DE102007051420B4 - Coriolis mass flow meter with a vibrating straight measuring tube - Google Patents

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Abstract

Coriolis-Massendurchflussmessgerät mit einem schwingungsfähigen geraden Messrohr (1) aus einem ersten Werkstoff, einem korrosionsbeständigen Metall, an welchem zur Umsetzung des Coriolis-Messprinzips mit dem Messrohr unmittelbar verbundene Anbauteile (3a, 3b, 5a, 5b, 6) angebracht sind und mit welchem wenigstens ein parallel zum Messrohr (1) verlaufendes Stabilisierungselement (2a, 2b) über unmittelbar mit dem Messrohr verbundene Anbauteile (3a, 3b) gekoppelt ist, wobei das wenigstens eine Stabilisierungselement (2a, 2b) aus einem zweiten Werkstoff gefertigt ist, welcher einen dem Metall des Messrohres (1) angepassten Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Messrohr unmittelbar verbundenen Anbauteile (3a, 3b) aus einem dritten Werkstoff gefertigt sind, der einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Metall des Messrohres besitzt.Coriolis mass flow meter with a vibrating straight measuring tube (1) made of a first material, a corrosion-resistant metal, to which attachments (3a, 3b, 5a, 5b, 6) directly attached to the measuring tube are attached and with which to implement the Coriolis measuring principle at least one stabilizing element (2a, 2b) running parallel to the measuring tube (1) is coupled via add-on parts (3a, 3b) directly connected to the measuring tube, the at least one stabilizing element (2a, 2b) being made of a second material which is one of the Metal of the measuring tube (1) has adapted thermal expansion coefficients, characterized in that the add-on parts (3a, 3b) which are directly connected to the measuring tube are made from a third material which has a greater thermal expansion coefficient than the metal of the measuring tube.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Coriolis-Massendurchflussmessgerät mit einem schwingungsfähigen geraden Messrohr aus einem korrosionsbeständigen Metall, insbesondere aus Titan oder einer Titanlegierung, an welchem zur Umsetzung des Coriolis-Messprinzips mit dem Messrohr unmittelbar verbundene Anbauteile angebracht sind und mit welchem wenigstens ein parallel zum Messrohr verlaufendes Stabilisierungselement über unmittelbar mit dem Messrohr verbundene Anbauteile gekopppelt sind.The present invention relates to a Coriolis mass flow meter with a vibratable, straight measuring tube made of a corrosion-resistant metal, in particular made of titanium or a titanium alloy, to which attachments that are directly connected to the measuring tube are attached to implement the Coriolis measuring principle, and with which at least one parallel to the measuring tube runs Stabilizing element are coupled via attachments directly connected to the measuring tube.

Die hier interessierenden Coriolis-Massendurchflussmesser mit Geradrohrgeometrie sind strömungsoptimal und werden vornehmlich bei verfahrenstechnischen Anlagen eingesetzt, um Massendurchflüsse durch eine Rohrleitung zu messen. Zu diesem Zwecke erregt das Messgerät das von einem Fluid durchströmte Messrohr zu einer periodischen Schwingung an. An mindestens zwei Stellen am Messrohr wird der Einfluss der Fluidströmung auf das Schwingverhalten gemessen. Aus der Phasendifferenz der Messsignale an den Messstellen ist der Massendurchfluss ermittelbar.The Coriolis mass flow meters with straight pipe geometry that are of interest here are flow-optimized and are mainly used in process engineering systems to measure mass flows through a pipe. For this purpose, the measuring device excites the measuring tube through which a fluid flows to cause a periodic oscillation. The influence of the fluid flow on the vibration behavior is measured at at least two points on the measuring tube. The mass flow rate can be determined from the phase difference of the measurement signals at the measuring points.

Die DE 41 24 295 A1 zeigt ein Coriolis-Massendurchflussmessgerät mit einem Stabilisierungselement, wobei das Stabilisierungselement über ein Anbauteil mit dem Messrohr verbunden ist und das Anbauteil unmittelbar mit dem Messrohr gekoppelt ist, und wobei das Anbauteil aus dem gleichen Material besteht wie das Messrohr.The DE 41 24 295 A1 shows a Coriolis mass flow meter with a stabilizing element, wherein the stabilizing element is connected to the measuring tube via an attachment and the attachment is directly coupled to the measuring tube, and wherein the attachment consists of the same material as the measuring tube.

