DE102010001973A1

DE102010001973A1 - Messwandler vom Vibrationstyp mit zwei Gegenschwingerarmen

Info

Publication number: DE102010001973A1
Application number: DE102010001973A
Authority: DE
Inventors: Rainer 79540 Lorenz; Alfred 84032 Rieder; Michael 85356 Wiesmann
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG; Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2011-08-18
Also published as: US20110197681A1; US8667853B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Messwandler vom Vibrationstyp für ein in einer Rohrleitung strömendes Fluid. Der Messwandler (2) weist dabei ein gekrümmtes Messrohr (4) zum Führen des Fluids, einen Gegenschwinger (28) mit zwei Gegenschwingerarmen (6, 8), die beidseitig von dem Messrohr (4) angeordnet sind, die jeweils im Wesentlichen dem gekrümmten Verlauf des Messrohres (4) folgen, die derart aneinander gekoppelt sind, dass sie im Betrieb gleichphasig zueinander schwingen und die einlassseitig und auslassseitig unter Bildung entsprechender Kopplungszonen (18, 20) am Messrohr (4) fixiert sind, und eine Erregeranordnung (30), durch die im Betrieb das Messrohr (4) und der Gegenschwingnregbar sind, auf. Dabei sind die Gegenschwingerarme (6, 8) aus einem unterschiedlichen Material wie das Messrohr (4) gebildet und das Material der Gegenschwingerarme (6, 8) weist einen im Wesentlichen gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizient wie das Material des Messrohres (4) auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Messwandler vom Vibrationstyp für ein in einer Rohrleitung strömendes Fluid. Der Messwandler ist dabei insbesondere zur Verwendung in einem Coriolis-Durchflussmessgerät ausgebildet. Wie aus dem Fachgebiet allgemein bekannt ist, wird in Coriolis-Durchflussmessgeräten das Coriolis-Prinzip ausgenutzt, nach welchem immer dann, wenn sich in einem System eine rotierende und eine, zumindest teilweise senkrecht zu der Rotationsachse verlaufende, geradlinige Massebewegung überlagern, auf die bewegte Masse eine zusätzliche Kraft, die Corioliskraft, wirkt.
Coriolis-Durchflussmessgeräte sind dabei als In-Eine-Messgeräte in eine Rohrleitung, wie beispielsweise in eine Prozessleitung einer industriellen Anlage, einfügbar. Durch Coriolis-Durchflussmessgeräte ist mindestens ein Parameter, wie beispielsweise ein Massendurchfluss, eine Dichte, eine Viskosität, etc., des in der Rohrleitung strömenden Fluides bestimmbar. Hierzu weist der Messwandler mindestens ein Messrohr auf, das im Einsatz durch eine Erregeranordnung zu Schwingungen angeregt wird. Dabei ist insbesondere bekannt, gekrümmte Messrohre einzusetzen.
Gekrümmte Messrohre können bekanntlich bei Anregung derselben zu Biegeschwingungen gemäß einer ersten Eigenschwingungsform (Nutzmodus) im hindurchströmenden Fluid Corioliskräfte bewirken. Als erste Eigenschwingungsform des gekrümmten Messrohres, in dem das Messrohr angeregt wird, wird üblicherweise der Grundmodus der Biegeschwingung gewählt. In dem Grundmodus der Biegeschwingung pendelt das Messrohr bei einer niedrigst möglichen Resonanzfrequenz um eine gedachte Längsachse des Messwandlers nach Art eines endseitig eingespannten Auslegers. Aufgrund der auftretenden Corioliskräfte werden dem Nutzmodus Schwingungen gemäß wenigstens einer zweiten Eigenschwingungsform (Coriolismodus) gleichfrequent überlagert. In dem Coriolismodus führt das Messrohr auch Drehschwingungen um eine senkrecht zu der Längsachse ausgerichtete Hochachse, die insbesondere in der durch das gekrümmte Messrohr festgelegten Ebene verläuft, aus. Aufgrund der Überlagerung von Nutz- und Coriolismodus weisen die mittels einer Sensoranordnung einlassseitig und auslassseitig erfassten Schwingungen des Messrohres eine messbare Phasendifferenz auf. Diese Phasendifferenz ist unter anderem von dem Massendurchfluss abhängig.
Ein wichtiger Aspekt bei dem Einsatz von Coriolis-Durchflussmessgeräten ist, dass diese weitgehend von der jeweils angeschlossenen Rohrleitung entkoppelt sind, so dass möglichst keine Schwingungen in die Rohrleitung geleitet werden. Denn solche, in die Rohrleitung eingeleiteten Schwingungen führen unter anderem zu Reflektionen, die dann wiederum das Messsignal negativ beeinflussen können. Dementsprechend wird an einen Messwandler die Anforderung gestellt, dass er eine ausgewogene Balance aufweist. Dies bedeutet, dass möglichst keine Kräfte und/oder Schwingungen von dem Messwandler in die angrenzende Rohrleitung ausgeleitet werden. Hierzu sind bereits verschiedene Konzepte bekannt.
Ein bekanntes Konzept ist es, zwei parallel durchströmte, gekrümmte Messrohre vorzusehen, die in der Regel symmetrisch zueinander in Bezug auf eine zwischen den beiden Messrohren verlaufende Ebene angeordnet sind. Bei diesem Konzept sind einlassseitig und auslassseitig der Messrohre jeweils Verteilerstücke erforderlich, die vergleichsweise aufwändig zu fertigen sind und die je nach eingesetztem Fluid eine Neigung zur Ansatzbildung und zum Verstopfen aufweisen können.
Daneben ist bekannt, neben einem einzigen, durchströmten, gekrümmten Messrohr einen Gegenschwinger vorzusehen, der ebenfalls zu Schwingungen angeregt wird. Der Gegenschwinger ist dabei so an die Schwingungseigenschaften des Messrohres anzupassen, dass eine möglichst ausgewogene Balance des Messwandlers hergestellt wird. Der Gegenschwinger wird dabei in der Regel auf eine Referenzbedingung, die durch ein mit Wasser gefülltes Messrohr gebildet wird, abgestimmt. Wird das Messrohr von einem Fluid bzw. Medium anderer Dichte durchströmt, so wird mit zunehmendem Dichteunterschied die Balance unausgewogener und die Messgenauigkeit reduziert. Daraus ergibt sich als weitere Anforderung an Messwandler mit Gegenschwinger, dass diese über einen möglichst weiten Dichtebereich des jeweiligen Fluids eine hohe Messgenauigkeit und eine ausgewogene Balance aufweisen.
In der WO 2007/074014 A1 ist ein Konzept beschrieben, bei dem der Gegenschwinger durch zwei seitlich eines gekrümmten Messrohres angeordnete Gegenschwinger-Platten gebildet ist. In der WO 2002/099363 A1 ist ein Konzept beschrieben, bei dem seitlich eines gekrümmten Messrohres ein im Wesentlichen parallel zu dem Messrohr verlaufender Gegenschwinger vorgesehen ist. Sowohl bei dem Messwandler der WO 2007/074014 A1 als auch bei dem Messwandler der WO 2002/099363 A1 wird ein Pendeln eines gesamten Innenteils, welches zumindest das Messrohr und den Gegenschwinger aufweist, um eine Längsachse des Messwandlers unter Torsion von zwei, an das Messrohr angrenzenden Verbindungsrohrstücken leicht ermöglicht.
In der Druckschrift DE 10 2007 051 420 A1 ist ein Coriolis-Massendurchflussmessgerät mit einem geraden Messrohr aus einem korrosionsbeständigen Material beschrieben. Stabilisierungselemente, die über unmittelbar mit dem Messrohr verbundene Anbauteile mit dem Messrohr gekoppelt sind, sind dabei aus einem anderen Metall als das Messrohr gebildet. Das Metall der Stabilisierungselemente weist einen an das Metall des Messrohres angepassten Wärmeausdehnungskoeffizienten auf.
Wird das zu messende Fluid durch ein korrosives Medium gebildet, so müssen die Bauteile des Messwandlers, die in Kontakt mit dem korrosiven Fluid gelangen, aus korrosionsbeständigem Material gebildet werden. Insbesondere bei hochkorrosiven Medien eignet sich Tantal sehr gut als solch ein korrosionsbeständiges Material. Tantal ist jedoch vergleichsweise teuer. Bei Einsatz eines Gegenschwingers muss dieser bei den verschiedenen Einsatzbedingungen möglichst das gleiche Schwingungsverhalten wie das gekrümmte Messrohr aufweisen. Dies kann unter anderem dadurch erreicht werden, dass der Gegenschwinger aus demselben Material wie das Messrohr gebildet ist und eine ähnliche oder identische Geometrie aufweist. Wird allgemein als Material für das Messrohr ein teures und/oder fertigungstechnisch schwer zu verarbeitendes Material eingesetzt, so kann eine entsprechende Ausbildung des Gegenschwingers zu hohen Materialkosten und/oder zu einem relativ hohen Fertigungsaufwand führen, was zu hohen Kosten führt.
