DE102012102947B4 - Vibration type transducer - Google Patents
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Abstract
Meßwandler vom Vibrationstyp zum Erzeugen von mit Parametern eines strömenden Mediums, insb. einer Massendurchflußrate, einer Dichte und/oder einer Viskosität, korrespondierenden Vibrationssignalen, welcher Meßwandler umfaßt:- ein Meßwandlergehäuse mit einem ersten Gehäuseende und mit einem zweiten Gehäuseende; sowie- eine sich innerhalb des Meßwandlergehäuses von dessen ersten Gehäuseende bis zu dessen zweiten Gehäuseende erstreckende, mittels wenigstens zweier, insb. baugleicher und/oder zueinander parallel verlaufender, Rohre gebildete Rohranordnung,-- von denen zumindest ein, insb. im Betrieb vibrierendes, erstes Rohr als ein dem Führen von strömendem Medium dienendes Meßrohr ausgebildet ist, und-- von denen ein, insb. im Betrieb vibrierendes, zweites Rohr unter Bildung einer einlaßseitigen ersten Kopplungszone mittels eines, insb. plattenförmigen, ersten Kopplerelements und unter Bildung einer auslaßseitigen zweiten Kopplungszone mittels eines, insb. plattenförmigen, zweiten Kopplerelements mit dem ersten Rohr mechanisch verbunden ist;- wobei das erste Kopplerelement, insb. zum Einstellen wenigstens einer der Rohranordnung immanenten Eigenfrequenz, in einem sich zwischen dem ersten und zweiten Rohr erstreckenden Bereich einen wenigstens ein geschlossenes Ende aufweisenden, insb. als ein Langloch oder als ein einseitig offener gerader Längsschlitz ausgebildeten, Schlitz mit einer maximalen Schlitzbreite und einer maximalen Schlitzlänge, die größer als die maximale Schlitzbreite ist, sowie ein anteilig innerhalb des Schlitzes, insb. vom geschlossenen Ende des Schlitzes beabstandet, platziertes, insb. mittels einer Schraube und wenigstens einer darauf sitzenden Mutter gebildetes und/oder wiederlösbares und/oder starres, Verbindungselement aufweist, das einen nämlichen Schlitz einfassenden Schlitzrand kontaktiert, insb. derart, daß das Verbindungselement einander gegenüberliegende und/oder vom geschlossenen Ende beabstandete Randbereiche des Schlitzrandes unter Bildung einer Fixationszone, innerhalb der Relativbewegungen nämlicher Randbereiche verhindert sind, miteinander mechanisch koppelt, indem das Verbindungselement an nämlichen einander gegenüberliegenden Randbereichen fixiert ist.Vibration-type transducer for generating vibration signals corresponding to parameters of a flowing medium, in particular a mass flow rate, a density and/or a viscosity, which transducer comprises: a transducer housing with a first housing end and with a second housing end; as well as a pipe arrangement extending within the transducer housing from its first housing end to its second housing end and formed by means of at least two pipes, in particular of identical construction and/or running parallel to one another,-- of which at least one first, in particular vibrating during operation Tube is designed as a measuring tube used to guide flowing medium, and-- of which a second tube, in particular vibrating during operation, forms a first coupling zone on the inlet side by means of a, in particular plate-shaped, first coupler element and forms a second coupling zone on the outlet side is mechanically connected to the first tube by means of a, in particular plate-shaped, second coupler element; - the first coupler element, in particular for adjusting at least one natural frequency inherent in the tube arrangement, has at least one closed end in a region extending between the first and second tubes having, in particular as an elongated hole or as a straight longitudinal slot open on one side, a slot with a maximum slot width and a maximum slot length that is greater than the maximum slot width, as well as a proportionately within the slot, in particular spaced from the closed end of the slot, placed, in particular by means of a screw and at least one nut seated on it and / or releasable and / or rigid, connecting element which contacts a slot edge surrounding the same slot, in particular in such a way that the connecting element is opposite one another and / or spaced from the closed end Edge regions of the slot edge are mechanically coupled to one another to form a fixation zone, within which relative movements of the same edge regions are prevented, in that the connecting element is fixed to the same opposite edge regions.
Description
Die Erfindung betrifft einen Meßwandler vom Vibrationstyp sowie ein Verfahren zum Einstellen wenigstens einer einer, insb. als Meßrohr eines solchen Meßwandlers dienenden, Rohranordnung immanenten Eigenfrequenz. Darüberhinaus betrifft die Erfindung auch ein mittels eines solchen Meßwandlers vom Vibrationstyp gebildetes Meßsystem.The invention relates to a vibration-type transducer and a method for adjusting at least one natural frequency inherent in the pipe arrangement, in particular serving as a measuring tube of such a transducer. In addition, the invention also relates to a measuring system formed by means of such a vibration-type transducer.
In der industriellen Meßtechnik werden, insb. auch im Zusammenhang mit der Regelung und Überwachung von automatisierten verfahrenstechnischen Prozessen, zur Ermittlung von charakteristischen Meßgrößen von in einer Prozeßleitung, beispielsweise einer Rohrleitung, strömenden Medien, beispielsweise von Flüssigkeiten und/oder Gasen, oftmals solche Meßsysteme verwendet, die mittels eines Meßwandlers vom Vibrationstyp und einer daran angeschlossenen, zumeist in einem separaten Elektronik-Gehäuse untergebrachten, Umformer-Elektronik, im strömenden Medium Reaktionskräfte, beispielsweise Corioliskräfte, induzieren und von diesen abgeleitet wiederkehren die wenigstens eine Meßgröße, beispielsweise eine Massedurchflußrate, einer Dichte, einer Viskosität oder einem anderen Prozeßparameter, entsprechend repräsentierende Meßwerte erzeugen. Derartige - oftmals mittels eines In-Line-Meßgeräts in Kompaktbauweise mit integriertem Meßwandler, wie etwa einem Coriolis-Massedurchflußmesser, gebildete - Meßsysteme sind seit langem bekannt und haben sich im industriellen Einsatz bewährt. Beispiele für solche Meßsysteme mit einem Meßwandler vom Vibrationstyp oder auch einzelnen Komponenten davon, sind z.B. in der
Darin gezeigte Meßwandler umfassen wenigstens zwei in einem Meßwandler-Gehäuse untergebrachte baugleiche, im wesentlichen gerade oder gekrümmte, z.B. U-, oder V-förmige, Meßrohre zum Führen des - gegebenenfalls auch inhomogenen, extrem heißen oder auch sehr zähen - Mediums. Die wenigstens zwei Meßrohre können, wie beispielsweise in der erwähnten
Als angeregte Schwingungsform - dem sogenannten Nutzmode - wird bei Meßwandlern mit gekrümmten Meßrohren üblicherweise jene Eigenschwingungsform (Eigenmode) gewählt, bei denen jedes der Meßrohre zumindest anteilig bei einer natürlichen Resonanzfrequenz (Eigenfrequenz) um eine gedachte Längsachse des Meßwandlers nach Art eines an einem Ende eingespannten Auslegers pendelt, wodurch im hindurchströmenden Medium vom Massendurchfluß abhängige Corioliskräfte induziert werden. Diese wiederum führen dazu, daß den angeregten Schwingungen des Nutzmodes, im Falle gekrümmter Meßrohre also pendelartigen Auslegerschwingungen, dazu gleichfrequente Biegeschwingungen gemäß wenigstens einer ebenfalls natürlichen zweiten Schwingungsform von im Vergleich zum Nutzmode höherer (modaler) Ordnung, dem sogenannten Coriolismode, überlagert werden. Bei Meßwandlern mit gekrümmtem Meßrohr entsprechen diese durch Corioliskräfte erzwungenen Auslegerschwingungen im Coriolismode üblicherweise jener Eigenschwingungsform, bei denen das Meßrohr auch Drehschwingungen um eine senkrecht zur Längsachse ausgerichtete gedachte Hochachse ausführt. Bei Meßwandlern mit geradem Meßrohr hingegen wird zwecks Erzeugung von massendurchflußabhängigen Corioliskräften oftmals ein solcher Nutzmode gewählt, bei dem jedes der Meßrohre zumindest anteilig Biegeschwingungen im wesentlichen in einer einzigen gedachten Schwingungsebene ausführt, so daß die Schwingungen im Coriolismode dementsprechend als zu den Nutzmodeschwingungen komplanare Biegeschwingungen gleicher Schwingfrequenz ausgebildet sind.The form of excited oscillation - the so-called useful mode - that is usually selected for transducers with curved measuring tubes is the natural oscillation form (eigenmode) in which each of the measuring tubes is at least partially at a natural resonance frequency (natural frequency) around an imaginary longitudinal axis of the transducer in the manner of a cantilever clamped at one end oscillates, whereby Coriolis forces dependent on the mass flow are induced in the medium flowing through. These in turn lead to the excited oscillations of the useful mode, i.e. pendulum-like cantilever oscillations in the case of curved measuring tubes, being superimposed on them by equal-frequency bending oscillations according to at least one, also natural, second oscillation form of a higher (modal) order compared to the useful mode, the so-called Coriolis mode. In the case of measuring transducers with a curved measuring tube, these cantilever oscillations in the Coriolis mode, which are forced by Coriolis forces, usually correspond to the natural oscillation form in which the measuring tube also carries out torsional vibrations about an imaginary vertical axis aligned perpendicular to the longitudinal axis. In the case of measuring transducers with a straight measuring tube, however, in order to generate mass flow-dependent Coriolis forces, a useful mode is often selected in which each of the measuring tubes at least partially carries out bending vibrations essentially in a single imaginary vibration plane, so that the vibrations in Coriolis mode are accordingly designed as bending vibrations of the same oscillation frequency that are coplanar to the useful mode oscillations.