Die WO 02/25224 A1 zeigt ein Coriolis-Massendurchflussmessgerät mit einem Stabilisierungselement, wobei das Stabilisierungselement über ein Anbauteil mit dem Messrohr verbunden ist, wobei das Anbauteil entweder einstückig ausgeführt ist und dann aus demselben Material besteht wie das Messrohr, oder wobei das Anbauteil zweiteilig ausgeführt ist und ein erster Teil unmittelbar mit dem Messrohr verbunden ist und dieser erste Teil denselben Wärmeausdehnungskoeffizienten hat wie das Messrohr.The WO 02/25224 A1 shows a Coriolis mass flow meter with a stabilizing element, the stabilizing element being connected to the measuring tube via an attachment, the attachment either being made in one piece and then made of the same material as the measuring tube, or wherein the attachment is made in two parts and a first part directly is connected to the measuring tube and this first part has the same coefficient of thermal expansion as the measuring tube.

Aus der DE 103 51 312 A1 ist ein gattungsgemäßes Coriolis-Massendurchflussmessgerät bekannt. Dieses besteht aus einem in gekoppelten Biege- und Torsionsmoden schwingenden geraden Messrohr, dessen Schwingverhalten sensortechnisch zwecks nachfolgender Signalauswertung erfasst wird. Mit dem geraden Messrohr ist ein bezüglich einer Rotationssymmetrieachse drehsymmetrisch ausgebildetes, in Torsionsschwingungen gleicher Frequenz aber entgegengesetzter Phasenlage zu den Torsionsschwingungsmoden des Messrohres versetzbares Anbauteil mechanisch verbunden. Das Anbauteil ist ein mehrteiliger Körper, der aus Hohlprofilschienen und Balancierelementen bestehen kann.From the DE 103 51 312 A1 a generic Coriolis mass flow meter is known. This consists of a straight measuring tube vibrating in coupled bending and torsion modes, the vibration behavior of which is recorded by sensors for the purpose of subsequent signal evaluation. The straight measuring tube is mechanically connected to an add-on part which is rotationally symmetrical with respect to an axis of rotational symmetry and which is displaceable in torsional vibrations of the same frequency but opposite in phase relationship to the torsional vibration modes of the measuring tube. The attachment is a multi-part body, which can consist of hollow profile rails and balancing elements.

Die Kraftwirkung des Fluides auf die Messrohrwandung aufgrund der Strömung ist verglichen mit anderen auftretenden Kräften sehr klein. Um den Messeffekt von Untergrund und Störungen unterscheiden zu können, bestehen hohe Anforderungen an Aufbau und Symmetrie des Messgeräts. Insbesondere aber ist das Messgerät schwingungstechnisch möglichst vollständig von seiner Umgebung - insbesondere der Rohrleitung - zu entkoppeln. Eine solche Entkopplung, welche auch als Balancierung bezeichnet wird, wird hier durch die Anbauteile erzielt.The force effect of the fluid on the measuring tube wall due to the flow is very small compared to other forces. In order to be able to distinguish the measuring effect from the background and interference, there are high demands on the structure and symmetry of the measuring device. In particular, however, the measuring device is to be completely decoupled from its surroundings, in particular the pipeline, in terms of vibration technology. Such decoupling, which is also referred to as balancing, is achieved here by the attachments.

Aus der EP 0 985 913 A1 geht ein weiteres Coriolis-Durchflussmessgerät hervor, welches mittels eines das Messrohr umschließenden Kompensationszylinders stabilisiert ist. Der Kompensationszylinder ist in einer axiale Relativbewegungen ausschließenden Weise mit dem Messrohr verbunden. Hierdurch werden Ausdehnungen oder Spannungen, die aufgrund des gerade ausgeführten Messrohres entstehen, kompensiert. Ansonsten würden diese Ausdehnungen oder Spannungen, welche bei Temperaturdifferenzen auftreten, die Messgenauigkeit beeinträchtigen. Im Extremfall können derartig thermisch bedingte Spannungen sogar zu mechanischen Schäden, nämlich zu Spannungsrissen, am Messrohr führen.From the EP 0 985 913 A1 another Coriolis flow meter emerges, which is stabilized by means of a compensation cylinder surrounding the measuring tube. The compensation cylinder is connected to the measuring tube in a way that excludes axial relative movements. This compensates for expansions or stresses that arise due to the measuring tube that has just been made. Otherwise these expansions or stresses, which occur with temperature differences, would impair the measuring accuracy. In extreme cases, such thermally induced stresses can even lead to mechanical damage, namely stress cracks, on the measuring tube.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik auf dem Gebiet der Coriolis-Massendurchflussmessgeräte mit geradem Messrohr ist weiterhin bekannt, Messrohre aus einem korrosionsfesten Metall, vorzugsweise aus Titan oder Titanlegierungen, auszuführen. Titan und seine Legierungen kommen aufgrund ihrer Eigenschaften, nämlich relativ geringe Wärmeausdehnung und geringe Steifigkeit (E-Modul), für einen weiten Einsatztemperaturbereich in Frage. Titan ist darüber hinaus resistent gegenüber einer Vielzahl von korrosiven Medien.It is also known from the general prior art in the field of Coriolis mass flowmeters with a straight measuring tube to make measuring tubes from a corrosion-resistant metal, preferably from titanium or titanium alloys. Due to their properties, namely relatively low thermal expansion and low rigidity (modulus of elasticity), titanium and its alloys can be used for a wide range of operating temperatures. Titan is also resistant to a wide range of corrosive media.