Demgemäß besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Messwandler vom Vibrationstyp bereitzustellen, der eine ausgewogene Balance aufweist. Gleichzeitig soll der Messwandler kostengünstig herstellbar sein, insbesondere wenn für das Messrohr aufgrund der vorgesehenen Einsatzbedingungen spezielle Materialien einzusetzen sind.
Die Aufgabe wird durch einen Messwandler gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Messwandler vom Vibrationstyp für ein in einer Rohrleitung strömendes Fluid. Der Messwandler weist dabei ein gekrümmtes Messrohr zum Führen des Fluids, einen Gegenschwinger mit zwei Gegenschwingerarmen und eine Erregeranordnung, durch die im Betrieb das Messrohr und der Gegenschwinger zu zueinander gegenphasigen Schwingungen anregbar sind, auf. Die Gegenschwingerarme sind beidseitig von dem Messrohr angeordnet, folgen jeweils im Wesentlichen dem gekrümmten Verlauf des Messrohres, sind derart aneinander gekoppelt, dass sie im Betrieb gleichphasig zueinander schwingen und sie sind einlassseitig und auslassseitig unter Bildung entsprechender Kopplungszonen am Messrohr fixiert. Ferner sind die Gegenschwingerarme aus einem unterschiedlichen Material wie das Messrohr gebildet, wobei das Material der Gegenschwingerarme einen im Wesentlichen gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizient wie das Material des Messrohres aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann insbesondere in den Fällen, in denen das Messrohr aufgrund der vorgesehenen Einsatzbedingungen aus einem speziellen Material, das gegebenenfalls teuer und/oder schwer zu verarbeiten ist, zu bilden ist, der Einsatz von kostengünstigeren und/oder leichter zu verarbeitenden Materialien für die Gegenschwingerarme vorgesehen werden. Insbesondere kann für die Gegenschwingerarme ein Material gewählt werden, das in Kombination mit dem Material des Messrohres gut zu verarbeiten ist. Dabei wird für die Gegenschwingerarme ein Material gewählt, das im Wesentlichen den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizient wie das Material des Messrohres aufweist. Dadurch kann im Einsatz das Auftreten von mechanischen Spannungen, die aufgrund einer unterschiedlichen thermischen Ausdehnung des Messrohres und der Gegenschwingerarme bedingt sind und die durch Schwankungen der Einsatztemperatur hervorgerufen werden, vermieden werden. Ferner kann das Auftreten von mechanischen Spannungen, die durch die hohen Temperaturunterschiede bei der Fertigung bedingt sind, vermieden werden.
Gegenüber der Verwendung von zwei parallel durchströmten, gekrümmten Messrohren hat die Vorsehung nur eines Messrohres den Vorteil, dass deutlich niedrigere Material- und Fertigungskosten entstehen, wenn für die mit dem Fluid in Kontakt gelangenden Bauteile spezielle Materialien zu verwenden sind. Denn bei einem Konzept mit zwei parallel durchströmten, gekrümmten Messrohren müssten zumindest die beiden Messrohre sowie die zwei Verteilerstücke jeweils aus dem speziellen Material gefertigt werden. Ferner besteht bei den Verteilerstücken teilweise die Gefahr einer Ansatzbildung und/oder einer Verstopfung.
Ein Vorteil eines gekrümmten Messrohres gegenüber einem geraden Messrohr liegt darin, dass das Messrohr relativ lang ausgeführt werden kann und somit eine hohe Empfindlichkeit des Messwandlers bei eine relativ kurzen Einbaulänge und bei einer relativ niedrigen Erregerenergie erzielt werden kann. Gegenüber einem geraden Messrohr (und einem gegebenenfalls gerade ausgebildeten Gegenschwinger) hat die Verwendung eines gekrümmten Messrohres und im Wesentlichen entsprechend gekrümmter Gegenschwingerarme ferner den Vorteil, dass das gesamte System aus Messrohr und Gegenschwingerarmen vergleichsweise weich und elastisch auf auftretende Spannungen in Axialrichtung reagieren kann. Axiale Spannungen treten dabei insbesondere bei Temperaturschwankungen im Einsatz auf und werden unter anderem durch die thermische Ausdehnung der an das Messrohr angrenzenden Verbindungsrohrstücke, des Messrohres und des Gegenschwingers hervorgerufen. Dadurch wird eine plastische Verformung von Bauteilen des Messwandlers, insbesondere der Verbindungsrohrstücke (über welche das Messrohr mit der Rohrleitung kommuniziert) und gegebenenfalls auch des Messrohres und der Gegenschwingerarme, was sich nachteilig auf die Messgenauigkeit auswirken würde, vermieden. Dieser Vorteil wird auch gegenüber dem oberhalb erläuterten Messwandler, bei dem der Gegenschwinger durch zwei seitlich eines gekrümmten Messrohres angeordnete Gegenschwinger-Platten gebildet wird, erzielt. Denn die Ausbildung des Gegenschwingers als zwei Gegenschwinger-Platten bildet eine, in Bezug auf auftretende axiale Spannungen relativ steife Anordnung, so dass insbesondere die Gefahr einer plastischen Verformung der Verbindungsrohrstücke besteht. Ferner sind bei einer gekrümmten Form Spannungen, die im Bereich des Messrohres aufgrund einer unterschiedlichen thermischen Ausdehnung zwischen Messrohr und Gegenschwinger hervorgerufen werden, niedriger als bei einer geraden Form des Messrohres und des Gegenschwingers sowie niedriger als bei der Ausbildung des Gegenschwingers als zwei Gegenschwinger-Platten. Dadurch sind (je nach Anforderungen und Einsatzbereich) gegebenenfalls größere Differenzen im thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Material des Messrohres und dem Material des Gegenschwingers möglich.
Gegenüber einer Anordnung, wie sie in der WO 2002/099363 A1 beschrieben ist, hat die erfindungsgemäße Ausbildung des Messwandlers mit den beiden Gegenschwingerarmen den Vorteil, dass so auf einfache Weise eine vollständig symmetrische Anordnung relativ zu einer, durch das gekrümmte Messrohr festgelegten Symmetrieebene realisierbar ist. Dies ist vorteilhaft im Hinblick auf eine ausgewogene Balance. Insbesondere können hierdurch das Einleiten von Schwingungen in die angrenzende Rohrleitung und das Auftreten von unerwünschten Reflektionen vermieden werden.
Wie oberhalb erläutert wird, ist der Messwandler insbesondere derart ausgebildet, dass er in einem Coriolis-Durchflussmessgerät verwendbar ist. Das zu messende Fluid kann dabei insbesondere flüssig, gasförmig oder auch mehrphasig sein. Dabei kann das Fluid auch Gaseinschlüsse und/oder Feststoffteile mitführen und/oder unterschiedliche Viskositäten aufweisen. Bei dem gekrümmten Messrohr sind unterschiedliche Formen möglich. Insbesondere werden U-, V-, W-, Ω- und Δ-förmige Messrohre eingesetzt, wobei bei einem Δ-förmigen Messrohr der Einlass und der Auslass in einer „aufgebrochenen” Ecke des Δ gebildet werden. Die Gegenschwingerarme können parallel zu dem gekrümmten Messrohr verlaufen. Sie können aber auch einen größeren oder einen kleineren Bogen als das Messrohr bilden. Ferner kann der Abstand der Gegenschwingerarme zu dem Messrohr in einer Richtung senkrecht zu einer Ebene, die durch das gekrümmte Messrohr festgelegt wird, über den Verlauf des Messrohres variieren. Ferner kann auch vorgesehen sein, dass die Dicke und die Querschnittsfläche der Gegenschwingerarme über deren Verlauf Variieren.
Eine Kopplung der beiden Gegenschwingerarme derart, dass sie im Betrieb gleichphasig zueinander schwingen, kann insbesondere durch eine Kopplung (zwischen den beiden Gegenschwingerarmen) im Bereich zwischen den beiden Kopplungszonen (in denen die Gegenschwingerarme an das Messrohr gekoppelt sind) realisiert werden. Insbesondere wird die Kopplung durch mindestens eine steife Verbindung zwischen den beiden Gegenschwingerarmen realisiert. Eine „Anregung des Messrohres und der Gegenschwingerarme zu zueinander gegenphasigen Schwingungen” bedeutet nicht zwingend, dass diese exakt gegenphasig schwingen. Vielmehr kann diese Schwingung auch einen (in der Regel geringfügigen) gleichphasigen Anteil aufweisen. Dies ist unter anderem dann der Fall, wenn das zu messende Fluid eine gegenüber der Referenzdichte, auf die der Messwandler abgestimmt wurde (in der Regel erfolgt die Abstimmung für ein mit Wasser gefülltes Messrohr), abweichende Dichte aufweist. Neben der genannten Erregeranordnung ist in der Regel auch eine Sensoranordnung vorgesehen, die einlassseitige und auslassseitige Schwingungen des Messrohres erfasst.