Zum aktiven Erregen von Schwingungen der wenigstens zwei Meßrohre weisen Meßwandler vom Vibrationstyp des weiteren eine im Betrieb von einem von der erwähnten Umformer-Elektronik bzw. einer darin entsprechend vorgesehenen, speziellen Treiberschaltung generierten und entsprechend konditionierten elektrischen Treibersignal, z.B. einem geregelten Strom, angesteuerte Erregeranordnung auf, die das Meßrohr mittels wenigstens eines im Betrieb von einem Strom durchflossenen, auf die wenigstens zwei Meßrohre praktisch direkt, insb. differentiell, einwirkenden elektro-mechanischen, insb. elektro-dynamischen, Schwingungserregers zu, insb. gegengleichen, Biegeschwingungen im Nutzmode anregt. Desweiteren umfassen derartige Meßwandler eine Sensoranordnung mit, insb. elektro-dynamischen, Schwingungssensoren zum zumindest punktuellen Erfassen einlaßseitiger und auslaßseitiger Schwingungen wenigstens eines der Meßrohre, insb. gegengleichen Biegeschwingungen der Meßrohre im Coriolismode, und zum Erzeugen von vom zu erfassenden Prozeßparameter, wie etwa dem Massedurchfluß oder der Dichte, beeinflußten, als Vibrationssignale des Meßwandlers dienenden elektrischen Sensorsignalen. Wie beispielsweise in der
Bei den meisten marktgängigen Meßwandlern vom Vibrationstyp sind die Schwingungssensoren der Sensoranordnung zumindest insoweit im wesentlichen baugleich ausgebildet wie der wenigstens eine Schwingungserreger, als sie nach dem gleichen Wirkprinzip arbeiten. Dementsprechend sind auch die Schwingungssensoren einer solchen Sensoranordnung zumeist jeweils mittels wenigstens einer an einem der Meßrohre fixierten, zumindest zeitweise von einem veränderlichen Magnetfeld durchsetzte und damit einhergehend zumindest zeitweise mit einer induzierten Meßspannung beaufschlagten sowie einem an einem anderen der Meßrohre fixierten, mit der wenigstens eine Spule zusammenwirkenden dauermagnetischen Anker gebildet, der das Magnetfeld liefert. Jede der vorgenannten Spulen ist zudem mittels wenigstens eines Paars elektrischer Anschlußleitungen mit der erwähnten Umformer-Elektronik des In-Line-Meßgeräts verbunden, die zumeist auf möglichst kurzem Wege von den Spulen hin zum Meßwandler-Gehäuse geführt sind. Aufgrund der Überlagerung von Nutz- und Coriolismode weisen die mittels der Sensoranordnung einlaßseitig und auslaßseitig erfaßten Schwingungen der vibrierenden Meßrohre eine auch vom Massedurchfluß abhängige, meßbare Phasendifferenz auf. Üblicherweise werden die Meßrohre derartiger, z.B. in Coriolis-Massedurchflußmessern eingesetzte, Meßwandler im Betrieb auf einer momentanen natürlichen Resonanzfrequenz der für den Nutzmode gewählten Schwingungsform, z.B. bei konstantgeregelter Schwingungsamplitude, angeregt. Da diese Resonanzfrequenz im besonderen auch von der momentanen Dichte des Mediums abhängig ist, kann mittels marktüblicher Coriolis-Massedurchflußmesser neben dem Massedurchfluß zusätzlich auch die Dichte von strömenden Medien gemessen werden. Ferner ist es auch möglich, wie beispielsweise in der
Bei Meßwandlern der in Rede stehenden Art ist es von besonderer Bedeutung, die Schwingungseigenschaften von einzelnen Meßwandler-Komponenten, nicht zuletzt auch des wenigstens einen Meßrohrs, mithin die nämliche Schwingungseigenschaften charakterisierenden bzw. beeinflussenden Parameter, wie etwa Rohrformen bzw. -querschnitte, Rohrwandstärken und damit einhergehend Masseverteilungen, Biegesteifigkeiten, Eigenfrequenzen etc., jedes einzelnen Meßwandler-Exemplars möglichst exakt auf ein dafür jeweils nominelles, nämlich für definierte Referenzbedingungen vorgegebenes, Ziel-Maß zu trimmen bzw. die Streuung nämlicher Parameter innerhalb einer Population produzierter Meßwandler derselben Art in einem dafür vorgegebenen, möglichst engen Toleranzbereich zu halten. Gleichermaßen wichtig ist bei Meßwandlern der in Rede stehenden Art allfällige Imbalancen der jeweiligen Rohranordnung, hervorgerufen etwa durch ungleichförmige, mithin nicht symmetrische Massen- und/oder Steifigkeitsverteilungen innerhalb der Rohranordnung, zu vermeiden bzw. entsprechend zu minimieren.In the case of transducers of the type in question, it is of particular importance to examine the vibration properties of individual transducer components, not least of the at least one measuring tube, and therefore the parameters that characterize or influence the same vibration properties, such as pipe shapes or cross sections, pipe wall thicknesses and so on associated mass distributions, bending stiffness, natural frequencies, etc., of each individual transducer specimen as accurately as possible to a nominal target dimension, namely predefined for defined reference conditions, or to trim the spread of the same parameters within a population of produced transducers of the same type in a predetermined manner to keep the tolerance range as narrow as possible. With transducers of the type in question, it is equally important to avoid or minimize any imbalances in the respective pipe arrangement, for example caused by non-uniform, therefore non-symmetrical mass and/or stiffness distributions within the pipe arrangement.
Hierbei ist es u.a. auch von besonderem Interesse, zu einer möglichst „späten“ Produktionsphase die Eigenfrequenzen der jeweiligen Rohranordnung des Meßwandlers auf das angestrebte Ziel-Maß, hier also eine oder mehrere ausgewählte Ziel-Eigenfrequenzen, einzustellen, bzw. allfällige Imbalancen entsprechend zu kompensieren, um allfällige neuerliche Verstimmungen der Rohranordnung in einer nachfolgenden Produktionsphase des Meßwandlers verläßlich vermeiden zu können.It is of particular interest here, among other things, to set the natural frequencies of the respective tube arrangement of the transducer to the desired target dimension, in this case one or more selected target natural frequencies, as early as possible in the production phase, or to compensate for any imbalances accordingly, in order to be able to reliably avoid any further detuning of the pipe arrangement in a subsequent production phase of the transducer.
