DD273500A5 - DEVICE AND METHOD FOR MEASURING THE MASS FLOW RATE - Google Patents

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DD273500A5
DD273500A5 DD31880788A DD31880788A DD273500A5 DD 273500 A5 DD273500 A5 DD 273500A5 DD 31880788 A DD31880788 A DD 31880788A DD 31880788 A DD31880788 A DD 31880788A DD 273500 A5 DD273500 A5 DD 273500A5
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DD31880788A
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German (de)
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Jozsef Alesz
Lajos Balazs
Zoltan Biro
Istvan Glodi
Attila Kapusy
Andras Kiss
Sandor Kun
Peter Salamon
Laszlo Szabo
Zoltan Toth
Zoltan Varga
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Mmg Automatika Muevek,Hu
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Abstract

Einrichtung fuer die Messung des Massendurchflusses eines Fluidstroms, bestehend aus einem Einfluss- und einem Ausflussrohr (12 und 14) fuer den Fluidstrom, zumindest einem federnden Durchflussrohr (18 bzw. 20) mit befestigten Anschlussenden (34 und 36 sowie 34 und 36), die mit dem Einflussrohr und dem Ausflussrohr (12 und 14) in Verbindung stehen, einem Vibrator (50) fuer das Inschwingungversetzen des Durchflussrohres (18 bzw. 20) quer zur Achse des Durchflussrohres (18 bzw. 20), Sensoren (52 und 54 sowie 52 und 54) fuer die Erzeugung von Signalen, die der Schwingungsbewegung des Durchflussrohres (18 bzw. 20) entsprechen, und einer Signalverarbeitungseinheit fuer die Bestimmung des Massendurchflusses anhand der Signale auf der Basis der Coriolis-Reaktionskraft, die durch das Fluid auf das Durchflussrohr (18 bzw. 20) ausgeuebt wird. Erfindungsgemaess ist das Durchflussrohr (18 bzw. 118) als eine symmetrische Schleife um die Anschlussenden (34 und 36 sowie 134 und 136) ausgebildet, wobei die Schleife fuer eine Aenderung der Richtung des Durchflusses sorgt, die groesser als 360 ist, und der Vibrator (50 bzw. 150) auf dem Durchflussrohr (18 bzw. 118) an einer Stelle neben den Anschlussenden (34 und 36 sowie 134 und 136) angeordnet ist. Verfahren fuer die Messung des Massendurchflusses eines Fluidstroms, bei dem zumindest ein Durchflussrohr (18 bzw. 20) von zweien mit einer Resonanzfrequenz, die hoeher als die Grundresonanzfrequenz des Durchflussrohres (18 bzw. 118) ist, in Schwingung versetzt wird. Fig. 1Device for measuring the mass flow rate of a fluid flow, comprising an inlet and an outlet tube (12 and 14) for the fluid flow, at least one resilient flow tube (18 or 20) with attached connection ends (34 and 36 and 34 and 36) communicating with the inflow tube and the outflow tube (12 and 14), a vibrator (50) for vibrating the flow tube (18 or 20) transverse to the axis of the flow tube (18 or 20), sensors (52 and 54 and 52 and 54) for generating signals corresponding to the oscillatory motion of the flow tube (18 or 20) and a signal processing unit for determining mass flow from the signals based on the Coriolis reaction force transmitted through the fluid to the flow tube (18 or 20) is exercised. According to the invention, the flow tube (18 or 118) is formed as a symmetrical loop around the connection ends (34 and 36 and 134 and 136), the loop providing a change in the direction of flow greater than 360 and the vibrator (FIG. 50 or 150) is arranged on the flow tube (18 or 118) at a position adjacent to the connection ends (34 and 36 as well as 134 and 136). A method of measuring the mass flow rate of a fluid stream in which at least one flow tube (18 or 20) of two is oscillated at a resonant frequency higher than the fundamental resonance frequency of the flow tube (18 or 118). Fig. 1

Description

GZ: 1794.957GZ: 1794.957

Apparatus and method for measuring maes flowApparatus and method for measuring maes flow

(Einrichtung und Verfahren zur Messung des Massendurchflusees)(Device and method for measuring the mass flow rate)

Anwendungsgebiet der Erfindung:Field of application of the invention:

Die Erfindung betrifft eine Massendurchflußmeßeinrichtung und ein Massendurchflußmeßverfahren unter Anwendung von zumindest einem Durchflußrohr, das in einer Richtung quer zur Durchflußrichtung in Schwingung versetzt wird, wodurch vom fließenden Medium (Fluid) eine auf das Durchflußrohr wirkende Coriolis-Reaktionskraft erzeugt wird« Sensoren messen die sich ergebende Bewegung des Durchflußrohres infolge der einwirkenden Schwingung und der Coriolis-Reaktionskraft, und die Sensorsignale werden für die Bestimmung des Massendurchflusses durch das Durchflußrohr verarbeitet.The invention relates to a mass flow meter and mass flow metering method using at least one flow tube which is vibrated in a direction transverse to the flow direction, thereby producing a Coriolis reaction force acting on the flow tube from the fluid (fluid). Sensors measure the resultant Movement of the flow tube due to the applied vibration and the Coriolis reaction force, and the sensor signals are processed for the determination of the mass flow through the flow tube.

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Charakteristik des bekannten Standes der Technik:Characteristic of the known state of the art:

Die Coriolis-Massendurchflußmesser arbeiten nach dem Prinzip» daß ein fließendes Material« das durch eine Rohrleitung fließt« wenn es einer Ablenkung quer zur Flußrichtung des Materials ausgesetzt wird, mit einer meßbaren Kraft (der Coriolis-Kraft) auf die Rohrleitungswandung reagierte Die Coriolis-Reaktionskraft wird vom Durchfluß erzeugt, der sich auf einem ständig ändernden krummlinigen Pfad bewegt, und sie wirkt mit einer Kraft, die der Massendurchflußrate durch die Rohrleitung direkt proportional ist· Da die Coriolis-Kraft nur von der Massendurchflußrate und der Schwingungsrate abhängig ist und ihre Wirkung auf die Rohrleitung eine Integration der Kraft ist, die entlang der Länge der Rohrleitung erzeugt wird, ist die Coriolis-Reaktionsmessung von den physikalischen Eigenschaften des fließenden Mediums wie der Dichte und der Geschwindigkeit unabhängig· Durch die Trennung der Wirkung der Coriolisreaktion von der Gesamtbewegung der Rohrleitung, kann eine Bestimmung der entsprechenden Massendurchflußrate vorgenommen werden·The Coriolis mass flowmeters operate on the principle that "a flowing material" flowing through a conduit, when exposed to a deflection transverse to the flow direction of the material, reacted to the conduit wall with a measurable force (the Coriolis force). The Coriolis reaction force is generated by the flow moving on a constantly changing curvilinear path, and it acts with a force directly proportional to the mass flow rate through the duct. Since the Coriolis force is only dependent on the mass flow rate and the vibration rate and their effect the piping is an integration of the force generated along the length of the pipeline, the Coriolis reaction measurement is independent of the physical properties of the flowing medium such as the density and the velocity · By separating the effect of the Coriolis reaction from the overall movement of the pipeline, can make a determination g of the corresponding mass flow rate.

Eine Variante der bekannten Coriolis-Massendurchflußmesser wird in den US-Patentschriften Nr· 4 422 338, 4 491 025 und Re. 31 450 offenbart· Alle diese Patente weisen einen im wesentlichen U-förmigen Rohrleitungsabschnitt mit einem fest montierten Durchflußrohr auf, das aus der festen Montagestelle herausragt, so daß es aus der Halterung frei hervorsteht· Das gekrümmte Ende des verhältnismäßig steifen freistehenden Gefüges wird vorzugsweise senkrecht zur Ebene der U-Form in Schwingung versetzt, und die Coriolis-Reaktion wird an beiden sich gegenüberliegenden Schenkeln der U-Form gemessen»A variant of the known Coriolis mass flowmeters is disclosed in U.S. Pat. Nos. 4,422,338, 4,491,025 and Re. All of these patents have a generally U-shaped tubing section with a fixed flow tube protruding from the fixed mounting location so as to project freely out of the support. The curved end of the relatively rigid freestanding structure is preferably perpendicular to Level of the U-shape is vibrated, and the Coriolis reaction is measured on both opposite thighs of the U-shape »

Die US-Patentschrift Nr· 4 491 025, auf die oben Bezug genommen wurde, sowie die US-Patentschrift Nr* 4 127 028 haben ein Rohrfeitungsgefüge mit zwei identisch geformten, nebeneinander angeordneten, frei hervorstehenden U-förmigen Durchflußrohren, j die während der Schwingung e'ne.n Stimmgabeleffekt verursachen· Jedes der U-förmigen Durchfi 'rohre empfängt einen äquivalenten;und parallelen Durchfluß und t. rd auf entgegengesetzte Weise ιU.S. Patent No. 4,491,025, referred to above, and U.S. Patent No. 4,127,028, have a tubing structure having two identically shaped, juxtaposed, cantilevered U-shaped flow tubes during vibration e'ne.n cause tuning fork effect · Each of the U-shaped feedthroughs receives an equivalent and parallel flow and t. rd in the opposite way ι

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in Schwingung versetzt· Die Ablenkung des Ourchflußrohree infolge der Coriolis-Reaktionskraft auf die zwei entgegengesetzt schwingenden U-Formeη geschieht auch in entgegengesetzter Richtung, wobei die Coriolis-Reaktion an allen benachbarten Punkten im wesentlichen von gleicher Stärke ist· Die zwischen die benachbarten Schenkel der zwei U-förmigen Rohre montierten Sensoren messen infolge der Coriolis-Reaktion an jeder beliebigen Stelle an den Rohren auf Grund der gegenüberliegenden Anordnung im wesentlichen die doppelte Ablenkung0 Durch die frei hervorstehende Anordnung eines Durchflußrohres, das aus einer festen Montagestelle herausragt, oder durch Anbringen einer flexiblen Durchflußrohrschleife in einer Weise, daß sie vom Einfluß- und Ausflußrohr herausragt, ragt das Durchflußrohr (und die Masse des fließenden Mediums innerhalb des Rohrs) frei tragend aus der Rohrleitungshalterung hervor. Der Schwerpunkt des Durchflußrohres liegt auch außerhalb dieser Befestigungsstelle, wodurch das Rohrgefüge in bezug auf Vibrationen aus der Umgebung des Durchflußmessers, die zusammen mit den aufgebrauchten Betriebsschwingungen übertragen werden, instabil ist· In einigen Fällen erhöht die Instabilität der frei getragenen Masse des Rohrleitungsgefüges die Wirkung der unerwünschten Vibrationen auf das Durchflußrohr und verfälschen die Coriolis-Reaktionsmessung. Externe Störungen, die durch mechanisches Bewegen entlang der Rohrleitung oder ganz in der Nähe des Durchflußmessers erzeugt werden, haben häufig eine Gesamtvibrationswirkung auf den Durchflußmesser, die eine Frequenz aufweist, die in der Nähe der Grundresonsn/f-equenz des Durchflußrohres liegt* Zusätzlich verfälschen Ungenauigkeiten der Schwingungsbewegung des Durchflußrohres - infolge von Unstetigkeiten des Rohrleitungsgefüges - sowie die Beschaffenheit der aufgedrückten Schwingungsbewegung selbst die Coriolis-Messung· Zusätzliche Vibrationen zu jenen, die während des Betriebs des Meßgerätes aufgedrückt werden, und die Bewegung des Durchflußrohres, die kein Ergebnis der Coriolis-Reaktion auf die aufgedrückten Vibrationen ist, treten selbst als unerwünschtes Rauschen in den ' durch Durchflußmeesersensoren erzeugten Signale, auf· Diese unverwünschten Vibrationen sowie der in den freistehenden Ab-The deflection of the Ourchflußrohree due to the Coriolis reaction force on the two oppositely oscillating U-shape ee also happens in the opposite direction, the Coriolis reaction is at all adjacent points of substantially equal strength · The between the adjacent legs of the two Due to the Coriolis reaction, sensors mounted on U-shaped tubes at any point on the tubes, due to the opposite arrangement, measure substantially twice the deflection 0 due to the free-standing arrangement of a flow tube protruding from a fixed mounting location or by attaching a flexible one Flow loop in a manner to protrude from the influent and effluent tube projects the flow tube (and the mass of flowing medium within the tube) freely out of the tubing support. The center of gravity of the flow tube also lies outside of this attachment point, whereby the tube structure is unstable with respect to vibrations from the environment of the flow meter, which are transmitted together with the used operating vibrations. In some cases, the instability of the freely carried mass of the pipeline structure increases the effect of unwanted vibrations on the flow tube and distort the Coriolis reaction measurement. External perturbations produced by mechanical movement along the pipeline or very close to the flowmeter often have an overall vibratory effect on the flowmeter having a frequency close to the base resonance frequency of the flow tube. In addition, inaccuracies distort the oscillation movement of the flow tube - due to discontinuities in the pipeline structure - as well as the nature of the imposed oscillatory motion itself the Coriolis measurement · Additional vibrations to those applied during the operation of the meter and the movement of the flow tube which is not a result of the Coriolis reaction upon the impressed vibrations, themselves appear as unwanted noise in the signals produced by flow-rate sensors, on these unwanted vibrations and on the freestanding vibration.

schnitt verlagerte Schwerpunkt beeinträchtigen die Massendurchflußbeetimmung und die Genauigkeit des Meßgerätes in hohem MaOe4 cut shifted focus affect the Massendurchflußbeetimmung and the accuracy of the meter in high MAOE 4

Ein zusätzliches festgestelltes Problem bei den bekannten Coriolls-Massendurchflußmessern betrifft die Erhöhung der Empfindlichkeit im Falle von großen Durchflußrohrverlängerungsabschnitten neben dem Einfluß und dem Ausfluß zum bzw. vom Durchflußmessers zur Erhöhung cer Flexibilität des Durchflußrohres und zur Erhöhung der Meßbarkeit der Coriolis-Reaktionskraft. Diese Verlängerungen werden in den beiden US-Patentschriften Nr. 4 127 028 und Nr. 4 559 833 gezeigt, wobei in der letzteren S-förmige Durchflußrohre gezeigt werden. Die Verlängerungsabschnit* te erhöhen zusätzlich die Gesamtmacse des Meßgerätes und verlagern die Masse des Durchflußrohres von dessen Befestigungsstel-Ie weg. Auch kann es durch diese Verlängerungen zu internen Durchflußeinengungen des Rohrleitungsdurchflußweges kommen, die des weiteren die Brauchbarkeit des Meßgerätes bei bestimmten Anwendungen sowie die Gesamtgenauigkeit des Meßgerätes begrenzen.An additional problem noted with the known Coriolet mass flowmeters relates to increasing the sensitivity in the case of large flow tube extension sections in addition to the influence and outflow to or from the flow meter to increase the flexibility of the flow tube and to increase the measurability of the Coriolis reaction force. These extensions are shown in U.S. Patent Nos. 4,127,028 and 4,559,833, the latter showing S-shaped flow tubes. The extension sections additionally increase the overall size of the meter and displace the mass of the flow tube away from its mounting location. Also, these extensions may result in internal flow restrictions of the pipe flow path which further limit the usefulness of the meter in certain applications as well as the overall accuracy of the meter.

Zusätzliche Faktoren, die die Empfindlichkeit und die Genauigkeit der bekannten Coriolis-Massendurchflußmesser beeinträchtigen, betreffen die Frequenz der Schwingung, die zur Schaffung der Coriolis-Reaktion beim Durchflußrohr herangezogen wird. Die Durchflußrohre sind im wesentlichen federnde Gefüge, die mit ihrer Grundresonanzfrequenz in Schwingung versetzt werden. Die Maschinen in der äußeren Umgebung des Coriolis-Massendurchflußmessers beeinflussen jedoch das Rohrleitungsgefüge von außen, ein Einfluß der die Meßwerterfassung durch die Sensoren, die für die Messung der Coriolis-Reaktion eingesetzt werden, wesentlich beeinträchtigen kann und deshalb die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Massendurchflußbestimmung beträchtlich reduziert.Additional factors that affect the sensitivity and accuracy of known Coriolis mass flowmeters relate to the frequency of the vibration used to create the Coriolis reaction at the flow tube. The flow tubes are essentially resilient structures which are set in vibration at their fundamental resonance frequency. However, the machines in the external environment of the Coriolis mass flow meter affect the pipe structure from the outside, an effect that can significantly affect the measurement detection by the sensors used to measure the Coriolis reaction and therefore significantly reduce the accuracy and reliability of the mass flow determination ,

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die Gestaltung und die Vibrationscharakteristik der bekannten Coriolis-Durchflußmesser? häufig die Meßbarkeit der Coriolis-Reaktionskraft und/oder dieIn summary, it can be said that the design and vibration characteristics of the known Coriolis flowmeters? often the measurability of the Coriolis reaction force and / or the

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Gesamtempfindlichke.it dee Durchflußmeeeere begrenzen, wodurch seine Anwendbarkeit eingeschränkt wird»Total sensitivity of flow restrictors limiting its applicability »

Ziel der Erfindung; Z iel the invention;

Ziel der Erfindung ist es, eine neue und verbesserte Einrichtung sowie ein neues verbessertes Verfahren für die Durchflußmessung zur Verfügung zu stellen, dio ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis der meßbaren Coriolis-Reaktion in bezug auf das Gesamtrauschen (internes und externes) des Durchflußrohres und eine elastischere Durchflußrohrkonstruktion aufweisen, ohne daß die Integrität des Durchflußrohres geopfert wird·The object of the invention is to provide a new and improved device as well as a new improved method for the flow measurement, the improved signal-to-noise ratio of the measurable Coriolis reaction with respect to the total noise (internal and external) of the flow tube and have a more elastic flow tube construction without sacrificing the integrity of the flow tube

Darlegung des Wesens der Erfindung; Presentation of the essence of the invention;

Somit betrifft c^.e Erfindung einerseits eine Einrichtung für die Messung des Massendurchflusses eines Fluidstromes mit einem Einflußrohr und einem Ausflußrohr für den Fluidstrom, mit zumindest einem federnden Durchflußrohr, das befestigte Anschlußenden, die mit dem Einfluß- und dem Ausflußrohr in Verbindung stehen, aufweist, mit einem Vibrator, der das Durchflußrohr quer zur Achse des Durchflußrohres in Schwingung versetzt, mit Sensoren für die Erzeugung von Signalen, die der Schwingungsbewegung des Durchflußrohrec entsprechen, und mit einer Signalverarbeitungseinheit für die Bestimmung des Massendurchflusses anhand der Signale auf der Grundlage der Coriolis-Reaktionskraft, die vom fließenden Medium (Fluid) auf das Durchflußrohr ausgeübt wird, Erfindungsgemäß ist das Durchflußrohr als symmetrische Schleife um die Anschlußenden herum ausgebildet, wobei die Schleife für eine Änderung des Durchflusses sorgt, die größer als 360 Grad ist, und der Vibrator ist am Durchflußrohr an einer Stelle neben den Anschlußenden angeordnet·Thus, the invention relates on the one hand to a device for measuring the mass flow of a fluid stream having an influent tube and a fluid flow outflow tube, having at least one resilient flow tube having attached terminal ends communicating with the influent and effluent tubes comprising a vibrator oscillating the flow tube across the axis of the flow tube, sensors for generating signals corresponding to the oscillatory motion of the flow tube, and a signal processing unit for determining mass flow from the signals based on the Coriolis Reaction force exerted by the fluid on the flow tube. According to the invention, the flow tube is formed as a symmetrical loop around the terminal ends, the loop providing a change in flow greater than 360 degrees, and the vibrator is on major arranged at a location adjacent to the terminal ends.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung umfaßt Anschlußenden, die nebeneinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand vom Vibrator am Durchflußrohr zu den Anschlußenden kleiner als die maximaleA preferred embodiment of the device according to the invention comprises terminal ends, which are arranged side by side, characterized in that the distance from the vibrator on the flow tube to the terminal ends smaller than the maximum

Entfernung des Durchflußrohres von den Anschlußenden ist· Es ist von Vorteil, daß das Durchflußrohr einen Schwerpunkt aufweist, der sich in unmittelbarer Nähe der Anschlußenden befindet.It is advantageous that the flow tube has a center of gravity which is in the immediate vicinity of the connection ends.

