测量管的工作频率偏离。加固件利用测量管设置在科氏质量流量测量仪的外壳内部并最好在大量的接触区或接触点上与外壳连接。外壳相对的壁最好与加固件相互连接，从而这些壁总体上通过加固件的内部机械连接稳定和外壳总体上得到加固。通过外壳与加固件的连接，缩短外壳自由振荡的距离，由此外壳所实现的固有频率通常得到提高，特别是使外壳的固有频率与工作频率，也就是与测量管的工作频率范围偏离。
加固件与外壳连接并不意味着实际上加固件与外壳之间非得产生连接，而是也可以意味着加固件与外壳例如通过接触力接触连接和加固件与外壳这样相互作用，使其达到依据本发明的作用，即外壳的所实现的固有频率与测量管的工作频率偏离。测量管的工作频率是指用于通过振荡发生器激励测量管振荡的励磁频率，其中，该励磁频率最好根据里面存在介质的测量管调谐。
依据本发明构成在科氏质量流量测量仪可与科氏质量流量测量仪内实际存在的测量管的数量无关实现，从而确定数量的测量管下面的实施例始终仅为举例和依据本发明的测量仪或按照下面所介绍的构成的测量仪可以设置具有唯一的，但也可以具有两个、三个、四个或多个测量管实现。
加固件与外壳之间的相互作用使得外壳在科氏质量流量测量仪工作期间产生的振荡通过加固件最小化，因为外壳的固有频率远离测量管-包括里面所含有的测量介质-的工作频率。“外壳的固有频率”在此方面描述的是直接相互关联和属于外壳的全部部件的固有频率。根据科氏质量流量测量仪的构成，因此“外壳”一方面可以仅指保护外壳，但也可以指例如具有相应在外壳-意外地-振荡激励时“共同振荡”的附件的保护外壳。
通过附加的加固件这样稳定外壳，使外壳的壁厚总体上可以降低，这样特别是在大测量管截面的大型科氏质量流量测量仪的情况下，使得科氏质量流量测量仪的重量明显降低。加固件例如可以作为相互关联的结构构成或作为选择包括大量单个的加固件，这些加固件与其稳定作用相关在科氏质量流量测量仪的外壳内部同向设置和共同作用。加固件在此方面不与测量管直接接触。
依据本发明的科氏质量流量测量仪第一具有优点的构成，测量管弯曲，特别是基本上U形或V形弯曲。最好在依据分类的科氏质量流量测量仪中具有两个-平行分布的-弯曲测量管，它们在工作时彼此相对振荡，从而测量管之间利用振荡接收器可以截取至少一个振荡。通过测量管的弯曲形状，科氏质量流量测量仪的外壳必然变大，从而加固件在这种构成中特别具有优点地产生作用，即通过外壳的固有频率与单个或多个测量管的工作频率偏离，使得科氏质量流量测量仪大体积的外壳产生值得一提的稳定性。但通过利用弯曲测量管与直线测量管相反达到的更高的测量效果，同时利用通过加固件从工作频率范围移出的固有频率，特别具有优点地提高外壳的稳定性，使外壳其他情况下存在的振荡对质量流量测量的结果没有负面影响或其他方式的干扰影响。
为实现外壳的所实现的固有频率与测量管的工作频率特别优选的偏离，加固件具有弧形的基本形状，其中，加固件特别是这样设置在外壳内，使加固件的弧分布与测量管的弧分布相反定向。在测量管入口与测量管出口之间，测量管具有基本上U形或V形弯曲的分布。加固件也具有基本上弧形的基本形状，其中，“弧形的基本形状”不仅意味着加固件跟随持续不断的弧，而且也意味着加固件例如包括大量直线的单件，从而仅近似实现持续不断的弧形。在安装状态下，加固件因此最好这样设置在外壳内，使测量管的弧分布与加固件的弧分布相反延伸，因此弧分布彼此相反设置在外壳内，由此达到超平均值提高外壳的稳定性。
加固件最好这样构成，使其在外壳的至少两个纵面上沿测量管延伸。特别优选加固件在此方面在由测量管穿过的平面上构成封闭的轮廓，从而加固件在安装状态下完整环绕测量管的弧分布并与此同时在所有四个侧面区域-纵面和端面-上与科氏质量流量测量仪的外壳环绕连接，其中，通过加固件在此方面特别是不仅外壳的相对壁相互连接，而且所有壁通过外壳相互连接。加固件的弧形借助数学计算优化并这样成型，使外壳的固有频率以具有优点的方式与测量管的工作频率偏离。
加固件与外壳之间允许外壳与加固件之间机械相互作用的连接具有优点由此实现，即加固件固定在外壳的至少一个壁上，特别是贴面地固定，优选与壁材料配合地连接。通过加固件固定在外壳的至少一个壁上，缩短外壳内部自由振荡的距离。但加固件最好与外壳所有环绕加固件的壁连接，从而实现外壳与加固件之间均匀的机械相互作用。在此方面，加固件具有优点地固定在外壳上可以具有优点地固定类型无关力配合、形配合或材料配合进行。事实证明特别具有优点的是旋接、焊接和钎焊。