In der eingangs erwähnten
Ein Nachteil bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren besteht u.a. darin, daß sie sehr aufwendig sind. Darüberhinaus ist ein weitere Nachteil der vorgenannten Verfahren darin zusehen, daß prinzipbedingt damit schlußendlich eine gewisse Änderung der Geometrie der Rohre, nämlich eine Abweichung von der idealen Kreisform des Querschnitts bzw. eine erhöhte Abweichung von der perfekten Homogenität des Querschnitts in Längsrichtung, mithin eine Abweichung der Kontur des Lumens des Rohrs von der Idealform herbeigeführt wird.One disadvantage of the methods known from the prior art is, among other things, that they are very complex. In addition, another disadvantage of the aforementioned methods is that, due to their principle, this ultimately results in a certain change in the geometry of the pipes, namely a deviation from the ideal circular shape of the cross-section or an increased deviation from the perfect homogeneity of the cross-section in the longitudinal direction, i.e. a deviation in the Contour of the lumen of the tube is brought about by the ideal shape.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren - bzw. einen zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeigneten Meßwandler - anzugeben, anzugeben, das einen präzisen gleichwohl einfachen Abgleich einer mittels wenigstens zweier Rohre - schlußendlich als Innenteil von Meßwandlern der eingangs genannten Art dienenden - Rohranordnung auf eine Ziel-Eigenfrequenz auch in einer Phase des Herstellungsprozesses für einen solche Rohranordnung, mithin auch von Meßwandlern vom Vibrationtyp ermöglicht, in der bereits die jeweilige Rohranordnung hergestellt, ggf. auch bereits mit Schwingungserreger- und/oder Schwingungssensor-Komponenten bestückt ist. Dies möglichst auch unter Vermeidung einer nachträglichen dauerhaften Deformation auch nur eines der Rohre der Rohranordnung. Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung auch darin, einen Meßwandler vom Vibrationstyp anzugeben, bei dem Imbalance der vorgenannten Art vorab weitgehend vermieden bzw. ggf. auch zu einer späten Produktionsphase einfach minimiert bzw. auskompensiert werden können.An object of the invention is therefore to provide a method - or a transducer suitable for carrying out such a method - which enables a precise yet simple adjustment of a pipe arrangement by means of at least two tubes - ultimately serving as the inner part of transducers of the type mentioned at the outset to a target natural frequency also in a phase of the manufacturing process for such a pipe arrangement, therefore also made possible by vibration-type transducers, in which the respective pipe arrangement has already been manufactured, possibly also already equipped with vibration exciter and / or vibration sensor components. If possible, this also avoids subsequent permanent deformation of even one of the tubes of the tube arrangement. Furthermore, an object of the invention is to provide a vibration-type transducer in which imbalances of the aforementioned type can be largely avoided in advance or, if necessary, easily minimized or compensated for at a late production phase.
Zur Lösung der Aufgabe besteht die Erfindung in einem dem Erzeugen von mit Parametern eines strömenden Mediums, beispielsweise einer Massendurchflußrate, einer Dichte und/oder einer Viskosität, korrespondierenden Vibrationssignalen dienenden Meßwandler vom Vibrationstyp welcher Meßwandler ein Meßwandlergehäuse mit einem ersten Gehäuseende und mit einem zweiten Gehäuseende sowie eine sich innerhalb des Meßwandlergehäuse von dessen ersten Gehäuseende bis zu dessen zweiten Gehäuseende erstreckende, mittels wenigstens zweier, beispielsweise baugleicher und/oder zueinander parallel verlaufender, Rohre gebildete Rohranordnung, von denen zumindest ein, beispielsweise im Betrieb vibrierendes, erstes Rohr als ein dem Führen von strömendem Medium dienendes Meßrohr ausgebildet ist, und von denen ein, beispielsweise im Betrieb vibrierendes, zweites Rohr unter Bildung einer einlaßseitigen ersten Kopplungszone mittels eines, beispielsweise plattenförmigen, ersten Kopplerelements und unter Bildung einer auslaßseitigen zweiten Kopplungszone mittels eines, beispielsweise plattenförmigen, zweiten Kopplerelements mit dem ersten Rohr mechanisch verbunden ist, umfaßt. Das erste Kopplerelement ist in einem sich zwischen dem ersten und zweiten Rohr erstreckenden Bereich ein wenigstens ein geschlossenes Ende aufweisenden, beispielsweise als ein Langloch oder als ein einseitig offener gerader Längsschlitz ausgebildeten, Schlitz mit einer maximalen Schlitzbreite und einer maximalen Schlitzlänge, die größer als die maximalen Schlitzbreite ist, sowie ein anteilig innerhalb des Schlitzes, beispielsweise in vom geschlossenen Ende des Schlitzes beabstandet, plaziertes, beispielsweise mittels einer Schraube und wenigstens einer darauf sitzenden Mutter gebildetes und/oder wiederlösbares und/oder starres, Verbindungselement umfaßt, das einen nämlichen Schlitz einfassenden Schlitzrand kontaktiert, insb. derart, daß das Verbindungselement einander gegenüberliegende und/oder vom geschlossenen Ende beabstandete Randbereiche des Schlitzrandes unter Bildung einer Fixationszone, innerhalb der Relativbewegungen nämlicher Randbereiche verhindert sind, miteinander mechanisch koppelt, indem das Verbindungselement an nämlichen einander gegenüberliegende Randbereiche fixiert ist.To solve the problem, the invention consists in a vibration-type transducer which serves to generate vibration signals corresponding to parameters of a flowing medium, for example a mass flow rate, a density and/or a viscosity, which transducer has a transducer housing with a first housing end and with a second housing end as well a pipe arrangement extending within the transducer housing from its first housing end to its second housing end and formed by at least two pipes, for example of identical construction and/or running parallel to one another, of which at least one first pipe, for example vibrating during operation, serves as a guide Measuring tube serving as a flowing medium is formed, and from which a second tube, for example vibrating during operation, is mechanically connected to the first tube to form an inlet-side first coupling zone by means of a, for example plate-shaped, first coupler element and to form an outlet-side second coupling zone by means of a, for example plate-shaped, second coupler element to the first tube. The first coupler element is in a region extending between the first and second tubes a slot having at least one closed end, for example designed as an elongated hole or as a straight longitudinal slot open on one side, with a maximum slot width and a maximum slot length which is greater than the maximum Slot width is, as well as a connecting element placed proportionally within the slot, for example at a distance from the closed end of the slot, formed and / or releasable and / or rigid, for example by means of a screw and at least one nut seated thereon, which has a slot edge surrounding the same slot contacted, in particular in such a way that the connecting element mechanically couples edge regions of the slot edge opposite one another and/or at a distance from the closed end to form a fixation zone within which relative movements of the same edge regions are prevented, in that the connecting element is fixed to the same edge regions opposite one another.
Ferner besteht die Erfindung in einem mittels eines solchen Meßwandlers gebildetem Meßsystem für ein einer Rohrleitung strömendes Medium, beispielsweise einer wäßrigen Flüssigkeit, einem Schlamm, einer Paste oder einem anderen fließfähigem Material, welches, beispielsweise als Kompakt-Meßgerät und/oder als Coriolis-Massendurchfluß-Meßgerät ausgebildete, Meßsystem eine mit dem - im Betrieb vom Medium durchströmten - Meßwandler elektrisch gekoppelte Umformer-Elektronik zum Ansteuern des Meßwandlers und zum Auswerten von vom Meßwandler gelieferten Vibrationssignalen umfaßt.Furthermore, the invention consists in a measuring system formed by means of such a measuring transducer for a medium flowing in a pipeline, for example an aqueous liquid, a sludge, a paste or another flowable material, which, for example, as a compact measuring device and / or as a Coriolis mass flow Measuring device designed, measuring system includes a transducer electronics electrically coupled to the transducer - through which the medium flows during operation - for controlling the transducer and for evaluating vibration signals supplied by the transducer.
Nach einer ersten Ausgestaltung des Meßwandlers der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß einander gegenüberliegende, vom wenigstens einen geschlossenen Ende des Schlitzes beabstandete Randbereiche des Schlitzrandes des Schlitzes mittels des Verbindungselements unter Bildung einer Fixationszone des ersten Kopplerelements, innerhalb der Relativbewegungen nämlicher Randbereiche verhindert sind, beispielsweise starr, miteinander mechanisch koppelt sind. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Fixationszone gebildet ist, indem das Verbindungselement an den einander gegenüberliegende Randbereichen des Schlitzrandes, beispielsweise wiederlösbar, fixiert ist.According to a first embodiment of the transducer of the invention, it is further provided that opposite edge regions of the slot edge of the slot, which are spaced from at least one closed end of the slot, are prevented by means of the connecting element, forming a fixation zone of the first coupler element, within which relative movements of the same edge regions are prevented, for example rigidly , are mechanically coupled to each other. This embodiment of the invention further provides that the fixation zone is formed by fixing the connecting element to the opposite edge regions of the slot edge, for example in a releasable manner.