Vorzugsweise let der Abstand vom Schwerpunkt des Durchflußrohres zu den beiden Anschlußenden kleiner als die Hälfte der maximalen Entfernung des Durchflußrohres von den Anschlußenden aus gerechnet.Preferably let the distance from the center of gravity of the flow tube to the two terminal ends less than half of the maximum distance of the flow tube from the terminal ends calculated.

Die erfindungsgemäße Durchflußmeßeinrichtung sieht ein Durchflußrohr vor mit einem zentralisierten Schwerpunkt, der dicht neben seinen Anschlußenden gelagert ist, um auf diese Weise ein stabileres schwingendes Gefüge zu schaffen, das gegenüber Signalverunreinigung infolge externer Rausch- oder Vibrationseinflüsse weniger empfindlich ist, so daß die Coriolis-Reaktion und der Massendurchfluß mit größerer Genauigkeit bestimmt werden können. Die vorliegende Erfindung verstärkt auch die Hebelarme der entstehenden Coriolis-Kraft auf das Durchflußrohr am besten und sorgt für eine größere Länge des Durchflusses, der sich senkrecht zur Bewegung des Treibers am Ende des Kraftarms bewegt, wodurch die Wirkung und die Meßbarkeit der auf das Durchflußrohr wirkender? Coriolis-Reaktlonskraft verbessert wird.The flowmeter of the present invention provides a flow tube having a centralized center of gravity which is mounted close to its terminal ends to provide a more stable vibratory structure which is less sensitive to signal contamination due to external noise or vibration effects, such that the Coriolis reaction and the mass flow can be determined with greater accuracy. The present invention also best strengthens the lever arms of the resulting Coriolis force on the flow tube and provides a greater length of flow which moves perpendicular to the movement of the driver at the end of the force arm, thereby increasing the effect and measurability of the flow tube ? Coriolis Reaktlonskraft is improved.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung umfaßt das Durchflußrohr einen ersten bogenförmigen Abschnitt, der an einem Ende mit dem Einflußrohr in Verbindung steht, einen zweiten bogenförmigen Abschnitt, der mit einem Ende mit dem Ausflußrohr in Verbindung steht, und einen Verbindungsabschnitt zwischen den anderen Enden des ersten und zweiten bogenförmigen Abschnitts, wobei der Abstand zwischen dem Verbindungsabschnitt und dem Schwerpunkt des Durchflußrohres kleiner als die maximale Entfernung der bogenförmigen Abschnitte vom Schwerpunkt aus gerechnet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Vibrator vorzugsweise im Mittel- ι punkt des Verbindungsabschnittes gelagert. Gemäß einem weiteren; sehr vorteilhaften Ausführungsbeispiels ist das DurchflußrohrIn a further preferred embodiment of the device according to the invention, the flow tube comprises a first arcuate portion communicating at one end with the influent tube, a second arcuate portion communicating with the effluent tube at one end, and a connecting portion between the other ends the first and second arcuate portions, wherein the distance between the connecting portion and the center of gravity of the flow tube is calculated to be smaller than the maximum distance of the arcuate portions from the center of gravity. In this embodiment, the vibrator is preferably mounted in the middle point of the connecting section. According to another; very advantageous embodiment is the flow tube

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wie ein liegendes B ausgebildet, dadurch gekennzeichnet« daß die benachbarten Scheitelpunkte der bogenförmigen Abschnitte der B-Form die Anschlußenden des Durchflußrohres darstellen·formed as a horizontal B, characterized in that the adjacent vertexes of the arcuate portions of the B-shape constitute the terminal ends of the flow tube.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Anschlußenden des Durchflußrohres an einem Befestigungsblock befestigt« der eine Masse hat« die größer als die Gesamtmasse des Durchflußrohres ist.In a further preferred embodiment, the terminal ends of the flow tube are attached to a mounting block "which has a mass" which is greater than the total mass of the flow tube.

Gemäß einem weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen Aueführungsbeispiel ist der Vibrator so beschaffen, daß er das Durchflußrohr mit einer Resonanzfrequenz in Schwingung versetzt« die größer ist als die Grundresonanzfrequenz, so daß zumindest ein Schwingungsknoten auf der Länge des Durchflußrohres erzeugt wird. Vorteilhafterweise wird das Durchf.lußrohr mit der zweiten harmonisch*·.! Resonanzfrequenz in Schwinpung versetzt, so daß zwei Schwingungsknoten auf der Länge dos Durchflußrohres erzeugt werden, wobei der Vibrator zwischen den zwei Knoten angeordnet ist, ein Sensor zwischen dem einen Knoten und einem der Anschlußenden positioniert ist und ein anderer Sensor zwischen dem anderen der zwei Knoten und dem anderen Anschlußende positioniert ist. Eine im wesentlichen frei bewegliche und ins,-gesamt stabilere Durchflußrohrform ist vorgesehen, damit die Coriolis-Reaktion präziser abgetastet werden kann und um die Einrichtung gegenüber nachteiligen Wirkungen auf Grund externer mechanischer Störungen aus der Umgebung zu stabilisieren.According to another preferred embodiment of the present invention, the vibrator is arranged to vibrate the flow tube at a resonant frequency greater than the fundamental resonance frequency to produce at least one node of vibration along the length of the flow tube. Advantageously, the flow-through pipe with the second harmonic * ·.! Resonant frequency set in Schwinpung so that two nodes on the length of the flow tube are generated, the vibrator is disposed between the two nodes, a sensor between the one node and one of the terminal ends is positioned and another sensor between the other of the two nodes and the other terminal end is positioned. A substantially free-moving and generally more stable flow tube shape is provided to more accurately sense the Coriolis reaction and to stabilize the device from adverse effects due to external environmental environmental disturbances.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Einrichtung nutzt die Abtastvorteile einer Rohrleitungskonstruktion mit doppeltem Durchflußrohr sowie die Reduktion der Gesamtgröße des Durchflußmessers und der Rohrleitung, die für die Messung des Massendurchflusses erforderlich ist. Die federnden Durchflußrohre sind an ihren Anschlußenden fest an einem Befestigungsblock angebracht und stehen mit internen Kanälendes Befestigungsblockes in Verbindung und bilden symmetrische Schleifen um den tefesti-i gungeblock herum« so daß der Schwerpunkt der Durchflußrohre in j unmittelbarer Nähe der Anschlußenden der Durchflußrohre liegt.A preferred embodiment of the device utilizes the sensing benefits of a dual flow tube design, as well as reducing the overall size of the flowmeter and tubing required to measure mass flow. The resilient flow tubes are fixedly attached to a mounting block at their terminal ends and communicate with internal channels of the mounting block, forming symmetrical loops around the tefesting block so that the center of gravity of the flow tubes lies in close proximity to the terminal ends of the flow tubes.

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Die Einfluß- und Ausflußrohre und der Befestigungsblock stellen vorzugsweise eine verhältnismäßig große Masse dar, verglichen mit der Gesamtmasse der Durchflußrohre, die den schwingenden Abschnitt der Einrichtung darstellen· Die doppelten Durchflußrohre werden vorzugsweise vom am Befestigungsblock befestigten Vibrator in entgegengesetzter Weise in Schwingung versetzt, so daß in entgegengesetzter Richtung wirkende Coriolis-Reaktionen hervorgerufen werden, wodurch die meßbare Gesamtreaktion auf die Durchflußrohre an jeder beliebigen Stelle verstärkt wird. Vorzugsweise werden die zwei Durchflußrohre mit zwei Haltern aneinander befestigt, die sich neben den betreffenden Anschlußenden der Durchflußrohre befinden. Diese Halter begrenzen die Wirkung der Schwingung der Durchflußrohre auf die Verbindungestellen zwischen den Durchflußrohren und dem Befestigungsblock.The inflow and outflow tubes and the mounting block preferably have a relatively large mass compared to the total mass of the flow tubes which constitute the oscillating portion of the device. The double flow tubes are preferably vibrated in opposite directions by the vibrator attached to the mounting block, so that in the opposite direction acting Coriolis reactions, whereby the measurable overall reaction is amplified at the flow tubes at any point. Preferably, the two flow tubes are fastened to each other with two holders, which are located adjacent to the respective terminal ends of the flow tubes. These holders limit the effect of the vibration of the flow tubes on the joints between the flow tubes and the mounting block.

Die beiden Durchflußrohre haben vorzugsweise die Form eines liegenden B's mit dem Schwerpunkt und den Anschlußenden etwa an den Scheitelpunkten der bogenförmigen Abschnitte der B-Form. Die bogenförmigen Abschnitte bilden im wesentlichen Windungen von 270 Grad und sind durch einen im wesentlichen geraden Verbindungsabschnitt, der dicht neben dem Schwerpunkt unterhalb oder unter dem Befestigungsblock vorbeiführt, verbunden. Die bogenförmigen Abschnitte sind vorzugsweise mit einer großen Krümmung versehen, so daß die senkrechte Komponente des Massendurchflusses in bezug auf die Richtung der aufgedrückten Schwingung und die Länge der Durchflußrohre, auf die die Coriolis-Kraft wirkt, so groß wie möglich ist. Zusätzlich werden durch die bogenförmigen Abschnitte, um die die Coriolis-Kraft wirkt, verhältnismäßig lange Kraftarme geschaffen. Die Verbindungsabschnitte verbinden die bogenförmigen Abschnitte und sind im wesentlichen neben dem Schwerpunkt positioniert, so daß der Kraftarm der aufgedrückten Schwingung um den Schwerpunkt und die Anschlußenden der Durchflußrohre verglichen mit den Kraftarmen der gemessenen Coriolis-Reaktion verhältnismäßig klein ist. Die Gestaltung der Einrichtung sieht im allgemeinen verhältnismäßig lange Durchflußrohre zwischen ihrem Einflußende ; und ihrem Ausflußende vor, um die Gesamtflexibilität des Durchflußrohres zu vergrößern. Diese Flexibilität erhöht im wesent- IThe two flow tubes preferably have the shape of a horizontal B with the center of gravity and the terminal ends approximately at the apexes of the arcuate portions of the B-shape. The arcuate portions substantially form 270 degree turns and are connected by a substantially straight connecting portion which passes close to the center of gravity below or below the mounting block. The arcuate portions are preferably provided with a large curvature, so that the vertical component of the mass flow with respect to the direction of the pressed vibration and the length of the flow tubes, on which the Coriolis force acts, is as large as possible. In addition, relatively long force arms are provided by the arcuate portions around which the Coriolis force acts. The connecting portions connect the arcuate portions and are positioned substantially adjacent the center of gravity so that the force arm of the pressed vibration about the center of gravity and the terminal ends of the flow tubes is relatively small compared to the force arms of the measured Coriolis reaction. The design of the device generally sees relatively long flow tubes between its ingress end ; and their outflow end to increase the overall flexibility of the flow tube. This flexibility increases substantially

lichen die Fähigkeit der Durchflußrohre auf die Coriolis-Kraft zu reagieren, indem sich diese entlang ihrer Länge verdrehen, ohne daß sie dabei durch den vorzugsweise montierten Befestigungsblock wesentlich behindert werden«The ability of the flow tubes to respond to the Coriolis force by twisting them along their length, without being significantly impeded by the preferably mounted mounting block «

Entsprechend einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Meßeinrichtung mit dem doppelten Durchflußrohr umfaßt der Vibrator einen elektromagnetischen Treiber, der zwischen den beiden Durchflußrohren angeordnet ist und zwei Luftspalte aufweist, und eine ferromagnetische Lasche ist an jedem der beiden Durchflußrohre angebracht, wobei diese Laschen in die Luftspalte hineinragen. Da der elektromagnetische Treiber am Befestigungsblock angebracht ist, setzt er die Durchflußrohre in Schwingung, ohne daß er direkt an den Durchflußrohren befestigt ist, so daß weder die Resonanzfrequenz verändert, noch die Bewegung der Durchflußrohre gedämpft wird.According to another preferred embodiment of the dual flow tube measuring device, the vibrator includes an electromagnetic driver disposed between the two flow tubes and having two air gaps, and a ferromagnetic tab is attached to each of the two flow tubes, these tabs projecting into the air gaps. Since the electromagnetic driver is mounted on the mounting block, it sets the flow tubes in vibration without being directly attached to the flow tubes, so that neither the resonance frequency changed, nor the movement of the flow tubes is attenuated.

Der elektromagnetische Treiber wird vorzugsweise durch eine geeignete Schaltung gesteuert, so daß die gleiche Schwingungsamplitude erzeugt wird, und zwar selbst dann, wenn eine Schwankung der Durchflußdichte vorliegt. Die Steuerschaltung sollte gleichzeitig sicherstellen, daß die Durchflußrohre immer mit . der ausgewählten Resonanzfrequenz in Schwingung versetzt werden. Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der elektromagnetische Treiber an der Treiberschaltung angeschlossen, die eine Eingangsstufe, eine Amplitudenregelstufe und eine Frequenzregelstufe, die beide am Ausgang der Eingangsstufe angeschlossen sind, und eine Ausgangsstufe, die an der Ampli:udenregelstufe und an der Frequenzregelstufe angeschlossen ist, umfaßt, wobei der Eingang der Eingangsstufe an einem Element für die Abtastung der Schwingung des Durchflußrohres und der Ausgang der Ausgangsstufe am elektromagnetischen Treiber angeschlossen ist. Sensoren einer beliebigen zweckmäßigen Art können für die Bereitstellung von Signalen für die Bestimmung der Coriolis-Reaktion eingesetzt werden, und zwar Sensoren wie je- ; ne, die Signale erzeugen, die der Bewegung des Durchflußrohres j entsprechen. Die symmetrisch angeordneten Sensoren können di- i rekt am Durchflußrohr oder -rohren auf den dem Schwingtreiber iThe electromagnetic driver is preferably controlled by an appropriate circuit so that the same amplitude of vibration is generated, even if there is a fluctuation in the flow density. The control circuit should at the same time ensure that the flow tubes always with. the selected resonant frequency are vibrated. In an advantageous embodiment, the electromagnetic driver is connected to the driver circuit, which comprises an input stage, an amplitude control stage and a frequency control stage, both connected to the output of the input stage, and an output stage connected to the amplitude control stage and to the frequency control stage wherein the input of the input stage is connected to an element for scanning the flow of the flow tube and the output of the output stage to the electromagnetic driver. Sensors of any convenient type can be used to provide signals for the determination of the Coriolis reaction, sensors such as each; ne, which generate signals corresponding to the movement of the flow tube j. The symmetrically arranged sensors can be placed directly on the flow tube or pipes on the vibration driver i

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gegenüberliegenden Seiten befestigt sein oder sie können an einem Ende am Befestigungsblock befestigt sein und am anderen Endd neben dem Durchflußrohr positioniert sein. Im letzteren Fall sind die beiden Sensoren vorzugsweise zwischen den beiden Durchflußrohren an unterschiedlichen Stellen längs der Durchflußrohre positioniert, wobei jeder Sensor ein elektromagnetisches Gerät ist, das zwei Luftspalte aufweist, wobei eine ferromagnetische Lasche an jedem Durchflußrohr befestigt ist und wobei die Laschen in die Luftspalte des elektromagnetischen Gerätes hineinragen* Darüber hinaus kann auch eine Signalverarbeitungseinheit für die Bestimmung des Massendurchflusses durch die Einrichtung al:1 Ergebnis der Signale, die von den Sensoren empfangen werden und O1C runktion des Abschnitts dor Signale, die eine Komponente der Coriolis-Reaktion des fließenden Mediums sind, in einer beliebigen gewünschten Form bereitgestellt werden«be attached to opposite sides or they may be attached at one end to the mounting block and positioned at the other Endd next to the flow tube. In the latter case, the two sensors are preferably positioned between the two flow tubes at different locations along the flow tubes, each sensor being an electromagnetic device having two air gaps, with a ferromagnetic tab secured to each flow tube and the tabs inserted into the air gaps of the flow tube In addition, a signal processing unit for the determination of the mass flow through the device al: 1 result of the signals that are received by the sensors and O 1 C execution of the portion of the signals that a component of the Coriolis reaction of the flowing Mediums are provided in any desired form «

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren für die Messung des Massendurchflusses eines Fluidstroms mit den Schritten der Induzierung eines Fluidstroms, der dem Fluidfluß durch zumindest ein federndes Durchflußrohr entspricht, der das Durchflußrohr quer zur Achse des Durchflußrohres in Schwingung versetzt* für die Erzeugung von Signalen durch die Abtastung der Schwin-, gungsbewegung des Durchf.lußrohrs und für die Bestimmung des Massendurchflusses anhand der Signale auf der Grundlage der Coriolis-Reaktionskraft, die vom Fluid auf die Durchflußrohre ausgeübt wird. Erfindungsgemäß wird zumindest ein Durchflußrohr mit einer Resonanzfrequenz, die höher als die Grundresonanzfrequenz des Durchflußrohres ist, in Schwingung versetzt. Vorzugsweise geschieht dies, indem zumindest ein Durchflußrohr mit der zweiten harmonischen Resonanzfrequenz des Durchflußrohres in Schwingung versetzt wird, so daß zwei Schwingungsknoten auf der Länge des Durchflußrohres erzeugt werden. Vorteilhafterweise geschieht dies, indem ein Teil des Durchflußrohres zwischen den Knoten in Schwingung versetzt wird, und das Abtasten zwischen einem der Knoten und einem ersten Anschlußende des Durchflußrohres und ! zwischen dem anderen Knoten und einem zweiten Anschlußende des ' Durchflußrohres vorgenommen wird.The invention further relates to a method for measuring the mass flow of a fluid stream comprising the steps of inducing a fluid flow corresponding to fluid flow through at least one resilient flow tube which oscillates the flow tube transverse to the axis of the flow tube * for generating signals through the flow tube Scanning the flow rate of the flow tube and determining the mass flow rate based on the signals from the Coriolis reaction force exerted by the fluid on the flow tubes. According to the invention, at least one flow tube having a resonant frequency which is higher than the fundamental resonance frequency of the flow tube is vibrated. Preferably, this is done by vibrating at least one flow tube with the second harmonic resonance frequency of the flow tube so that two nodes of vibration are created along the length of the flow tube. Advantageously, this is done by vibrating part of the flow tube between the nodes, and sampling between one of the nodes and a first terminal end of the flow tube and! between the other node and a second terminal end of the 'flow tube is made.