Zur Umsetzung des Coriolis-Messprinzips sind am Titan-Messrohr weitere Anbauteile, wie Antriebs - und Balancierungselemente und Endplatten vorgesehen. Hinzu kommen Stabilisierungselemente, die zwischen den Endplatten angeordnet, mit den Endplatten verbunden und somit über die Endplatten mit dem Messrohr gekoppelt sind.To implement the Coriolis measuring principle, additional attachments, such as drive and balancing elements and end plates, are provided on the titanium measuring tube. In addition, there are stabilizing elements which are arranged between the end plates, connected to the end plates and thus coupled to the measuring tube via the end plates.

Es ist prinzipiell denkbar, dass die Anbauteile und Stabilisierungselemente wie das Messrohr auch aus Titan oder einer Titanlegierung bestehen. Zur Verwendung bei dem Stabilisierungselement ist Titan allerdings weniger geeignet und wird in der Praxis für diesen Zweck auch nicht eingesetzt, denn für diese Anwendung wird ein Material mit einer höheren Dichte und damit bei vergleichbarem Volumen mit einer höheren Masse benötigt. Daher bestehen bei gattungsgemäßen Coriolis-Massendurchflussgeräten die Anbauteile und die Stabilisierungselemente aus einem anderen Metall als das Messrohr.In principle, it is conceivable that the attachments and stabilizing elements such as the measuring tube also consist of titanium or a titanium alloy. However, titanium is less suitable for use with the stabilizing element and is also not used in practice for this purpose, since a material with a higher density and therefore with a comparable volume and a higher mass is required for this application. Therefore, in the case of generic Coriolis Mass flow devices, the attachments and the stabilizing elements from a different metal than the measuring tube.

Die Anbauteile und die Stabilisierungselemente sind gewöhnlich aus Stahl gefertigt, der einen anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als das Titan-Messrohr, und sind über Verbindungstechniken, wie Hartlöten oder Schweißen, mit dem Messrohr verbunden. Dieselben Verbindungstechniken werden auch zur Verbindung der Stabilisierungselemente mit den Endplatten verwendet.The attachments and the stabilizing elements are usually made of steel, which has a different coefficient of thermal expansion than the titanium measuring tube, and are connected to the measuring tube by connection techniques, such as brazing or welding. The same connection techniques are also used to connect the stabilizing elements to the end plates.

Insbesondere das Hartlöten erfordert verschiedene Hartlötlegierungen, um eine qualitativ hochwertige Verbindung zwischen dem Titan des Messrohres und dem Metall der anderen Anbauteile zu realisieren.In particular, brazing requires different brazing alloys in order to achieve a high quality connection between the titanium of the measuring tube and the metal of the other attachments.

Bei dem während der Gerätefertigung erfolgenden Anbringen von parallel zum Messrohr verlaufenden Stabilisierungselementen zwischen den Endplatten, insbesondere durch Hartlöten oder Schweißen, erweist sich der unterschiedliche Ausdehnungskoeffizient des Titan-Messrohres und der Stabilisierungselemente aus Stahl allerdings als nachteilig. Durch die unterschiedliche Ausdehnung beim Erhitzen auf Löttemperatur beziehungsweise Schweißtemperatur und Zusammenziehung bei Abkühlung werden Spannungen in die Konstruktion eingebracht, die zu Verbiegungen und Verwindungen während des Hartlötens oder Schweißens führen. Um dies weitestgehend zu verhindern werden üblicherweise mehrere Hartlöt- oder Schweißschritte in definierter Reihenfolge durchgeführt, was jedoch den Herstellungsaufwand entsprechend erhöht.When attaching stabilizing elements running parallel to the measuring tube between the end plates during device manufacture, in particular by brazing or welding, the different expansion coefficient of the titanium measuring tube and the stabilizing elements made of steel proves to be disadvantageous. Due to the different expansion when heating to the soldering temperature or welding temperature and contraction when cooling, tensions are introduced into the construction, which lead to bending and twisting during brazing or welding. In order to prevent this as far as possible, several brazing or welding steps are usually carried out in a defined order, but this increases the manufacturing effort accordingly.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Coriolis-Massendurchflussgerät der gattungsgemäßen Art dahingehend weiter zu verbessern, dass eine zuverlässige stoffschlüssige Verbindung zwischen den einzelnen Bauteilen bei möglichst geringem Herstellungsaufwand möglich ist.It is therefore the object of the present invention to further improve a Coriolis mass flow device of the generic type in such a way that a reliable cohesive connection between the individual components is possible with the lowest possible production outlay.