Mit „thermischer Ausdehnungskoeffizient” wird insbesondere auf den linearen thermischen Ausdehnungskoeffizient α Bezug genommen, der angibt, um welche Längendifferenz im Verhältnis zur gesamten Länge sich ein fester Körper bei einer Temperaturänderung von einem Kelvin verändert. Ein „im Wesentlichen gleicher thermischer Ausdehnungskoeffizient” bedeutet nicht, dass das Material der Gegenschwingerarme exakt den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizient wie das Material des Messrohres aufweisen muss. Vielmehr sollten die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien so nah beieinander liegen, dass bei einem vorbestimmten Einsatztemperaturbereich (in der Regel im Bereich von –50°C bis +200°C) die hierdurch hervorgerufenen, unterschiedlichen Dehnungen des Messrohres und der Gegenschwingerarme in einem akzeptablen Bereich liegen. Welcher Bereich an Dehnungen noch akzeptabel ist, wird dabei auch noch von weiteren Einflussfaktoren bestimmt. Wichtige Einflussfaktoren sind dabei insbesondere die konkrete Form des Messrohres und der Gegenschwingerarme, der Elastizitätsmodul (auch als Youngscher Modul bezeichnet) der jeweils eingesetzten Materialien sowie die Festigkeit der jeweils eingesetzten Materialien. Denn durch diese Einflussfaktoren wird unter anderem mitbestimmt, ab welchen Dehnungsunterschieden zwischen dem Messrohr und den Gegenschwingerarmen eine plastische Verformung, eine Materialermüdung und/oder Rissbildung bei dem Messrohr und/oder bei den Gegenschwingerarmen auftritt. Ferner sind bei der Auswahl der Materialien die bei dem Herstellungsprozess auftretenden, vergleichsweise hohen Temperaturänderungen zu berücksichtigen, da auch hierdurch unerwünschte Spannungen auftreten können, die insbesondere nach einem Abkühlvorgang in dem Messwandler verbleiben können.
Gemäß einer Weiterbildung unterscheiden sich der thermische Ausdehnungskoeffizient des Materials der Gegenschwingerarme und der thermische Ausdehnungskoeffizient des Materials des Messrohres um weniger als 5·10^–6 K^–1. In Abhängigkeit von den gestellten Anforderungen und den weiteren, oberhalb erläuterten Einflussfaktoren kann aber auch ein deutlich geringerer Unterschied des thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien sinnvoll sein. Gemäß einer weiteren Weiterbildung ist ein Unterschied von weniger als 3·10^–6 K^–1 vorgesehen. Ferner haben sich im Experiment (bei einem Messrohr aus Tantal und bei Gegenschwingerarmen aus Zirkonium) sehr gute Ergebnisse bei einem Unterschied von weniger als 1·10^–6 K^–1 erzielen lassen. Dementsprechend ist gemäß einer weiteren Weiterbildung vorgesehen, dass der Unterschied weniger als 1·10^–6 K^–1 beträgt.
Gemäß einer Weiterbildung weisen der Gegenschwinger und das Messrohr jeweils einen Nutzmodus, in dem sie durch die Erregeranordnung anregbar sind, auf. Dabei entspricht die Resonanzfrequenz des Nutzmodus des Gegenschwingers im Wesentlichen der Resonanzfrequenz des Nutzmodus des Messrohres. Hierdurch wird ein wesentliches Kriterium dafür erfüllt, dass der Messwandler im Einsatz eine ausgewogene Balance aufweist. Wie oberhalb erläutert ist, wird der Nutzmodus des gekrümmten Messrohres insbesondere durch den Grundmodus der Biegeschwingung gebildet, bei dem das Messrohr bei einer niedrigst möglichen Resonanzfrequenz (im Vergleich zu den Modi höherer Ordnung der Biegeschwingung) um eine gedachte Längsachse des Messwandlers nach Art eines endseitig eingespannten Auslegers pendelt. Da mit diesem Pendeln auch eine wechselseitige Torsion im Bereich der Längsachse einhergeht, wäre die korrekte Bezeichnung für diese Biegeschwingung eigentlich Biege-Torsionsschwingung. Im Folgenden wird diese Schwingung der Einfachheit halber als Biegeschwingung bezeichnet. In entsprechender Weise wird auch der Nutzmodus des Gegenschwingers durch diesen Grundmodus der Biegeschwingung (des Gegenschwingers) gebildet.
Insbesondere ist hierbei vorgesehen, dass sich die Resonanzfrequenzen bei einer Referenzbedingung, die in der Regel durch ein mit Wasser gefülltes Messrohr gebildet wird, genau entsprechen. Weist das zu messende Fluid eine abweichende Dichte von Wasser auf, so entsprechen sich die Resonanzfrequenzen nicht mehr exakt. In der Regel sind Messwandler für einen Dichtebereich von ±1.000 kg/m³ um die Referenzdichte, also vorliegend für einen Dichtebereich von 0 kg/m³ bis 2.000 kg/m³ ausgelegt. Die gleiche Resonanzfrequenz wird insbesondere dadurch erreicht, dass der Gegenschwinger das gleiche Verhältnis aus Gesamtmasse zu Steifigkeit aufweist wie das (in der Regel mit Wasser gefüllte) Messrohr. Sowohl bei der Gesamtmasse des Messrohres als auch bei der Gesamtmasse des Gegenschwingers sind jeweils an dem Messrohr bzw. an dem Gegenschwinger angebrachte Anbauteile mit zu berücksichtigen. Die Steifigkeit des Messrohres bzw. des Gegenschwingers ist teilweise materialbedingt, was durch den Elastizitätsmodul des jeweiligen Materials bestimmt wird. Darüber hinaus wird die Steifigkeit durch die Formgebung beeinflusst, wobei die Steifigkeit mit zunehmendem Durchmesser ⌀ zunimmt (bei einem Rohr mit ⌀³). Dementsprechend kann die Steifigkeit durch eine entsprechende Formgebung und Materialauswahl eingestellt werden.
Für eine ausgewogene Balance ist nicht nur die oberhalb erläuterte, gleiche Resonanzfrequenz von Messrohr und Gegenschwinger von Bedeutung. Eine zweite Voraussetzung dafür, dass im Bereich der Anschlüsse des Messwandlers an die angrenzende Rohrleitung keine Kräfte aus dem Messwandler in die Rohrleitung ausgeleitet werden, ist, dass die im Einsatz aus der Schwingung der beiden Gegenschwingerarme resultierenden Momente (Biegemomente) unter einem gleichen Wirkwinkel in die Kopplungszonen eingeleitet werden wie die aus der Schwingung des Messrohres resultierenden Momente (Biegemomente). Eine dritte Voraussetzung ist, dass im Einsatz das Verhältnis des über die Gegenschwingerarme in eine Kopplungszone eingeleiteten Moments (Biegemoment) zu der in die Kopplungszone über die Gegenschwingerarme eingeleiteten Kraft (Querkraft), die (d. h. das Moment und die Kraft) jeweils aus der Schwingung der beiden Gegenschwingerarme resultieren, gleich dem Verhältnis des über das Messrohr in die Kopplungszone eingeleiteten Moments (Biegemoment) zu der in die Kopplungszone über das Messrohr eingeleiteten Kraft (Querkraft), die (d. h. das Moment und die Kraft) jeweils aus der Schwingung des Messrohres resultieren, ist. Dementsprechend ist gemäß Weiterbildungen vorgesehen, dass die beiden Gegenschwingerarme in ihrem Verlauf und in ihrer Massenverteilung (wobei auch an den Gegenschwingerarmen angebrachte Anbauteile mit zu berücksichtigen sind) an das Messrohr (wobei auch an das Messrohr angebrachte Anbauteile mit zu berücksichtigen sind) angepasst sind, dass sie auch diese zweite und/oder dritte Voraussetzung erfüllen.
Gemäß einer Weiterbildung weist das Material der Gegenschwingerarme eine niedrigere Dichte und einen niedrigeren Elastizitätsmodul als das Material des Messrohres auf. Dadurch können auf relativ einfache Weise zwei Gegenschwingerarme vorgesehen werden und gleichzeitig die oberhalb genannten drei Voraussetzungen für eine ausgewogene Balance erfüllt werden, ohne dass hierdurch eine schwere Ausbildung des Messwandlers bedingt ist. Solch ein niedrigerer Elastizitätsmodul und solch eine niedrigere Dichte sind aber nicht zwingend. Vielmehr kann das Material des Gegenschwingers auch eine höhere Dichte und/oder einen höheren Elastizitätsmodul aufweisen. Die Steifigkeit des Gegenschwingers kann beispielsweise durch eine entsprechende Formgebung der Gegenschwingerarme angepasst werden. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass teilweise, wie beispielsweise bei rohrförmigen Gegenschwingerarmen, oftmals nur vorbestimmte Geometrien (insbesondere bei dem Verhältnis von Durchmesser zu Wandstärke) im Handel erhältlich sind.
Zwar kann im Hinblick auf die Dämpfungseigenschaften eine vergleichsweise schwere Ausbildung des Gegenschwingers von Vorteil sein. Insbesondere bei dem in der WO 2007/074014 A1 beschriebenen Konzept mit zwei Gegenschwinger-Platten sind diese vergleichsweise schwer ausgebildet. Problematisch dabei ist aber, dass dies bei Stößen oder Erschütterungen zu einer erhöhten Belastung und gegebenenfalls zu einer unerwünschten Verformung der Verbindungsrohrstücke führen kann. Wird für das Material der Gegenschwingerarme ein Material mit niedrigerer Dichte gewählt, so gelingt insbesondere eine relativ leichte Ausbildung des Messwandlers. Insbesondere ist gemäß einer Weiterbildung vorgesehen, dass ein Verhältnis der Masse des Gegenschwingers (inklusive gegebenenfalls vorgesehener Zusatzgewichte und Anbauteile) zu der Masse des leeren Messrohres kleiner als zwei ist.