Indem die Durchflußrohre mit einer höheren als der Grundresonanzfrequenz in Schwingung versetzt werden, kann der Unterschied zwischen dem Schwingungseffekt der externen Störungen (in Form von Vibrationen), die auf die Einrichtung einwirken, und der aufgedrückten Schwingung einfacher unterschieden werden, und die Genauigkeit der Messung der Wirkung der Coriolis-Reaktion wird erhöht. Zusätzlich können durch Bereitstellung eines flexiblen Durchflußrohrgefüges, das um seinen Schwerpunkt herum vorzugsweise stabil ist, gleichförmige Schwingungswellenformen durch die aufgedrückte Schwingung entlang der Länge des Durchflußrohres erzeugt werden, wodurch Schwingungsknoten geschaffen werden, die ähnlich den Biegungsstellen der fortlaufenden Rohrleitung sind. Die erzeugten Schwingungsknoten sind im wesentlichen frei beweglich und bilden örtliche minimale Schwingungsamplituden oder stationäre Abschnitte längs der Rohrleitung, während das die Knoten umgebende Rohrgefüge mit der aufgedrückten Schwingungsfrequenz schwingt. Die durch die höhere Betriebsschwingungsfrequenz erzeugten Wellenformen bewirken, daß die Schwingung des Durchflußrohres um die Knotenstellen herum auftritt. Durch diese Verlagerung der "Schwingungsachse" wird auf der Länge des Durchflußrohres ein Schockabsorbierungseffekt erzeugt, der den Einfluß der unerwünschten Störungen auf die Coriolis-Reaktionsmessung auf ein Minimum herabsetzt. Die Schwingungsknoten sind frei bewegliche Biegungsstellen, die es dem Durchflußrohr gestatten, in bezug auf eine definierte Achse, die zumindest an einer Stelle von der Befestigung der Durchflußonderi getrennt ist, zu schwingen. Da alle Schwingungen, die durch externe Störungen in Form von Vibrationen verursacht werden, auf das Durchflußrohr durch diese Anschlußenden übertragen worden, neigen die vom befestigten Anschluß unabhängigen Schwingungen dazu, diese unerwünschten Schwingungen zu absorbieren, und deshalb das Durchflußrohr und das Abtastgefüge gegen externe Störungen weiter zu immunisieren.By vibrating the flow tubes at a higher than the fundamental resonance frequency, the difference between the vibration effect of the external noise (in the form of vibration) acting on the device and the vibration being impressed can be more easily discriminated, and the accuracy of the measurement of the Effect of the Coriolis reaction is increased. In addition, by providing a flexible flow tube structure that is preferably stable about its center of gravity, uniform vibration waveforms can be created by the imposed vibration along the length of the flow tube, thereby providing vibration nodes that are similar to the flexures of the continuous pipeline. The generated nodes are substantially freely movable and form local minimum vibration amplitudes or stationary sections along the pipeline, while the tube structure surrounding the nodes vibrates with the vibration frequency impressed. The waveforms generated by the higher operating oscillation frequency cause the flow of the flow tube to occur around the junctions. This displacement of the "vibration axis" creates a shock absorbing effect along the length of the flow tube which minimizes the influence of the unwanted perturbations on the Coriolis reaction measurement. The nodes of vibration are freely moveable bends which allow the flow tube to oscillate with respect to a defined axis which is at least at one point separate from the attachment of the flow baffle. Since all vibrations caused by external disturbances in the form of vibrations have been transmitted to the flow tube through these terminal ends, the vibrations independent of the fixed terminal tend to absorb these unwanted vibrations and therefore the flow tube and sensing structure are further susceptible to external interference to immunize.

Die erfindungsgemäße Coriolis-Massendurchflußmeßeinrichtung und das zugehörige Meßverfahren verbessern die Genauigkeit der Mes- \ sung der Coriolis-Reaktionskraft durch Erhöhung der Immunität ίImprove the Coriolis mass flowmeter according to the invention and the associated measuring method, the accuracy of the measure- \ sung to the Coriolis reaction force ί by increasing immunity

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der Seri8orsignale.in bezug auf das interne und externe Rauschen· Darüber hinaus sieht die Erfindung eine erhöhte Empfindlichkeit durch die Eliminierung der unsymmetrischen Verdrehungen der Durchflußrohrform vor. Die verbesserte Coriolis-Meßgenauigkeit gestattet auch den Einsatz von stärkeren und stabileren Bauelementen, die gewöhnlich die Empfindlichkeit des Meßgerätes gegenüber der Coriolis-Reaktion bei dem bekannten Gefüge reduzieren. Deshalb kann die erfindungsgemäße Coriolis-Maesendurchflußmeßeinrichtung auf die Messung einer Anzahl von Fluids -die gewöhnlich auf Grund ihres Drucks oder ihrer Durchflußcharakteristik oder auf Grund der Beschränkungen bei der Durchführung der Coriolis-Messungen mit Hilfe dieser bekannten Durchflußm«sser - nicht zusammen mit den bekannten Coriolis-Meßgeräten verwendet werden, umstellbar sein. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist für die Messung des Massendurchflusses einec Einphasenfluids, wie beispielsweise von Gasen oder Flüssigkeiten, oder eines Mehrphasenfluids, wie beispielsweise von Gasen durchsetzt mit Flüssigkeit oder festen Teilchen oder Flüssigkeit mit festen Teilchen geeignet.In addition, the invention provides an increased sensitivity by eliminating the asymmetrical twists of the flow tube shape. The improved Coriolis measurement accuracy also allows for the use of stronger and more stable devices that usually reduce the sensitivity of the meter to the Coriolis reaction in the known microstructure. Therefore, the Coriolis mass flowmeter of the present invention can be used to measure a number of fluids, usually due to their pressure or flow characteristics, or due to limitations in performing Coriolis measurements using these known flowmeters - not with the known Coriolis -Meters be used, be umstellbar. The device according to the invention is suitable for measuring the mass flow of a single phase fluid, such as gases or liquids, or a multiphase fluid, such as liquid or solid particles or solid particles.

Ausführungsbeispiel:Embodiment:

Weitere Vorteile der Erfindung werden anhand der Darlegung bevorzugter Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes offenbar. Zur Veranschaulichung der Erfindung wird in der Zeichnung eine Ausführungsform gezeigt, die gegenwärtig bevorzugt wird, wobei es jedoch selbstverständlich ist, daß diese Erfindung durch die gezeigten präzisen Anordnungen und Einrichtungen nicht eingeschränkt wirdFurther advantages of the invention will become apparent from the description of preferred embodiments of the subject invention. To illustrate the invention, there is shown in the drawings an embodiment which is presently preferred, it being understood, however, that this invention is not limited by the precise arrangements and instrumentalities shown

In der Zeichnung zeigen: In the drawing show:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Coriolis-Massendurchflußmeßeinrichtung,FIG. 1 is a perspective view of a preferred embodiment of the Coriolis mass flowmeter of the present invention;

Figur 2 eine Draufsicht des in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiels;Figure 2 is a plan view of the embodiment shown in Figure 1;

Figur 3 eine Seitenansicht des in Figur 1 gezeigten Ausführungen beispiels; ;Figure 3 is a side view of the embodiments shown in Figure 1, for example; ;

Figur 4 einen Schnitt durch das in Figur 2 gezeigte Aueführungebeispiel längs der Geraden A-A einschließlich eines WS-Sensor-Befestigungsgefüges, wie es für den Einsatz zusammen mit der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist;Fig. 4 is a cross-sectional view of the embodiment shown in Fig. 2 taken along the line A-A including an AC sensor mounting structure as intended for use with the present invention;

Figuren 5Af 5B und 5C verschiedet.β Resonanzschwimjungeformen des erfindungsgemäßen Durchflußrohres gemäß der Figuren 1 bis 4;5A f 5B and 5C verschiedet.β Resonanzschwimjungeformen of the flow tube of the present invention according to the figures 1 to 4;

Figuren 5D und 5E eine Seiten- und eine Draufsicht der in Figur 5C gezeigten Schwingungsform;Figs. 5D and 5E are side and top views of the waveform shown in Fig. 5C;

Figur 6 eine Seitonansicht eines anderen Aueführungsbeispiels der erfindungegemäßen Einrichtung;Figure 6 is a side view of another Aueführungsbeispiels of erfindungegemäßen device;

Figur 7 eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels gemäß Figur längs der Geraden B-B;Figure 7 is a plan view of the embodiment of Figure along the line B-B;

Figur 8 eine Draufsicht eines elektromagnetischen Treibers für den Einsatz mit einer erfindungsgemäßen Durchflußmeßeinrichtung mit doppeltem Durchflußrohr;Figure 8 is a plan view of an electromagnetic driver for use with a dual flow tube flowmeter in accordance with the invention;

Figur 9 eine Schnittdarstellung des Treibers gemäß Figur 8 längs der Geraden C-C;Figure 9 is a sectional view of the driver of Figure 8 along the line C-C;

Figur IO eine schematische Darstellung eines Treiberschaltkreises für einen elektromagnetischen Treiber der erfindungsgemäßen. Meßeinrichtung.Figure IO is a schematic representation of a driver circuit for an electromagnetic driver of the invention. Measuring device.

Arten der Ausführung der Erfindung;Ways of carrying out the invention;

In der Zeichnung, in der gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente angeben, werden Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßeinrichtung gezeigt» Eine Ausführungsform der in der Zeichnung dargestellten Meßeinrichtung ist in den Figuren 1 bis 3 mit der Bezugszahl IO gekennzeichnet. Die Meßeinrichtung IO schließt, wie dargestellt, ein Einflußrohr 12, ein Ausflußrohr 14, einen zentralen Befestigungsblock 16 und zwei im allgemeinen B-förmige Durchflußrohre 18 und 20 ein. Das Einflußrohr 12 und das Ausflußrohr 14 schließen die Flansche 22 ; bzw. 24 ein, die so beschaffen sind, daß 3ie innerhalb eines abgegrenzten Fluidstroms der (nicht dargestellten) Rohrleitung 'In the drawing, in which the same reference numerals indicate like elements, embodiments of the mass flow measuring device according to the invention are shown »An embodiment of the measuring device shown in the drawing is marked in Figures 1 to 3 with the reference numeral IO. As shown, the meter IO includes an influent tube 12, an outflow tube 14, a central attachment block 16, and two generally B-shaped flow tubes 18 and 20. The flow tube 12 and the spout 14 close the flanges 22; and 24, respectively, which are arranged to be within a confined fluid flow of the pipeline (not shown).

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in die Meßeinrichtung 10 eingebaut werden können. Das Einflußrohr 12 und das Ausflußrohr 14 begrenzen im allgemeinen den Hinfluß und den Ausfluß zu den Durchflußrohren 18 und 20 vom FIuidstrom und sind vorzugsweise in bezug aufeinander koaxial sowie auch koaxial zur Längsachse 38 des zu messenden Fluidetroms angeordnet.can be installed in the measuring device 10. Influence tube 12 and outflow tube 14 generally limit the flow and outflow to flow tubes 18 and 20 from the fluid flow, and are preferably coaxial with each other and coaxial with longitudinal axis 38 of the fluid to be measured.

Der Befestigungsblock 16 bildet im allgemeinen einen Einflußkanal 26, der mit dem Einflußrohr 12 in Verbindung steht, und einen Ausflußkanal 28, der mit dem Ausflußrohr 14 in Verbindung steht* Der Einflußkanal 26 und der Ausflußkanal 28 werden ganz allgemein in Figur 2 mittels Strichlinien dargestellt, die die innere Struktur des Befestigungsblocks 16 zeigen. Der Einflußkanal 26 bildet im allgemeinen einen Durchflußteiler 30 für die Teilung des Fluidflusses, der durch den Befestigungsblock 16 hind rohgeht, so daß im wesentlichen gleiche Teile des Fluldflusses vom Einflußrohr 12 aus in die beiden Durchflußrohre 18 und 20 eingespeist werden. Der Fluidstrom fließt von Rohr 18 und dem zweiten Durchflußrohr 20 in einer im wesentlichen simultanen und parallelen Beziehung und ergießt sich in den Ausflußkanal 28* Im Ausflußkanal 28 bildet der Durchflußvereiner 32 einen einzelnen ausströmenden Fluß, der in das Ausflußrohr 14 geleitet wird. Das Einflußrohr 12, der Einflußkanal 26, der Ausflußkanal 28, das Ausflußrohr 14 und die Verbindung zwischen dem Einflußkanal 26 und dem Ausflußkanal 28 sowie die beiden Enden 34, 34' und 36 und 36' der beiden Durchflußrohre 18 und 20 haben vorzugsweise glatte Innenflächen, so daß die Flußbehinderung oder irgendwelche nachteiligen Wirkungen auf den Durchfluß durch die begrenzten Durchflußwege eingeschränkt werden.The mounting block 16 generally forms an inflow channel 26 communicating with the influent tube 12 and an outflow channel 28 communicating with the effluent tube 14. The influent channel 26 and the outflow channel 28 are generally indicated by dashed lines in FIG. which show the internal structure of the mounting block 16. The inflow passage 26 generally forms a flow divider 30 for dividing the flow of fluid passing through the mounting block 16, so that substantially equal parts of the fluid flow are fed from the influent tube 12 into the two flow tubes 18 and 20. The fluid stream flows from tube 18 and the second flow tube 20 in a substantially simultaneous and parallel relationship and pours into the outflow channel 28. In the outflow channel 28, the flow distributor 32 forms a single outflow flow which is directed into the outflow tube 14. The influence tube 12, the influence channel 26, the outflow channel 28, the outflow tube 14 and the connection between the inflow channel 26 and the outflow channel 28 and the two ends 34, 34 'and 36 and 36' of the two flow tubes 18 and 20 preferably have smooth inner surfaces, so as to restrict the flow obstruction or any adverse effects on the flow through the limited flow paths.

Wie insbesondere in Figur 2 dargestellt, können die Durchflußrohre 18 und 20 in einem bestimmten Winkel zur Achse 38 angeordnet werden. Die Anordnung der Durchflußrohre 18 und 20 in bezug auf die Achse 38 des begrenzten Fluidstroms und in bezug auf die Einfluß- und Ausflußrohre 12 und 14 kann in jedem gewünschten beliebigen Winkel, einschließlich senkrecht oder parallel (siehe Figuren 6 und 7) geschehen. Zusätzlich können.As shown in particular in Figure 2, the flow tubes 18 and 20 can be arranged at a certain angle to the axis 38. The arrangement of the flow tubes 18 and 20 with respect to the axis 38 of limited fluid flow and with respect to the influent and outflow tubes 12 and 14 may be at any desired angle, including perpendicular or parallel (see Figures 6 and 7). In addition, you can.

wenn gewünscht, das Einflußrohr 12 und das Ausflußrohr 14 auch gegeneinander verschoben sein (nicht dargestellt)· Es ist jedoch erwünscht, daß die Beschränkung des Fluidatroms durch die Durchflußrohre 18 und 20 minimal bleibt, damit nachteilige Effekte auf das Fluid verhindert werden und dit» Effekte des turbulenten Flusses oder des Holsogs auf die Cor.lolis-Reaktionsmeesungen begrenzt werden·if desired, the influent tube 12 and effluent tube 14 may also be displaced from each other (not shown). However, it is desirable that restriction of the fluidatroma through the flow tubes 18 and 20 be minimized to prevent adverse effects on the fluid and effects of the turbulent flow or of the holsog to be limited to the Cor.lolis reaction measurements.

Vorzugsweise sind das erste Durchflußrohr 18 und das zweite Durchflußrohr 20 im wesentlichen identisch und sie sind nebeneinander und parallel angeordnet· Die Durchflußrohre 18 und 20 können aus jedem federnden Material, wie beispielsweise aus nichtrostendem Stahl gefertigt sein. Hierin wird ein einzelnes Durchflußrohr 18 beschrieben, und zwar stellvertretend für beide Rohrgefüge (sowie für jene, die in den nachfolgend erörterten Figuren 6 und 7 veranschaulicht sind). In der Zeichnung wird das Gefüge des Durchflußrohres 20 mit identischen Bezugsnummern und hochgestelltem Anführungsstrich gekennzeichnet.Preferably, the first flow tube 18 and the second flow tube 20 are substantially identical and are juxtaposed and arranged in parallel. The flow tubes 18 and 20 may be made of any resilient material, such as stainless steel. Described herein is a single flow tube 18 representative of both tube structures (as well as those illustrated in Figures 6 and 7 discussed below). In the drawing, the structure of the flow tube 20 is identified with identical reference numbers and raised quotes.

Das Einflußende 34 des Durchflußrohres 18 ist fest am Befestigungsblock 16 angebracht, so daß es mit dem Einflußkanal 26 in Verbindung steht. Das Ausflußende 36 des Durchflußrohres 18 is" ebenfalls fest am Befestigungsblock 16 angebracht und steht mit dem Ausflußkanal 28 in Verbindung· Wie in Figur 2 gezeigt wird, sind das Einflußende 34, das Ausflußende 36 und die übrigen Abschnitte des Durchflußrohres 18 vorzugsweise in einer einzigen senkrechten Ebene angeordnet. Die Anschlußenden 34 und 36 jedoch können neben der Ebene des Durchflußrohres 18 angeordnet sein und leicht gekrümmte (nicht dargestellte) Abschnitte zwischen dem Befestigungsblock 16 und dem Durchflußrohr 18 haben. Es ist erwünscht, daß zumindest ein beträchtlicher Abschnitt des Durchflußrohres 18 in einer Ebene liegt und die übrigen Abschnitte sich dicht daneben befinden» Es ist ebenfalls erwünscht, daß die Einrichtung 10 so angeordnet ist, daß die Ebene des Durchflußrohres 18 senkrecht verläuft, so daß ungleiche Effekte der Masse des Durchflußrohres 18 und der : Durchflußmasse auf die Rohrbewegung und die Coriolis-Reaktionsmessung verhindert werden. Wie dargestellt, sind das Einfluß- !The inflow end 34 of the flow tube 18 is fixedly attached to the mounting block 16 so that it communicates with the inflow passage 26. The outflow end 36 of the flow tube 18 is also fixedly attached to the mounting block 16 and communicates with the outflow channel 28. As shown in Figure 2, the inflow end 34, the outflow end 36 and the remaining portions of the flow tube 18 are preferably in a single vertical position However, the terminal ends 34 and 36 may be located adjacent the plane of the flow tube 18 and have slightly curved portions (not shown) between the mounting block 16 and the flow tube 18. It is desirable that at least a substantial portion of the flow tube 18 be in one It is also desirable that the means 10 is arranged so that the plane of the flow tube 18 is perpendicular, so that unequal effects of the mass of the flow tube 18 and the : Durchflußmasse on the tube movement and the Coriolis reaction measurement ve As shown, the influence!

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2 73 SO ο 2 73 SO ο

flußende 34 und das Aueflußende 36 am Befer^igungsblock 16 in Stellungen angebracht, die sich dicht oder unmittelbar nebeneinander befinden (d. h. proximal zueinander liegen)« Das Ende 34 des Durchflußrohres 18 befindet sich hinter dem Befestigungsblock 16 (neben dem Ausflußrohr 14), wobei das Ende 36 d r- Durchflußrohres 18 mit dem Ausflußkanal 28 des Befestigungsblockes 16 (neben dem vorderen oder Einflußende der Einrichtung 10) in Verbindung steht« Durch Anordnung des Durchflußrohres 18 in der gezeigten Weise geschieht der Durchfluß vom Einflußrohr 12 durch den Einflußkanal 26 und in das Durchflußrohr 18 ohne Windung oder Neuausrichtung des Durchflusses in abrupten oder extremen Winkeln. Des weiteren kann der Durchflußaustritt vom Durchflußrohr 18 durch eine Windung flacher Steigung durch den Ausflußkanal 28 geleitet werden« Obwohl der sich ergebende Aufbau der Einrichtung 10 gemäß der Anzahl der Entwurfscharakteristiken variieren kann, ist erwünscht, daß die Durchflußbeschränkung durch den Einbau der Einrichtung 10 in der Rohrleitung insgesamt minimal ist*The end 34 of the flow tube 18 is located behind the mounting block 16 (adjacent to the spout 14), with the end 34 of the flow tube 18 located behind the mounting block 16 (adjacent to the spout 14) End 36 d r - Flow tube 18 communicates with the outflow channel 28 of the mounting block 16 (adjacent the front or ingress end of the device 10). By arranging the flow tube 18 in the manner shown, the flow from the influent tube 12 through the influent passage 26 and into the Flow tube 18 without winding or realignment of the flow in abrupt or extreme angles. Furthermore, the flow outlet from the flow tube 18 may be directed through the outflow channel 28 through a flat-pitched turn ". Although the resulting structure of the device 10 may vary according to the number of design characteristics, it is desirable that the flow restriction be achieved by incorporation of the device 10 in the FIG Total piping is minimal *

Wie es insbesondere in Fig· 4 veranschaulicht wird, umgibt oder umrundet das Durchflußrohr 18 den Befestigungsblock 16 und bildet ein liegendes "B". Das Durchflußrohr 18 ist an den beiden benachbarten Scheitelpunkten der zwei halbkreisförmig gebogenen B-förmigen Abschnitte 40 und 44 befestigt. Das Durchflußrohr 18 hat einen ersten bogenförmigen Abschnitt 40,.der aus dem oberen Teil des Befestigungsblocks 16 - und zwar aus dem Ende 34 herausragt und einen fortlaufenden Bogen beschreibt, der eine Krümmung größer als 180 aufweist und, wie dargestellt, an* nähernd 270 ° um den Befestigungsblock 16 bis zu einer Stelle reicht, die sich im wesentlichen unterhalb der Achse 38 befindet. Der erste bogenförmige Abschnitt 40 steht mit einem Verbindungsabschnitt 42, der sich im allgemeinen vom ersten bogenförmigen Teil 40 auf einer Seite des Befestigungsblocks 16 erstreckt, in Verbindung, und mit einem zweiten bogenförmigen Abschnitt 44, der ähnlich wie der erste bogenförmige Abschnitt 40 gebildet ist und sich auf der gegenüberliegenden Seite des Be- ! festigungsblocks 16 symmetrisch um die Symmetrielinie 46 befindet, in Verbindung. Der Verbindungeabschnitt 42 ist vorzugswei-iAs illustrated particularly in FIG. 4, the flow tube 18 surrounds or circumscribes the mounting block 16 and forms a horizontal "B". The flow tube 18 is attached to the two adjacent vertices of the two semi-circularly curved B-shaped sections 40 and 44. The flow tube 18 has a first arcuate portion 40 protruding from the upper portion of the mounting block 16 - out of the end 34 and defining a continuous arc having a curvature greater than 180 and an approaching 270 ° as shown extends around the mounting block 16 to a point which is located substantially below the axis 38. The first arcuate portion 40 communicates with a connecting portion 42 that extends generally from the first arcuate portion 40 on one side of the mounting block 16, and with a second arcuate portion 44 that is formed similarly to the first arcuate portion 40 and on the opposite side of the Be ! fixing block 16 is symmetrical about the line of symmetry 46, in conjunction. The connection section 42 is preferably i

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2735 OO 2735 OO

se gerade und durchquert den dicht daneben befindlichen Befestigungsblojk 16 und schneidet, wie dargestellt, die Achse 38 dee Einflußrohres 12 und des Ausflußrohres 14 und den Fluidstrom nicht·As shown, the axis 38 of the influent tube 12 and the effluent tube 14 and the fluid flow do not intersect.

