DE102009047728B4 - Apparatus and method for determining at least two process variables of a liquid and / or gaseous medium in a container - Google Patents
Apparatus and method for determining at least two process variables of a liquid and / or gaseous medium in a container Download PDFInfo
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Abstract
Vorrichtung zur Bestimmung mindestens zweier Prozessgrößen eines flüssigen Mediums (22) und/oder eines gasförmigen Mediums (21) in einem Behälter (1), wobei eine der Prozessgrößen der Füllstand des Mediums (21) ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Coriolis-Durchflussmessgerät (3) mit mindestens einem schwingfähigen Rohr (4), welches beidseitig offene Endbereiche aufweist, in den Behälter eingebracht ist, sodass das Medium (21, 22) in ein Rohrinneres hinein und wieder heraus gelangt, dass eine Antriebs-/Empfangseinheit (5) auf einer Außenseite des Rohres (4) angeordnet ist und das Rohr (4) zu mechanischen Schwingungen anregt, dass eine Hebe-/Senkvorrichtung (8) oberhalb eines maximalen Füllstandes des Mediums (21, 22) angeordnet ist, dass die Hebe-/Senkvorrichtung (8) das Messgerät (3) entlang einer vertikalen Achse im Behälter (1) bewegt, und dass das Messgerät (3) die Prozessgrößen mit dem Rohr (4) an Hand der von der Antriebs-/Empfangseinheit (5) empfangenen Schwingungen bestimmt.Device for determining at least two process variables of a liquid medium (22) and / or a gaseous medium (21) in a container (1), one of the process variables being the level of the medium (21), characterized in that a Coriolis flow meter ( 3) is introduced into the container with at least one oscillating tube (4), which has end regions open on both sides, so that the medium (21, 22) enters and exits the interior of the tube that a drive / receiver unit (5) an outside of the pipe (4) is arranged and the pipe (4) excites mechanical vibrations, that a lifting / lowering device (8) is arranged above a maximum filling level of the medium (21, 22), that the lifting / lowering device ( 8) the measuring device (3) moves along a vertical axis in the container (1), and that the measuring device (3) determines the process variables with the pipe (4) on the basis of the vibrations received by the drive / receiver unit (5).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung mindestens zweier Prozessgrößen eines flüssigen Mediums und/oder gasförmigen Mediums in einem Behälter. Bei den Prozessgrößen handelt es sich um die Dichte, die Viskosität, die Temperatur, den Druck und/oder den Füllstand des Mediums. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf den Fall, dass ein Medium in flüssiger und gasförmiger Phase vorliegt oder sich eine Flüssigkeit und ein Gas in dem Behälter befinden.The present invention relates to a device for determining at least two process variables of a liquid medium and / or gaseous medium in a container. The process variables are the density, the viscosity, the temperature, the pressure and / or the level of the medium. In particular, the invention relates to the case in which a medium is in the liquid and gaseous phase or in which a liquid and a gas are in the container.
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur gleichzeitigen Bestimmung mehrerer Prozessgrößen eines Mediums in einem Behälter bekannt, welche eine Sonde mit mehreren Sensoren umfassen, die an einem Kabel in den Behälter eingebracht wird. Auf dem Behälter ist eine mechanische Antriebseinheit angebracht, welche die Sonde in dem Behälter auf und ab bewegt. Die Sensoren in der Sonde bestimmen beispielsweise den Füllstand, die Temperatur und die Dichte des Mediums. Eine derartige Sonde wird beispielsweise von Scientific Instruments angeboten. Der Nachteil solcher eine Vielzahl an Sensoren umfassender Systeme ist, dass sie hohe Kosten mit sich bringen.Devices are known from the prior art for the simultaneous determination of a plurality of process variables of a medium in a container, which comprise a probe with a plurality of sensors, which is introduced into the container on a cable. Mounted on the container is a mechanical drive unit which moves the probe up and down in the container. The sensors in the probe determine, for example, the level, the temperature and the density of the medium. Such a probe is offered for example by Scientific Instruments. The disadvantage of such a variety of sensors comprehensive systems is that they bring high costs.
In der
Aus der Patentschrift
Die Dokumente
Die Offenlegungsschrift
In dem Patent
In der Patentschrift
Das Patent
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine kostengünstige Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zur Bestimmung einer Vielzahl an Prozessgrößen bereit zu stellen.The object of the invention is to provide a cost-effective device and a corresponding method for determining a multiplicity of process variables.