Vorzugsweise sind sowohl der Gegenschwinger als auch das Messrohr aus einem Metall gebildet. Gemäß einer Weiterbildung ist das Messrohr aus einem ersten Metall oder aus einer auf dem ersten Metall basierenden Legierung gebildet und die beiden Gegenschwingerarme sind aus einem zweiten, von dem ersten Metall unterschiedlichen Metall oder aus einer auf dem zweiten Metall basierenden Legierung gebildet. Auf „einem Metall basierend” bedeutet dabei insbesondere, dass die betreffende Legierung zu mehr als 50 Gew% aus dem betreffenden Metall besteht. Bei dem ersten Metall bzw. bei der auf dem ersten Metall basierenden Legierung handelt es sich insbesondere um ein korrosionsbeständiges Material. Es kann sich alternativ aber auch um ein Material mit anderen oder zusätzlichen Eigenschaften für spezielle Anwendungen handeln.
Gemäß einer Weiterbildung ist das erste Metall Tantal. Tantal weist dabei eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf und ist insbesondere für stark korrosive Fluide sehr gut geeignet. Bei Tantal werden insbesondere Legierungen basierend auf Tantal eingesetzt. Insbesondere können Legierungen aus Tantal und Wolfram eingesetzt werden, bei denen Wolfram einen Anteil von 2,5 Gew% bis 10 Gew% bildet. Unter anderem können auch Legierungen aus Tantal und Niob eingesetzt werden, bei denen Niob in entsprechender Weise einen Anteil von 2,5 Gew% bis 10 Gew% bildet. Wird eine hohe Korrosionsbeständigkeit angestrebt, so ist der zulegierte Anteil in der Regel relativ klein (z. B. im Bereich von 2,5 Gew%). Dementsprechend weist eine auf Tantal basierende Legierung gemäß einer Weiterbildung einen Anteil von mindestens 87 Gew% Tantal, insbesondere einen Anteil von mindestens 95 Gew% Tantal, auf. Je nach Anforderungen kann aber auch ein anderes Element als erstes Metall zum Einsatz kommen. Beispielsweise können auch Zirkonium oder gegebenenfalls eine auf Zirkonium basierende Legierung, die auch eine relativ gute Korrosionsbeständigkeit aufweisen, als Material für das Messrohr geeignet sein.
Gemäß einer Weiterbildung ist das zweite Metall Zirkonium. Dadurch, dass Zirkonium (oder gegebenenfalls eine darauf basierende Legierung) eine niedrigere Dichte und ein niedrigeres Elastizitätsmodul als Tantal (oder gegebenenfalls eine darauf basierende Legierung) aufweist und die thermischen Ausdehnungskoeffizienten α dieser Metalle (bzw. darauf basierender Legierungen) sehr nah beieinander liegen (Differenz von weniger als 1·10^–6 K^–1), eignen sich Zirkonium (oder gegebenenfalls eine darauf basierende Legierung) als Material für die Gegenschwingerarme und Tantal (oder gegebenenfalls eine darauf basierende Legierung) als Material für das Messrohr in dieser Materialpaarung besonders gut. In der Regel werden bei Zirkonium Legierungen basierend auf Zirkonium eingesetzt, denen zumindest 4–5 Gew% Hafnium zulegiert ist. Unter anderem können auch Legierungen eingesetzt werden, denen noch 1–2 Gew% Zinn oder alternativ 2–3 Gew% Niob zulegiert sind. Eine auf Zirkonium basierende Legierung weist gemäß einer Weiterbildung einen Anteil von mindestens 90 Gew% Zirkonium, insbesondere einen Anteil von mindestens 95 Gew% Zirkonium, auf. Je nach Anforderungen kann aber auch ein anderes Element als zweites Metall zum Einsatz kommen. Insbesondere kann auch eine auf einer Mischung aus Eisen, Nickel und Kobalt basierende Legierung (auch als Kovar oder Covar bezeichnet) als Material für die Gegenschwingerarme geeignet sein, bei der je nach Legierungsanteilen auch ein entsprechend angepasster thermischer Ausdehnungskoeffizient realisierbar ist.
Gemäß einer Weiterbildung weist jeder Gegenschwingerarm mindestens ein Zusatzgewicht auf, das von einer Schwerelinie des Gegenschwingerarmes in Bezug auf eine Gesamtkrümmung des Gegenschwingerarmes nach Innen hin versetzt angeordnet ist. Durch die Vorsehung solcher Zusatzgewichte können auf einfache Weise die Masse und die Massenverteilung der Gegenschwingerarme derart angepasst werden, dass eine ausgewogene Balance erzielt wird. Insbesondere können durch eine geeignete Anbringung der Zusatzgewichte die Gegenschwingerarme derart angepasst werden, dass der Gegenschwinger, wie oberhalb erläutert wird, die gleiche Resonanzfrequenz, den gleichen Wirkwinkel und das gleiche Verhältnis aus Moment und Kraft wie das Messrohr aufweist. Vorzugsweise sind dabei an jedem Gegenschwingerarm mehrere diskrete und separat angebrachte Zusatzgewichte vorgesehen, die insbesondere über die Länge des Gegenschwingerarmes verteilt sind. Insbesondere können die Zusatzgewichte abnehmbar an den Gegenschwingerarmen angebracht sein, so dass gegebenenfalls auf einfache Weise die Massenverteilung geändert werden kann (beispielsweise wenn der Messwandler für ein Fluid mit anderer Dichte als Wasser eingesetzt wird und die Massenverteilung hierauf abgestimmt werden soll). Alternativ können die Zusatzgewichte aber auch dauerhaft, wie beispielsweise durch Löten oder Schweißen, an den Gegenschwingerarmen befestigt sein. Alternativ oder in Ergänzung zu diskreten und separat angebrachten Zusatzgewichten kann eine gewünschte Massenverteilung auch durch Ausformen von entsprechenden Längs- oder Ringnuten in den Gegenschwingerarmen realisiert werden. Mit „Gesamtkrümmung” wird hierbei auf den Gesamtverlauf der Gegenschwingerarme zwischen den beiden Kopplungszonen Bezug genommen (z. B: U-, V-, W-, Ω- oder Δ-förmig), wobei die Gegenschwingerarme lokal auch eine anderweitige Krümmung aufweisen können. Dadurch, dass das mindestens eine Zusatzgewicht von einer Schwerelinie des Gegenschwingerarmes (Schwerelinie ohne Berücksichtung von Zusatzgewichten oder anderweitigen Anbauteilen) in Bezug auf eine Gesamtkrümmung des Gegenschwingerarmes nach Innen hin versetzt (d. h. zu der Längsachse hin versetzt) angeordnet ist, wird erzielt, dass der Schwerpunkt durch die Zusatzgewichte näher zu der Längsachse hin versetzt wird. Dies wirkt sich vorteilhaft im Hinblick auf eine ausgewogene Balance aus.
Gemäß einer Weiterbildung weist jeder Gegenschwingerarm über dessen Länge ein im Wesentlichen gleich bleibendes Querschnittsprofil auf. Dabei kann vorgesehen sein, dass sich der Querschnitt der gekrümmten Gegenschwingerarme im Bereich des Extremums des Verlaufs (insbesondere in einem zentral zwischen den beiden Kopplungszonen gelegenen Bereich) verjüngt. Dadurch können die Gegenschwingerarme noch weicher und elastischer auf auftretende Spannungen in Axialrichtung reagieren, so dass eine plastische Verformung von Bauteilen des Messwandlers, insbesondere der Verbindungsrohrstücke, vermieden werden kann. Alternativ kann das Querschnittsprofil über dessen Länge ein exakt gleich bleibendes Querschnittsprofil aufweisen. Die Gegenschwingerarme können insbesondere jeweils als offenes oder geschlossenes Hohlprofil (beispielsweise O-, U- oder V-förmig) gebildet sein, was eine relativ hohe Steifigkeit bei vergleichsweise niedrigem Gewicht ermöglicht. Gemäß einer Weiterbildung ist jeder Gegenschwingerarm rohrförmig ausgebildet. Dadurch weisen die Gegenschwingerarme eine dem Messrohr entsprechende Geometrie auf, so dass relativ leicht eine ausgewogene Balance realisierbar ist. Ferner ist eine Rohrform hinsichtlich der Fertigung der Gegenschwingerarme vorteilhaft, da das Risiko von Brüchen oder Rissbildung relativ gering ist und hohe Erfahrungswerte in der Bearbeitung von Rohren (insbesondere bei der Rohrbiegung) existieren.