Bevorzugterweise soll der Verbindungsabschnitt 42 entfernt von, aber nicht neben dem Schwerpunkt 4Θ des Durchflußrohres 18 angeordnet sein· Des weiteren ist es wünschenswert, wenn sich der Schwerpunkt 48 des Durchflußrohres 18 proximal an den Anschlußenden 34 und 36 des Durchflußrohres befindet« Die Entfernung der Anschlußenden 34 und 36 und des Verbindungsabschnitts 42 vom Schwerpunkt 48 ist kleiner als die Gesamtentfernung der bogenförmigen Abschnitte 40 und 44 von der Symmetrielinie 46 des Durchflußrohres 18« Die Anordnung des Verbindungsabschnitts 42 in bezug auf die beiden Anschlußenden 34 und 36 des Durchflußrohres 18 (sowie in bezug auf die Achse 38) kann in der Senkrechten *n bezug auf den Befestigungsblock 16 in beiden Richtungen und in jeder beliebigen Weise verändert werden. Des weiteren muß dor Verbindungsabschnitt 42 nicht, wie dargestellt, im wesentlichen gerade sein, sondern er kann gemäß einer beliebigen gewünschten Kombination gekrümmt sein. Ein Vibrator 50 ist an einer Stelle zwischen den beiden Anschlußabschnitten 42 der Durchflußrohre 18 und 20 mittels eines Arms 70 befestigt.Preferably, the connecting portion 42 should be located away from, but not adjacent to the center of gravity 4Θ of the flow tube 18. Further, it is desirable that the center of gravity 48 of the flow tube 18 be proximal to the connecting ends 34 and 36 of the flow tube and 36 and the connecting portion 42 from the center of gravity 48 is smaller than the total distance of the arcuate portions 40 and 44 from the line of symmetry 46 of the flow tube 18. The arrangement of the connecting portion 42 with respect to the two terminal ends 34 and 36 of the flow tube 18 (and with respect to the axis 38) can be n * with respect to the mounting block 16 is changed in the vertical in both directions and in any manner. Further, the connecting portion 42 need not be substantially straight, as shown, but may be curved according to any desired combination. A vibrator 50 is fixed at a location between the two connecting portions 42 of the flow tubes 18 and 20 by means of an arm 70.

Wie in Figur 4 dargestellt, befinden sich die Anschlußenden 34 und 36 des Durchflußrohres 18 nahezu senkrecht zur oberen Fläche des Befestigungsblocks 16, deshalb sorgt jeder der beiden bogenförmigen Abschnitte 40 und 44 für eine Änderung der Durchflußrichtung von nahezu 270 °. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Gesamiänderung der Durchflußrichtung längs des Durchflußrohres 18 vom Anschlußende 34 zum Anschlußende 35 annähernd 540 °. Es wäre auch möglich, daß die Anschlußenden ΔΛ und 36 zur oberen Fläche des Befestigungsblocks 16 in einem spitzen Winkel geneigt sind. Wenn dieser Winkel 45 ° beträgt, dann beträgt die Gesamtänderung der Durchflußrichtung längs des Durch-j flußrohres 18 nur 450 °. \ As shown in Figure 4, the connecting ends 34 and 36 of the flow tube 18 are nearly perpendicular to the upper surface of the mounting block 16, therefore, each of the two arcuate portions 40 and 44 provides a change in the flow direction of nearly 270 °. In this embodiment, the Gesamiänderung the flow direction along the flow tube 18 from the terminal end 34 to the terminal end 35 is approximately 540 °. It would also be possible that the terminal ends ΔΛ and 36 are inclined to the upper surface of the mounting block 16 at an acute angle. If this angle is 45 °, then the total change of the flow direction along the through-flow pipe 18 is only 450 °. \

Die Coriolia-Reaktionskraft, die von eint Λ Durchfluß infolge der durch den Vibrator 50 erzeugten Schwingung des Durchflußrohres 18 verursacht wird, wird im allgemeinen mit der Massendichtedurchflußrate des Fluids, der Geschwindigkeit des Fluids innerhalb des Durchflußrohres 18 und der Änderungsrate der Steigung des krummlinigen Wegs des sich im Durchflußrohr 18 bewegenden Fluids in Beziehung gesetzt. Wenn das Durchflußrohr 18 senkrecht oder quer zur Richtung der Geschwindigkeit des Fluids abgelenkt wird (z. B. wenn es sich in der X-Richtung bewegt), dann ergibt sich eine zusätzliche Geschwindigkeitskomponente, die auch in einer Querrichtung (z. B. in der Y-Richtung) wirkt. Somit bewegt sich ein Fluidteilchen innerhalb des Durchflußrohres 18 sowohl in der Durchflußrichtung 8ls auch in der Querrichtung (X- und Y-Richtung) oder auf einem krummlinigen Weg. Das Differential zwischen der Querbewegung des Teilchens (Y-Richtung) in bezug auf die Durchflußbewegung (X-Richtung) und der Durchflußrichtung ist gleich der Steigung des krummlinigenThe Coriolia reaction force, the one of Λ flow is due to the heat generated by the vibrator 50 vibrating the flow tube 18 is caused, generally by the Massendichtedurchflußrate of the fluid, the velocity of the fluid within the flow tube 18 and the rate of change of the slope of the curved path of the in relationship in the flow tube 18 moving fluid. When the flow tube 18 is deflected perpendicularly or transversely to the direction of the velocity of the fluid (eg, as it moves in the X direction), there is an additional velocity component which is also transverse in one direction (e.g., in the X direction) Y direction) acts. Thus, a fluid particle moves within the flow tube 18 both in the flow direction 8ls and in the transverse direction (X and Y directions) or in a curvilinear path. The differential between the transverse movement of the particle (Y-direction) with respect to the flow movement (X-direction) and the flow direction is equal to the slope of the curvilinear

Wegs. Die Änderungsrate der Steigung des krummlinigen Wegs inPath. The rate of change of the slope of the curvilinear path in

bezug auf die Zeit (d y/dxdt) ist proportional zur Coriolis-Kraft. Da das Durchflußrohr 18 vorzugsweise durch den Vibrator 50 an der Schnittstelle der Symmetrielinie 46 und dem Verbindungsabschnitt 42 in Schwingung versetzt wird, wird die Coriolis-Kraft im wesentlichen in entgegengesetzten Richtungen um diese Stelle (und mit einem Gradienten, der symmetrisch ist) längs des Durchflußrohres 18 entwickelt.with respect to time (d y / dxdt) is proportional to the Coriolis force. Since the flow tube 18 is preferably vibrated by the vibrator 50 at the intersection of the line of symmetry 46 and the connecting portion 42, the Coriolis force becomes substantially in opposite directions about this point (and with a gradient which is symmetrical) along the flow tube 18 developed.

Die Sensoren 52 und 54 werden an einem ersten bogenförmigen Abschnitt 40 bzw. einem zweiten bogenförmigen Abschnitt 44 in einer Weise angeordnet, daß die Ablenkung des Durchflußrohres 18 infolge der auf das Durchflußrohr wirkenden Coriolis-Reaktionskraft gemessen werden kann. Die Sensoren 52 und 54 können jede gewünschte Form - wie auf diesem Fachgebiet bekannt - annehmen. Es können Abtasteinrichtungen eines beliebigen zweckmäßigen Typs für die Messung der Coriolis-Reaktion bereitgestellt werden, und zwar z. B. solche, die Signale erzeugen, die der Bewegung des Durchflußrohres 18 entsprechen. Die symmetrisch angeordneten Sensoren 52 und 54 können direkt am DurchflußrohrThe sensors 52 and 54 are disposed on a first arcuate portion 40 and a second arcuate portion 44, respectively, in a manner that the deflection of the flow tube 18 due to the Coriolis reaction force acting on the flow tube can be measured. The sensors 52 and 54 may take any desired shape as known in the art. Scanners of any convenient type may be provided for the measurement of the Coriolis reaction, e.g. For example, those that generate signals that correspond to the movement of the flow tube 18. The symmetrically arranged sensors 52 and 54 can be directly on the flow tube

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18 auf beiden Seiten des Vibrators 50 (Figur 1) an den herausragenden Armen 56 und 58 befestigt sein, die an einem Ende am Befestigungsblock 16 montiert und neben dem Durchflußrohr 18 am anderen Ende angebracht sind (Figur 4)· Des weiteren kann eine (nicht dargestellte) Signalverarbeitungseinheit für die Bestimmung des Massendurchflusses durch das Durchflußrohr 18 infolge der von den Sensoren 52 und 54 empfangenen Signale und als Funktion des Abschnitts der Signale, die eine Komponente der Coriolis-Reaktion des Fluids sind, auch in einer beliebigen gewünschten Form bereitgestellt werden.18 on both sides of the vibrator 50 (Figure 1) may be secured to the projecting arms 56 and 58 which are mounted at one end to the mounting block 16 and mounted adjacent the flow tube 18 at the other end (Figure 4) signal processing unit for determining the mass flow rate through the flow tube 18 due to the signals received from the sensors 52 and 54 and as a function of the portion of the signals which are a component of the Coriolis reaction of the fluid, also in any desired form.

Die bogenförmigen Abschnitte 40 und 44, die eine verhältnismäßig große Krümmung aufweisen und durch die Verbindungsabschnitte 42 angeschlossen sind, haben eine große Länge, die die Gesamtflexibilität des Durchflußrohres 18 und die Fähigkeit des Durchflußrohres 18, sich infolge der Coriolis-Rerktioiskraft ablenken zu lassen, sowie die Meßbarkeit dieser Ablenkungen verbessert. Des weiteren vergrößert im allgemeinen die Entfernung der bogenförmigen Abschnitte 40 und 44 von der Symmetrielinie 46 aus den Effekt der Coriolis-Reaktion um die Symmetrielinie 46 und sorgt für eine stärkere torsionsförmige Biegung der Durchflußrohre 18 als Reaktion auf die Coriolis-Kraft. Die resultierende Bewegung des Durchflußrohres 18 ist das Ergebnis des Reaktionsgradienten und der Form des Durchflußrohres« Die Verstärkung der torsionsförmigen Biegung ist das Ergebnis der großen Länge sowie der Form des Durchflußrohres 18, das sich als Reaktion auf den Coriolis-Kraftgradienten biegt. Die großen bogenförmigen Abschnitte 40 und 44 vergrößern auch den Betrag des Durchflusses, der sich in einer Richtung mit einer Komponente senkrecht zur Durchflußrichtung am Vibrator bewegt, wodurch die Fläche, auf die die Coriolis-Kraft auf das Durchflußrohr 18 wirken kann;vergrößert wird, wodurch der meßbare dynamische Effekt der Coriolis-Reaktion über die Länge der bogenförmigen Abschnitte 40 und 44 vergrößert wird, so daß er von der angelegten Schwingung des Vibrators 50 zu unterscheiden ist» Die bogenförmigen Abschnitte 40 und 44 führen keine Drehbewe- · gung um die Symmetrielinie 46 oder ihre Anschlußenden 34 undThe arcuate portions 40 and 44, which have a relatively large curvature and are connected by the connecting portions 42, have a great length which detracts from the overall flexibility of the flow tube 18 and the ability of the flow tube 18 to deflect due to the Coriolis reticulation force improves the measurability of these distractions. Furthermore, in general, the removal of the arcuate portions 40 and 44 from the line of symmetry 46 increases the effect of the Coriolis reaction about the line of symmetry 46 and provides for greater torsional bending of the flow tubes 18 in response to the Coriolis force. The resulting movement of the flow tube 18 is the result of the reaction gradient and shape of the flow tube. The reinforcement of the torsional bend is the result of the large length and shape of the flow tube 18 which bends in response to the Coriolis force gradient. The large arcuate portions 40 and 44 also increase the amount of flow moving in a direction with a component perpendicular to the flow direction on the vibrator, thereby increasing the area on which the Coriolis force can act on the flow tube 18 the measurable dynamic effect of the Coriolis reaction on the length of the arcuate sections is increased 40 and 44, so that it is distinguished from the applied vibration of the vibrator 50 "the arcuate portions 40 and 44 cause no more rotary motion · supply to the line of symmetry 46 or their connection ends 34 and

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aus, sondern verdrehen sich infolge der Gesamtflexibilität des Durchf.'.ußrohree 18· Des weiteren ist die Vlbration des Durchflußrohres 18, da es eine symmetrische Schleife um seinen Schwerpunkt 18 bildet, an allen Stellen gleichförmig und bleibt im wesentlichen durch Störungen von außen unbeeinflußt·In addition, the circulation of the flow tube 18, since it forms a symmetrical loop about its center of gravity 18, is uniform at all points and remains essentially unaffected by external disturbances.

Das Abtasten der Coriolis-Reaktion am Durchflußrohr 18 soll in Hinblick auf die Bewegung des Durchflußrohres 20 durchgeführt werden, und deshalb ist die Notwendigkeit der Festlegung einer Ablenkachse für Meßzwecke im wesentlichen nicht gegeben·The sensing of the Coriolis reaction at the flow tube 18 is to be carried out in view of the movement of the flow tube 20, and therefore the need to define a deflection axis for measurement purposes is substantially eliminated.

Das Durchflußrohr 18 umgibt auf Grund seiner Form seinen Schwerpunkt sowie seine Anschlußenden 34 und 36· Diese Gestaltung des Durchflußrohres 18, bei der der Schwerpunkt 48 proximal zu dessen Anschlußenden 34 und 36 gelegen ist, reduziert den Effekt des externen Rauschens und der ungleichförmigen Vibration auf das Durchflußrohr 18· Vorzugsweise ist der Abstand vom Schwerpunkt 48 des Durchflußrohres 18 zu den beiden Anschlußenden 34 und 36, wie in Figur 4 dargestellt, kleiner als die Hälfte der maximalen Entfernung der bogenförmigen Abschnitte 40 und 44 von den betreffenden Anschlußenden 34 und 36· Somit ist das Durchflußrohr 18 in Hinblick auf die Anschlußenden 34 und 36 stabil, und deshalb stört das externe Rauschen die Abtastung der Coriolis-Reaktion durch die Sensoren 52 und 54 nicht wesentlich. Die Form des Durchflußrohres 18 ergibt eine stabilere Umwelt für die Trennung der Coriolis-Reaktion von der aufgedrückten Schwingung des Vibrators 50, und deshalb ist die Berechnung des Massendurchflusses noch weiter verbessert·The flow tube 18, due to its shape, surrounds its center of gravity and its terminal ends 34 and 36. This design of the flow tube 18 with the center of gravity 48 proximal to its terminal ends 34 and 36 reduces the effect of external noise and non-uniform vibration on the tube Flow tube 18 Preferably, the distance from the center of gravity 48 of the flow tube 18 to the two terminal ends 34 and 36, as shown in Figure 4, is less than half the maximum distance of the arcuate portions 40 and 44 from the respective terminal ends 34 and 36 the flow tube 18 is stable with respect to the terminal ends 34 and 36, and therefore, the external noise does not significantly interfere with the sensing of the Coriolis reaction by the sensors 52 and 54. The shape of the flow tube 18 provides a more stable environment for the separation of the Coriolis reaction from the impressed vibration of the vibrator 50, and therefore the calculation of the mass flow rate is further improved.

Ein verhältnismäßig langes Durchflußrohr 18 sorgt für einen im wesentlichen flexiblen Aufbau, der infolge der Coriolis-Reaktion ungehindert bewegbar ist und deshalb die Empfindlichkeit der Einrichtung 10 erhöht. Durch die flexiblere Gestaltung des Durchflußrohres 18 zusammen mit der stabileren Form kann das Durchflußrohr 18 eine verhältnismäßig große Dicke aufweisen· Ob-; wohl das dickere Durchflußrohr 18 die Gesamtflexibilität des j-Durchflußrohres 18 reduziert und somit die Stärke der Rohrab- ; A relatively long flow tube 18 provides a substantially flexible structure, which is freely movable due to the Coriolis reaction and therefore increases the sensitivity of the device 10. Due to the more flexible design of the flow tube 18 together with the more stable shape, the flow tube 18 may have a relatively large thickness. probably the thicker flow tube 18 reduces the overall flexibility of the j-flow tube 18 and thus the strength of the tube ;

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weichungen infolge der Coriolis-Reaktionen reduziort, wird die Gesamtempfindlichkeit der Einrichtung IO nicht geopfert, da die gemessenen Reaktionen gegen externe Störungen in Form von Vibrationen infolge der Stabilität des Durchflußrohres 18 im wesentlichen immun sind. Die Vergrößerung der Wanddicke vergrößert die Gesamtfestigkeit und die Langlebigkeit der Einrichtung IO und gestattet es, die Einrichtung IO mit Fluids unter verhältnismäßig hohem Druck einzusetzen und bewirkt eine Erhöhung der Gesamtsicherheit des Betriebs der Einrichtung 10,As a result of the variations in Coriolis reactions, the overall sensitivity of the device IO is not sacrificed since the measured responses to external disturbances in the form of vibrations due to the stability of the flow tube 18 are substantially immune. Increasing the wall thickness increases the overall strength and longevity of the device IO and allows the device IO to be used with relatively high pressure fluids and increases the overall safety of the operation of the device 10,

Das Treiben des Durchflußrohres 18 an einer Stelle neben dem Schwerpunkt 48 und auch neben den Anschlußenden 34 und 36 führt zu einer Stabilisierung der Vibrationseigenschaften und der Resonanz auf die Coriolis-Reaktionskraft. Oe größer der Abstand zwischen Vibrator 50 und Schwerpunkt 48 ist, desto wahrscheinlicher ist es, daß der Vibrator 50 Störungen bei der aufgedrükkten Schwingungsbewtgung verursacht und somit die Bewegung des Durchflußrohres 18, die von den Sensoren 53 und 54 wahrgenommen wird, beeinflußt. Wie in Figur 4 dargestellt, ist der Abstand zwischen dem Vibrator 50, der sich in der Mitte des Verbindungsabschnitts 42 befindet, und den beiden Anschlußenden 34 und 36 kleiner als der maximale Abstand zwischen den bogenförmigen Ab? schnitten 40 und 44 und den betreffenden An3chlußenden 34 und 36. Der Abstand zwischen dem Vibrator 50 und dem Schwerpunkt 48 kann unter Berücksichtigung anderer Konstruktionsfaktoren wie beispielsweise der Gesamtlänge des Durchflußrohres, der Lage des Schwerpunktes 48 in bezug auf die Anschlußenden 34 und 36, der Entfernung der bogenförmigen Abschnitte 40 und 44 von der Symmetrielinie <^6 usw. verändert werden. Durch Neuanordnung des Verbindungsabschnitts 42 längs der Symmetrielinie 46 kann auch der Schwerpunkt 48 im Gesamtdurchflußrohr 18 in bezug auf die Anschlußenden 34 und 36 auf Wunsch verlagert werden.The driving of the flow tube 18 at a location adjacent to the center of gravity 48 and also adjacent to the terminal ends 34 and 36 results in a stabilization of the vibration characteristics and the resonance to the Coriolis reaction force. The greater the distance between the vibrator 50 and the center of gravity 48, the more likely it is for the vibrator 50 to cause disturbances in the imposed vibrational motion, thus affecting the movement of the flow tube 18 sensed by the sensors 53 and 54. As shown in Figure 4, the distance between the vibrator 50, which is located in the center of the connecting portion 42, and the two terminal ends 34 and 36 is smaller than the maximum distance between the arcuate Ab? The distance between the vibrator 50 and the center of gravity 48 may be increased considering other design factors such as the total length of the flow tube, the location of the center of gravity 48 with respect to the terminal ends 34 and 36, the distance the arcuate portions 40 and 44 from the line of symmetry <^ 6, etc. are changed. By rearranging the connection portion 42 along the line of symmetry 46, the center of gravity 48 in the total flow tube 18 with respect to the terminal ends 34 and 36 can also be displaced if desired.