Nach einer zweiten Ausgestaltung des Meßwandlers der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Fixationszone gebildet ist, indem die einander gegenüberliegende Randbereiche des Schlitzrandes im Verbindungselement eingeklemmt sind.According to a second embodiment of the transducer of the invention, it is further provided that the fixation zone is formed by clamping the opposite edge regions of the slot edge in the connecting element.
Nach einer dritten Ausgestaltung des Meßwandlers der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das erste Kopplerelement gleichweit vom ersten Gehäuseende des Meßwandlergehäuses entfernt angeordnet ist, wie das zweite Kopplerelement vom zweiten Gehäuseende des Meßwandlergehäuses.According to a third embodiment of the transducer of the invention it is further provided that the first coupler element is arranged the same distance from the first housing end of the transducer housing as the second coupler element is arranged from the second housing end of the transducer housing.
Nach einer vierten Ausgestaltung des Meßwandlers der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das erste Rohr parallel zum zweiten Rohr verläuft und/oder daß das erste Rohr und das zweite Rohr hinsichtlich Form und Material baugleich sind.According to a fourth embodiment of the transducer of the invention, it is further provided that the first tube runs parallel to the second tube and/or that the first tube and the second tube are identical in terms of shape and material.
Nach einer fünften Ausgestaltung des Meßwandlers der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß jedes der Rohre jeweils, beispielsweise U-förmig oder V-förmig, gekrümmt ist.According to a fifth embodiment of the measuring transducer of the invention, it is further provided that each of the tubes is curved, for example in a U-shape or V-shape.
Nach einer sechsten Ausgestaltung des Meßwandlers der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß jedes der Rohre jeweils gerade ist.According to a sixth embodiment of the measuring transducer of the invention, it is further provided that each of the tubes is straight.
Nach einer siebenten Ausgestaltung des Meßwandlers der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß auch das zweite Rohr als ein dem Führen von strömendem Medium dienendes Meßrohr ausgebildet ist.According to a seventh embodiment of the measuring transducer of the invention, it is further provided that the second tube is also designed as a measuring tube used to guide flowing medium.
Nach einer achten Ausgestaltung des Meßwandlers der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das zweite Kopplerelement in einem sich zwischen dem ersten und zweiten Rohr erstreckenden Bereich ein wenigstens ein geschlossenes Ende aufweisenden, beispielsweise als ein Langloch oder als ein einseitig offener gerader Längsschlitz ausgebildeten und/oder zum Schlitz des ersten Kopplerelements identischen, Schlitz sowie ein anteilig innerhalb des Schlitzes, beispielsweise in vom geschlossenen Ende des Schlitzes beabstandet, plaziertes, beispielsweise mittels einer Schraube und wenigstens einer darauf sitzenden Mutter gebildetes und/oder wiederlösbares und/oder zum Verbindungselement des ersten Kopplerelements baugleiches, Verbindungselement umfaßt, das einen nämlichen Schlitz fassenden Schlitzrand kontaktiert, beispielsweise derart, daß das Verbindungselement einander gegenüberliegende Randbereiche des Schlitzrandes unter Bildung einer Fixationszone, innerhalb der Relativbewegungen nämlicher Randbereiche verhindert sind, beispielsweise starr, miteinander mechanisch koppelt.According to an eighth embodiment of the transducer of the invention it is further provided that the second coupler element in a region extending between the first and second tube has at least one closed end, for example designed as an elongated hole or as a straight longitudinal slot open on one side and / or for Slot of the first coupler element identical, slot and a proportionately within the slot, for example spaced from the closed end of the slot, placed, for example by means of a screw and at least one nut seated thereon and / or releasable and / or identical to the connecting element of the first coupler element, Connecting element comprises which contacts a slot edge containing the same slot, for example in such a way that the connecting element mechanically couples opposite edge regions of the slot edge to one another, for example rigidly, to form a fixation zone within which relative movements of the same edge regions are prevented.
Nach einer neunten Ausgestaltung des Meßwandlers der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Verbindungselement wenigstens eine anteilig im Schlitz plazierte, beispielsweise als Kopfschraube oder als Schraubenbolzen ausgebildete, Schraube mit einem ein Außengewinde aufweisenden Schraubenschaft sowie wenigstens eine, beispielsweise jeden der beiden Randbereiche des Schlitzes kontaktierende und/oder selbstsichernde, Mutter mit einem mit nämlichem Außengewinde in Eingriff stehenden Innengewinde umfaßt. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß die Fixationszone gebildet ist, indem die einander gegenüberliegende Randbereiche des Schlitzrandes im Verbindungselement eingeklemmt sind, wobei die, beispielsweise als Sperrzahnschraube ausgebildete, Schraube des Verbindungselements an einem Ende des Schraubenschaftes einen Schraubenkopf aufweist, und wobei jeder der gegenüberliegenden Randbereiche des Schlitzrandes innerhalb der Fixationszone jeweils zwischen Schraubenkopf und Mutter eingeklemmt ist, ggf. auch unter Zwischenlage wenigstens einer die Randbereiche kontaktierenden Unterlegscheibe. Alternativ oder in Ergänzung kann das Verbindungselement eine, beispielsweise jeden der beiden Randbereiche des Schlitzes kontaktierende, zweite Mutter mit einem mit dem Außengewinde in Eingriff stehenden Innengewinde umfassen, und kann die Fixationszone dadurch gebildet sein, daß die einander gegenüberliegende Randbereiche des Schlitzrandes im Verbindungselement, nämlich jeweils zwischen beiden Muttern, eingeklemmt sind, ggf. auch unter Zwischenlage wenigstens einer die Randbereiche kontaktierenden Unterlegscheibe. Die wenigstens eine Mutter des Verbindungselements kann beispielsweise jeweils auch als Sperrzahnmutter oder auch als Sicherungsmutter ausgebildet sein und/oder mittels wenigstens einer Kontermutter gesichert sein.According to a ninth embodiment of the measuring transducer of the invention, it is further provided that the connecting element has at least one screw placed proportionally in the slot, for example designed as a head screw or as a screw bolt, with a screw shaft having an external thread and at least one, for example contacting each of the two edge regions of the slot / or self-locking nut with an internal thread in engagement with the same external thread. Further developing this embodiment of the invention, it is further provided that the fixation zone is formed by clamping the opposite edge regions of the slot edge in the connecting element, the screw of the connecting element, for example designed as a locking tooth screw, having a screw head at one end of the screw shaft, and each the opposite edge regions of the slot edge within the fixation zone is clamped between the screw head and nut, possibly also with the interposition of at least one washer contacting the edge regions. Alternatively or in addition, the connecting element can comprise a second nut, for example contacting each of the two edge regions of the slot, with an internal thread in engagement with the external thread, and the fixation zone can be formed in that the opposite edge regions of the slot edge in the connecting element, namely each between the two nuts, are clamped, possibly also with the interposition of at least one washer that contacts the edge areas. The at least one nut of the connecting element can, for example, also be designed as a locking nut or as a locking nut and/or secured by means of at least one lock nut.
Nach einer ersten Weiterbildung des Meßwandlers der Erfindung umfaßt dieser weiters eine mit der Rohranordnung mechanisch gekoppelte, beispielsweise am ersten und zweiten Rohr angebrachte, elektromechanische Erregeranordnung zum Bewirken von Vibrationen, beispielsweise gegengleichen Biegeschwingungen, der wenigstens zwei Rohre, beispielsweise derart, daß das erste Rohr zumindest anteilig Biegeschwingungen um eine erste gedachte Biegeschwingungsachse der Rohranordnung und das zweite Rohr zumindest anteilig Biegeschwingungen um eine zur ersten gedachten Biegeschwingungsachse parallele zweite gedachte Biegeschwingungsachse der Rohranordnung ausführen.According to a first development of the measuring transducer of the invention, it further comprises an electromechanical exciter arrangement which is mechanically coupled to the pipe arrangement, for example attached to the first and second pipes, for causing vibrations, for example counter-equivalent bending vibrations, of the at least two pipes, for example in such a way that the first pipe at least proportionally carry out bending vibrations about a first imaginary bending vibration axis of the pipe arrangement and the second pipe at least proportionally carry out bending vibrations about a second imaginary bending vibration axis of the pipe arrangement which is parallel to the first imaginary bending vibration axis.