Gemäß einer Weiterbildung weist der Messwandler einlass- und auslassseitig des Messrohrs jeweils Verbindungsrohrstücke auf, über die das Messrohr im Einsatz mit der jeweiligen Rohrleitung kommuniziert und die zumindest abschnittsweise entlang einer gemeinsamen Längsachse ausgerichtet sind, wobei über die Verbindungsrohrstücke ein Innenteil, das zumindest das Messrohr, den Gegenschwinger und die Erregeranordnung aufweist, derart schwingfähig gehaltert wird, dass eine Pendelschwingung des Innenteils um die Längsachse unter Torsion der beiden Verbindungsrohrstücke ermöglicht wird. Eine derartige Pendelschwingung ist wünschenswert, um eventuell auftretende Balancestörungen in ein solches Pendeln umzuwandeln und damit das Auftreten unerwünschter Schwingungsformen, welche das Messsignal negativ beeinflussen können, zu vermeiden. Um eine derartige Pendelschwingung möglichst leicht anregen zu können und dementsprechend stark unerwünschte Schwingungsformen unterdrücken zu können, ist gemäß einer Weiterbildung vorgesehen, dass eine Torsionssteifigkeit der Verbindungsrohrstücke und eine Massenverteilung des Innenteils im Bereich zwischen den beiden Verbindungsrohrstücken derart angepasst sind, dass ein erster Torsionsschwinger, dem eine erste Hälfte des Innenteils im Bereich des ersten Verbindungsrohrstückes zugeordnet ist, sowie ein zweiter Torsionsschwinger, dem die zweite Hälfte des Innenteils im Bereich des zweiten Verbindungsrohrstückes zugeordnet ist, eine natürliche Resonanzfrequenz aufweisen, die im Wesentlichen der Resonanzfrequenz des Nutzmodus des Messrohres entsprechen. Dieses Konzept der Realisierung einer Pendelschwingung ist in den Druckschriften WO 2002/099363 A1 und WO 2007/074014 A1 beschrieben. Dadurch, dass das Messrohr und der Gegenschwinger in der Regel auf der Resonanzfrequenz des Nutzmodus angeregt werden, entspricht in der Regel die Anregungsfrequenz auch der Resonanzfrequenz der Pendelschwingung der beiden Torsionsschwinger, so dass diese relativ leicht in dieser Pendelschwingung angeregt werden.
Zur Bildung der „ersten Hälfte” und der „zweiten Hälfte” des Innenteils wird das Innenteil durch eine Ebene (die vorzugsweise eine Symmetrieebene bildet), die senkrecht zu der gedachten Längsachse des Messwandlers verläuft und durch das Extremum des gekrümmten Messrohres führt, in zwei Innenteil-Hälften geteilt. Diese beiden Hälften werden dann als separate (aber aneinander gekoppelte) Torsionsschwinger betrachtet. Eine Anpassung der Massenverteilung des Innenteils kann insbesondere durch entsprechend massig ausgebildete Koppler im Bereich der Kopplungszonen, durch Zusatzgewichte und/oder durch separat von den Kopplern ausgebildete Drehmassenausgleichskörper erfolgen. Die dadurch bedingte Beeinflussung der Massenverteilung der Gegenschwingerarme ist auch bezüglich der Herstellung einer ausgewogenen Balance zwischen Messrohr und Gegenschwingerarmen zu berücksichtigen.
Gemäß einer Weiterbildung weist der Messwandler ein Wandler-Gehäuse auf, in dem das Innenteil über die beiden Verbindungsrohrstücke schwingfähig gehaltert wird. Das Wandler-Gehäuse dient dabei als stabile Aufhängung für das Innenteil und zur Entkopplung der Schwingungen von der Rohrleitung.
Gemäß einer Weiterbildung sind die beiden Gegenschwingerarme, das Messrohr, die Kopplungszonen und die Verbindungsrohrstücke spiegelsymmetrisch in Bezug auf eine Symmetrieebene, die durch den gekrümmten Verlauf des Messrohres festgelegt wird, angeordnet. Dadurch wird eine ausgewogene Balance unterstützt. Ferner ist gemäß einer Weiterbildung vorgesehen, dass die beiden Gegenschwingerarme, das Messrohr, die Kopplungszonen und die Verbindungsrohrstücke auch spiegelsymmetrisch bezüglich einer Symmetrieebene, die senkrecht zu der gedachten Längsachse des Messwandlers verläuft und durch das Extremum des gekrümmten Messrohres führt, angeordnet sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Coriolis-Durchflussmessgerät, wie beispielsweise ein Coriolis-Massedurchflussmessgerät, ein Coriolis-Massedurchfluss-/Dichtemessgerät oder ein Coriolis-Massedurchfluss-/Dichte-Niskositätsmessgerät, mit einem erfindungsgemäßen Messwandler, der gegebenenfalls auch gemäß einer oder mehrerer der oberhalb erläuterten Weiterbildungen ausgebildet sein kann. Der erfindungsgemäße Messwandler ist dabei aufgrund seiner guten dynamischen Ausbalancierung auch bei schwankender Dichte des hindurchströmenden Fluids besonders gut geeignet.
Weitere Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Von den Figuren zeigen:
1: eine perspektivische Ansicht eines Messwandlers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung mit teilweise aufgeschnittenem Wandler-Gehäuse;
2: eine weitere, perspektivische Ansicht des in 1 dargestellten Messwandlers mit weitgehend abgenommenem Wandler-Gehäuse; und
3: eine schematische Darstellung eines gebogenen Messrohres zur Veranschaulichung der Einteilung in zwei Messrohr-Hälften.
Wie anhand der 1 und 2 ersichtlich ist, weist der Messwandler 2 gemäß der dargestellten Ausführungsform ein (einziges) gekrümmtes Messrohr 4, das im Wesentlichen die Form eines gerundeten V aufweist, und beidseitig von dem Messrohr 4 angeordnete Gegenschwingerarme 6, 8, die im Wesentlichen dem gekrümmten Verlauf des Messrohres 4 folgen, auf. Einlass- und Auslassseitig des Messrohres 4 schließen sich jeweils Verbindungsrohrstücke 10, 12 an, über die das Messrohr 4 im Einsatz mit der jeweiligen Rohrleitung kommuniziert. Die Verbindungsrohrstücke 10, 12, die im wesentlichen gerade sind, sind dabei im Wesentlichen entlang einer Längsachse z des Messwandlers, die durch die einlassseitigen und auslassseitigen Anschlüsse 14, 16 des Messwandlers 2 führt, ausgerichtet und auf dieser angeordnet. Die Verbindungsrohrstücke 10, 12 können dabei einstückig mit dem Messrohr 4 ausgebildet sein oder nachträglich an dem Messrohr 4, z. B. durch Schweißen oder Löten, befestigt sein.
Im Betrieb wird der Messwandler 2 an eine Fluid führende Rohrleitung als In-Line-Messgerät angeschlossen. Das Messrohr 4 und die Verbindungsrohrstücke 10, 12 werden dann von dem zu messenden Fluid durchströmt. Das Messrohr 4 wird im Betrieb vibrieren gelassen und dabei, um eine statische Ruhelage oszillierend, wiederholt elastisch verformt. Je nach Anwendung kann das Messrohr 4 insbesondere einen Innendurchmesser im Bereich von 6–50 mm aufweisen, wobei der Innendurchmesser des Messrohres in der Regel geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der einlassseitigen und auslassseitigen Anschlüsse und damit auch kleiner als der Innendurchmesser der anzuschließenden Rohrleitung.
Die Gegenschwingerarme 6, 8 sind jeweils rohrförmig ausgebildet und weisen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen den gleichen Durchmesser und die gleiche Wanddicke wie das Messrohr 4 auf. Einlassseitig und auslassseitig des Messrohres 4 sind die Gegenschwingerarme 6, 8 jeweils unter Bildung entsprechender Kopplungszonen 18, 20 am Messrohr 4 fixiert. Diese Fixierung wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sowohl einlassseitig als auch auslassseitig jeweils durch ein Paar von in Richtung der Längsachse voneinander beabstandeten Knotenplatten 22 gebildet. Der Abstand zwischen den beiden Gegenschwingerarmen 6, 8 wird im Bereich zwischen den beiden Kopplungszonen 18, 20 durch mindestens eine Querstrebe konstant gehalten, wobei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Querstreben 24, 26 vorgesehen sind. Dadurch wird eine gleichphasige Schwingung der beiden Gegenschwingerarme 6, 8, die, sofern auf diese (mitsamt gegebenenfalls daran vorgesehener Anbauteile) gemeinsam Bezug genommen wird, als „Gegenschwinger” 28 bezeichnet werden.
Zur Erleichterung der Erläuterung der Anordnung und der Symmetrien des Messwandlers wird das nachfolgend erläuterte Koordinatensystem verwendet. Senkrecht zu der Längsachse z des Messwandlers erstreckt sich die Hochachse y, die, wie auch die Längsachse z, innerhalb einer Ebene verläuft, die durch das gekrümmte Messrohr 4 aufgespannt wird. Die Hochachse y führt dabei durch das Extremum des gekrümmten Messrohres 4. Die durch die Achsen z und y aufgespannte Ebene bildet dabei eine Symmetrieebene, zu der die beiden Gegenschwingerarme 6, 8, das Messrohr 4, die Kopplungszonen 18, 20 und die Verbindungsrohrstücke 10, 12 spiegelsymmetrisch angeordnet sind. Ferner spannt die Hochachse y zusammen mit einer senkrecht zu den Achsen y und z verlaufenden Querachse x eine Symmetrieebene auf, durch welche das Messrohr 4 sowie die beiden Gegenschwingerarme 6, 8 in jeweils spiegelsymmetrisch zu der Symmetrieebene angeordnete Messrohr-Hälften und Gegenschwinger-Hälften unterteilt werden.