Des weiteren kann die Einrichtung 10 durch den Befestigungsblock 16 und das Einflußrohr 12 sowie das Ausflußrohr 14, die vorzugsw weise eine relativ große Masse - verglichen mit der Masse der Durchflußrohre 16 (einschließlich von Durchflußrohr 20) - haben.Furthermore, the device 10 through the mounting block 16 and the flow tube 12 and the spout 14, the vorzugsw as a relatively large mass - compared with the mass of the flow tubes 16 (including flow tube 20) - have.

stabilisiert werden. Das Durchflußrohr 18 ist infolge seiner Flexibilität und Anordnung um die verhältnismäßig große zentrale Masse und seine Anschlußenden 34 und 36 verhältnismäßig frei beweglich. Die große Masse des Befestigungsblocks 16 ist vorzugsweise im Schwerpunkt 48 des Durchflußrohres angeordnet, was des weiteren das Durchflußrohr 18 gegen die Effekte des externen Rauschens und der unsymmetrischen Störungen auf die Messungen der Sensoren 52 und 54 immun macht. Des weiteren hängen die Durchflußrohre 18 und 20 nicht am Einflußrohr 12 und dem Ausflußrohr 14 der Einrichtung 10, und die Anschlußenden 34 und 36 sind verhältnismäßig nahe beieinander angeordnet, so daß eine kompaktere Betriebsumwelt entsteht und große Schwingungsamplituden, die durch externe Vibrationen verursacht werden, keinen Einfluß haben.be stabilized. The flow tube 18 is due to its flexibility and arrangement about the relatively large central mass and its terminal ends 34 and 36 relatively freely movable. The bulk of the mounting block 16 is preferably located in the center of gravity 48 of the flow tube, which further makes the flow tube 18 immune to the effects of external noise and unbalanced disturbances on the measurements of the sensors 52 and 54. Further, the flow tubes 18 and 20 do not hang on the influent tube 12 and outflow tube 14 of the device 10 and the terminal ends 34 and 36 are relatively close together to provide a more compact operating environment and avoid large vibration amplitudes caused by external vibrations Have influence.

Die Halter 72 und 74 können zwischen den Durchflußrohren 18 und 20 vorgesehen und neben den entsprechenden Enden 34 und 34' bzw« 36 und 36' positioniert sein. Die Halter 72 und 74 bilden im allgemeinen einen Drehpunkt, um den die bogenförmigen Abschnitte 40 und 44 ablenkbar sind. Die Halter 72 und 74 werden im allgemeinen dazu benutzt, um den Effekt der Schwingungsbewegung der Durchflußrohre 18 und 20 auf die Verbindungsstelle zwischen den Durchflußrohren 18 und 20 und dem Befestigungsblock 16 zu begrenzen.The brackets 72 and 74 may be provided between the flow tubes 18 and 20 and positioned adjacent the respective ends 34 and 34 'and "36 and 36', respectively. The holders 72 and 74 generally form a pivot about which the arcuate portions 40 and 44 are deflectable. The brackets 72 and 74 are generally used to limit the effect of vibratory movement of the flow tubes 18 and 20 on the junction between the flow tubes 18 and 20 and the mounting block 16.

Eine andere Ausführungsform der Einrichtung HO, im Vergleich zu der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten, wird in Figur 6 und Figur 7 veranschaulicht. Die dargestellte Einrichtung 110 hat im allgemeinen Durchflußrohre 118 und 120 mit der gleichen Gestaltung wie jene, die in Figur 1 bis 4 gezeigt werden, sie ist jedoch an einer.von der Längsachse 138 des Fluidstroms oder der (nicht dargestellten) Rohrleitung entfernten Stelle an einem Gehäuse 80 befestigt. Das Einflußrohr 112 und das Ausflußrohr 114 sind an einem Ende am Gehäuse 80 und an ihrem gegenüberliegenden Ende am zentralen Befestigungsblock 116 befestigt? Der Befestigungsblock 116 ist mit Hilfe von Armen 156 und 158 ' so am Gehäuse 80 befestigt, daß der Befestigungsblock 116 inner-Another embodiment of the device HO, in comparison to that shown in FIGS. 1 to 4, is illustrated in FIG. 6 and FIG. The illustrated device 110 generally has flow tubes 118 and 120 of the same configuration as those shown in Figs. 1-4, but is located at a location remote from the longitudinal axis 138 of the fluid flow or the conduit (not shown) Housing 80 attached. The inflow tube 112 and the outflow tube 114 are secured at one end to the housing 80 and at its opposite end to the central mounting block 116. The mounting block 116 is secured to the housing 80 by means of arms 156 and 158 ' such that the mounting block 116 is internally fixed to the housing 80.

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halb des Gehäuses 80 angeordnet ist.half of the housing 80 is arranged.

Der Befestigungsblock 116 bildet einen Einflußkanal 126, der einen Fluidfluß vom Einflußrohr 112 aufnimmt und diesen in beide Rohre 118 und 120 durch deren Anschlußenden 134 und 134' leitet und den Fluß am Durchflußteiler 130 teilt. Die Durchflußrohre 118 und 120 lenken im wesentlichen, wie dargestellt, den Durchfluß in der gleichen Weise wie die Durchflußrohre 18 und 20 in den Figuren 1 bis 4 und schließen bogenförmige Abschnitte 140 und 144 sowie das Verbindungsteil 142 ein und bilden im wesentlichen neben den Anschlußenden 134 und 134' sowie 136 und 136* der Durchflußrohre 118 und 120 einen Schwerpunkt.The mounting block 116 forms an influent passage 126 which receives fluid flow from the influent tube 112 and directs it into both tubes 118 and 120 through their terminal ends 134 and 134 'and divides the flow at the flow divider 130. The flow tubes 118 and 120 substantially direct the flow in the same manner as the flow tubes 18 and 20 in FIGS. 1-4 and include arcuate portions 140 and 144 and the connector 142, and form substantially adjacent the terminal ends 134 and 134 'and 136 and 136 * of the flow tubes 118 and 120 a center of gravity.

Der aus den Durchflußrohren 118 und 120 austretende Durchfluß wird durch den Ausflußkanal 128 gelenkt und zu einem einzigen Durchfluß am Durchflußvereiner 132 zusammen und in den Durchflußstrom oder durch das Ausflußrohr 114 in die (nicht dargestellte) Rohrleitung geführt.The flow exiting the flow tubes 118 and 120 is directed through the outflow channel 128 and fed into a single flow at the flow restrictor 132 and into the flow stream or through the discharge tube 114 into the tubing (not shown).

Die Durchflußrchre 118 und 120 liegen in vorzugsweise benachbarten und parallelen Ebenen, die ebenfalls parallel zu der Linie 138 verlaufen. Der Einflußkanal 126 und der Ausflußkanal, 128 innerhalb des Befestigungsblocks 116 sind erforderlich, um den Durchfluß in bezug auf die Ebene der Durchflußrohre 118 und 120, die vorzugsweise in einem pewissen Abstand dicht nebeneinander angeordnet sind, nur geringfügig vom Einflußrohr 112 und dem Ausflußrohr 114 abzulenken.The Durchflußrchre 118 and 120 are in preferably adjacent and parallel planes, which are also parallel to the line 138. The inflow channel 126 and the outflow channel 128 within the mounting block 116 are required to deflect the flow with respect to the plane of the flow tubes 118 and 120, which are preferably closely spaced apart from each other, only slightly from the inflow tube 112 and the outflow tube 114 ,

Die Arme 156 und 158, die den Befestigungsblock 116 (sowie die Durchflußrohre 118 und 120) innerhalb des Gehäuses 80 tragen, halten des weiteren die Sensoren 152 und 154 zwischen entsprechen den bogenförmigen Abschnitten 140 und 144 der Durchflußrohre und 120. Wieder können die Sensoren 152 und 154, wie gewünscht, jede beliebige Form haben oder direkt an den Durchflußrohren und 120 (wie in den Figuren 1 bis 3 gezeigt) befestigt sein. Zusätzlich kann der Vibrator 150 auch mit Hilfe der Arme 156 und 158 am befestigten Gehäuse 80 und dem Befestigungsblock 116 an-The arms 156 and 158 carrying the mounting block 116 (as well as the flow tubes 118 and 120) within the housing 80 further support the sensors 152 and 154 between the arcuate sections 140 and 144 of the flow tubes and 120. Again, the sensors 152 and 154, as desired, may be of any shape or attached directly to the flow tubes and 120 (as shown in Figs. 1-3). In addition, vibrator 150 may also be attached to attached housing 80 and mounting block 116 by means of arms 156 and 158.

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gebracht sein. Wie dargestellt, ist der Vibrator 150 an einer Stelle zwischen den zwei Verbindungsteilen 142 der Durchflußrohre 118 und 120 mit Hilfe eines Armes 170 befestigt· Ein Vibrator 150, wie er in den Figuren 8 und 9 dargeecellt ist, wird nachfolgend beschrieben.be brought. As shown, the vibrator 150 is fixed at a location between the two connection parts 142 of the flow tubes 118 and 120 by means of an arm 170. A vibrator 150 as shown in Figs. 8 and 9 will be described below.

Die Gesamtrohrform gemäß der Erfindung dient der Begrenzung des Effektes der externen Vibrationen und der internen Störungen auf die Schwingungsbewegung der federnden Durchflußrohre 18 und 20, so daß ein stabiles Gefüge entsteht und eine präzise Messung der Reaktion auf die bogenförmigen Abschnitte 40 und 44 infolge der Coriolis-Kraft und wie sie durch die Sensoren 52 und 54 wahrgenommen wird, zu ermöglichen. Typischerweise werden die Sensoren 52 und 54 symmetrisch um den Vibrator 50 herum befestigt und sie messen im wesentlichen gleiche und entgegengesetzte Reaktionen auf die beiden bogenförmigen Abschnitte 40 und 44 infolge der Beschaffenheit des Coriolis-Reaktionskraftgradienten für die aufgedrückte Schwingung.The overall tube shape according to the invention serves to limit the effect of external vibrations and internal disturbances on the oscillatory motion of the resilient flow tubes 18 and 20 to form a stable structure and to accurately measure the response to the arcuate portions 40 and 44 due to the Coriolis Force and how it is perceived by the sensors 52 and 54, to allow. Typically, the sensors 52 and 54 are mounted symmetrically about the vibrator 50 and measure substantially equal and opposite responses to the two arcuate portions 40 and 44 due to the nature of the Coriolis reaction force gradient for the imposed vibration.

Die Bewegung der Durchflußrohre 18 und 20 als Reaktion auf die aufgedrückte Schwingung des Vibrators 50 wird durch die Coriolis-Reaktion, die während der einzelnen Vibrationen entweder die Bewegung des Durchflußrohres hemmt oder verstärkt, beeinflußt. Die während des Betriebs der Einrichtung 10 durch die Sensoren 52 und 54 wahrgenommene Gesamtbewegung wird nach einem beliebigen Verfahren verarbeitet, um die Bestimmung des Massendurchflusses zu ermöglichen. Ein bekanntes Verfahren der Bestimmung des Massendurchflusses anhand dieser Signale besteht in der Bestimmung des Zeitdifferentials der Signale, die der Bewegung der gegenüberliegenden Seiten der bogenförmigen Abschnitte 40 und 44 entsprechen. Das praktische Zeitdifferential der zwei Seiten des Durchflußrohres 18 unter Berücksichtigung der bekannten Hardware und unter Berücksichtigung der Beschränkungen durch die Materialien, die für die Rohrleitung verwendet wurden, liegen in der Nähe von 10 bis 100 Mikrosekunden (oder darüber).The movement of the flow tubes 18 and 20 in response to the imposed vibration of the vibrator 50 is affected by the Coriolis reaction, which either inhibits or enhances the movement of the flow tube during the individual vibrations. The total motion sensed by the sensors 52 and 54 during operation of the device 10 is processed by any method to facilitate determination of mass flow. One known method of determining the mass flow rate from these signals is to determine the time differential of the signals corresponding to the movement of the opposite sides of the arcuate portions 40 and 44. The practical time differential of the two sides of the flow tube 18, taking into account the known hardware and considering the limitations of the materials used for the tubing, are in the vicinity of 10 to 100 microseconds (or more).

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß kleine Signaldifferentiale (die kleinen Coriolis-Reaktionen oder höheren Betriebs- jHowever, it has been found that small signal differentials (the small Coriolis reactions or higher operational j

frequenzen entsprechen) akzeptabel sind, wenn die Sensorsignale im allgemeinen durch externes, durch Vibrationen verursachtes Rauschen unbeeinträchtigt sind. Im allgemeinen sind bei bekannten Durchflußmessern die Sensorsignale durch Rauschen gestört, wenn die Gesamtablenkung infolge der auf das Durchflußrohr wirkenden Coriolis-Kraft begrenzt ist. Oe flexibler die Durchflußrohrkonstruktion ist, desto größer ist die Ablenkung des Durchflußrohres 18 infolge der Coriolis-Reaktion (d. h. desto größer ist die Empfindlichkeit) und umso größer ist auch das Zeit- oder Signaldifferential. Bei bekannten Durchflußmessern jedoch hat das interne und externe Rauschen auch einen stärkeren Effekt auf ein flexibleres Durchflußrohr und beeinträchtigt deshalb diese Sensorsignale.frequencies are acceptable if the sensor signals are generally unaffected by external noise due to vibration. In general, in known flowmeters, the sensor signals are disturbed by noise when the total deflection is limited due to the Coriolis force acting on the flow tube. The more flexible the flow tube construction is, the greater the deflection of the flow tube 18 due to the Coriolis reaction (i.e., the greater the sensitivity) and the greater the time or signal differential. However, in known flowmeters, the internal and external noise also has a greater effect on a more flexible flow tube and therefore affects these sensor signals.

Hierzuvor war es allgemein üblich, die bekannten Durchflußmesser - Durchflußrohre mit ihrer natürlichen Grundresonanzfrequenz in Schwingung zu versetzen. Diese Grundresonanzfrequenz für das Betreiben der Einrichtung IO ist auch im Falle der erfindungsgemaßen Durchflußrohrform und -konstruktion anwendbar. Die Erfindung begrenzt dan Effekt der externen Vibration auf das Durch· flußrohr 18, wie er durch die Sensoren 52 und 54 auf Kosten der Empfindlichkeit der Coriolis-Reaktionskraftablenkung des Durchflußrohres 18 wahrgenommen wird. Es wurde festgestellt, daß durch Schwingen des Durchflußrohres 18 mit einer höheren Schwingungsfrequenz als mit seiner Grundresonanzfrequenz des weiteren die Unempfindlichkeit gegenüber externen Vibrationen aufrecht" erhalten werden kann, während auch eine genauere Massendurchflußbestimmung möglich ist.Previously, it was common practice to cause the known flowmeter flow tubes to vibrate at their natural fundamental resonant frequency. This fundamental resonance frequency for operating the device IO is also applicable in the case of the inventive flow tube shape and construction. The invention limits the effect of external vibration on the flow tube 18 as sensed by the sensors 52 and 54 at the expense of the sensitivity of the Coriolis reaction force deflection of the flow tube 18. It has been found that by vibrating the flow tube 18 at a higher vibration frequency than at its fundamental resonance frequency, further, the insensitivity to external vibration can be maintained while also allowing more accurate mass flow determination.

Ein typisches Problem, das die bekannten Durchflußmesser in der Betriebsumwelt beeinträchtigt, besteht darin, daß die Grundresonanzfrequenz eines Durchflußrohres verhältnismäßig dicht neben dem Gesamtschwingungseffekt, der durch externe Vibrationen in der Umgebung des Durchflußmessers auf diesen einwirkt, liegt. Vibrationen durch Rotationsmaschinen sowie andere mechanische ' Schwingungeeinflüsse wirken mit einer Frequenz, die dicht neben der Grundresonanzfrequenz dee Durchflußrohres liegt undA typical problem affecting the known flowmeters in the operating environment is that the fundamental resonance frequency of a flow tube is relatively close to the overall vibration effect applied to it by external vibrations in the vicinity of the flow meter. Vibrations by rotary machines as well as other mechanical oscillatory influences act with a frequency close to the fundamental resonance frequency of the flow tube and

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die Sensorsignale beträchtlich stören kann. Durch B( treiben des Durchflußmessers mit einer entsprechend höheren Frequenz als mit seiner Grundresonanzfrequenz sind die in der Unigobung erzeugten Vibrationen und die von den Sensoren 52 und 54 wahrgenommene Bewegung (und somit die Coriolis-Reaktion) einfacher unterscheid· bar.can significantly disturb the sensor signals. By driving the flowmeter at a frequency correspondingly higher than its fundamental resonance frequency, the vibrations generated in the asperity and the movement sensed by the sensors 52 and 54 (and thus the Coriolis reaction) are more easily distinguishable.

Die Figuren 5A, 5B, 5C und 5D zeigen die bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Durchflußröhre 18. Eine Anzahl von natürlichen Resonanzfrequenzen sind für diese Form und Konstruktion nachweisbar, wobei jede eine andere Schwingungsform aufweist. Die drei Schwingungs- oder Wellenformen, die im allgemeinen gezeigt werJen, betreffen die Schwingungsarten der ersten drei Resonanzfrequenzen des Durchflußrohres 18 um seine befestigten Anschlußenden 34 und 36 herum.Figures 5A, 5B, 5C and 5D show the preferred embodiment of a flow tube 18 according to the invention. A number of natural resonant frequencies are detectable for this shape and construction, each having a different waveform. The three waveforms shown generally relate to the modes of vibration of the first three resonant frequencies of the flow tube 18 about its attached terminal ends 34 and 36.