外壳与加固件之间材料配合的连接在此方面可以具有优点地由此实现，即外壳在所选择的固定部位上具有开口-孔或缝隙，从而外壳的壁可以从外部与内置定位的加固件通过开口焊接，其中，外壳内的开口在焊接过程期间利用焊接添加材料封闭。
依据科氏质量流量测量仪一种特别优选的构成，加固件包括至少一个空心体，从而在加固件的内部确定一个封闭的体积和加固件的内部可以引导介质。加固件因此在外壳内部形成由外壳体积封闭的内部体积，从而在加固件的内部可以引导介质和介质不会意外从加固件排出进入外壳。
这种构成特别适合于例如测量管或外壳必须恒温处理的应用，也就是要么外壳本身，要么测量管内部的介质必须根据确定的温度进行调整或保持。在此方面，既可以设想必须加热的应用，也可以设想必须冷却的低温应用。然后例如加热介质，例如热水或蒸汽可以导过加固件，从而热能从加热介质传递到科氏质量流量测量仪-外壳和/或测量管上。科氏质量流量测量仪的加热在这种情况下特别必要，即测量管路的内部引导必须保持在确定温度的热介质，使其不固化-焦油、蜡等-和/或必须避免科氏质量流量测量仪内部温度感应的电压。
这种构成因此的优点是，它将科氏质量流量测量仪的加热装置与外壳的加固件相组合，由此额外节省了重量和空间。加热装置现在不需要测量仪外部的空间，因为加热装置具有优点地与测量仪的外壳内部一体化。
为保证加固件体积的可接触性，此外依据进一步构成，加固件的体积具有至少一个输入口和至少一个输出口，从而介质可以导入体积内或从体积导出。加固件体积的输入口和输出口最好可从科氏质量流量测量仪的外壳外部这样接触，即输入口和输出口例如作为接管穿过科氏质量流量测量仪的外壳并在可接触的部位上定位。
介质，例如加热或冷却介质通过输入口导入加固件的体积内，其中，介质在其行程上通过加固件在外壳内部的体积例如将其热能输送到外壳或测量管上并随后冷却状态下从出口重新从体积排出。为在外壳与加固件之间达到最佳的热传递，对此具有优点的是，加固件尽可能大面积紧贴在外壳的壁上，从而可以在科氏质量流量测量仪的加固件与外壳之间进行最佳的热传递。外壳与加固件之间材料配合的连接对热传递产生积极影响。在选择连接件方面因此需要注意的是，外壳与加固件之间连接的类型既对热传递，也对加固件与外壳之间的机械相互作用产生积极影响。
一种特别稳定的加固件在于，加固件作为焊接的空心框架结构构成，最好由基本上直线的单件焊接在一起和特别是具有垂直和/或水平的支撑。通过这种结构加固件的构成非常灵活，因为加固件在其制造时可与相应测量仪的个别情况并与数学上优化的形状相配合。通过空心框架结构，加固件的内部构成作为可以导过介质的通道系统的体积。最好焊接的空心结构内部的所有单件通过一个共同的体积相互连接。加固件通过作为焊接结构的构成可以具有附加的垂直和/或水平的支撑，它们附加支承或稳定外壳。
作为对此的选择还具有加固件的一种构成，其中例如两个独立的空心框架结构重叠或并靠地为加固外壳而设置在外壳内部，其中，例如介质可以导过仅一个或也可以导过两个加固件。
作为对加固件构成的其他选择方案，加固件由大量相互连接的通道构成，这些通道-每个本身-与外壳的壁焊接并构成一个共同的体积，从而稳定壁并可以具有优点地热传递。
在加固件通过焊接的空心框架结构保持架式的结构内部，需要时有必要使加固件的单个部件彼此间附加稳定，从而依据另一种构成，加固件在至少一个角区内具有加固加固件的面形加固装置。这些加固装置例如处于焊接空心框架结构的两个单件的对接部位上，并通过将作为加固装置的片状加固板成角铁焊接稳定两个部件之间的角铁。
特别是在具有弯曲测量管的科氏质量流量测量仪中，事实证明特别具有优点的是，加固件和测量管在外壳内的至少一个部位上基本上正交交叉。这种构成的优点是，一方面从加固件向测量管的热传递可以通过对流和辐射进行，其中，同时对外壳进行具有优点的稳定。加固件的支撑在此方面既垂直也平行设置在测量管的振荡平面内部。
为优化加固件与测量管之间的热传递，例如为了必须加热在测量管内引导的介质使其不凝固的应用，加固件的至少一个区段基本上平行于测量管延伸，从而在加固件与测量管之间进行强化的热传导。但最好例如加固件也在一个非常大的区段内平行于测量管引导，从而在大面积范围内加固件与测量管之间可以通过对流和辐射进行热传导。在此方面，加固件例如这样构成，使加固件的单个部件用于机械加固外壳和加固件的其他部件仅用于优化加固件与测量管或外壳之间的热传导，也就是引导介质。