Die Aufgabe wird bezüglich der Vorrichtung gelöst durch eine Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1.The object is achieved with respect to the device by a device according to
Das vibronische Messgerät ist ein auf dem Coriolisprinzip basierendes Durchflussmessgerät, welches zur Bestimmung des Durchflusses in Rohrleitungen bekannt ist. Coriolis-Durchflussmessgeräte in unterschiedlicher Bauform und mit unterschiedlichen Nennweiten werden von der Endress + Hauser Gruppe angeboten und vertrieben. Die Bauformen umfassen gerade sowie gebogene Rohre. Des Weiteren sind Coriolis-Durchflussmessgeräte mit einem, zwei, drei oder vier Rohren bekannt. Das Rohr bzw. die Rohre sind in der Regel in ein Gehäuse eingebracht. Im Stand der Technik werden Coriolis-Durchflussmessgeräte als Zwischenstück in Rohrleitungen eingebracht, in welchen ein gasförmiges oder flüssiges Medium strömt, und in Schwingung versetzt. Derartige Messgeräte können neben dem Durchfluss auch die Dichte und die Viskosität eines Mediums bestimmen. Die Endress + Hauser Gruppe bietet eine Vielzahl an Coriolis-Durchflussmessgeräten an, welche darüber hinaus die Temperatur bestimmen, sodass hierfür kein separates Temperaturmessgerät notwendig ist.The vibronic measuring device is a Coriolis-based flowmeter, which is known to determine the flow in pipelines. Coriolis flowmeters in different designs and with different nominal diameters are offered and distributed by the Endress + Hauser Group. The designs include straight and curved tubes. Furthermore, Coriolis flowmeters are known with one, two, three or four tubes. The tube or tubes are usually introduced into a housing. In the prior art, Coriolis flowmeters are introduced as an intermediate piece in pipelines, in which a gaseous or liquid medium flows, and vibrated. Such gauges can determine not only the flow but also the density and viscosity of a medium. The Endress + Hauser Group offers a variety of Coriolis flowmeters, which also determine the temperature, so that no separate temperature measuring device is necessary for this purpose.
Erfindungsgemäß ist nun ein solches Messgerät in einen teilweise mit einem flüssigen Medium befüllten Behälter eingebracht und wird in diesem auf und ab bewegt. Das Coriolis-Durchflussmessgerät ist hierbei in der Lage, neben Dichte, Viskosität und Temperatur den Grenzstand einer darin befindlichen Flüssigkeit zu erkennen. Über die Hebe-/Senkvorrichtung ist aus der Länge des abgerollten Seils, an welchem das Messgerät befestigt ist, die zugehörige Höhe im Behälter bestimmbar. Die Messung der Dichte oder Viskosität einer Flüssigkeit im Behälter beruht hierbei nicht auf dem Coriolisprinzip, sondern ist bereits durch das schwingende Rohr bzw. die schwingenden Rohre möglich, wobei das Rohr beispielsweise durch piezoelektrische Elemente zu Schwingungen angeregt wird und durch diese Schwingungen des Rohres empfängt.According to the invention, such a measuring device is now introduced into a container which is partially filled with a liquid medium and is moved up and down in it. The Coriolis flowmeter is able to detect the level of a liquid in it, in addition to density, viscosity and temperature. About the lifting / lowering device of the length of the unrolled rope to which the meter is attached, the associated height in the container can be determined. The Measurement of the density or viscosity of a liquid in the container is not based on the Coriolis principle, but is already possible by the oscillating tube or the vibrating tubes, the tube is excited, for example, by piezoelectric elements to vibrations and receives by these vibrations of the tube.
Die Hebe-/Senkvorrichtung bewegt das Messgerät bevorzugt kontinuierlich im Behälter auf und ab. Die Prozessgrößen werden hierbei kontinuierlich bestimmt, wobei die unterschiedlichen Prozessgrößen simultan oder in einer Abfolge gemessen werden. Weiterhin ist es möglich, dass das Messgerät nicht über die vollständige Hohe des Behälters bewegt wird, sondern innerhalb eines ausgewählten Bereichs, beispielsweise um den Bereich nahe der Mediumsgrenze zu überwachen.The lifting / lowering device preferably moves the measuring device continuously up and down in the container. The process variables are determined continuously, whereby the different process variables are measured simultaneously or in a sequence. Furthermore, it is possible that the meter is not moved over the full height of the container, but within a selected range, for example, to monitor the area near the media boundary.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere für Anwendungen vorteilhaft, bei weichen ein Medium sowohl in flüssiger als auch in gasförmiger Phase vorliegt und es zu Umwälzungen kommt, d. h. das Gas unterhalb der Flüssigkeit liegt. In diesem Fall ist die Bestimmung der Dichte in Relation zu dem Füllstand erforderlich, was mit dem vorgeschlagenen Messgerät auf einfache Weise realisierbar ist.The device according to the invention is particularly advantageous for applications in which a medium is present both in liquid and in gaseous phase and it comes to revolutions, d. H. the gas is below the liquid. In this case, the determination of the density in relation to the level is required, which is easily feasible with the proposed meter.