Nach einer zweiten Weiterbildung des Meßwandlers der Erfindung umfaßt dieser weiters eine Sensoranordnung zum Erfassen von Vibrationen, beispielsweise Biegeschwingungen, wenigstens eines der Rohre und zum Erzeugen wenigstens eines nämliche Vibrationen repräsentierenden Vibrationssignals.According to a second development of the transducer of the invention, it further comprises a sensor arrangement for detecting vibrations, for example bending vibrations, of at least one of the tubes and for generating at least one vibration signal representing the same vibrations.
Nach einer dritten Weiterbildung des Meßwandlers der Erfindung umfaßt dieser weiters einen einlaßseitigen ersten Strömungsteiler mit wenigstens zwei voneinander beabstandeten Strömungsöffnungen, sowie einen auslaßseitigen zweiten Strömungsteiler mit wenigsten zwei voneinander beabstandeten Strömungsöffnungen. Ferner sind hierbei die wenigstens zwei Rohre unter Bildung einer Rohranordnung mit zumindest zwei strömungstechnisch parallel geschalteten Strömungspfaden an die, beispielsweise auch baugleichen, Strömungsteiler angeschlossen sind, nämlich derart, daß das erste Rohr mit einem einlaßseitigen ersten Rohrende in eine erste Strömungsöffnung des ersten Strömungsteilers und mit einem auslaßseitigen zweiten Rohrende in eine erste Strömungsöffnung des zweiten Strömungsteilers und daß das zweite Rohr mit einem einlaßseitigen ersten Rohrende in eine zweite Strömungsöffnung des ersten Strömungsteilers und mit einem auslaßseitigen zweiten Rohrende in eine zweite Strömungsöffnung des zweiten Strömungsteilers münden. Hierbei können beispielsweise auch das erste Gehäuseende des Meßwandlergehäuses mittels eines ersten Strömungsteilers und das zweite Gehäuseende des Meßwandlergehäuses mittels eines zweiten Strömungsteilers gebildete sein. wobei das erste Gehäuseende des Meßwandlergehäuses mittels eines ersten Strömungsteilers und das zweite Gehäuseende des Meßwandlergehäuses mittels eines zweiten Strömungsteilers gebildete sind.According to a third development of the measuring transducer of the invention, it further comprises a first flow divider on the inlet side with at least two flow openings spaced apart from one another, and a second flow divider on the outlet side with at least two flow openings spaced apart from one another. Furthermore, the at least two pipes are connected to form a pipe arrangement with at least two flow paths connected in parallel in terms of flow, to which, for example, identical flow dividers are connected, namely in such a way that the first pipe with a first pipe end on the inlet side flows into a first flow opening of the first flow divider and with an outlet-side second pipe end into a first flow opening of the second flow divider and that the second pipe opens with an inlet-side first pipe end into a second flow opening of the first flow divider and with an outlet-side second pipe end into a second flow opening of the second flow divider. Here, for example, the first housing end of the transducer housing can be formed by means of a first flow divider and the second housing end of the transducer housing can be formed by means of a second flow divider. wherein the first housing end of the transducer housing is formed by means of a first flow divider and the second housing end of the transducer housing is formed by means of a second flow divider.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, eine oder mehrere Eigenfrequenzen einer, insb. als Komponente eines Meßwandlers vom Vibrationstyp dienenden, Rohranordnung dadurch sehr einfach, gleichwohl sehr effektiv jeweils auf ein entsprechendes, nämlich gewünschtes Ziel-Maß dafür, mithin eine jeweilige Ziel-Eigenfrequenz, zu trimmen, indem mittels eines innerhalb eines im Kopplerelement vorgesehenen Schlitzes und eines darin plazierten Verbindungselements eine eine Biegesteifigkeit des Kopplerelments mitbestimmende Fixationszone gebildet wird und das - nachdem das Kopplerelement an den jeweiligen Rohren angebracht worden ist - eine endgültige Posistion des - zunächst innerhalb des Schlitzes verschiebbaren - Verbindungselements, mithin eine Postion der Fixationszone so gewählt ist, daß im Ergebnis eine Biegesteifigkeit des Kopplerelements, mithin eine (Gesamt-)Biegesteifigkeit der Rohranordnung, sowwie die davon mitbestimmten Eigenfrequenzen der Rohranordnung entsprechend den gewünschten Ziel-Maßen justiert sind. Ein Vorteil der Erfindung ist u.a. darin zu sehen, daß Eigenfrequenzen der so gebildeten Rohranordnung auch in einer vergleichsweise „späten“ Produktionsphase sehr präzise auf das gewünschte Ziel-Maß gebracht werden können, in der dann ein neuerliches undefiniertes Verstimmen der Rohranordnung, mithin des Meßwandlers nicht mehr zu besorgen ist.A basic idea of the invention is that one or more natural frequencies of a pipe arrangement, in particular serving as a component of a vibration-type transducer, can be very easily, yet very effectively, adjusted to a corresponding, namely desired, target value for it, i.e. a respective target natural frequency. to trim by using a slot provided in the coupler element and a connecting element placed therein to form a fixation zone which determines the bending stiffness of the coupler element and - after the coupler element has been attached to the respective pipes - a final position of the - initially displaceable within the slot - Connecting element, i.e. a position of the fixation zone, is selected so that as a result a flexural rigidity of the coupler element, thus an (overall) flexural rigidity of the pipe arrangement, as well as the natural frequencies of the pipe arrangement determined by it are adjusted according to the desired target dimensions. One advantage of the invention can be seen, among other things, in the fact that the natural frequencies of the pipe arrangement formed in this way can also be compared in a comparison wise "late" production phase can be brought very precisely to the desired target dimension, in which a further undefined detuning of the pipe arrangement, and therefore of the transducer, is no longer necessary.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten davon werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention as well as further advantageous refinements and expediencies thereof are explained in more detail below using exemplary embodiments.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Meßsystem ein in eine Prozeßleitung, etwa eine Rohrleitung einer industriellen Anlage, einfügbares, beispielsweise als Coriolis-Massendurchflußmeßgerät, Dichtemeßgerät, Viskositätsmeßgerät oder dergleichen ausgebildetes, Meßsystem für fließfähige, insb. fluide, Medien, wobei das Meßsystem im besonderen dem Messen und/oder Überwachen wenigstens eines physikalischen Parameters des Mediums dient, wie etwa einer Massendurchflußrate, einer Dichte, einer Viskosität oder dergleichen. Das - beispielsweise als In-Line-Meßgerät in Kompaktbauweise realisierte - Meßsystem umfaßt dafür einen über ein Einlaßende (100+) sowie ein Auslaßende (100#) an die Prozeßleitung angeschlossenen, dem Erfassen des wenigstens einen Parameters und dessen Konvertierung dafür repräsentative Meßsignale dienenden Meßwandler MW, welcher Meßwandler im Betrieb entsprechend vom zu messenden Medium, wie etwa einer niedrigviskosen Flüssigkeit und/oder einer hochviskosen Paste, durchströmt und an eine mit dem Meßwandler elektrisch gekoppelte, dem Ansteuern des Meßwandlers und zum Auswerten von vom Meßwandler gelieferten Meßsignalen dienende Umformer-Elektronik ME des Meßsystems angeschlossen ist.In one exemplary embodiment, the measuring system is a measuring system for flowable, especially fluid, media that can be inserted into a process line, for example a pipeline of an industrial plant, for example designed as a Coriolis mass flow meter, density meter, viscosity meter or the like, the measuring system being used in particular for measuring and/or monitoring at least one physical parameter of the medium, such as a mass flow rate, a density, a viscosity or the like. The measuring system - implemented for example as an in-line measuring device in a compact design - comprises a measuring transducer which is connected to the process line via an inlet end (100+) and an outlet end (100#) and is used to record the at least one parameter and convert it into representative measurement signals MW, through which the medium to be measured, such as a low-viscosity liquid and/or a high-viscosity paste, flows through the transducer during operation and is connected to converter electronics which are electrically coupled to the transducer and serve to control the transducer and to evaluate measurement signals supplied by the transducer ME of the measuring system is connected.