Die Aufgabe wird ausgehend von einem Coriolis-Massendurchflussgerät des Oberbegriffs von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.The object is achieved on the basis of a Coriolis mass flow device of the preamble of claim 1 in conjunction with its characterizing features. The following dependent claims represent advantageous developments of the invention.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Stabilisierungselemente aus einem zweiten Werkstoff gefertigt sind, welcher einen dem Metall des Messrohres angepassten Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt.The invention includes the technical teaching that the stabilizing elements are made from a second material which has a coefficient of thermal expansion which is adapted to the metal of the measuring tube.

sind die mit dem Messrohr unmittelbar verbundenen Anbauteile aus einem dritten Werkstoff der einen größeren Wärmeausbildungskoeffizienten als das Metall des Messrohres besitzt.are the attachments directly connected to the measuring tube made of a third material which has a greater heat development coefficient than the metal of the measuring tube.

Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform sind wenigstens zwei Stabilisierungselemente vorhanden, die parallel zum Messrohr verlaufen und in axialer Richtung des Messrohres ausgedehnt und an mehreren Stellen über unmittelbar mit dem Messrohr verbundene Anbauteile an das Messrohr gekoppelt sind.According to a further particularly advantageous embodiment, there are at least two stabilizing elements which run parallel to the measuring tube and are extended in the axial direction of the measuring tube and are coupled to the measuring tube at a plurality of points via attachments which are directly connected to the measuring tube.

In besonders vorteilhafter Weise sind dabei das wenigstens eine Stabilisierungselement oder die wenigstens zwei Stabilisierungselemente aus einem ferritischen Edelstahl gefertigt, und die Anbauteile sind aus einem austenitischen Edelstahl gefertigt.In a particularly advantageous manner, the at least one stabilizing element or the at least two stabilizing elements are made of a ferritic stainless steel, and the attachments are made of an austenitic stainless steel.

Austenitische Edelstähle weisen einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten auf als das für ein Messrohr gewöhnlich verwendeten Titan.Austenitic stainless steels have a higher coefficient of thermal expansion than the titanium usually used for a measuring tube.

Die Verwendung von austenitischem Edelstahl für die Anbauteile hat bei geschweißten oder hartgelöteten Verbindungen der Anbauteile mit dem Titanrohr den Vorteil, dass stoffschlüssige Verbindungsstellen nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur unter Kompressionsspannung stehen und deshalb weniger anfällig gegen Zugspannungen, hervorgerufen durch mechanische Schwingungsbeanspruchungen sind als Anbauteile aus Stahl mit ähnlichem thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie Titan.The use of austenitic stainless steel for the add-on parts has the advantage in welded or brazed connections of the add-on parts with the titanium tube that cohesive connection points are under compressive stress after cooling to room temperature and are therefore less susceptible to tensile stresses caused by mechanical vibration stresses than add-on parts made of steel similar thermal expansion coefficient as titanium.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung äußert sich darin, dass die verschiedenen Anbauteile und die Stabilisierungselemente innerhalb eines einzigen Arbeitsschrittes miteinander und mit dem Messrohr verbunden beziehungsweise an das Messrohr gekoppelt werden können, vorzugsweise durch Hartlöten oder Schweißen, also stoffschlüssig. Ein Verziehen oder Verbiegen der Konstruktion ist durch die spezielle Materialwahl nicht mehr zu befürchten.The advantage of the solution according to the invention manifests itself in the fact that the various add-on parts and the stabilizing elements can be connected to one another and to the measuring tube or coupled to the measuring tube within a single working step, preferably by brazing or welding, that is to say integrally. A warping or bending of the construction is no longer to be feared due to the special choice of materials.

Die Verwendung von ferritischem Edelstahl für die Stabilisierungselemente verhindert eine Verformung des Messrohres durch die ansonsten unterschiedliche Ausdehnung eines Messrohres aus Titan und der parallel laufenden Stabilisierungselementen.The use of ferritic stainless steel for the stabilizing elements prevents deformation of the measuring tube due to the otherwise different expansion of a titanium measuring tube and the stabilizing elements running in parallel.

Die Verwendung von austenitischem Edelstahl für die Anbauteile, welche unmittelbar mit dem Messrohr verbunden werden, hat den Vorteil, dass stoffschlüssige Verbindungsstellen nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur unter Kompressionsspannung stehen und deshalb weniger anfällig gegen Zugsspannungen, hervorgerufen durch mechanische Schwingungsbeanspruchungen, sind als Anbauteile aus Stahl mit einem ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie Titan oder Titanlegierungen.The use of austenitic stainless steel for the add-on parts that are directly connected to the measuring tube has the advantage that cohesive connection points are under compressive stress after cooling to room temperature and are therefore less susceptible to tensile stresses caused by mechanical vibration stresses than add-on parts made of steel a coefficient of thermal expansion similar to that of titanium or titanium alloys.