加固件与测量管或外壳之间的热传导由此得到优化，即加固件由具有高导热性的材料形成，从而热能尽可能无损耗地可以通过加固件传递。加固件为此例如由不锈钢、钛或钽形成，其中，也可以设想铜或铝。
对此前所介绍的科氏质量流量测量仪的运行特别适用一种方法，按照该方法，在加固件体积的内部引导定温在预先规定的温度上的介质。对测量管内部的介质具有确定温度的应用特别适用该方法，要么将介质保持在该温度上、加热介质要么冷却介质。为此在与测量介质的温度预定值相应调谐的情况下，预先规定所要导入加固件体积内介质的温度。特别是例如可以设想采用加热介质的应用，其中测量管内引导的介质不得冷却，因为否则凝固。作为选择可以设想低温应用，特别是在食品业，其中所要测量的介质必须保持在非常低的温度上或冷却到非常低的温度上。
附图说明
具体来说存在依据本发明的科氏质量流量测量仪的构成和进一步构成的大量可能性。为此参阅权利要求1的从属权利要求和结合附图对实施例的后面的说明。其中：
图1以部分剖面侧视图示出科氏质量流量测量仪的一个实施例；
图2以部分剖面侧视图示出科氏质量流量测量仪的另一实施例；
图3剖面正视图示出科氏质量流量测量仪的实施例；以及
图4示出科氏质量流量测量仪加固件的不同构成。
具体实施方式
图1示出科氏质量流量测量仪1，具有传感器装置2和外壳3，其中，外壳3前面的侧壁在图1的图示中切除。传感器装置2包括两个测量管4、一个振荡发生器5和两个振荡接收器6，其中，振荡发生器5和振荡接收器6各自包括两个相互作用的元件并且振荡接收器6或振荡发生器5的元件各自相对固定在测量管4之一上。外壳3固定在支承桥7上，其中，支承桥7在科氏质量流量测量仪1的输入端法兰8与输出端法兰9之间延伸。输入端法兰8和输出端法兰9本身也固定在支承桥7上。输入端法兰8与输出端法兰9之间的过渡-如图1中左侧所示-在支承桥7的末端上进行，其中，测量管4在该实施例中作为弯曲的测量管构成并向上从支承桥7伸出，形成基本上U形或V形分布并-如图1中右侧所示-在末端上重新伸入支承桥7，测量管4在那里与科氏质量流量测量仪1的输出端法兰9连接。
外壳3的内部-环绕测量管-外壳3内具有加固件10，该加固件面形紧贴在外壳3的整个壁上并与外壳3的壁焊接。加固件10作为焊接的空心框架结构构成并在型材内具有矩形截面，从而加固件10与外壳3的壁特别是面接触。加固件10与其纵面相关具有基本上弧形的基本形状，其中，加固件10这样固定在科氏质量流量测量仪1的外壳3内，使加固件10的弧分布与测量管4的弧分布相反延伸。通过加固件10在外壳3内部的这种定位，达到外壳3的固有频率在一个区域内与测量管的工作频率具有优点地偏离的目的。
加固件10由空心的单件10a、10b、10c和10d制造，从而空心加固件10的内部构成封闭的体积11，该体积内可以引导介质。体积11在安装状态下从外壳3的外部可通过输入口12或通过输出口13接触。输出口13或输入口12穿过外壳的壁，从而介质可以为加热或冷却目的输送或排出。
图2示出科氏质量流量测量仪1的另一种构成，其中，图2的构成与图1构成的区别基本在于，除了基本上具有弧形基本形状并由大量直线单件作为焊接空心框架结构制造的第一加固件10外，还具有第二加固件14，该加固件固定在支承桥7上并在外壳3的两个平面侧壁之间基本上与支承桥7正交延伸。第二加固件14将相对的侧壁相互连接，由此稳定外壳并通过这种内部的机械连接改变外壳的固有频率。
加固件10、14彼此无关地并靠地在外壳3内定位，但二者都用于加固外壳3以及使得外壳的固有频率与测量管4的工作频率偏离。在该实施例中，仅第一加固件10内可以引导介质，该介质可以在入口12上导入第一加固件10内并在出口13上从第一加固件导出。第一加固件10与外壳3的该壁-也与未示出的前壁-完全焊接，而第二加固件14则仅与外壳3的侧壁旋接。
图3以部分剖面的正视图示出图1的实施例，其中，测量管4仅在支承桥7的区域内示出。矩形截面的加固件10面形紧贴在外壳3的整个壁上并与外壳3的该壁焊接，从而在加固件10的体积11内引导的介质与外壳3的壁之间可以进行最佳的热传导。加固件10的两个侧面设置的单件10c与10a之间在安装状态下通常分布弧形分布的测量管4。