In einer ersten Ausgestaltung ist das Messgerät derart in den Behälter eingebracht, dass eine Längsachse des Rohres im Wesentlichen vertikal verläuft. Ein gerades Rohr steht somit senkrecht zu der Oberfläche eines flüssigen Mediums.In a first embodiment, the measuring device is introduced into the container such that a longitudinal axis of the tube extends substantially vertically. A straight tube is thus perpendicular to the surface of a liquid medium.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist ein Temperatursensor an dem Messgerät angebracht oder in das Messgerät integriert.In a further embodiment of the solution according to the invention, a temperature sensor is attached to the measuring device or integrated into the measuring device.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Drucksensor an dem Messgerät angebracht.According to one embodiment of the invention, a pressure sensor is attached to the measuring device.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Messgerät über eine Zweidrahtleitung mit einer Energiequelle und mit einer Datenauswerteeinheit verbunden und der Energietransfer und der Datentransfer erfolgen über die Zweidrahtleitung.According to a further embodiment, the measuring device is connected via a two-wire line to a power source and to a data evaluation unit and the energy transfer and the data transfer take place via the two-wire line.
In einer alternativen Ausgestaltung ist das Messgerät über ein Bussystem mit einer Energiequelle und mit einer Datenauswerteeinheit verbunden und der Energietransfer und der Datentransfer erfolgen über das Bussystem.In an alternative embodiment, the measuring device is connected via a bus system to an energy source and to a data evaluation unit, and the energy transfer and the data transfer take place via the bus system.
Weitere Ausführungsbeispiele sind denkbar, wo die von dem Füllstand verschiedene Prozessgröße ausgewählt ist aus einer Gruppe gebildet aus Druck, Temperatur, Dichte und/oder Viskosität. Hierbei können auch alle genannten Prozessgrößen ausgewählt sein.Further exemplary embodiments are conceivable, where the process variable other than the filling level is selected from a group formed by pressure, temperature, density and / or viscosity. In this case, all mentioned process variables can be selected.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch 8.The object is further achieved by a method according to
In einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Messgerät derart in den Behälter eingebracht, dass eine Längsachse des Rohres im Wesentlichen vertikal verläuft.In a first embodiment of the method according to the invention, the measuring device is introduced into the container such that a longitudinal axis of the tube extends substantially vertically.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird/werden ein Temperatursensor und/oder ein Drucksensor an dem Messgerät angebracht oder in das Messgerät integriert und die Temperatur und/oder der Druck des Mediums bestimmt.According to one embodiment of the method according to the invention, a temperature sensor and / or a pressure sensor is / are attached to the measuring device or integrated into the measuring device and the temperature and / or the pressure of the medium are determined.
Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Profil einer oder mehrerer Prozessgrößen entlang der Längsachse des Behälters aufgenommen.In a development of the method according to the invention, a profile of one or more process variables is recorded along the longitudinal axis of the container.
Eine weitere Ausgestaltung beinhaltet, dass eine Position einer Grenzfläche zwischen einem flüssigen Medium und einem gasförmigen Medium bestimmt wird.A further embodiment includes that a position of an interface between a liquid medium and a gaseous medium is determined.
Die Aufgabe wird darüber hinaus gelöst durch die Verwendung eines Coriolisq-Durchflussmessgerätes zur Bestimmung der Dichte und/oder der Temperatur einer Flüssigkeit und/oder eines Gases in einem Behälter und zur Bestimmung der Viskosität und des Füllstands der Flüssigkeit in dem Behälter.The object is further achieved by the use of a Coriolisq flowmeter for determining the density and / or the temperature of a liquid and / or a gas in a container and for determining the viscosity and the level of the liquid in the container.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die entsprechende Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens werden anhand der nachfolgenden Figur näher erläutert.The inventive method and the corresponding apparatus for carrying out the method will be explained in more detail with reference to the following figure.
In
Das Messgerät
Das Messgerät
Das Messgerät
Weiterhin ist eine Druckmesszelle
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Behältercontainer
- 22
- Flüssiges MediumLiquid medium
- 33
- Messgerätgauge
- 44
- Rohrpipe
- 55
- Antriebs-/EmpfangseinheitDriver / receiver unit
- 66
- DruckmesszellePressure measuring cell
- 77
- Seilrope
- 88th
- Hebe-/SenkvorrichtungLifting / lowering device
- 99
- Steuer-/AuswerteeinheitControl / evaluation
- LL
- Vertikale Achse/Längsachse des BehältersVertical axis / longitudinal axis of the container
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