Wie anhand der 2 ersichtlich ist, ist zur Anregung des Messrohrs 4 und des Gegenschwingers 28 im Bereich des Extremums des gekrümmten Messrohres 4 (d. h. im Bereich des Schnittpunktes zwischen Messrohr 4 und Hochachse y) innenseitig der Krümmung des Messrohres 4 eine Erregeranordnung 30, insbesondere eine elektrodynamische Erregeranordnung 30, vorgesehen. Bei der dargestellten Ausführungsform wird die Erregeranordnung 30 durch eine elektrodynamische Erregeranordnung 30 gebildet, die derart von einer (nicht dargestellten) Steuerelektronik ansteuerbar ist, dass sie durch Ausüben einer entsprechenden Erregerkraft das Messrohr 4 und den Gegenschwinger 28 zu zueinander gegenphasigen Schwingungen anregt. Diese Erregerkraft kann dabei bidirektional oder unidirektional ausgebildet sein. Ferner kann die Erregerkraft hinsichtlich ihrer Amplitude und Frequenz durch die Steuerelektronik eingestellt werden. Die Erregerkraft wird in der vorliegenden Ausführungsform relativ zwischen dem Messrohr 4 und dem Gegenschwinger 28 ausgeübt. Die Erregeranordnung 30 kann nur in einem Zwischenraum zwischen dem Messrohr 4 und einem Gegenschwingerarm 6 angeordnet sein. Es können aber auch in beiden Zwischenräumen zwischen dem Messrohr 4 und jedem der Gegenschwingerarme 6, 8 jeweils eine Erregeranordnung 30 vorgesehen sein, die dann jeweils gegenphasig zueinander angesteuert werden.
Zum Detektieren der Schwingungen des Messrohres 4 weist der Messwandler 2 ferner eine Sensoranordnung 34 auf, durch welche die Schwingungen des Messrohres 4 einlassseitig und auslassseitig erfasst und in entsprechende Sensorsignale umgewandelt werden. Wie in dem Fachgebiet allgemein bekannt ist, kann die Sensoranordnung 34 insbesondere einen einlassseitig am Messrohr 4 angeordneten ersten Sensor 36 und einen auslassseitig am Messrohr 4 angeordneten zweiten Sensor 38 aufweisen, die ebenfalls innenseitig der Krümmung des Messrohres 4 angeordnet sind. Durch die Sensoren 36 und 38 wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Schwingung des Messrohres 4 relativ zu dem Gegenschwinger 28 erfasst.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Messrohr 4 aus einer auf Tantal basierenden Legierung gebildet, wobei der Anteil von Tantal mindestens 95 Gew% beträgt. Auch die beiden Verbindungsrohrstücke 10, 12 sind jeweils aus einer entsprechenden, auf Tantal basierenden Legierung gebildet. Die beiden Gegenschwingerarme 6, 8 sind jeweils aus einer auf Zirkonium basierenden Legierung gebildet, wobei der Anteil von Zirkonium mindestens 95 Gew% beträgt. Wie oberhalb erläutert wird, sind für eine ausgewogene Balance der Verlauf und die Massenverteilung der Gegenschwingerarme 6, 8 derart anzupassen,

i) dass die Resonanzfrequenz des Nutzmodus des Gegenschwingers 28 der Resonanzfrequenz des Nutzmodus des Messrohres 4 im Wesentlichen entspricht;
ii) dass im Einsatz die aus der Schwingung der beiden Gegenschwingerarme 6, 8 resultierenden Momente unter einem gleichen Wirkwinkel in die beiden Kopplungszonen 18, 20 eingeleitet werden wie die aus der Schwingung des Messrohres 4 resultierenden Momente; und
iii) dass im Einsatz das Verhältnis des über die Gegenschwingerarme 6, 8 in eine Kopplungszone 18 bzw. 20 eingeleiteten Moments zu der in die Kopplungszone 18 bzw. 20 über die Gegenschwingerarme 6, 8 eingeleiteten Kraft, die jeweils aus der Schwingung der beiden Gegenschwingerarme 6, 8 resultieren, gleich dem Verhältnis des über das Messrohr 4 in die Kopplungszone 18 bzw. 20 eingeleiteten Moments zu der in die Kopplungszone 18 bzw. 20 über das Messrohr 4 eingeleiteten Kraft, die jeweils aus der Schwingung des Messrohres 4 resultieren, ist.

Die Amplituden der Schwingung des Messrohres 4 und der Schwingung des Gegenschwingers 28 stellen sich automatisch ein.
Um eine Abstimmung entsprechend der oberhalb genannten drei Voraussetzungen (i)–iii)) zu erzielen, sind bei der dargestellten Ausführungsform mehrere Zusatzgewichte vorgesehen, die entsprechend an den beiden Gegenschwingerarmen 6, 8 angebracht sind. Vorliegend sind die Zusatzgewichte zwischen der Erregeranordnung 30 und den beiden Sensoren 36, 38 der Sensoranordnung 34 angeordnet. Insbesondere sind an jedem Gegenschwingerarm 6, 8 seitlich (und gegenüberliegend von dem Messrohr 4) jeweils zwei Zusatzgewichte 40 vorgesehen, die im Wesentlichen auf einer Schwerelinie der Gegenschwingerarme 6, 8 (ohne Berücksichtigung von etwaigen Anbauteilen) und beabstandet von dem Extremum der Gegenschwingerarme 6, 8 angeordnet sind. Ferner sind an jedem Gegenschwingerarm 6, 8 jeweils zwei weitere Zusatzgewichte 42 vorgesehen, die von einer Schwerelinie des Gegenschwingerarmes in Bezug auf eine Gesamtkrümmung des jeweiligen Gegenschwingerarmes 6 bzw. 8 nach Innen hin versetzt und beabstandet von dem Extremum der Gegenschwingerarme 6, 8 angeordnet sind. Bei der dargestellten Ausführungsform sind diese weiteren Zusatzgewichte 42 jeweils innenseitig der jeweiligen Gegenschwingerarme 6, 8 angeordnet. Die oberhalb erläuterten Symmetrien in Bezug auf die durch die y- und z-Achse aufgespannte Symmetrieebene sowie in Bezug auf die durch die x- und y-Achse aufgespannte Symmetrieebene werden auch durch die Zusatzgewichte 40, 42 sowie durch die Querstreben 24, 26 erfüllt. Gegebenenfalls können auch die Erregeranordnung 30 und/oder die Sensoranordnung 34 und/oder weitere Anbauteile des Messrohres 4 und des Gegenschwingers 28 diese Symmetrien aufweisen.
Im Hinblick auf die oberhalb erläuterte Erfüllung der zweiten (ii)) und dritten (iii)) Voraussetzung für eine ausgewogene Balance ist eine vereinfachende Betrachtungsweise hilfreich. Zur Erläuterung dieser vereinfachenden Betrachtungsweise ist in 3 lediglich der Verlauf der Schwerelinie des Messrohres 4 schematisch dargestellt.
Das Messrohr 4 wird durch die Symmetrieebene, die durch die x- und y-Achse aufgespannt wird, in zwei Messrohr-Hälften 4-1 und 4-2 geteilt. In entsprechender Weise wird durch diese Ebene auch der (nicht in 3 dargestellte) Gegenschwinger 28 in zwei Gegenschwinger-Hälften geteilt. Der Wirkwinkel (bezüglich der zweiten Voraussetzung) und das Verhältnis von Moment und Kraft (bezüglich der dritten Voraussetzung) werden jeweils für die Messrohr-Hälften 4-1, 4-2 und für die Gegenschwinger-Hälften bestimmt.
Hierzu wird für eine Messrohr-Hälfte deren Schwerpunkt S1 bestimmt (wobei in der Regel von einem mit Wasser gefüllten Messrohr 4 ausgegangen wird). Der Wirkwinkel W1 entspricht dem Winkel zwischen einer Verbindungsgerade, die von diesem Schwerpunkt S1 zu der Kopplungszone 18 verläuft, und der Längsachse z des Messwandlers 2. In entsprechender Weise wird der Wirkwinkel für die zugehörige Gegenschwinger-Hälfte bestimmt, wobei bei dem Gegenschwinger 28 eventuell vorgesehene Zusatzgewichte 40, 42 und weitere Anbauteile (z. B. die Querstreben 24, 26) mit einbezogen werden müssen. Diese Wirkwinkel (von der Messrohr-Hälfte und der zugehörigen Gegenschwinger-Hälfte) werden miteinander verglichen. Für die Bestimmung des Verhältnisses aus Moment und Kraft (bezüglich der dritten Voraussetzung) werden in entsprechender Weise das in dem Schwerpunkt S1 bzw. S2 der Messrohr-Hälfte 4-1 bzw. 4-2 wirkende (oszillierende) Moment (Biegemoment) und die in diesem Schwerpunkt S1 bzw. S2 angreifende (gleichphasig zu dem Moment oszillierende) Kraft (Querkraft) bestimmt und daraus das Verhältnis gebildet. Die Kraft (Querkraft) wirkt dabei in 3 senkrecht zu der dargestellten Zeichenebene. In entsprechender Weise wird das Verhältnis für die zugehörige Gegenschwinger-Hälfte bestimmt und diese Verhältnisse werden miteinander verglichen. In entsprechender Weise kann für die Bestimmung der Wirkwinkel (bezüglich der zweiten Voraussetzung) und des Verhältnisses des Moments zu der Kraft (bezüglich der dritten Voraussetzung) auch für die andere Messrohr-Hälfte 4-2 (Wirkwinkel W2; Schwerpunkt S2) und die andere Gegenschwinger-Hälfte vorgegangen werden. Aufgrund der Symmetrie dieser Hälften sollten sich hierbei jeweils die gleichen Werte ergeben.