Die Figur 5A veranschaulicht die S?,hwingungsform der Grundresonanzfrequenz des Durchflußrohres 18. Bei dieser Schwingungsfrequenz wird im allgemeinen die gesamte Rohrform um die befestigten Anschlußenden 34 und 36 sowie um den Schwerpunkt 48 abgelenkt» wie dies durch die Linien Al und A2 gezeigt wird« Die maximale Ablenkung des Durchflußrohres 18 aus ihrer durch die Linie AO gezeigten nichtabgelenkten Stellung tritt im wesentlichen am Verbindungsabschnitt 42 auf.Figure 5A illustrates the sweep of the fundamental resonant frequency of the flow tube 18. At this frequency of vibration, generally the entire tube shape is deflected about the fixed terminal ends 34 and 36 and about the center of gravity 48 "as shown by the lines A1 and A2" maximum deflection of the flow tube 18 from its undeflected position shown by line AO occurs substantially at the connecting portion 42.

Das durch die Linien Bl und B2 gezeigte Ablenkungsmuster der ersten harmonischen Resonanzfrequenz wird in Figur 5B dargestellt. Die unausgelenkte Stellung wird durch die Linie BO gezeigt. Das Durchflußrohr 18 schwingt bei dieser Art um die befestigten Anschlußenden 34 und 36 sowie um die Symmetrielinie 46. Die Schwingungsform Bl und B2 wird durch Schwingen des frei beweglichen Durchflußrohres 18 im Raum erzielt, wenn es an seinen Enden 34 und 36 befestigt ist, und nicht unbedingt durch einen Treiber, der am Schnittpunkt zwischen Symmetrielinie 46 und Verbindungsabschnitt 42 angeordnet ist. Innerhalb der Schwingungsform auf der Symmetrielinie 46 des üurchflußrohres 18 entsteht im allgemeinen ein Knoten 60. Knoten 60 ist einThe deflection pattern of the first harmonic resonance frequency shown by the lines Bl and B2 is shown in Fig. 5B. The undeflected position is shown by the line BO. The flow tube 18 in this type oscillates around the fixed terminal ends 34 and 36 and about the line of symmetry 46. The waveforms Bl and B2 are achieved by swinging the freely movable flow tube 18 in space when it is attached at its ends 34 and 36, and not necessarily by a driver, which is arranged at the intersection between Symmetrielinie 46 and connecting portion 42. Within the waveform on the line of symmetry 46 of the Üurchflußrohres 18 is generally formed a node 60. Node 60 is a

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örtliches Minimum der Schwingungsamplitude, das als Reaktion auf die aufgedrückte Schwingung entsteht, und ist im wesentlichen mit den verbleibenden Abschnitten des Durchflußrohres im Kaum frei beweglich, das zwischen dem Knoten 60 und den befestigten Anschlußenden 34 und 36 in Richtung einer maximalen Amplitude schwingt. Die maximale Ablenkung des Durchflußrohres 18 als Reaktion auf die aufgedrückten Schwingungen liegt irgendwo zwischen den befestigten Enden 34 und 36 und dem Knoten 60, wobei alle Schwingungen im Idealfall symmetrisch um den Knoten 60 auftreten. In einer Umgebung ohne externe Vibrationen und ohne Durchfluß durch das Durc'iflußrohr 18 ist der Knoten 60 im wesentlichen stationär. Es wird jedoch vorausgesetzt, daß der Knoten infolge der Einflüsse der Coriolis-Reaktionen beweglich ist, ohne die Schwingungsformen wesentlich zu ändern, wie dies durch die Linien Bl und B2 dargestellt wird.Local minimum of the vibration amplitude, which arises in response to the imposed vibration, and is substantially free to move freely with the remaining portions of the flow tube, which oscillates between the node 60 and the fixed terminal ends 34 and 36 in the direction of a maximum amplitude. The maximum deflection of the flow tube 18 in response to the impressed vibrations is somewhere between the fixed ends 34 and 36 and the node 60, with all vibrations ideally occurring symmetrically about the node 60. In an environment without external vibrations and without passage through the flow tube 18, the node 60 is substantially stationary. However, it is assumed that the knot is movable due to the influences of the Coriolis reactions without substantially changing the modes of vibration, as represented by the lines Bl and B2.

Die Figuren 5C und 5E veranschaulichen das Ablenkmuster, der zweiten harmonischen Resonanzfrequenz des Durchflußrohres 18, ein Muster, das durch die Linien Cl und C2 dargestellt wird, wobei die aufgedrückten Schwingungen entlang der Länge des Durchflußrohres 18 Wellen bilden. Die nichtausgelenkte Stellung wird durch die Linie CO dargestellt. Es werden die Knoten 62 und 64 gebildet, die sich im wesentlichen an den gegenüberliegenden Enden des Verbindungsabschnitts 42 befinden. Die Knoten 62 und 64 bilden eine örtliche minimale Schwingungsamplitude innerhalb des Durchflußrohres 18, die einen Drehpunkt simulieren, um den sich das fortlaufende gleichförmige Durchflußrohr 18 zu biegen scheint. Die zweite harmonische Resonanzfrequenz kann für eine praktische erfindungsgemäße Ausführungsform größer als 100 Hz, z. B. etwa 140 Hz sein.Figures 5C and 5E illustrate the deflection pattern, the second harmonic resonance frequency of the flow tube 18, a pattern represented by the lines C 1 and C 2, the impressed vibrations forming waves along the length of the flow tube 18. The undeflected position is represented by the line CO. The nodes 62 and 64 are formed, which are located substantially at the opposite ends of the connecting portion 42. The nodes 62 and 64 form a local minimum amplitude of vibration within the flow tube 18 which simulate a pivot about which the continuous uniform flow tube 18 appears to bend. The second harmonic resonance frequency for a practical embodiment of the invention may be greater than 100 Hz, e.g. B. be about 140 Hz.

Die Schwingungswellenformen längs einer im allgemeinen flexiblen Rohrleitung sind die Summe der Torsions- und Längskomponenten aller Schwingungsformen der Durchflußrohrforme Die Art und Weise der Ablenkung der Rohrleitung und die Lage der Knoten auf der Länge des Durchflußrohres ist ein prozentualer Beitrag aller Komponenten der Schwingungsformen (einschließlich der anderenThe oscillation waveforms along a generally flexible pipe are the sum of the torsional and longitudinal components of all the waveforms of the Durchflußrohrform e the manner of deflection of the pipeline and the position of the nodes along the length of the flow tube is a percentage contribution of all components of the waveforms (including the other

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entsprechend höheren (nicht dargestellten) Resonanzfrequenzen. Diese Summe wird allgemein als Mitwirkungafaktor bezeichnet. Dieser Mitwirkungafaktor wird ^iurch die Form, die Länge und durch den Werkstoff des Durchflußrohres, d, h. durch die Flexibilität des Durchflußrohres stark beeinflußt. Des weiteren ist die Gesamtablenkung des Durchflußrohres die Summe des Prozentsatzes jeder Art von Beitrag sowie auch des Beitrags der Coriolis-Reaktion und der äußeren Schwingungseinflüsse.correspondingly higher (not shown) resonant frequencies. This sum is commonly referred to as a contributing factor. This participation factor is determined by the shape, length and material of the flow tube, d, h. greatly influenced by the flexibility of the flow tube. Furthermore, the total deflection of the flow tube is the sum of the percentage of each type of contribution as well as the contribution of the Coriolis reaction and the external vibration effects.

Die Coriolis-Reaktion hat die Form eines Gradienten entlang der Länge des Durchflußrohres 18 mit einer resultierenden Kraft, die diesseits und jenseits der Knoten 62 und 64 wirkt. Was die Abgrenzung des Coriolis-Reaktionsgradienten in bezug auf die Knotenschwingung betrifft, ist zu sagen, daß - wie in den Figuren 5C und 5D dargestellt -, die größte Coriolis-Reaktion des Fluids an der Knoten 62 und 64 erzeugt wird. Die Änderungsrate der Steigung pro Zeiteinheit des Durchflusses innerhalb des in Schwingung versetzten Durchflußrohres 18 hat an den Knoten 62 und 64 ein Maximum, da der Durchfluß an jenen Stellen seine Richtung kontinuierlich mit einer größeren Geschwindigkeit ändert als der Durchfluß in den übrigen Abschnitten des Durchflußrohres 18, die um die Knoten 62 und 64 schwingen. Die die . Knoten 62 und 64 umgebenden Abschnitte des. Durchflußrohres 18 haben für das Hin- und Herschwingen ein Zeitdifferential und deshalb eine kleinere Änderung der Ablenkung und eine entsprechend geringere Coriolis-Reaktion« Die Sensoren 52 und 54 können an jeder beliebigen gewünschten Stelle symmetrisch in bezug auf den Vibrator 50 und vorzugsweise zwischen den Knoten 62 und 64 und den Anschlußenden 34 und 36 (oder den Haltern 72 und 74) so angebracht werden, daß die Bewegung der bogenförmigen Abschnitte 40 bzw. 42 bestimmt werden kann.The Coriolis reaction is in the form of a gradient along the length of the flow tube 18 with a resultant force acting on either side of and beyond nodes 62 and 64. As for the delineation of the Coriolis reaction gradient with respect to node vibration, it should be noted that as shown in Figures 5C and 5D, the largest Coriolis reaction of the fluid is generated at nodes 62 and 64. The rate of change in slope per unit time of flow within the vibrating flow tube 18 is maximum at nodes 62 and 64 because the flow at those locations continuously changes direction at a greater rate than the flow in the remaining portions of the flow tube 18. swinging around nodes 62 and 64. The the. Nodes 62 and 64 surrounding portions of the flow tube 18 have a time differential for swinging back and forth and therefore a smaller change in deflection and a correspondingly lower Coriolis reaction. The sensors 52 and 54 may be symmetrical with respect to the desired location at any desired location Vibrator 50 and preferably between the nodes 62 and 64 and the terminal ends 34 and 36 (or the holders 72 and 74) are mounted so that the movement of the arcuate portions 40 and 42 can be determined.

Eine weitere Isolierung des Durchflußrohres 18 gegenüber externen Vibratoren wird dadurch bewirkt, daß das Durchflußrohr 18 mit einer Resonanz oberhalb seiner ersten harmonischen Resonanzfrequenz in Schwingung versetzt wird. Die Knoten 62 und 64 sorgen für eine Stabilisierung des Durchflußrohres 18 durch dieFurther isolation of the flow tube 18 from external vibrators is accomplished by vibrating the flow tube 18 with a resonance above its first harmonic resonance frequency. The nodes 62 and 64 provide for a stabilization of the flow tube 18 through the

Einengung einer Stelle, die alo Biegepunkt für die Biegung des Durchflußrohres 18 wirkt und sich auf Grund externer Störungen in Form von Vlbrationen nicht parallel verschiebt. Wird die Meßeinrichtung mit der Grundresonanzfrequenz betrieben, so ist die Biegung des Durchflußrohres 18 direkt auf dessen Befestigung, d. h. auf den Befostigungsblock 16 gerichtet, der auf Grund externer Störungen ein?r parallelen Verschiebung unterliegt.Narrowing of a point that acts alo bending point for the bending of the flow tube 18 and does not move parallel due to external disturbances in the form of vrbrationen. If the measuring device is operated at the fundamental resonance frequency, then the bend of the flow tube 18 is directly on its attachment, d. H. directed to the Befostigungsblock 16, which undergoes a parallel shift due to external interference.

Wie bereits zuvor zum Ausdruck gebracht wurde, gibt es keine bestimmte Schwingungsachse, um die das Durchflußrohr 18 schwingt, da sich das Durchflußrohr 18 an jeder Stelle auf einem gesonderten bogenförmigen Weg und nicht auf einem kreisförmigen Weg um sainen festen Montage- oder Schwingungspunkt bewegt. Die Bestimmung der Isolationscharakteristik, die durch die Knotenbiegung des Durchflußrohres 18 bei einer höheren Resonanzfrequenz der aufgedrückten Schwingung erzeugt wird, ist einfacher durch Anwenden der "Rechten-HandvRegel" auf die Entstehung der Coriolis-Reaktion des Durchfluss -s Innerhalb des schwingenden Durchflußrohres 18 zu erläutern. Bei Anwendung dieser Regel jedoch werden die Biegestellen als ein Mittel für die Positionierung der für die "Rechte-Hand-Regel" erforderlichen Achse benutzt.As previously stated, there is no particular axis of oscillation about which the flow tube 18 swings because the flow tube 18 moves at each location in a separate arcuate path rather than a circular path about a fixed mounting or oscillation point. The determination of the isolation characteristic produced by the node bend of the flow tube 18 at a higher resonant frequency of the imposed vibration is easier to explain by applying the "right hand rule" to the occurrence of the Coriolis reaction of the flow inside the oscillating flow tube 18 , However, using this rule, the bends are used as a means of positioning the axis required for the "right-hand rule".

Wie in den Figuren 5D und 5E dargestellt, gibt es zwei Biegeachsen Wl und W2, die im allgemeinen durch die Knoten 62 und 64 und die Anschlußenden 34 und 36 begrenzt werden, wenn das Durchflußrohr 18 mit der zweiten harmonischen Resonanzfrequenz in Schwingung versetzt wird. Der Durchfluß bewegt sich durch das Durchflußrohr 18 vom Einflußende 34 aus zum Ausflußende 36. Die Coriolis-Kraft P im bogenförmigen Abschnitt 40 ist ein Ergebnis des Vektorproduktes der Geschwindigkeit vl und ijl, und im bogenförmigen Abschnitt 44 ist sie ein Ergebnis des Vektorproduktes der Geschwindigkeit ν 2 und o52. Die Vektoren i5l und #2 sind so definiert, daß sie auf der Achse Wl bzw. W2 liegen, und sie haben eine Größe, die der Winkelfrequenz tüder Schwingung entspricht.As shown in Figures 5D and 5E, there are two bending axes Wl and W2 which are generally bounded by the nodes 62 and 64 and the terminal ends 34 and 36 when the flow tube 18 is vibrated at the second harmonic resonance frequency. The flow moves through the flow tube 18 from the influent end 34 to the discharge end 36. The Coriolis force P in the arcuate section 40 is a result of the vector product of velocity vl and ijl, and in the arcuate section 44 it is a result of the vector product of velocity ν 2 and o52. The vectors i5l and # 2 are defined to be on the axis Wl and W2, respectively, and have a size corresponding to the angular frequency of the ternary vibration.

Wenn der Vibrator 50, der typischerweise im Zentrum des Verbindungsabschnitts 42 positioniert ist, das Durchflußrohr 18 nachWhen the vibrator 50, which is typically positioned in the center of the connecting portion 42, the flow tube 18 after

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unten ablenkt, wie dies durch die Linie C2 in Figur 5E dargestellt wird, dann werden die bogenförmigen Abschnitte 40 und 44 beide diesseits und jenseits der Knoten 62 und 64 nach oben abgelenkt· Da die Coriolis-Kraft immer durch die Knoten 62 und 64 als Funktion des Vektorproduktes wirkt, ist die entstehende Kraft keine Funktion einer beliebigen externen Störung, die auf diese Knoten 62 und 64 wirkt. Somit verstärkt oder hemmt die Coriolis-Kraft die Ablenkung des DurchfluSrohres 18, die durch den Vibrator 50 je nach ihrer Bewegungsphase - die durch die Linien Cl und C2 gezeigt wird - verursacht wird, und sie ist eine reine Funktion der Geschwindigkeit und der Rohrablenkung und nicht langer das Ergebnis der Mitwirkung extorner Störungen, die auf die Bewegung des Durchflußrohres Io einwirken·down deflects, as shown by the line C2 in Figure 5E, then the arcuate portions 40 and 44 are both upwardly deflected on either side of and beyond the nodes 62 and 64 · Since the Coriolis force always through the nodes 62 and 64 as a function of the vector product, the resulting force is not a function of any external disturbance acting on these nodes 62 and 64. Thus, the Coriolis force amplifies or inhibits the deflection of the flow tube 18 caused by the vibrator 50 depending on its phase of motion - shown by lines C 1 and C 2 - and is a pure function of velocity and pipe deflection and not longer the result of the participation of extorner disturbances, which act on the movement of the flow tube Io

Die Gesamtform des Durchflußrohres 18, die ihren Schwerpunkt 48 proximal zu den Anschlußenden 34 und 36 gelegen hat und diese umgibt (und nicht an diesen hängt), stabilisiert die Bewegung des Durchflußrohres 18, so daß alle Vibrationen, sowohl die externen als auch die anderen, gleichförmig in einer IVaise auf das Durchflußrr-hr 18 wirken, daß ein genaueres Sensorsignal der Corioiis-Reaktion erzeugt wird· Das Betreiben des Durchflußrohres 1« mit einer Resonanzfrequenz, die nicht die Grundresonanz-, frequenz ist, vergrößert die Genauigkeit der Einrichtung durch die Immunisierung der Coriolis-Reaktionserzeugung gegen externe Störungen«The overall shape of the flow tube 18, which has its center of gravity 48 proximal to and surrounds the terminal ends 34 and 36, stabilizes the movement of the flow tube 18 so that all the vibrations, both external and other, act uniformly in a IVaise the Durchflußr r -hr 18 so that a more accurate sensor signal of the Corioiis reaction is generated · the operation of the flow tube 1 'having a resonant frequency that is not the Grundresonanz- frequency, the accuracy of the device increased by the Immunization of Coriolis reaction generation against external disturbances «

Der Vibrator 50, der für die Schaffung der Schwingungsbewegung der Durchflußrohre 18, 20, 118 und 120 benutzt wird, kann von einer beliebigen Art oder ein elektromagnetischer Treiber 65 sein, wie er in den Figuren 8 und 9 dargestellt wird. Da die Schwingungsfrequenz des weiteren für die Erzeugung der Coriolis-Kraft sowie der Wellenformen wichtig ist, wenn die Schwingung mit einer Resonanzfrequenz erzeugt wird, die nicht die Grundresonanzfrequenz ist, dann ist eine Kontrolle der Schwingungskraft auch erwünscht* In Figur 10 wird ein Treiberschaltkreis 200 dargestellt. 'The vibrator 50 used to provide vibrational movement of the flow tubes 18, 20, 118, and 120 may be of any type or electromagnetic driver 65, as illustrated in FIGS. 8 and 9. Further, since the oscillation frequency is important for the generation of the Coriolis force as well as the waveforms when the oscillation is generated at a resonance frequency other than the fundamental resonance frequency, control of the oscillation force is also desired. In Fig. 10, a drive circuit 200 is shown , '

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Der elektromagnetische Treiber 65, der in den Figuren 8 und 9 gezeigt wird, ist zwischen den zwei Durchflußrohren 118 und angeordnet und schwingt diese vorzugsweise in entgegengesetzter Weise·The electromagnetic driver 65 shown in Figs. 8 and 9 is disposed between the two flow tubes 118 and 15 and preferably oscillates in an opposite manner.

Die beiden Rohre 118 und 120 sind mit je einer Lasche 66 und aus ferromagnetische!!! Material versehen, die fest an de;· Außenwandung des Durchflußrohres 118 und 120 angebracht wurden und in einen Luftepalt 73 bzw. 75 diesseits und jenseits des elektromagnetischen Treibers 65 hineinragen. Der Luftspalt 73 bzw.The two tubes 118 and 120 are each with a tab 66 and ferromagnetic !!! Material, which have been fixedly attached to the outer wall of the flow tube 118 and 120 and project into an air gap 73 and 75 on either side of and beyond the electromagnetic driver 65. The air gap 73 or

75 begrenzt einen Magnetflußbereich, der die Laschen 66 und 68 veranlaßt, entweder vom Luftspalt 73 bzw. 75 abgestoßen oder in diesen hineingezogen zu werden, nachdem der elektromagnetische Treiber 65 unter Spannung gesetzt wurde. Die Veränderung des Zustandes des elektromagnetischen Treibers 65 wird durch Anlegen eines Wechselstroms an die Spule 76, die einen Kern 78 hat, bewirkt. Auf beiden Seiten der Spule 76 und des Kerns 78 befinden sich zwei befestigte Platten 82 und 84, die die Spule75 limits a magnetic flux region which causes the tabs 66 and 68 to either repel or be drawn into the air gap 73 and 75, respectively, after the electromagnetic driver 65 has been energized. The change in the state of the electromagnetic driver 65 is effected by applying an alternating current to the coil 76 having a core 78. On both sides of the coil 76 and the core 78 are two fixed plates 82 and 84, which are the coil

76 und den Kern 78 umgeben und die Luftepalte 73 und 75 begrenzen. Der Kern 78 kann ein Permanentmagnet sein, und die beiden Platten 82 und 84 können aus Weicheisen sein. Somit kann der elektromagnetische Treiber 65 so positioniert sein, daß er die t Durchflußrohre 118 und 120 in Schwingung versetzt, ohne daß er direkt an seinem Gefüge angebracht ist, was andernfalls die Bewegung der Durchflußrohre 118 und 120 dämpfen oder aus dem Gleichgewicht bringen oder deren natürliche Schwingungsfrequenz ändern könnte.76 and the core 78 surrounded and the air gaps 73 and 75 limit. The core 78 may be a permanent magnet and the two plates 82 and 84 may be made of soft iron. Thus, the electromagnetic driver 65 may be positioned such that it enables the t flow tubes 118 and 120 vibrate, without being directly attached to its structure, which otherwise attenuate or movement of the flow tubes 118 and 120 are off balance or their natural Could change oscillation frequency.