Die, insb. im Betrieb von extern via Anschlußkabel und/oder mittels interner Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgte, Umformer-Elektronik weist eine dem Ansteuern des, beispielsweise als Meßwandler vom Vibrationstyp ausgebildeten, Meßwandlers dienende Treiber-Schaltung (Exc) sowie eine Meßsignale des Meßwandlers (MW) verarbeitende, beispielsweise mittels eines Mikrocomputers gebildete und/oder im Betrieb mit der Treiber-Schaltung Exc kommunizierende, Meß- und Auswerte-Schaltung (µC) des Meßsystems elektrisch angeschlossen ist, die im Betrieb die wenigstens eine Meßgröße, wie z.B. den momentanen oder einen totalisierten Massendurchfluß, repräsentierende Meßwerte liefert. Die Treiber-Schaltung Exc und die Auswerte-Schaltung (µC) sowie weitere, dem Betrieb des Meßsystems dienende Elektronik-Komponenten der Umformer-Elektronik, wie etwa interne Energieversorgungsschaltungen (NRG) zum Bereitstellen interner VersorgungsspannungenThe converter electronics, which are supplied with electrical energy externally via a connecting cable and/or by means of internal energy storage, in particular during operation, have a driver circuit (Exc) which serves to control the measuring transducer, for example designed as a vibration-type measuring transducer, as well as a measuring signal from the measuring transducer (MW) processing, for example formed by means of a microcomputer and / or communicating with the driver circuit Exc during operation, measuring and evaluation circuit (µC) of the measuring system is electrically connected, which during operation the at least one measured variable, such as the current or provides measured values representing a totalized mass flow. The driver circuit Exc and the evaluation circuit (µC) as well as other electronic components of the converter electronics that are used to operate the measuring system, such as internal power supply circuits (NRG) for providing internal supply voltages
UN und/oder dem Anschluß an ein übergeordnetes Meßdatenverarbeitungssystem und/oder einem Feldbus dienenden Kommunikationsschaltungen (COM), sind ferner in einem entsprechenden, insb. schlag- und/oder auch explosionsfest und/oder hermetisch dicht ausgebildeten, Elektronikgehäuse (200) untergebracht. Das Elektronikgehäuse (200) des In-line-Meßgeräts kann unter Bildung eines Meßgeräts in Kompaktbauweise beispielsweise direkt am Meßwandlergehäuse (100) gehaltert sein. Zum Visualisieren von Meßsystem intern erzeugten Meßwerten und/oder gegebenenfalls Meßsystem intern generierten Statusmeldungen, wie etwa eine Fehlermeldung oder einen Alarm, vor Ort kann das Meßsystem desweiteren ein zumindest zeitweise mit der Umformer-Elektronik kommunizierendes Anzeige- und Bedienelement (HMI) aufweisen, wie etwa ein im Elektronikgehäuse hinter einem darin entsprechend vorgesehenen Fenster plaziertes LCD-, OLED- oder TFT-Display sowie eine entsprechende Eingabetastatur und/oder ein Bildschirm mit Berührungseingabe. In vorteilhafter Weise kann die, insb. programmierbare und/oder fernparametrierbare, Umformer-Elektronik (ME) ferner so ausgelegt sein, daß sie im Betrieb des In-Line-Meßgeräts mit einem diesem übergeordneten elektronischen Datenverarbeitungssystem, beispielsweise einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS), einem Personalcomputer und/oder einer Workstation, via Datenübertragungssystem, beispielsweise einem Feldbussystem und/oder drahtlos per Funk, Meß- und/oder andere Betriebsdaten austauschen kann, wie etwa aktuelle Meßwerte oder der Steuerung des In-line-Meßgeräts dienende Einstell- und/oder Diagnosewerte. Dabei kann die Umformer-Elektronik ME beispielsweise eine solche interne Energieversorgungsschaltung (NRG) aufweisen, die im Betrieb von einer im Datenverarbeitungssystem vorgesehen externen Energieversorgung über das vorgenannte Feldbussystem gespeist wird. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Umformer-Elektronik ferner so ausgebildet, daß sie mittels einer, beispielsweise als 4-20 mA-Stromschleife konfigurierten, Zweidraht-Verbindung (2L) mit dem externer elektronischen Datenverarbeitungssystem elektrisch verbindbar ist und darüber mit elektrischer Energie versorgt werden sowie Meßwerte zum Datenverarbeitungssystem übertragen kann. Für den Fall, daß das Meßsystem für eine Ankopplung an ein Feldbus- oder ein anderes Kommunikationssystem vorgesehen ist, kann die Umformer-Elektronik (ME) eine entsprechende Kommunikations-Schnittstelle (COM) für eine Datenkommunikation gemäß einem der einschlägigen Industriestandards aufweisen. Das elektrische Anschließen des Meßwandlers an die erwähnte Umformer-Elektronik kann mittels entsprechender Anschlußleitungen erfolgen, die aus dem Elektronik-Gehäuse (200), beispielsweise via Kabeldurchführung, herausgeführt und zumindest abschnittsweise innerhalb des Meßwandlergehäuses verlegt sind. Die Anschlußleitungen können dabei zumindest anteilig als elektrische, zumindest abschnittsweise in von einer elektrischen Isolierung umhüllte Leitungsdrähte ausgebildet sein, z.B. inform von „Twisted-pair“-Leitungen, Flachbandkabeln und/oder Koaxialkabeln. Alternativ oder in Ergänzung dazu können die Anschlußleitungen zumindest abschnittsweise auch mittels Leiterbahnen einer, insb. flexiblen, gegebenenfalls lackierten Leiterplatte gebildet sein, vgl. hierzu auch die eingangs erwähnten
In einem weiteren Ausführungsbeispiel für einen für die Realisierung des Meßsystems geeigneten Meßwandler (MW) ist der Meßwandler (MW) als Meßwandler vom Vibrationstyp ausgebildet und dient der Meßwandler (MW) generell dazu, in einem hindurchströmenden Medium, etwa einem Gas und/oder einer Flüssigkeit, mechanische Reaktionskräfte, z.B. massedurchflußabhängige CoriolisKräfte, dichteabhängige Trägheitskräfte und/oder viskositätsabhängige Reibungskräfte, zu erzeugen, die sensorisch erfaßbar und insoweit auch meßbar auf den Meßwandler zurückwirken. Abgeleitet von diesen Reaktionskräften können so z.B. die Parameter Massedurchflußrate m, Dichte ρ und Viskosität η des Mediums gemessen werden.In a further exemplary embodiment of a measuring transducer (MW) suitable for implementing the measuring system, the measuring transducer (MW) is designed as a vibration-type measuring transducer and the measuring transducer (MW) is generally used in a medium flowing through, such as a gas and/or a liquid to generate mechanical reaction forces, e.g. mass flow-dependent Coriolis forces, density-dependent inertia forces and/or viscosity-dependent friction forces, which act on the transducer in a sensor-detectable and measurable manner. Derived from these reaction forces, the parameters mass flow rate m, density ρ and viscosity η of the medium can be measured.
Zum Erfassen des wenigstens einen Parameters umfaßt der Meßwandler ein in einem Meßwandler-Gehäuse (100) angeordnetes und im Betrieb von der Umformer-Elektronik (ME) angesteuertes Innenteil, das die physikalisch-elektrische Konvertierung des wenigstens einen zu messenden Parameters bewirkt.In order to record the at least one parameter, the measuring transducer comprises an internal part which is arranged in a measuring transducer housing (100) and is controlled during operation by the converter electronics (ME), which effects the physical-electrical conversion of the at least one parameter to be measured.