Ein Innenteil 32, welches das Messrohr 4, den Gegenschwinger 28 sowie an dem Messrohr 4 und dem Gegenschwinger 28 vorgesehene Anbauteile (Erregeranordnung 30, Sensoranordnung 34, Querstreben 24, 26, Zusatzgewichte 40, 42, etc.) aufweist, ist über die Verbindungsrohrstücke 10, 12 in einem Wandler-Gehäuse 46 schwingfähig gehaltert. Dadurch wird eine Pendelschwingung des Innenteils 32 um die Längsachse z unter Torsion der beiden Verbindungsrohrstücke 10, 12 ermöglicht. Das in der Regel geschlossen um das Innenteil 32 und die Verbindungsrohrstücke 10, 12 ausgebildete Wandler-Gehäuse 46 ist in 1 teilweise aufgeschnitten dargestellt, so dass das Innenteil 32 sichtbar ist. Das Wandler-Gehäuse 46 ist an einem Einlassende des einlassseitigen Verbindungsrohrstückes 10 sowie an einem Auslassende des auslassseitigen Verbindungsrohrstückes 12 fixiert. Das Wandler-Gehäuse ist im Vergleich zu dem Messrohr 4, dem Gegenschwinger 28 und den Verbindungsrohrstücken 10, 12 biege- und torsionssteif ausgebildet. Dadurch wird eine möglichst weitgehende Entkopplung des Messwandlers 2 von der an dem Wandler-Gehäuse 46 anzuschließenden (nicht dargestellten) Rohrleitung realisiert. Das Wandler-Gehäuse kann ferner dazu dienen, ein (nicht dargestelltes) Elektronikgehäuse einer Steuerelektronik zu haltern.
Im Betrieb des Messwandlers 2 wird das Messrohr 4 in dem Nutzmodus, der üblicherweise durch den Grundmodus der Biegeschwingung gebildet wird, durch die Erregeranordnung 30 angeregt. In dem Grundmodus der Biegeschwingung (eigentlich: Biege-Torsionsschwingung) pendelt das Messrohr 4 um die Längsachse z nach Art eines endseitig eingespannten Auslegers. In entsprechender Weise wird auch der Gegenschwinger 28 in dem Grundmodus der Biegeschwingung (eigentlich: Biege-Torsionsschwingung) im Wesentlichen gegenphasig zu dem Messrohr 4 angeregt. Das Messrohr 4 und der Gegenschwinger 28 bewegen sich dann nach der Art von gegeneinander schwingenden Stimmgabelzinken. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Anregungsfrequenz dabei derart eingestellt, dass sie möglichst genau der Resonanzfrequenz des Grundmodus der Biegeschwingung des Messrohres 4 entspricht. Die Anregungsfrequenz entspricht bei Vorliegen der Referenzbedingung, die in der Regel durch ein mit Wasser gefülltes Messrohr gebildet wird, auch der Resonanzfrequenz des Grundmodus der Biegeschwingung des Gegenschwingers 28.
Strömt ein Fluid durch das Messrohr 4, so werden, wie oberhalb erläutert wird, dem Nutzmodus Schwingungen gemäß einer zweiten Eigenschwingungsform (Coriolismodus) überlagert. In dem Coriolismodus, der auch als anti-symmetrischer Twistmodus bezeichnet wird, führt das Messrohr 4 auch wechselseitige Drehschwingungen um die Hochachse y aus. Aufgrund dieser Überlagerung von Nutz- und Coriolismodus tritt zwischen dem einlassseitigen und dem auslassseitigen Ende des Messrohres 4 eine Phasendifferenz auf, die von dem Massendurchfluss abhängig ist. Diese Phasendifferenz kann durch die Sensoranordnung 34 erfasst werden.
Weicht die Dichte des in dem Messrohr 4 strömenden Fluids von der Referenzbedingung (in der Regel mit Wasser gefülltes Messrohr 4) ab, so ist das Kräftegleichgewicht zwischen dem Messrohr 4 und dem Gegenschwinger 28 gestört. Wenn die daraus resultierenden Querkräfte, die im Wesentlichen in der Richtung entlang der x-Achse wirken, nicht kompensiert werden können, würde das an den beiden Verbindungsrohrstücken 10, 12 aufgehängte Innenteil lateral (d. h. im Wesentlichen entlang der x-Achse) aus einer zugewiesenen statischen Einbaulage ausgelenkt werden. Dadurch würden auch Kräfte auf die angeschlossene Rohrleitung wirken, was unter anderem aufgrund von Reflektionen zu einer Überlagerung von Störschwingungen führen würde. Dies führt zu einer negativen Beeinflussung der Messgenauigkeit des Messwandlers 2. Ferner weist das im Wandler-Gehäuse 46 schwingfähig gehalterte Innenteil einen Lateralschwingungsmodus auf, in dem das Innenteil im Betrieb, einhergehend mit einer entsprechenden wechselseitigen Verbiegung der Verbindungsrohrstücke 10, 12 relativ zum Wandler-Gehäuse 46 schwingt, wobei das Innenteil in Lateral- oder Querrichtung (hier: in Richtung der x-Achse) um eine auf der Längsachse z liegende Ruhelage schwingt. Dabei würden auch Kräfte und/oder Schwingungen in die angrenzende Rohrleitung ausgeleitet. Dieser Lateralschwingungsmodus würde dementsprechend ebenfalls zu einer ungünstigen Beeinflussung der Messgenauigkeit führen. Diese Effekte würden insbesondere zu einer verschlechterten Nullpunktstabilität des Messwandlers 2 führen, was bedeutet, dass niedrige Durchflussraten nicht mehr oder nicht mehr genau erfasst werden können.
Ferner kann das Innenteil 32, wie oberhalb im allgemeinen Beschreibungsteil erläutert wird, auch in einem Pendelschwingungsmodus um die Längsachse z unter Torsion der beiden Verbindungsrohrstücke 10, 12 schwingen. Durch geeignete Abstimmung der Verbindungsrohrstücke 10, 12 und der Massenverteilung des Innenteils 32 im Bereich zwischen den beiden Verbindungsrohrstücken 10, 12 können die potentiell auch den Lateralschwingungsmodus anstoßenden residualen Querkräfte weitestgehend in die relativ unkritische Pendelschwingung des gesamten Innenteils 32 transformiert werden. Dadurch können das Auftreten von Störschwingungen, insbesondere das Auftreten des Lateralschwingungsmodus, weitgehend unterbunden werden.
Im Hinblick auf diese Abstimmung wird wiederum eine vereinfachende Betrachtungsweise herangezogen. Entsprechend zu der in 3 dargestellten Aufteilung wird das Innenteil hierzu durch die von der x- und y-Achse gebildete Ebene in zwei Innenteil-Hälften unterteilt. Jede dieser Innenteil-Hälften bildet zusammen mit dem jeweils angrenzenden Verbindungsrohrstück 10 bzw. 12 einen Torsionsschwinger, so dass ein erster und ein zweiter Torsionsschwinger, die aneinander gekoppelt sind, erhalten werden. In Bezug auf jeden Torsionsschwinger wird eine Torsionssteifigkeit des zugehörigen Verbindungsrohrstückes 10 bzw. 12 und eine Massenverteilung des Innenteils 32 im Bereich zwischen den beiden Verbindungsrohrstücken 10, 12 derart angepasst, dass der erste Torsionsschwinger und der zweite Torsionsschwinger eine natürliche Resonanzfrequenz aufweisen, die im Wesentlichen der Resonanzfrequenz des Nutzmodus des Messrohres 4 entsprechen. Im Hinblick auf die Massenverteilung ist insbesondere ein Massenträgheitsmoment des jeweiligen Torsionsschwingers um die Längsachse z abzustimmen. Bei diesem Massenträgheitsmoment sind nicht nur das Messrohr 4 und die Gegenschwingerarme 6, 8 an sich zu berücksichtigen sondern auch sämtliche, daran angebrachte Anbauteile (Erregeranordnung 30, Sensoranordnung 34, Querstreben 24, 26, Zusatzgewichte 40, 42, etc.). Zur Anpassung des Massenträgheitsmoments können insbesondere entsprechend massig ausgebildete Koppelelemente (z. B. Knotenplatten 22) in den beiden Kopplungszonen 18, 20, entsprechend angeordnete Zusatzgewichte 40, 42 oder zusätzlich vorzusehende Drehmassenausgleichskörper 48, 50 vorgesehen werden.