Die erfindungsgemäße Lösung schließt außer den speziell angegebenen ferritischen und austenitischen Edelstählen für die definierten Bauteile im Rahmen der Äquivalenz natürlich auch andere Stahl- oder Verbundwerkstoffe mit ein, welche dem Fachmann mit vergleichbaren Eigenschaften bekannt sind.The solution according to the invention naturally also includes, in addition to the specifically specified ferritic and austenitic stainless steels for the defined components, within the framework of equivalence other steel or composite materials, which are known to the person skilled in the art with comparable properties.

Als zu dem austenitischen Stahl äquivalenter Austauschwerkstoff kommt etwa ein Duplex-Stahl in Betracht. Als zu dem ferritischen Stahl äquivalenter Austauschwerkstoff kommt etwa ein unlegierter oder ein niedrig legierter Stahl in Betracht.A duplex steel can be considered as the equivalent material to the austenitic steel. An unalloyed or a low-alloy steel can be considered as an equivalent material to the ferritic steel.

Die beschriebenen Bauteile des Coriolis-Massendurchflussmessgeräts sind vorzugsweise - bis auf das Messrohr - aus Edelstahl hergestellt, um eine für das Messgerät geforderte Korrosionsbeständigkeit gegen äußere Einflüsse zu erzielen. Zentral wird für definierte Bauteile austenitischer oder ferritscher Edelstahl verwendet. Der am häufigsten verwendete austenitische Edelstahl ist die Legierung X5CrNi18-10, welcher als nicht rostender Stahl häufig für medizinische Gerätschaften oder dergleichen verwendet wird.The described components of the Coriolis mass flow meter are preferably made of stainless steel - except for the measuring tube - in order to achieve the corrosion resistance required for the measuring device against external influences. Austenitic or ferritic stainless steel is used centrally for defined components. The most commonly used austenitic stainless steel is the alloy X5CrNi18-10, which is often used as a stainless steel for medical devices or the like.

Austenitische Edelstähle sind üblicherweise nickelhaltig und nicht magnetisch und besitzen einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten (ca. 16 - 17 × 10-6 bei Raumtemperatur).Austenitic stainless steels usually contain nickel and are not magnetic and have a high coefficient of thermal expansion (approx. 16 - 17 × 10 -6 at room temperature).

Ferritische Edelstähle besitzen eine höhere Festigkeit als austenitische Stähle und werden daher meist für Werkzeuge und dergleichen verwendet. Neben Chrom ist oft auch Vanadium und Molybdän enthalten. Ferritische Edelstähle sind im Gegensatz zu austenitischen Edelstählen magnetisch. Der Wärmeausdehnungskoeffizient liegt üblicherweise bei Raumtemperatur im Bereich von 10 - 11 × 10-6, und ist somit angepasst an den Wärmeausdehnungskoeffizienten von Titan und dessen Legierungen. Von angepasst kann gesprochen werden, wenn der Wärmeausdehnungskoeffizient des Stabilisierungselementes nicht mehr als 20% von demjenigen des Messrohres aus Titan abweicht.Typische ferritische Edelstähle sind X30Cr13 oder X45CrMoV15.Ferritic stainless steels have a higher strength than austenitic steels and are therefore mostly used for tools and the like. In addition to chromium, vanadium and molybdenum are often included. In contrast to austenitic stainless steels, ferritic stainless steels are magnetic. The coefficient of thermal expansion is usually in the range of 10-11 × 10 -6 at room temperature, and is therefore matched to the coefficient of thermal expansion of titanium and its alloys. Adapted can be said if the thermal expansion coefficient of the stabilizing element does not deviate by more than 20% from that of the measuring tube made of titanium. Typical ferritic stainless steels are X30Cr13 or X45CrMoV15.

Vorzugsweise sind bei dem erfindungsgemäße Coriolis-Massendurchflussgerät die Stabilisierungselemente gegenüberliegend beidseitig des Messrohres angeordnet und weisen einen vorzugsweise kreisringförmigen Querschnitt auf. Dadurch wird den Stabilisierungsrohren eine hohe mechanische Stabilität bei minimaler Eigenmasse verliehen. Sie können allerdings in weiterhin vorteilhafter Weise auch einen rechteckigen, quadratischen oder elliptischen Querschnitt aufweisen. Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die Stabilisierungselemente aus Hohlmaterial bestehen. Dadurch wird weiter Gewicht eingespart bei gleichbleibend hoher Festigkeit.In the Coriolis mass flow device according to the invention, the stabilizing elements are preferably arranged opposite one another on both sides of the measuring tube and have a preferably circular cross section. This gives the stabilizing tubes a high level of mechanical stability with a minimum weight. However, they can also advantageously have a rectangular, square or elliptical cross section. It is also advantageous if the stabilizing elements consist of hollow material. This further saves weight while maintaining high strength.

Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme können die Stabilisierungsrohre endseitig über je eine Endplatte miteinander und mit dem Messrohr verbunden sein, um eine starre Konstruktion zu erzeugen. Die Endplatten bestehen als Anbauteile ebenfalls vorzugsweise aus einem austenitischem Edelstahl, um insbesondere die zuverlässige stoffschlüssige Verbindung mit dem aus Titan bestehendem Messrohr sicherzustellen.According to a further measure improving the invention, the stabilizing tubes can be connected at the ends to one another and to the measuring tube via an end plate in order to produce a rigid construction. The end plates also preferably consist of an austenitic stainless steel as attachment parts, in particular to ensure the reliable material connection with the measuring tube made of titanium.

Als Anbauteil kommt insbesondere auch ein Trägerteil zur Anbringung mindestens eines elektrischen Bauteils, vorzugsweise einer Erregerspule zur Erzeugung der mechanischen Schwingungen für das Messrohr, in Frage. Das Trägerteil besteht als Anbauteil ebenfalls aus einem austenitischem Edelstahl oder einem Äquivalent hiervon, um die vorstehend im Zusammenhang mit der Endplatte geschilderten Vorteile zu erzielen.In particular, a mounting part for attaching at least one electrical component, preferably an excitation coil for generating the mechanical vibrations for the measuring tube, is also suitable as an attachment part. The carrier part as an add-on part also consists of an austenitic stainless steel or an equivalent thereof, in order to achieve the advantages described above in connection with the end plate.

Beidseits des Trägerteils können vorzugsweise weitere Verbindungselemente für elektrische Bauteile direkt am Messrohr aufgebracht sein. Diese Verbindungselemente dienen der Anbringung von vorzugsweise Schwingungssensoren zur Erfassung der Schwingantwort des fluiddurchflossenen Messrohres, welche nachfolgend signaltechnisch zur Ermittlung des Massedurchflusses weiter verarbeitet wird.Further connecting elements for electrical components can preferably be applied directly to the measuring tube on both sides of the carrier part. These connecting elements are used to attach vibration sensors, preferably for detecting the vibration response of the measuring tube through which fluid flows, which is subsequently processed further in terms of signal technology to determine the mass flow.

Als weiteres Anbauteil kann das erfindungsgemäße Coriolis-Massendurchflussgerät auch mindestens ein Balancierelement, welches an dem Messrohr zwischen einem Stabilisierungselement und dem Messrohr angebracht ist, aufweisen. Balancierelemente dienen zur Einstellung des Schwingverhaltens und sind vorzugsweise im Bereich zwischen den Endplatten an dem Messrohr befestigt, um die ihnen zugewiesene Funktion zu erfüllen.As a further attachment, the Coriolis mass flow device according to the invention can also have at least one balancing element which is attached to the measuring tube between a stabilizing element and the measuring tube. Balancing elements are used to adjust the vibration behavior and are preferably attached to the measuring tube in the area between the end plates in order to perform the function assigned to them.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der einzigen Figur näher dargestellt.Further measures improving the invention are shown below together with the description of a preferred embodiment of the invention with reference to the single figure.

Die Figur zeigt eine schematische Seitenansicht eines Coriolis-Massendurchflussmessgeräts mit einem schwingungsfähigen geraden Messrohr.The figure shows a schematic side view of a Coriolis mass flow meter with a vibratable straight measuring tube.

Gemäß der Figur wird die Längsachse des Durchflussmessgeräts durch ein Messrohr 1 bestimmt, welches hier aus Titan besteht, so dass dieses gegenüber aggressiven Messmedien korrosionsbeständig ist.According to the figure, the longitudinal axis of the flow meter is through a measuring tube 1 determines which is made of titanium so that it is corrosion-resistant to aggressive measuring media.

Das Messrohr 1 ist von weiteren Anbauteilen zur Umsetzung des Coriolis-Messprinzips umgeben, welche mit dem Messrohr 1 fest verbunden sind. Hierzu zählen in erster Linie die Balancierungselemente 6, die Verbindungselemente 5a, 5b, ein Trägerteil 4 sowie die Endplatten 3a und 3b. Den Bereich des Messrohres zwischen den beiden Endplatten kann man auch als Messstrecke bezeichnen.The measuring tube 1 is surrounded by additional attachments for implementing the Coriolis measuring principle, which are connected to the measuring tube 1 are firmly connected. This primarily includes the balancing elements 6 who have favourited Fasteners 5a , 5b , a carrier part 4th as well as the end plates 3a and 3b . The area of the measuring tube between the two end plates can also be called the measuring section.