图4a至4e示出加固件10的不同实施例，其中，仅在图4a至4c所示的实施例中可以引导介质；在图4a和4e所示的实施例中不能引导介质。
图4a至4e所示加固件10共同之处是，它们均具有-与其纵面相关-基本上弧形的基本形状并作为焊接的空心框架结构构成。为稳定加固件10本身，例如具有图4b所示的加固装置15，其设置在加固件10的两个单件对接区域内并与加固件10的单件焊接，从而通过角铁区域内的面形加固装置15产生支承作用。
图4e所示的实施例除了其他实施例中加固件10通常水平和倾斜延伸的单件外，附加在每个纵面上具有垂直的单件，用于在垂直方向上进行力传递和稳定加固件10。
图4a至4e所示加固件10的全部实施例在图1和2的科氏质量流量测量仪1内使用。

Claims (18)

1.科氏质量流量测量仪（1），具有至少一个传感器装置（2）和至少一个外壳（3），其中，传感器装置（2）包括至少一个测量管（4）、至少一个振荡发生器（5）和至少一个振荡接收器（6），以及其中测量管（4）能够通过振荡发生器（5）在至少一种工作频率下激励，其中，在外壳（3）的内部附加设置至少一个加固件（10）并且该加固件（10）这样与外壳（3）连接，使外壳（3）的所实现的固有频率偏离测量管（4）的工作频率，其特征在于，加固件（10）包括至少一个空心体，从而在加固件（10）的内部确定了封闭的体积（11）并且在加固件（10）的内部能够引导介质。
2.按权利要求1所述的科氏质量流量测量仪（1），其特征在于，测量管（4）弯曲。
3.按权利要求2所述的科氏质量流量测量仪（1），其特征在于，加固件（10）具有弧形的基本形状。
4.按权利要求1至3之一所述的科氏质量流量测量仪（1），其特征在于，加固件（10）固定在外壳（3）的至少一个壁上。
5.按权利要求1所述的科氏质量流量测量仪（1），其特征在于，加固件（10）的体积（11）具有至少一个输入口（12）和至少一个输出口（13），从而介质能够导入体积（11）内或从体积（11）导出。
6.按权利要求1所述的科氏质量流量测量仪（1），其特征在于，加固件（10）作为焊接的空心框架结构构成。
7.按权利要求1所述的科氏质量流量测量仪（1），其特征在于，加固件（10）在至少一个角区内具有加固加固件（10）的面形加固装置（15）。
8.按权利要求1所述的科氏质量流量测量仪（1），其特征在于，加固件（10）和测量管（4）在外壳（3）内的至少一个部位上基本上正交交叉。
9.按权利要求1所述的科氏质量流量测量仪（1），其特征在于，加固件（10）的至少一个区段基本上平行于测量管（4）延伸，从而在加固件（10）与测量管（4）之间进行强化的热传导。
10.按权利要求1所述的科氏质量流量测量仪（1），其特征在于，加固件（10）由具有高导热性的材料形成，从而热能能够尽可能无损耗地通过加固件（10）的壁传递。
11.按权利要求2所述的科氏质量流量测量仪（1），其特征在于，所述测量管（4）基本上U形或V形弯曲。
12.按权利要求3所述的科氏质量流量测量仪（1），其特征在于，所述加固件（10）这样设置在外壳（3）内，使测量管（4）的弧分布与加固件（10）的弧分布相反设置。
13.按权利要求4所述的科氏质量流量测量仪（1），其特征在于，所述加固件（10）贴面地固定在外壳（3）的至少一个壁上。
14.按权利要求13所述的科氏质量流量测量仪（1），其特征在于，所述加固件（10）材料配合地连接在外壳（3）的至少一个壁上。
15.按权利要求6所述的科氏质量流量测量仪（1），其特征在于，所述加固件（10）由基本上直线的单件（10a、10b、10c、10d）焊接在一起。
16.按权利要求15所述的科氏质量流量测量仪（1），其特征在于，所述加固件（10）具有垂直和/或水平的支撑。
17.按权利要求1至16之一所述的科氏质量流量测量仪（1）的运行方法，其特征在于，在加固件（10）体积（11）的内部引导定温在预先规定的温度上的介质，从而科氏质量流量测量仪（1）的温度和/或在测量管（4）内部的测量介质的温度得到调整。
18.按权利要求17所述的方法，其特征在于，所述介质是加热介质或冷却介质。
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