Ein bevorzugter Treiberschaltkreis 200 für die Schwingung der Durchflußrohre 18, 20 bzw. 118 und 120 wird in Figur 10 schematisch veranschaulicht. Die Funktion der Treiberschaltung 200 besteht darin, die Durchflußrohre 18 und 20 mit einer bevorzugten Frequenz, die so ausgewählt wird, dcß der Einfluß der der äußeren Vibration auf die Bewegung der Durchflußrohre 18 und 20 minimal ist, in Schwingung zu versetzen. Die Gestaltung ; der Durchflußrohre 18 und 20 gestattet eine stabile Schwingung bei mehreren Frequenzen und ihren Harmonischen. Der SchaltkreisA preferred drive circuit 200 for the oscillation of the flow tubes 18, 20 and 118 and 120 is schematically illustrated in FIG. The function of the driver circuit 200 is to vibrate the flow tubes 18 and 20 at a preferred frequency selected so that the influence of the external vibration on the movement of the flow tubes 18 and 20 is minimal. The design ; the flow tubes 18 and 20 allow stable vibration at multiple frequencies and their harmonics. The circuit

gemäß Figur 10 sorgt für eine zuverlässige Schwingung der Durchflußrohre 18 und 20 mit einer zuvor auegewänlten Frequenz für ein beliebiges fließendes Medium! das durch die Einrichtung strömt. Der Treiberschaltkreis 200 sorgt für eine Schwingung mit konstanter Amplitude, ungeachtet der Dichte des fließenden Mediums, um Nichtlinearitäten infolge von Unterschieden der Dichte und der Durchflußcharakteristik zu vermeiden.According to FIG. 10, a reliable oscillation of the flow tubes 18 and 20 with a previously changed frequency for any flowing medium is ensured. which flows through the device. The driver circuit 200 provides constant amplitude vibration irrespective of the density of the flowing medium to avoid non-linearities due to differences in density and flow characteristics.

Der Treiberschaltkreis 200 erzeugt ein Treibersignal in Form einer Dreieckswelle, die symmetrisch um eine Bezugsspannung von Null Volt verläuft. Die Frequenz der Dreieckswelle ist die vorgewählte Schwingungsfrequenz der Durchflußrohre 18 und 20. Der Treiberschaltkreis 200 umfaßt vier Stufen, dio nachfolgend der Reihe nach beschrieben werden:The driver circuit 200 generates a drive signal in the form of a triangular wave which is symmetrical about a reference voltage of zero volts. The frequency of the triangular wave is the preselected oscillation frequency of the flow tubes 18 and 20. The driver circuit 200 comprises four stages, which are described below in order:

1, eine Eingangsstufe 200, einschließlich eines Präzision&eingangsintegrators;1, an input stage 200, including a precision & input integrator;

2. eine Amplitudenregelstufe 212, einschließlich eines Präzisionsdetektors 212 für den Nachweis negativer Spitzen und eines Spannungs-Strcm-Wandlers 216;2. an amplitude control stage 212, including a precision detector 212 for negative peak detection and a voltage-to-Stcm converter 216;

3, eine Frequenzregelstufe 242, einschließlich eines Phasenrogelkreises 244; und3, a frequency control stage 242, including a phase-locked loop 244; and

4. einer Ausgangsstufe 248, einschließlich eines Gegenvirkleitwert-Operationsverstärkers 250 und eines Präzislonsiiusgangsintegrators.4. an output stage 248, including a reverse conductance operational amplifier 250 and a precision integrating integrator.

Die Eingangsstufe 202 mit dem Eingang 201 umfaßt einen Operationsverstärker 204 und einen Kondensator 206, der wie ein Inte grator angeordnet ist. Ein Eingangswiderstand 208 verbindet den negativen Eingang des Operationsverstärkers 204 mit einer Abtastspule 210, die die Geschwindigkeit des Durchflußrohres 18 abtastet. Obwohl eine Abtastspule 210 veranschaulicht wird, erkennen die Fachleute auf diesem Gebiet, daß ein piezoelektrischer Sensor (für die Abtastung der Beschleunigung des Durch-The input stage 202 to the input 201 comprises an operational amplifier 204 and a capacitor 206 which is arranged like an inte grator. An input resistor 208 connects the negative input of the operational amplifier 204 to a sense coil 210, which senses the velocity of the flow tube 18. Although a sense coil 210 is illustrated, those skilled in the art will recognize that a piezoelectric sensor (for sensing the acceleration of the scan) may be used.

flußrohres 18) oder ein optischer Glasfasersensor (für die Abtastung der Ablenkung des Durchflußrohres 18) anstelle der Abtastspule 210 eingesetzt werden kann, ohne vom Inhalt der Erfindung abzuweichen.flow tube 18) or an optical fiber sensor (for scanning the deflection of the flow tube 18) can be used instead of the Abtastspule 210, without departing from the content of the invention.

Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist die durch die Bewegung des Durchflußrohres 18 induzierte Spannung in der Abtastspule 210 proportional der Geschwindigkeit der Schwingung (d. h. dy/dt, Figur 5E). Zur Erzielung einer Spannung, die proportional zur Ablenkung ist (damit die rich ge Phasenlage der Schwingungsamplitude beibehalten wird), wird die in der Abtastspule 210 induzierte Spannung im Operationsverstärker 204 und dem Kondensator 206 integriert. Somit erzeugt die Eingangsstufe 202 ein elektrisches Signal, das der Ablenkung des Durchflußrohres 18 entspricht, Typischerweise wird dieses Signal eine Spannung in der Größenordnung von 500 mV sein. Es sollte auch erwähnt werden, daß bei Abtastung der Geschwindigkeit Änderungen der Bewegungsamplitude des Durchflußrohres 18 infolge äußerer Effekte scheinbar ausgeschlossen sind.In the illustrated embodiment, the voltage induced in the sensing coil 210 by the movement of the flow tube 18 is proportional to the velocity of the vibration (i.e., dy / dt, Figure 5E). In order to obtain a voltage which is proportional to the deflection (so that the rich phase position of the oscillation amplitude is maintained), the voltage induced in the sense coil 210 is integrated in the operational amplifier 204 and the capacitor 206. Thus, the input stage 202 generates an electrical signal corresponding to the deflection of the flow tube 18. Typically, this signal will be a voltage on the order of 500 mV. It should also be noted that when the velocity is sensed changes in the amplitude of movement of the flow tube 18 due to external effects are apparently excluded.

Das Ausgangssignal der Eingangsstufe 202 wird dann sowohl zur Amplitudenregelstufe 214 als auch zur Frequenzregelstufe 242 geschickt.The output of the input stage 202 is then sent to both the amplitude control stage 214 and the frequency control stage 242.

Die Amplitudenregelstufe 212 umfaßt einen Präzisionsdetektor 214 für den Nachweis negativer Spitzen und einen Spannungs-Strom-Wandler 216. Die Amplitudenregelstufe 212 erzeugt einen Strom, der für die Verarbeitung zur Ausgangsstufe 248 geliefert wird, damit am Ausgang 255 für den elektromagnetischen Treiber 65 die Treiberspannung bereitgestellt werden kann. Die Amplitude des Stroms wird durch den Präzisionsdetektor 214 für den Nachweis negativer Spitzen reguliert, der aus einem Widerstand 217, einem Operationsverstärker 218 und den Dioden 220 und 222 besteht. Der Ausgang des Spitzendetektors 214 wird einem Treiberverstärker 228 über ein RC-Netz, bestehend aus dem Widerstand 224 und dem Kondensator 226 zugeführt. Der Ausgang "' des Treiberverstärkers 228 wird zum Invertiereingang des Ope-The amplitude control stage 212 includes a precision detector 214 for negative-peak detection and a voltage-to-current converter 216. The amplitude regulator 212 generates a current that is supplied to the output stage 248 for processing to provide the drive voltage to the output 255 for the electromagnetic driver 65 can be. The amplitude of the current is regulated by the negative-peak detection precision detector 214, which consists of a resistor 217, an operational amplifier 218 and the diodes 220 and 222. The output of the peak detector 214 is supplied to a driver amplifier 228 via an RC network consisting of the resistor 224 and the capacitor 226. The output "'of the driver amplifier 228 is applied to the inverting input of the op amp.

rationsverstärkers 218 durch einen Widerstand 230 zurückgeführt.tion amplifier 218 fed back through a resistor 230.

Der Ausgang des Treiberverstärkers 228 wird über den Widerstand 232 zum Spannungs-Strom-Wandler 216 geleitet« Der Spannungs-Strom-Wandler 216 umfaßt einen Operationsverstärker 234, einen Transistor 236 und einen Rückkopplungswiderstand 238. Der Emitter des Transistors 236 ist über den Widerstand 235 an die Versorgungsspannung +V angeschlossen· Der Nullpunkt des Operationsverstärkers 234 kann durch ein Potentiometer 240 eingestellt werden. Die Steigung der Wandlung kann durch die Widerstände 238 und 232 in der bekannten Weise geschehen. Wie ohne weiteres verständlich ist, verändern die Änderungen des Ausgangs des Operationsverstärkers 234 den elektrischen Leitwert des Transistors 236 als Ergebnis der Änderungen des Ausgangs des Spitzendetektors 214. Dadurch ergibt sich eine Änderung des Kollektorstroms von Transistor 236, der direkt proportional zur Änderung der Spannung am Ausgang des Spitzendetektors 214 ist.The output of driver amplifier 228 is passed via resistor 232 to voltage-to-current converter 216. Voltage-to-current converter 216 includes an operational amplifier 234, a transistor 236, and a feedback resistor 238. The emitter of transistor 236 is connected through resistor 235 the supply voltage + V is connected. The zero point of the operational amplifier 234 can be adjusted by a potentiometer 240. The slope of the conversion can be done by the resistors 238 and 232 in the known manner. As will be readily understood, the changes in the output of operational amplifier 234 alter the electrical conductance of transistor 236 as a result of changes in the output of peak detector 214. This results in a change in the collector current of transistor 236 which is directly proportional to the change in voltage at the output of the peak detector 214 is.

Der Ausgang des Spitzendetektors 214 wird auf einer konstanten Spannung gehalten, um einen konstanten Strom vom Spannungs-Strom-Konverter 216 zur Ausgangsstufe 248 zu sichern.The output of the peak detector 214 is maintained at a constant voltage to ensure a constant current from the voltage-to-current converter 216 to the output stage 248.

Die Steuerspannung für den Spannungs-Strom-Wandler 216 wird vom integrierten Ausgangssignal des Integrators 202 durch den Spitzendetektor 214 abgeleitet. Der integrierte Ausgang wird im Operationsverstärker 218 invertiert und an einen Speicherkondensator 226 angelegt, der die negativen Spitzen des integrierten Ausgangssignals ändert. Die Spannung am Kondensator 226 folgt der Hüllkurve des integrierten Ausgangssignals, hält aber die negativen Spitzenwerte, da der Kondensator 226 die negativen Spannungen wegen der Diode 222 nicht entladen kann. Der Kondensator 226 weist somit die negativen Spitzen des inte« grierten Ausgangssignals nach und hält diese.The control voltage for the voltage-current converter 216 is derived from the integrated output of the integrator 202 by the peak detector 214. The integrated output is inverted in operational amplifier 218 and applied to a storage capacitor 226 which alters the negative peaks of the integrated output signal. The voltage on capacitor 226 follows the envelope of the integrated output but maintains the negative peaks because capacitor 226 can not discharge the negative voltages due to diode 222. The capacitor 226 thus detects and holds the negative peaks of the integrated output signal.

Die Spannung am Kondensator 226 wird am Treiberverstärker 228 ; als Spannungsfolgestufe angelegt, der seinerseits den Spannunga-Strom-Wandler 216 treibt. Wie ersichtlich ist, wird durch eineThe voltage on capacitor 226 is applied to driver amplifier 228; applied as a voltage follower stage, which in turn drives the Spannungsa-current converter 216. As can be seen, is by a

- 35 - 2 73 5 O O- 35 - 2 73 5 O O

Vergrößerung der negativen Spitzen der Stromausgang des Transistors 236 verkleinert, wodurch der Ausgang des elektromagnetischen Treibers 65 verkleinert wird, wodurch wiederum die Ablenkung des Durchflußrohres 18 reduziert wird.Magnification of the negative peaks of the current output of the transistor 236 decreases, whereby the output of the electromagnetic driver 65 is reduced, which in turn the deflection of the flow tube 18 is reduced.

Wie bereits erwähnt, wird das Integrierte Geschwindigkeitssignal der Eingangsstufe 202 auch zur Frequenzregelstufe 242 geschickt. Die Frequenzregelstufe 242 umfaßt einen herkömmlichen integrierten Phasenregelkreis (PLL) 244. Der Phasenregelkreis 244 ist an der Versorgungsspannung +V.„ über einen variablenAs already mentioned, the integrated speed signal of the input stage 202 is also sent to the frequency control stage 242. The frequency regulation stage 242 comprises a conventional integrated phase locked loop (PLL) 244. The phase locked loop 244 is connected to the supply voltage + V

CCCC

Widerstand 245 und einen Kondensator 247, und an der Versorgungsspannung -V__ über einen Kondensator 243 angeschlossen.Resistor 245 and a capacitor 247, and connected to the supply voltage -V__ via a capacitor 243.

CCCC

Der Phasenregelkreis 244 wird vorzugsweise mit einem Vielfachen der vorgewählten Treiberfrequenz, die durch einen herkömmlichen Teilerkreis 246 geteilt wird, betrieben. Das Betreiben des Phasenregelkreises 244 mit einem Vielfachen der vorgewählten Treiberfrequenz bietet mehrere Vorteile: 1. bei einer höheren Frequenz können kleinere Kondensatoren verwendet werden, die einen kompakteren Stromkreis gestatten; 2. ein größerer Bereich der Treiberfrequenzen steht ganz einfach durch die ..ahl des Teilungsgrades des Teilerkreises 246 zur Verfügung; und 3. die verschiedenen Phasenverschiebungen zwischen den Sensorsignalen (0° für die Positionssensoren, 90 ° für die Geschwindigkeitssensoren und 180 ° für die Beschleunigungssensoren) und dem Ausgangssignal können ohne weiteres erzielt werden·The phase locked loop 244 is preferably operated at a multiple of the preselected drive frequency shared by a conventional divider circuit 246. Operating phase locked loop 244 at a multiple of the preselected drive frequency provides several advantages: 1. at a higher frequency, smaller capacitors may be used to allow for a more compact circuit; 2. a larger range of driver frequencies is easily available through the number of degrees of divider 246; and 3. the various phase shifts between the sensor signals (0 ° for the position sensors, 90 ° for the speed sensors and 180 ° for the acceleration sensors) and the output signal can be readily achieved

Der gesteuerte Frequenzausgang der Frequenzregelstufe 242 wird dann zusammen mit dem Ausgang der Amplitudenregelstufe 212 in die Ausgangsstufe 248 eingespeist. Der Strom von der Amplitudenregelstufe 212 wird durch den Gegenwertleitwert-Operationsverstärker 250, der mit seinem Invertiereingang über den Widerstand 249 am Ausgang des Teilerkreises 246 angeschlossen ist, verstärkt und anschließend zu einem Präzisionsleistungsverstärker, der einen Operationsverstärker 252 und ein Paar Transistoren 254 und 256, die als ein Verstärker der Klasse B angeordnet sind, einschließt, weitergeleitet. Der Ausgang des Klasse-B-Verstärkers wird zum Eingang des Operationsverstärkers 252The controlled frequency output of the frequency control stage 242 is then fed to the output stage 248 together with the output of the amplitude control stage 212. The current from the amplitude control stage 212 is amplified by the DCV operational amplifier 250 connected to its inverting input via the resistor 249 at the output of the divider circuit 246, and then to a precision power amplifier including an operational amplifier 252 and a pair of transistors 254 and 256 are arranged as a class B amplifier. The output of the class B amplifier becomes the input of the operational amplifier 252

-*- '.'73SOO- * - '.'73SOO

über einen Kondensator 253 zurückgeführt und zum Ausgang 255 für die Steuerung des elektromagnetischen Treibers 65 geleitet. Es wird richtig eingeschätzt, daß die Amplitude des Ausgangssignals proportional zum Strom vom Spannungs-Strom-Wandler 216 ist und die Frequenz des Ausgangssignals durch den Phasenregelkreis 244 bestimmt wird. Das Schalten des Söroms erfolgt durch den Gegenwirkleitwert-Operationsverstärker 250.fed back via a capacitor 253 and passed to the output 255 for the control of the electromagnetic driver 65. It is properly appreciated that the amplitude of the output signal is proportional to the current from voltage-to-current converter 216 and the frequency of the output signal is determined by phase-locked loop 244. The switching of the Söroms done by the transconductance operational amplifier 250th

Der Treiberschaltkreis 200 bietet mehrere Vorteile, die hierzuvor nicht möglich waren:The driver circuit 200 offers several advantages that were not possible before:

1. Eine Dreieckwellenform enthält keine gepaarten oberen Harmonischen.1. A triangular waveform does not contain paired upper harmonics.

2. Der Stromkreis bietet eine hohe Zahl von Vorteilen! die zu einer geringen harmonischen Verzerrung der in der Abtastspule induzierten Spannung führen.2. The circuit offers a large number of advantages! which result in a low harmonic distortion of the voltage induced in the sense coil.

3. Durch Änderung des Eingangsstroms zum Ausgangsintegrator kann eine wirksame und trotzdem einfach zu realisierende Amplitudenregulation erzielt werden.3. By changing the input current to the output integrator, an effective yet easy to implement amplitude regulation can be achieved.

4. Die Anwendung eines Gegenwirkleitwert-Operationsverstärkers 250 vereinfacht die Ein- und Ausschaltung des Eingangsstroms des Ausgangsintegrators.4. The application of a transconductance operational amplifier 250 simplifies the switching on and off of the input current of the output integrator.

Die vorliegende Erfindung vergrößert die Genauigkeit der Meßeinrichtung durch die Verstärkung des meßbaren Effektes der Coriolis-Reaktion auf die Durchflußrohre 18 und 20 sowie durch die Stabilisierung der Schwingung der Durchflußrohre 18 und 20 durch Festlegen einer verbesserten Gestaltung, so daß das relative Signal-Rausch-Verhältnis verbessert wird. Die vorliegende Erfindung vergrößert auch die Genauigkeit dor Massendurchflußbestimmung durch die Erhöhung der Betriebsfrequenz. Der Gesamteffekt der erfindungsgemäßen Verbesserungen besteht in einer genaueren Massendurchflußbestimmung, die bei einer großen Anzahl von Fluids nützlich und bei eine Anzahl von nachteiligen Umwelteinflüssen anwendbar ist.The present invention increases the accuracy of the measuring device by enhancing the measurable effect of the Coriolis reaction on the flow tubes 18 and 20 and by stabilizing the vibration of the flow tubes 18 and 20 by establishing an improved design so that the relative signal-to-noise ratio is improved. The present invention also increases the accuracy of mass flow determination by increasing the operating frequency. The overall effect of the improvements of the present invention is a more accurate mass flow determination which is useful with a large number of fluids and is applicable to a number of adverse environmental conditions.