Beidseitig des Messrohrs 1 und parallel zu diesem sind zwischen den Endplatten 3a und 3b die Stabilisierungselemente 2a und 2b angebracht. Diese sind an den endseitigen Endplatten 3a und 3b befestigt und dadurch mit dem Messrohr 1 gekoppelt.On both sides of the measuring tube 1 and parallel to this are between the end plates 3a and 3b the stabilizing elements 2a and 2 B appropriate. These are on the end plates 3a and 3b attached and thereby with the measuring tube 1 coupled.

Das als Anbauteil vorgesehene Trägerteil 4 geht ebenfalls stoffschlüssig - per Hartlöten - eine feste Verbindung zu dem Messrohr 1 ein. Es dient als Trägerteil zur Anbringung eines - nicht weiter dargestellten - elektrischen oder elektromechanischen Bauteils, in diesem Fall einer Anregeranordnung, mit der das Messrohr in Schwingungen versetzt wird.The support part provided as an attachment 4th goes also cohesively - by brazing - a firm connection to the measuring tube 1 a. It serves as a carrier part for attaching an electrical or electromechanical component (not shown further), in this case an exciter arrangement, with which the measuring tube is set in vibration.

Beidseits des Trägerteils 4 sind weitere Verbindungselemente 5a und 5b direkt am Messrohr 1 vorgesehen, ebenfalls für - nicht weiter dargestellte - elektrische Bauteile. In diesem Fall handelt es sich bei den elektrischen Bauteilen um Schwingungssensoren, mit denen die Schwingungen des Messrohres messtechnisch erfasst werden.On both sides of the support part 4th are further connecting elements 5a and 5b directly on the measuring tube 1 provided, also for - not shown - electrical components. In this case, the electrical components are vibration sensors with which the vibrations of the measuring tube are measured.

Ferner ist an dem Messrohr 1 mindestens ein Balancierelement 6 angeordnet. Die Balancierelemente 6 dienen der Einstellung des Schwingverhaltens des Durchflussmessgeräts. Es sind in der hier gezeigten Ausführungsform vier Balncierungselemente angebracht, wobei jeweils zwei Balancierungselemente in Längserstreckung des Messrohres zwischen jeder Endplatte 3a und 3b und dem Trägerteil 4 platziert sind.Also on the measuring tube 1 at least one balancing element 6 arranged. The balancing elements 6 are used to set the vibration behavior of the flow meter. In the embodiment shown here, four balancing elements are attached, two balancing elements in each case in the longitudinal extension of the measuring tube between each end plate 3a and 3b and the carrier part 4th are placed.

Um störende mechanische Spannungen bei der Fertigung zwischen den vorstehend beschriebenen fest miteinander verbundenen Bauteilen zu unterbinden, ist vorgesehen, die Stabilisierungsrohre 2a und 2b aus einem ferritischen Edelstahl zu fertigen, wogegen die übrigen Anbauteile aus einem austenitischen Edelstahl gefertigt sind.In order to prevent disruptive mechanical stresses during production between the above-described firmly connected components, the stabilizing tubes are provided 2a and 2 B to be made from a ferritic stainless steel, whereas the other attachments are made from an austenitic stainless steel.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, für die anspruchsgemäß definierten speziellen Bauteile äquivalente Materialien mit ähnlichen Eigenschaften zu wählen, welche dem Fachmann aufgrund seines Fachwissens bekannt sind.The invention is not limited to the preferred exemplary embodiment described above. Rather, modifications thereof are also conceivable, which are included in the scope of protection of the following claims. For example, it is also possible to choose equivalent materials with similar properties for the special components defined according to the requirements, which materials are known to the person skilled in the art on the basis of his specialist knowledge.

BezugszeichenlisteReference list

11
MessrohrMeasuring tube
2a2a
StabilisierungselementStabilizing element
2b2 B
StabilisierungselementStabilizing element
3a3a
EndplatteEnd plate
3b3b
EndplatteEnd plate
44th
TrägerteilCarrier part
5a5a
VerbindungselementFastener
5b5b
VerbindungselementFastener
66
BalancierelementBalancing element

Claims (11)