Zum Führen des strömenden Mediums weist das Innenteil und insoweit der hier gezeigte Meßwandler gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ferner einen dem Aufteilen von einströmendem Medium in zwei Teilströmungen dienenden einlaßseitigen ersten Strömungsteiler (21) mit wenigstens zwei voneinander beabstandeten Strömungsöffnungen (21A, 21B), einen dem Wiederzusammenführen der Teilströmungen dienenden auslaßseitigen zweiten Strömungsteiler (22) mit wenigsten zwei voneinander beabstandeten Strömungsöffnungen (22A, 22B) sowie wenigstens zwei unter Bildung einer Rohranordnung mit zumindest zwei strömungstechnisch parallel geschalteten Strömungspfaden an die, insb. baugleichen, Strömungsteiler (21, 22) angeschlossene - schlußendlich als von Medium durchströmte Meßrohre dienende - Rohre (11, 12) auf. Dabei münden ein erstes Rohr (11) mit einem einlaßseitigen ersten Rohrende in eine erste Strömungsöffnung (21A) des ersten Strömungsteilers (21) und mit einem auslaßseitigen zweiten Rohrende in eine erste Strömungsöffnung (22A) des zweiten Strömungsteilers (22) und ein zweites Rohr (12) mit einem einlaßseitigen ersten Rohrende in eine zweite Strömungsöffnung (21B) des ersten Strömungsteilers (21) und mit einem auslaßseitigen zweiten Rohrende in eine zweite Strömungsöffnung (22B) des zweiten Strömungsteilers (202), so daß also beide - insoweit auch miteinander mechanische gekoppelten - (Meß-) Rohre bei dieser Ausgestaltung der Erfindung im ungestörten Betrieb des Meßsystem gleichzeitig und parallel von Medium durchströmt sind. Die beiden Rohre (11, 12) können beispielsweise - wie auch die beiden Strömungsteiler (21, 22)- aus Metall, wie z.B. Edelstahl, Zirkonium-, Tantal-, Platin- und/oder Titan-Legierungen, hergestellt und stoffschlüssig - etwa durch Schweißen oder Löten - oder auch kraftschlüssig - etwa durch Einwalzen gemäß der eingangs erwähnten
Im Ausführungsbeispiel ist ferner jedes der zwei, sich jeweils zwischen seinem einlaßseitigen ersten Rohrende (11 + bzw. 12+) und seinem auslaßseitigen zweiten Rohrende (11# bzw. 12#) mit einerim wesentlichen frei schwingenden - Nutz-Schwinglänge erstreckenden Rohre (11, 12) zumindest abschnittsweise gekrümmt. Zum Erzeugen vorgenannter Reaktionskräfte wird jedes der zwei Rohre im Betrieb zumindest über seine Schwinglänge vibrieren gelassen - beispielsweise mit gleicher Schwingfrequenz wie das jeweils andere Rohr, jedoch dazu gegengleich - und dabei, um eine statische Ruhelage oszillierend, wiederholt elastisch verformt. Die jeweilige Schwinglänge entspricht hierbei einer Länge einer innerhalb von Lumen verlaufende gedachte Mittel- oder auch Schwerelinie (gedachte Verbindungslinie durch die Schwerpunkte aller Querschnittsflächen des jeweiligen Rohrs), im Falle gekrümmter Rohr also einer gestreckten Länge des jeweiligen Rohrs (11 bzw. 12). Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird jedes der Rohre im Betrieb so vibrieren gelassen, daß es um eine Schwingungsachse, insb. in einem Biegeschwingungsmode, schwingt, die zu einer die beiden jeweiligen Rohrenden (11+, 11# bzw. 12+, 12+') imaginär verbindenden gedachten Verbindungsachse (V11 bzw. V12) jeweils parallel ist.In the exemplary embodiment, each of the two pipes (11, 12) curved at least in sections. To generate the aforementioned reaction forces, each of the two tubes is allowed to vibrate during operation at least over its oscillation length - for example with the same oscillation frequency as the other tube, but in opposite directions - and is repeatedly elastically deformed, oscillating about a static rest position. The respective oscillation length corresponds to a length of an imaginary center line or line of gravity running within the lumen (imaginary connecting line through the centers of gravity of all cross-sectional areas of the respective tube), in the case of a curved tube, therefore to an elongated length of the respective tube (11 or 12). After another In an embodiment of the invention, each of the tubes is allowed to vibrate during operation in such a way that it oscillates about an oscillation axis, in particular in a bending oscillation mode, which is imaginary to one of the two respective tube ends (11+, 11# or 12+, 12+'). connecting imaginary connection axis (V 11 or V 12 ) is each parallel.
Die, beispielsweise im Betrieb im wesentlichen gegengleich zueinander oszillierenden, Rohre sind ferner unter Bildung einer ersten Kopplungszone einlaßseitig mittels eines, beispielsweise plattenförmigen, ersten Kopplerelements (25) und unter Bildung einer zweiten Kopplungszone auslaßseitig mittels eines, beispielsweise plattenförmigen, zweiten Kopplerelements (26) miteinander mechanisch verbunden. Somit definieren hier also die erste Kopplungszone jeweils ein - einlaßseitig an die Nutzschwinglänge angrenzendes - einlaßseitiges erstes Rohrende (11+, 12+) jedes der zwei Rohre (11, 12) und die zweite Kopplungszone jeweils ein auslaßseitiges zweites Rohrende (11#, 12#) des jeweiligen Rohrs (11 bzw. 12). Jedes der Kopplerelemente (25, 26) kann, wie beispielsweise auch die beiden Rohre (11, 12) und wie bei Meßwandlern der in Rede stehenden Art durchaus üblich, aus einem Metall, wie z.B. Stahl oder Edelstahl, und/oder aus dem gleichen Material wie die beiden Rohre (11, 12) bestehen, so daß im Ergebnis die Kopplerelement (25, 26), und die Rohre (11, 12) sehr einfach mittels Löt- und/oder mittels Schweißverbindungen miteinander verbunden sein können.The tubes, which oscillate essentially in opposite directions to one another during operation, are further connected to one another on the inlet side by means of a, for example plate-shaped, first coupler element (25) to form a first coupling zone and on the outlet side to form a second coupling zone by means of a, for example plate-shaped, second coupler element (26). mechanically connected. Thus, the first coupling zone here defines an inlet-side first pipe end (11+, 12+) of each of the two pipes (11, 12) - which is adjacent to the useful vibration length on the inlet side - and the second coupling zone each defines a second pipe end (11#, 12#) on the outlet side. ) of the respective pipe (11 or 12). Each of the coupler elements (25, 26), like the two tubes (11, 12) and as is quite common with transducers of the type in question, can be made of a metal, such as steel or stainless steel, and/or of the same material as the two tubes (11, 12) exist, so that as a result the coupler element (25, 26) and the tubes (11, 12) can be connected to one another very easily by means of soldered and/or welded connections.
Das Kopplerelement (25) ist gleichweit vom ersten Gehäuseende des Meßwandlergehäuses entfernt angeordnet wie das zweite Kopplerelement (26) vom zweiten Gehäuseende des Meßwandlergehäuses. Jedes der Meßrohre ist im hier gezeigten Ausführungsbeispiel ferner so geformt und im Meßwandler angeordnete, daß vorgenannte Verbindungsachse im wesentlichen parallel zu einer Ein- und Auslaßende des Meßwandlers imaginär verbindenden gedachten Längsachse (L) des Meßwandlers verläuft. Jedes der, beispielsweise aus Edelstahl, Titan, Tantal bzw. Zirkonium oder einer Legierung davon hergestellten, Meßrohre des Meßwandlers und insoweit auch eine innerhalb von Lumen verlaufende gedachte Mittellinie des jeweiligen Meßrohrs kann z.B. im wesentlichen U-förmig, trapezförmig, rechteckförmig oder im wesentlichen V-förmig ausgebildet sein.The coupler element (25) is arranged the same distance from the first housing end of the transducer housing as the second coupler element (26) from the second housing end of the transducer housing. In the exemplary embodiment shown here, each of the measuring tubes is further shaped and arranged in the transducer in such a way that the aforementioned connecting axis runs essentially parallel to an imaginary longitudinal axis (L) of the transducer that imaginarily connects the inlet and outlet ends of the transducer. Each of the measuring tubes of the transducer, for example made of stainless steel, titanium, tantalum or zirconium or an alloy thereof, and to this extent also an imaginary center line of the respective measuring tube running within the lumen, can, for example, be essentially U-shaped, trapezoidal, rectangular or essentially V-shaped -shaped.