Die vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen FormenThe present invention may be in other specific forms

ausgeführt werden, ohne daß vom Geist oder wesentlichen Attributen derselben abgewichen wird.without departing from the spirit or essential attributes thereof.

Claims (26)

- 38 - ? 7 ? S O O- 38 -? 7? S OO Patentansprücheclaims 1« Einrichtung für die Messung dee Massendurchflusses eines Fluidstroms, die ein Einflußrohr und ein Ausflußrohr für den Fluidstrüm, zumindest ein federndes Durchflußrohr mit befestigten Anschlußenden, die mit dem Einflußrohr und dem Ausflußrohr in Verbindung stehen, einen Vibrator, mit dem das Durchflußrohr quer zur Achse des Durchflußrohres in Schwingung versetzt wird, Sensoren für die Erzeugung von Signalen, die der Schwingungsbewegung des Durchflußrohres entsprechen, und eine Signalverarbeitungseinheit für die Bestimmung des Massendurchflusses anhand der Signale auf der Basis der Coriolis-Real<tion9kraft, die vom Fluid auf das Durchflußrohr ausgeübt wird, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchflußrohr (18 und 118) als eine symmetrische Schleife um die Anschlußenden (34 und 36 sowie 134 und 136) herum ausgebildet ist, wobei die Schleife für eine Änderung der Durchflußrichtung sorgt, die größer als 350 ° ist, und der Vibrator (50 und 150) am Durchflußrohr (18 und 118) an einer Stelle neben den Anschlußenden (34 und 36 sowie 134 und 136) angeordnet ist.A device for measuring the mass flow rate of a fluid stream, comprising an influent tube and a fluid flow outflow tube, at least one resilient flow tube with attached port ends communicating with the influent tube and the effluent tube, a vibrator with which the flow tube is transverse to the axis the flow tube is vibrated, sensors for generating signals corresponding to the oscillatory motion of the flow tube, and a signal processing unit for determining mass flow from the signals based on the Coriolis reaction force exerted by the fluid on the flow tube , characterized in that the flow tube (18 and 118) is formed as a symmetrical loop around the terminal ends (34 and 36 and 134 and 136), the loop providing a change in flow direction greater than 350 ° , and the vibrator (50 and 150) at the flow ßrohr (18 and 118) at a location adjacent to the terminal ends (34 and 36 and 134 and 136) is arranged. 2. Einrichtung·nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß . die Anschlußenden (34 und 36 sowie 134 und .136) nebeneinander angeordnet sind und der Abstand zwischen dem Vibrator (50 und 150) am Durchflußrohr (18 und 118) und den Anschlußenden (34 und 36 sowie 134 und 146) kleiner ist als die maximale Entfernung des Durchflußrohres (18 und 118) von den Anschlußenden (34 und 36 sowie 134 und 136) ,,2. Device according to claim 1, characterized in that. the terminal ends (34 and 36 and 134 and .136) are juxtaposed and the distance between the vibrator (50 and 150) on the flow tube (18 and 118) and the terminal ends (34 and 36 and 134 and 146) is less than the maximum Removal of the flow tube (18 and 118) from the terminal ends (34 and 36, and 134 and 136) ,, 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchflußrohr (18 und 118) seinen Schwerpunkt (48 und 148) proximal zu den Anschlußenden (34 und 36 sowie 134 und 136) liegen hat.3. Device according to claim 1 or claim 2, characterized in that the flow tube (18 and 118) has its center of gravity (48 and 148) proximal to the terminal ends (34 and 36 and 134 and 136). 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß j der Abstand zwischen dem Schwerpunkt (48 und 148) des Durch- I flußrohres (18 und 118) und den einzelnen Anschlußenden (34 und;4. Device according to claim 3, characterized in that j is the distance between the center of gravity (48 and 148) of the flow-through I (18 and 118) and the individual terminal ends (34 and; - 39 -- 39 - 2735 OO2735 OO 36 sowie 134 und 136) kleiner als die Hälftn der maximalen Entfernung zwischen dem Durchflußrohr (18 und 118) und den Anschluß· enden (34 und 36 sowie 134 und 136) ist.36 and 134 and 136) is less than half the maximum distance between the flow tube (18 and 118) and the terminal ends (34 and 36 and 134 and 136). 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, laß die Änderung der Durchflußrichtung mindestens 450 ° beträgt.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in let the change in the flow direction is at least 450 °. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchflußrohr (18 und 118) einen ersten bogenförmigen Abschnitt (40 und 140) umfaßt, der an einem Ende mit dem Einflußrohr (12 und 112) in Verbindung steht, und einen zweiten bogenförmigen Abschnitt (44 und 144) umfaßt, der an einem Ende mit dem Ausflußrohr (14 und 114) in Verbindung steht, und einen Verbindungsabschnitt (42 und 142) zwischen den anderen Enden des ersten und zweiten bogenförmigen Abschnitts (40 und 44 sowie 140 und 144) umfaßt und der Abstand zwischen dem Verbindungsabschnitt (42 und 142) und dem Schwerpunkt (48 und 148) des Durchflußrohres (18 und 118) kleiner ist als die maximale Entfernung zwischen den bogenförmigen Abschnitten (40 und 44 sowie 140 und 144) und dem Schwerpunkt (48 und 148)·6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the flow tube (18 and 118) comprises a first arcuate portion (40 and 140) which communicates at one end with the influence tube (12 and 112) in conjunction, and a second arcuate portion (44 and 144) communicating at one end with the outflow tube (14 and 114), and a connecting portion (42 and 142) between the other ends of the first and second arcuate portions (40 and 44 and 140 and 144) and the distance between the connecting portion (42 and 142) and the center of gravity (48 and 148) of the flow tube (18 and 118) is less than the maximum distance between the arcuate portions (40 and 44 and 140 and 144) and the center of gravity (48 and 148) · 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite bogenförmige Abschnitt (40 und 44 sowie 140 und 144) halbkreisförmige ist und einen Bogen von annähernd 270 ° beschreibt und der Verbindungoabschnitt (42 und 142) ein im wesentlichen gerader Abschnitt ist.7. Device according to claim 6, characterized in that the first and second arcuate portion (40 and 44 and 140 and 144) is semicircular and describes an arc of approximately 270 ° and the Verbindungsoabschnitt (42 and 142) is a substantially straight portion , 8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrator (50 und 150) in der Mitte des Verbindungsabschnitts (42 und 142) angeordnet ist.8. Device according to claim 6 or claim 7, characterized in that the vibrator (50 and 150) in the middle of the connecting portion (42 and 142) is arranged. 9c Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daL das Durchflußrohr (18 und 118) als liegendes9c Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the flow tube (18 and 118) as lying "B" geformt ist, wobei die benachbarten Scheitelpunkte der bo- '"B" is formed, with the adjacent vertices of the bo- ' genförmigen Abschnitte (40 und 44 33wie 140 und 144) der B-Form ;geniform portions (40 and 44 33 like 140 and 144) of the B-shape; die Anschlußenden (34 und 36 sowie 134 und 136) des Durchfluß- ιthe connection ends (34 and 36 as well as 134 and 136) of the flow-through rohres (18 und 118) darstellen. , |pipe (18 and 118). , | 10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußenden (34 und 36 sowie 134 und 136) des Durchflußrohres (18 und 118) an einem Befestigungsblock (16 und 116), der eine Masse aufweist, die größer als die Gesamtmasse des Durchflußrohres (18 und 118) ist, befestigt sind.10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the connecting ends (34 and 36 and 134 and 136) of the flow tube (18 and 118) on a mounting block (16 and 116) having a mass which is greater than the total mass of the flow tube (18 and 118) is attached. 11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchflußrohr (18 und 118) im wesentlichen in einer vertikalen Ebene ausgebildet ist.11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the flow tube (18 and 118) is formed substantially in a vertical plane. 12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrator (50 und 150) so beschaffen ist, daß er das Durchflußrohr (18 und 118) mit einer Resonanzfrequenz in Schwingung versetzt, die höher ist als dib Grundresonanzfrequenz, so daß zumindest ein Vibrationsknoten (60, 62 und 64) entlang der Länge des Durchflußrohres (18 und 118) gebildet wird.12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the vibrator (50 and 150) is such that it causes the flow tube (18 and 118) with a resonant frequency which is higher than dib fundamental frequency, so in that at least one vibration node (60, 62 and 64) is formed along the length of the flow tube (18 and 118). 13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchflußrohr (18 und 118) mit der zweiten harmonischen Resonanzfrequenz in Schwingung versetzt wird, so daß zwei Schwingungsknoten (62 und 64) entlang der Länge des Durchflußrohes (18 und 118) erzeugt werden, der Vibrator (50 und 150) zwischen den zwei Knoten (62 und 64) angeordnet ist, ein Sensor (52 und 152) zwischen einem der Schwingungsknoten (62) und einem der Anschlußenden (34 und 134) positioniert ist, und ein anderer Sensor (54 und 154) zwischen dem anderen Schwingungsknoten (64) und dem anderen Anschlußende (36 und 136) angeordnet ist.13. A device according to claim 12, characterized in that the flow tube (18 and 118) is vibrated at the second harmonic resonance frequency, so that two nodes (62 and 64) along the length of the Durchflußrohes (18 and 118) are generated, the vibrator (50 and 150) is disposed between the two nodes (62 and 64), a sensor (52 and 152) is positioned between one of the nodes (62) and one of the terminal ends (34 and 134), and another sensor ( 54 and 154) is disposed between the other node (64) and the other terminal end (36 and 136). 14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch zwei ähnlich geformte Durchflußrohre (18 und sowie 118 und 120), die nebeneinander angeordnet und parallel verbunden sind.14. Device according to one of claims 1 to 13, characterized by two similarly shaped flow tubes (18 and and 118 and 120), which are arranged side by side and connected in parallel. 15. Einrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen Befestigungsblock (16 und 116) für die Befestigung der Anschluß415. A device according to claim 14, characterized by a mounting block (16 and 116) for the attachment of the Anschluß4 - 41 -- 41 - 2735 OO2735 OO enden (34, 36, 34* und 36' sowie 124, 136, 134* und 136') der beiden Durchflußrohre (18 und 20 sowie 118 und 120), wobei der Befestigungsblock (16 und 116) einen Durchflußteiler (30 und 130) aufweist, um den aus dem Einflußrohr (12 und 112) kommenden Durchfluß in zwei gleiche Durchflußteilströme für die zwei Durchflußrohre (18 und 20 sowie 118 und 120" zu teilen sowie einen Durchflußvereiner (32 und 132) für die Zuführung zum und die Vereinigung der beiden Durchflußtoilströme aus den zwei Durchflußrohren (18 und 20 sowie 118 und 120) im Ausflußrohr (l*r und 114) aufweist.(34, 36, 34 * and 36 'and 124, 136, 134 * and 136') of the two flow tubes (18 and 20 and 118 and 120), the attachment block (16 and 116) having a flow divider (30 and 130). to divide the flow coming from the influent tube (12 and 112) into two equal flow partial flows for the two flow tubes (18 and 20 and 118 and 120 ") and a flow restrictor (32 and 132) for delivery to and union of the two Durchflußtoilströme from the two flow tubes (18 and 20 and 118 and 120) in the outflow pipe (l * r and 114). 16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse des Befestigungsblocks (16 und 116) größer 1st als die Gesamtmasse der zwei Durchflußrohre (18 und 20 sowie 118 und 120).16. A device according to claim 15, characterized in that the mass of the mounting block (16 and 116) is greater than the total mass of the two flow tubes (18 and 20 and 118 and 120). 17. Einrichtung nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Durchflußrohre (18 und 20 sowie 118 und 120) mittels zweier Halter (72 und 74 sowie 172 und 174), die sich beide neben den betreffenden Anschlußenden (34, 34', 36 und 36' sowie 134, 134* 136 und 1361) befinden, befestigt oind.17. Device according to claim 15 or claim 16, characterized in that the two flow tubes (18 and 20 and 118 and 120) by means of two holders (72 and 74 and 172 and 174), both adjacent to the respective terminal ends (34, 34 ', 36 and 36' as well as 134, 134 * 136 and 136 1 ), attached oind. 18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrator (50 und 150) so beschaffen ist, daß er die beiden Durchflußrohre (18 und 20 sowie 118 und 120) in entgegengesetzter Weise zueinander in Schwingung versetzt.18. Device according to one of claims 15 to 17, characterized in that the vibrator (50 and 150) is such that it causes the two flow tubes (18 and 20 and 118 and 120) in opposite manner to each other in vibration. 19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrator (50 und 150) am Befestigungsblock (16 und 116) angebracht ist.19. Device according to one of claims 15 to 18, characterized in that the vibrator (50 and 150) on the mounting block (16 and 116) is mounted. 20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrator (50 und 150) einen elektromagnetischen Treiber (65) umfaßt, der zwischen den zwei Durchflußrohren (18 und 20 j sowie 118 und 120) positioniert ist und Luftspalte (73 und 75) ' aufweist, und eine ferromagnetische Lasche (66 und 68) an bei-20. Device according to claim 19, characterized in that the vibrator (50 and 150) comprises an electromagnetic driver (65) which is positioned between the two flow tubes (18 and 20 j and 118 and 120) and air gaps (73 and 75). 'and a ferromagnetic tab (66 and 68) at don Durchflußrohren (18 und 20 sowie 118 und 120) befestigt let, und die Laachön (66 und 68) in die Luftepalte (73 und 75) hineinragen.Don flow tubes (18 and 20 as well as 118 and 120) let and the Laachön (66 and 68) protrude into the air gaps (73 and 75). 21. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromagnetische Treiber (65) an einem Treiberschaltkreis (200), der eine Eingangostufe (202) und eine Frequenzregelstufe (242) aufweist, die beide mit dem Ausgang der Eingangsstufe (202) und einer Ausgangastufe (248) verbunden sind, angeschlossen ist, sowie an einer Amplitudenregelstufe (212) und einer Frequenzregelstufe (242) angeschlossen ist, wobei der Eingang (201) der Eingangsstufe (202) mit einem Element für die Abtastung der Schwingung des Durchflußrohres (18 und 20 sowie 118 und 120) verbunden ist und der Ausgang (255) der Ausgangsstufe (248) mit dem elektromagnetiechen Treiber (65) verbunden ist·21. Device according to claim 20, characterized in that the electromagnetic driver (65) to a driver circuit (200) having an input stage (202) and a frequency control stage (242), both with the output of the input stage (202) and a Output stage (248) is connected, connected to an amplitude control stage (212) and a frequency control stage (242), wherein the input (201) of the input stage (202) with an element for scanning the oscillation of the flow tube (18 and 20 and 118 and 120) and the output (255) of the output stage (248) is connected to the electromagnetic driver (65). 22· Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtastelement eine Spule (210) für die Abtastung der Geschwindigkeit des Durchflußrohres (18 und 20 sowie 118 und 120) ist.Apparatus according to claim 21, characterized in that the sensing element is a coil (210) for sensing the velocity of the flow tube (18 and 20 and 118 and 120). 23. Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sensoren (152 und 154) zwischen den Durchflußrohren (118 und 120) an verschiedenen Stellen längs der Durchflußrohre (118 und 120) positioniert sind, wobei die beiden Sensoren (152 und 154) elektromagnetische Geräte sind, die» zwei Luftspalte aufweisen, eine ferromagnetische Lasche an beiden Durchflußrohren (110 und 120) befestigt ist, wobei die Laschen in die Luftspalte des elektromagnetischen Gerätes hineinragen.23. Device according to one of claims 15 to 17, characterized in that the two sensors (152 and 154) between the flow tubes (118 and 120) are positioned at different locations along the flow tubes (118 and 120), wherein the two sensors ( 152 and 154) are electromagnetic devices having "two air gaps, a ferromagnetic tab secured to both flow tubes (110 and 120), the tabs projecting into the air gaps of the electromagnetic device. 24. Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetischen Geräte der Sensoren (152 und 154) am24. Device according to claim 23, characterized in that the electromagnetic devices of the sensors (152 and 154) on Befestigungsblock (116) befestigt sind. :Attachment block (116) are attached. : 25. Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 24, gekenn- , zeichnet durch .ein Gehäuse (80) einschließlich dee Einflußrohrs! (112), des Ausflußrohres (114), des Befestigungsblocks (116)25. Device according to one of claims 15 to 24, marked, characterized by .ein housing (80) including dee the influence tube! (112), the spout (114), the mounting block (116) - 43 -- 43 - 2 7.1 S O O2 7.1 S O O und der Durchflußrohre (118 und 120), wobei der Befestigungsblock (116) am Gehäuse (80) durch Arme (156 und 158) befestigt ist.and the flow tubes (118 and 120), wherein the mounting block (116) is secured to the housing (80) by arms (156 and 158). 26. Ein Verfahren für die Messung des Massendurchflusses eines Fluidstroms mit den Schritten der Induzierung eines Fluidflusses, der einem Fluidstrom durch zumindest ein federndes Durchflußrohr entspricht, des Inschwingungsversetzen des Durchflußrohres quer zur Achse des üurchflußrohres, der Erzeugung von Signalen durch Abtasten der Schwingungsbewegung des Durchflußrohres und der Bestimmung des Massendurchflusses anhand der Signale auf der Basis der Coriolis-Reaktionskraft, die durch das Fluid auf das Durchflußrohr ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Durchflußrohr (18 bzw. 118) mit einer Resonanzfrequenz, die höher als die Grundresonanzfrequenz des Durchflußrohres (18 bzw. 119) ist, in Schwingung versetzt wird.26. A method of measuring the mass flow of a fluid stream comprising the steps of inducing fluid flow corresponding to fluid flow through at least one resilient flow tube, inertially displacing the flow tube transverse to the axis of the flow tube, generating signals by sensing the oscillatory motion of the flow tube, and determination of the mass flow rate based on the Coriolis reaction force exerted by the fluid on the flow tube, characterized in that at least one flow tube (18 or 118) having a resonance frequency higher than the fundamental resonance frequency of the flow tube ( 18 and 119, respectively) is vibrated. 27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Durchflußrohr (18 bzw. 118) mit der zweiten harmonischen Resonanzfrequenz des Durchflußrohres (18 bzw. 118) so in Schwingung versetzt wird, daß zwei Schwingungsknoten (62 und 64) auf der Länge des Durchflußrohres (18 bzw. 118) erzeugt werden.27. The method according to claim 26, characterized in that at least one flow tube (18 or 118) with the second harmonic resonance frequency of the flow tube (18 or 118) is vibrated in such a way that two nodes (62 and 64) on the length the flow tube (18 or 118) are generated. 28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Scf vingen durch das Inschwj.ngungversetzen eines Teils des ,' Durchflußrohres (18 bzw. 118) zwischen den Knoten (62 und 64) erfolgt und das Abtasten zwischen einem der Knoten (62) und einem ersten Anschlußende (34 bzw. 134) des Durchflußrohres (18 bzw. 118) und zwischen dem anderen Knoten (64) und einem zweiten Anschlußende (36 bzw. .136) des Durchflußrohres (18 bzw. 118) erfolgt.A method according to claim 27, characterized in that the scarfing is performed by interposing a portion of the flow tube (18 or 118) between the nodes (62 and 64) and scanning between one of the nodes (62). and a first terminal end (34, 134) of the flow tube (18, 118, respectively) and between the other node (64) and a second terminal end (36, 13, 136) of the flow tube (18, 118, respectively). itt 2ΰ S Se, 'itt 2ΰ S se, '
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5355737A (en) * 1993-05-03 1994-10-18 Lew Hyok S Single vibrating conduit mass flowmeter

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US5355737A (en) * 1993-05-03 1994-10-18 Lew Hyok S Single vibrating conduit mass flowmeter

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