Coriolis-Massendurchflussmessgerät mit einem schwingungsfähigen geraden Messrohr (1) aus einem ersten Werkstoff, einem korrosionsbeständigen Metall, an welchem zur Umsetzung des Coriolis-Messprinzips mit dem Messrohr unmittelbar verbundene Anbauteile (3a, 3b, 5a, 5b, 6) angebracht sind und mit welchem wenigstens ein parallel zum Messrohr (1) verlaufendes Stabilisierungselement (2a, 2b) über unmittelbar mit dem Messrohr verbundene Anbauteile (3a, 3b) gekoppelt ist, wobei das wenigstens eine Stabilisierungselement (2a, 2b) aus einem zweiten Werkstoff gefertigt ist, welcher einen dem Metall des Messrohres (1) angepassten Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Messrohr unmittelbar verbundenen Anbauteile (3a, 3b) aus einem dritten Werkstoff gefertigt sind, der einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Metall des Messrohres besitzt.Coriolis mass flow meter with a vibrating straight measuring tube (1) made of a first material, a corrosion-resistant metal, to which attachments (3a, 3b, 5a, 5b, 6) directly attached to the measuring tube are attached and with which to implement the Coriolis measuring principle at least one stabilizing element (2a, 2b) running parallel to the measuring tube (1) is coupled via add-on parts (3a, 3b) directly connected to the measuring tube, the at least one stabilizing element (2a, 2b) being made of a second material which is one of the Metal of the measuring tube (1) has adapted thermal expansion coefficients, characterized in that the add-on parts (3a, 3b) which are directly connected to the measuring tube are made from a third material which has a greater thermal expansion coefficient than the metal of the measuring tube. Coriolis - Massendurchflussmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Stabilisierungselemente (2a, 2b) parallel zum Messrohr verlaufen und in axialer Richtung des Messrohres (1) ausgedehnt und an mehreren Stellen über unmittelbar mit dem Messrohr (1) verbundene Anbauteile (3a, 3b) an das Messrohr (1) gekoppelt sind.Coriolis mass flow meter according to Claim 1 characterized in that at least two stabilizing elements (2a, 2b) run parallel to the measuring tube and are extended in the axial direction of the measuring tube (1) and at several points on the measuring tube (3) through add-on parts (3a, 3b) directly connected to the measuring tube (1). 1) are coupled. Coriolis - Massendurchflussmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Stabilisierungselement oder die wenigstens zwei Stabilisierungselemente (2a, 2b) aus einem ferritischen Edelstahl gefertigt sind.Coriolis mass flow meter according to one of the Claims 1 to 2nd , characterized in that the at least one stabilizing element or the at least two stabilizing elements (2a, 2b) are made of a ferritic stainless steel. Coriolis- Massendurchflussmessgerät nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbauteile (3a, 3b, 4, 5a, 5b, 6) aus einem austenitischen Edelstahl gefertigt sind.Coriolis mass flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that the attachments (3a, 3b, 4, 5a, 5b, 6) are made of an austenitic stainless steel. Coriolis-Massendurchflussmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbauteile (3a, 3b, 4, 5a, 5b, 6) durch Hartlöten und/oder Schweißen mit dem Messrohr (1) oder untereinander verbunden sind.Coriolis mass flow meter Claim 1 , characterized in that the add-on parts (3a, 3b, 4, 5a, 5b, 6) are connected to the measuring tube (1) or to one another by brazing and / or welding. Coriolis-Massendurchflussmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gerade Messrohr (1) aus Titan oder einer Titanlegierung besteht.Coriolis mass flow meter Claim 1 , characterized in that the straight measuring tube (1) consists of titanium or a titanium alloy. Coriolis-Massendurchflussmessgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungselemente (2a, 2b) einander gegenüberliegend beidseitig des Messrohrs (1) angeordnet sind.Coriolis mass flow meter Claim 2 , characterized in that the stabilizing elements (2a, 2b) are arranged opposite each other on both sides of the measuring tube (1). Coriolis-Massendurchflussmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Stabilisierungselement (2a, 2b) einen rechteckigen, quadratischen, kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt aufweist.Coriolis mass flow meter Claim 1 , characterized in that the at least one stabilizing element (2a, 2b) has a rectangular, square, circular or elliptical cross section. Coriolis - Massendurchflussmessgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Stabilisierungselement (2a, 2b) aus Hohlmaterial besteht.Coriolis mass flow meter according to Claim 7 , characterized in that the at least one stabilizing element (2a, 2b) consists of hollow material. Coriolis-Massendurchflussmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Stabilisierungselement oder die wenigstens zwei Stabilisierungselemente (2a, 2b) endseitig über je eine Endplatte (3a, 3b) mit dem Messrohr (1) verbunden sind.Coriolis mass flow meter according to one of the Claims 1 to 2nd , characterized in that the at least one stabilizing element or the at least two stabilizing elements (2a, 2b) are connected at each end to the measuring tube (1) via an end plate (3a, 3b). Coriolis-Massendurchflussmessgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Balancierelement (6) zur Einstellung des Schwingungsverhaltens auf dem Messrohr zwischen den Endplatten (3a, 3b) angeordnet ist.Coriolis mass flow meter Claim 10 , characterized in that at least one balancing element (6) for adjusting the vibration behavior is arranged on the measuring tube between the end plates (3a, 3b).
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