Solche zusätzlichen Drehmassenausgleichskörper 48, 50 können insbesondere in der Nähe der Koppelelemente (z. B. Knotenplatten 22) der Kopplungszonen 18, 20 an den jeweiligen Verbindungsrohrstücken 10, 12 starr fixiert sein. Dabei dient jeder Drehmassenausgleichskörper 48, 50 jeweils zur Abstimmung des Massenträgheitsmoments des zugehörigen Torsionsschwingers. Die Drehmassenausgleichskörper 48, 50 sind in der dargestellten Ausführungsform scheibenförmig ausgeführt. Ferner sind sie konzentrisch zu der Längsachse z, also mit dem jeweiligen Massenschwerpunkt auf der Längsachse z liegend, angeordnet. Alternativ können sie aber auch exzentrisch an dem jeweiligen Verbindungsrohrstück 10, 12 angebracht sein. Die Vorsehung von Drehmassenausgleichskörpern hat unter anderem den Vorteil, dass die Gegenschwingerarme 6, 8 selbst relativ leicht ausgeführt werden können.
Aufgrund dieser Abstimmung des Pendelschwingungsmodus der beiden Torsionsschwinger auf den Nutzmodus des Messrohres 4 (und damit auch auf den Nutzmodus des Gegenschwingers 28) wird erreicht, dass der Pendelschwingungsmodus leicht angeregt wird. Somit ist das Innenteil 32 im Betrieb so drehweich gelagert, dass es praktisch als von der angrenzenden Rohrleitung völlig entkoppelt angesehen werden kann. Dichteabhängige Unbalancen führen damit fast ausschließlich zu einer Änderung der momentanen Amplitude der Pendelschwingungen des Innenteils 32, jedoch zu keinen oder nur zu vernachlässigbar geringen lateralen Verschiebungen (d. h. im Wesentlichen entlang der x-Achse) des Innenteils 32. Ferner werden dadurch keine Querkräfte auf die angrenzende Rohrleitung übertragen.
Eine geeignete Massenverteilung des Messrohres 4 (und ggf. daran vorgesehener Anbauteile), des Gegenschwingers 28 (und ggf. daran vorgesehener Anbauteile) und/oder des gesamten Innenteils 32 sowie daraus abgeleitete geometrische Abmessungen derselben, um eines oder mehrere der oberhalb erläuterten Kriterien bzw. Voraussetzungen zu erfüllen, kann insbesondere mittels Finite-Elemente-Berechnungen und/oder mittels entsprechender Kalibriermessungen ermittelt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2007/074014 A1 [0007, 0007, 0025, 0031]
WO 2002/099363 A1 [0007, 0007, 0016, 0031]
DE 102007051420 A1 [0008]

Claims

Messwandler vom Vibrationstyp für ein in einer Rohrleitung strömendes Fluid, wobei der Messwandler (2) aufweist: ein gekrümmtes Messrohr (4) zum Führen des Fluides; einen Gegenschwinger (28) mit zwei Gegenschwingerarmen (6, 8), die beidseitig von dem Messrohr (4) angeordnet sind, die jeweils im Wesentlichen dem gekrümmten Verlauf des Messrohres (4) folgen, die derart aneinander gekoppelt sind, dass sie im Betrieb gleichphasig zueinander schwingen und die einlassseitig und auslassseitig unter Bildung entsprechender Kopplungszonen (18, 20) am Messrohr (4) fixiert sind und eine Erregeranordnung (30), durch die im Betrieb das Messrohr (4) und der Gegenschwinger (28) zu zueinander gegenphasigen Schwingungen anregbar sind, wobei die Gegenschwingerarme (6, 8) aus einem unterschiedlichen Material wie das Messrohr (4) gebildet sind und wobei das Material der Gegenschwingerarme (6, 8) einen im Wesentlichen gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizient wie das Material des Messrohres (4) aufweist.
Messwandler gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der thermische Ausdehnungskoeffizient des Materials der Gegenschwingerarme (6, 8) und der thermische Ausdehnungskoeffizient des Materials des Messrohres (4) um weniger als 5·10^–6 K^–1, insbesondere um weniger als 1·10^–6 K^–1 unterscheiden.
Messwandler gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenschwinger (28) und das Messrohr (4) jeweils einen Nutzmodus, in dem sie durch die Erregeranordnung (30) anregbar sind, aufweisen und dass die Resonanzfrequenz des Nutzmodus des Gegenschwingers (28) der Resonanzfrequenz des Nutzmodus des Messrohres (4) im Wesentlichen entspricht.
Messwandler gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gegenschwingerarme (6, 8) einen derartigen Verlauf und eine derartige Massenverteilung aufweisen, dass im Einsatz die aus der Schwingung der beiden Gegenschwingerarme (6, 8) resultierenden Momente unter einem gleichen Wirkwinkel in die beiden Kopplungszonen (18, 20) eingeleitet werden wie die aus der Schwingung des Messrohres (4) resultierenden Momente.
Messwandler gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gegenschwingerarme (6, 8) einen derartigen Verlauf und eine derartige Massenverteilung aufweisen, dass im Einsatz das Verhältnis des über die Gegenschwingerarme (6, 8) in eine Kopplungszone (18; 20) eingeleiteten Moments zu der in die Kopplungszone (18; 20) über die Gegenschwingerarme (6, 8) eingeleiteten Kraft, die jeweils aus der Schwingung der beiden Gegenschwingerarme (6, 8) resultieren, gleich dem Verhältnis des über das Messrohr (4) in die Kopplungszone (18; 20) eingeleiteten Moments zu der in die Kopplungszone (18; 20) über das Messrohr (4) eingeleiteten Kraft, die jeweils aus der Schwingung des Messrohres (4) resultieren, ist.
Messwandler gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Gegenschwingerarme (6, 8) eine niedrigere Dichte und einen niedrigeren Elastizitätsmodul als das Material des Messrohres (4) aufweist.
Messwandler gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (4) aus einem ersten Metall oder aus einer auf dem ersten Metall basierenden Legierung gebildet ist; und dass die beiden Gegenschwingerarme (6, 8) aus einem zweiten, von dem ersten Metall unterschiedlichen Metall oder aus einer auf dem zweiten Metall basierenden Legierung gebildet sind.
Messwandler gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Metall Tantal und/oder dass das zweite Metall Zirkonium ist.
Messwandler gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Gegenschwingerarm (6, 8) mindestens ein Zusatzgewicht (40, 42) aufweist, das von einer Schwerelinie des Gegenschwingerarmes (6; 8) in Bezug auf eine Gesamtkrümmung des Gegenschwingerarmes (6; 8) nach Innen hin versetzt angeordnet ist.
Messwandler gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Gegenschwingerarm (6, 8) über dessen Länge ein im Wesentlichen gleich bleibendes Querschnittsprofil aufweist.
Messwandler gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Gegenschwingerarm (6, 8) rohrförmig ausgebildet ist.
Messwandler gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwandler (2) einlass- und auslassseitig des Messrohrs (4) jeweils Verbindungsrohrstücke (10, 12) aufweist, über die das Messrohr (4) im Einsatz mit der jeweiligen Rohrleitung kommuniziert und die zumindest abschnittsweise entlang einer gemeinsamen Längsachse (z) ausgerichtet sind, wobei über die Verbindungsrohrstücke (10, 12) ein Innenteil (32), das zumindest das Messrohr (4), den Gegenschwinger (28) und die Erregeranordnung (30) aufweist, derart schwingfähig gehaltert wird, dass eine Pendelschwingung des Innenteils (32) um die Längsachse (z) unter Torsion der beiden Verbindungsrohrstücke (10, 12) ermöglicht wird.
Messwandler gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwandler (2) ein Wandler-Gehäuse (46) aufweist, in dem das Innenteil (32) über die beiden Verbindungsrohrstücke (10, 12) schwingfähig gehaltert wird.
Messwandler gemäß Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Torsionssteifigkeit der Verbindungsrohrstücke (10, 12) und eine Massenverteilung des Innenteils (32) im Bereich zwischen den beiden Verbindungsrohrstücken (10, 12) derart angepasst sind, dass ein erster Torsionsschwinger, dem eine erste Hälfte des Innenteils (32) im Bereich des ersten Verbindungsrohrstückes (10) zugeordnet ist, sowie ein zweiter, Torsionsschwinger, dem die zweite Hälfte des Innenteils (32) im Bereich des zweiten Verbindungsrohrstückes (12) zugeordnet ist, eine natürliche Resonanzfrequenz aufweisen, die im Wesentlichen der Resonanzfrequenz des Nutzmodus des Messrohres (4) entsprechen.
Messwandler gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gegenschwingerarme (6, 8), das Messrohr (4), die Kopplungszonen (18, 20) und die Verbindungsrohrstücke (10, 12) spiegelsymmetrisch in Bezug auf eine Symmetrieebene, die durch den gekrümmten Verlauf des Messrohres (4) festgelegt wird, angeordnet sind.