Jedes der wenigstens zwei Rohre (11, 12) ist hier zudem jeweils so geformt und angeordnet, daß vorgenannte Mittellinie, wie bei Meßwandlern der in Rede stehenden Art durchaus üblich, jeweils in einer gedachten Rohrebene liegt und daß die vorgenannten zwei Verbindungsachse (V11, V12) zueinander parallel, mithin senkrecht zu einer gedachten Mittelebene (Q) der Rohranordnung, verlaufen, beispielsweise auch so, daß die beiden gedachten Rohrebenen zueinander parallel sind.Each of the at least two tubes (11, 12) is also shaped and arranged in such a way that the aforementioned center line, as is quite common in transducers of the type in question, lies in an imaginary tube plane and that the aforementioned two connecting axes (V 11 , V 12 ) run parallel to one another, i.e. perpendicular to an imaginary central plane (Q) of the pipe arrangement, for example in such a way that the two imaginary pipe planes are parallel to one another.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Rohre (11, 12) und die beiden Kopplerelemente (25, 26) ferner so geformt und relativ zueinander ausgerichtet, daß die beiden Kopplerelemente (25, 26) bezüglich nämlicher Mittelebene (Q) der Rohranordnung äquidistant sind, mithin also ein Massenschwerpunkt M25 des ersten Kopplerelements (25) im wesentlichen gleichweit entfernt von nämlicher Mittelebene lokalisiert ist, wie ein Massenschwerpunkt M26 des zweiten Kopplerelements (26). Die frequenzjustierende Wirkung von Kopplerelementen der vorgenannten Art resultiert hierbei bekanntlich daraus, daß jedes der beiden Kopplerelemente jeweils eine Biegesteifigkeit auch um eine den Massenschwerpunkt M25 des ersten Kopplerelements (25) und den Massenschwerpunkt des zweiten Kopplerelements (26) imaginär verbindende, insb. das erste Kopplerelement mit einem gleichen Schnittwinkel wie das zweite Kopplerelement imaginär schneidende, gedachte Längsachse (K) der Rohranordnung aufweist, welche jeweilige Biegesteifigkeit jeweils einen Beitrag zu einer, nicht zuletzt auch von (Einzel-) Biegesteifigkeiten der Rohre abhängige, die Eigenfrequenzen der Rohranordnung mitbestimmende Gesamtsteifigkeit leistet.According to a further embodiment of the invention, the tubes (11, 12) and the two coupler elements (25, 26) are further shaped and aligned relative to one another in such a way that the two coupler elements (25, 26) are equidistant with respect to the same central plane (Q) of the tube arrangement , therefore a center of mass M 25 of the first coupler element (25) is located essentially the same distance from the same center plane as a center of mass M 26 of the second coupler element (26). The frequency-adjusting effect of coupler elements of the aforementioned type results, as is known, from the fact that each of the two coupler elements each has a bending stiffness around an imaginary connection between the center of mass M 25 of the first coupler element (25) and the center of mass of the second coupler element (26), especially the first Coupler element with the same cutting angle as the second coupler element has an imaginary intersecting, imaginary longitudinal axis (K) of the pipe arrangement, which respective bending stiffness each contributes to an overall stiffness that is dependent not least on (individual) bending stiffnesses of the pipes and which also determines the natural frequencies of the pipe arrangement .
Es sei an dieser Stelle ferner darauf hingewiesen, daß - wenngleich der Meßwandler im Ausführungsbeispiel zwei gekrümmte Meßrohre aufweist und zumindest insoweit in seinem mechanischen Aufbau wie auch seinem Wirkprinzip dem in den
Zum aktiven Anregen mechanischer Schwingungen der wenigstens zwei, insb. auch zueinander parallelen und/oder hinsichtlich Form und Material baugleichen, Rohre, insb. auf einer oder mehreren von deren, von der Dichte des darin momentan jeweils geführten Mediums abhängigen natürlichen Eigenfrequenzen, ist Meßwandler ferner eine elektromechanische, insb. elektrodynamische, also mittels Tauchankerspulen gebildete, Erregeranordnung (40) vorgesehen. Diese dient - angesteuert von einem von der Treiber-Schaltung der Umformer-Elektronik gelieferten und, gegebenenfalls im Zusammenspiel mit der Meß- und Auswerte-Schaltung, entsprechend konditionierten Erregersignal, z.B. mit einem geregelten Strom und/oder einer geregelten Spannung - jeweils dazu, mittels der Treiber-Schaltung eingespeiste elektrische Erregerenergie bzw. -leistung Eexc in eine auf die wenigstens zwei Rohre, z.B. pulsförmig oder harmonisch, einwirkende und diese in der vorbeschriebenen Weise auslenkende Erregerkraft Fexc umzuwandeln. Die Erregerkraft Fexc kann, wie bei derartigen Meßwandlern üblich, bidirektional oder unidirektional ausgebildet sein und in der dem Fachmann bekannten Weise z.B. mittels einer Strom- und/oder Spannungs-Regelschaltung, hinsichtlich ihrer Amplitude eingestellt und, z.B. mittels einer Phasen-Regelschleife (PLL), hinsichtlich ihrer Frequenz auf eine momentane mechanische Eigenfrequenz der Rohranordnung abgestimmt werden. Der Aufbau und die Verwendung solcher dem Abgleichen einer Erregerfrequenz, fexc, des Erregersignals auf die momentane Eigenfrequenz des gewünschten Nutzmodes dienenden Phasenregel-Schleifen ist z.B. in der
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die wenigstens zwei Rohre (11, 12) im Betrieb mittels der Erregeranordnung zumindest zeitweise in einem Nutzmode aktiv angeregt, in dem sie, insb. überwiegend oder ausschließlich, Biegeschwingungen um die erwähnte gedachte Schwingungsachse ausführen, beispielsweise überwiegend mit genau einer natürlichen Eigenfrequenz (Resonanzfrequenz) der Rohranordnung, wie etwa jener, die einem Biegeschwingungsgrundmode entspricht, in dem jedes der Rohre innerhalb seiner jeweiligen Nutz-Schwinglänge genau einen Schwingungsbauch aufweist. Im besonderen ist hierbei ferner vorgesehen, daß jedes der Rohre, wie bei derartigen Meßwandlern mit gekrümmten Rohren durchaus üblich, mittels der Erregeranordnung zu Biegeschwingungen bei einer Erregerfrequenz fexc so angeregt ist, daß es sich im Nutzmode, um die erwähnte gedachte Schwingungsachse - etwa nach Art eines einseitig eingespannten Auslegers - oszillierend, zumindest anteilig gemäß einer seiner natürlichen Biegeschwingungsformen ausbiegt. Die mittels der Erregeranordnung aktiv angeregten Biegeschwingungen der Rohre weisen dabei jeweils im Bereich der das jeweilige einlaßseitige Rohrende definierenden einlaßseitigen Kopplungszone einen einlaßseitigen Schwingungsknoten und im Bereich der das jeweilige auslaßseitige Rohrende definierenden auslaßseitigen Kopplungszone einen auslaßseitigen Schwingungsknoten auf, so daß also sich das jeweilige Rohr mit seiner Schwinglänge zwischen diesen beiden Schwingungsknoten im wesentlichen frei schwingend erstreckt.According to a further embodiment of the invention, the at least two tubes (11, 12) are actively excited during operation by means of the exciter arrangement at least temporarily in a useful mode in which they, in particular predominantly or exclusively, carry out bending oscillations about the mentioned imaginary oscillation axis, for example predominantly with exactly one natural natural frequency (resonance frequency) of the pipe arrangement, such as that which corresponds to a basic bending vibration mode in which each of the pipes has exactly one vibration antinode within its respective useful vibration length. In particular, it is further provided that each of the tubes, as is quite common in such transducers with curved tubes, is excited by the exciter arrangement to bending oscillations at an excitation frequency f exc in such a way that in the useful mode it is about the imaginary oscillation axis mentioned - approximately after Type of a cantilever clamped on one side - oscillating, at least partially bending according to one of its natural bending vibration forms. The bending vibrations of the pipes actively excited by the exciter arrangement each have an inlet-side oscillation node in the area of the inlet-side coupling zone defining the respective inlet-side pipe end and an outlet-side oscillation node in the area of the outlet-side coupling zone defining the respective outlet-side pipe end, so that the respective pipe with its Oscillation length between these two vibration nodes extends essentially freely vibrating.
Wie bei Meßwandlern mit einer Rohranordnung der in Rede stehenden Art durchaus üblich, sind die Rohre mittels der, beispielsweise differentiell zwischen beiden Rohren wirkenden, Erregeranordnung dabei insb. so angeregt, daß sie im Betrieb zumindest zeitweise und zumindest anteilig gegengleiche Biegeschwingungen um die Längsachse L ausführen. Anders gesagt, die beiden Rohre (11, 12) bewegen sich dann jeweils nach der Art von gegeneinander schwingenden Stimmgabelzinken. Für diesen Fall ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Erregeranordnung dafür ausgelegt, gegengleiche Vibrationen des ersten Rohrs und des zweiten Rohrs, insb. Biegeschwingungen jedes der Rohre um eine das jeweilige erste Rohrende und das jeweilige zweite Rohrende imaginär verbindende gedachte Schwingungsachse, anzuregen bzw. aufrechtzuerhalten. Als Erregeranordnung (40) kann hierbei z.B. eine in konventioneller Weise mittels eines - beispielsweise einzigen - mittig, also im Bereich einer halben Schwinglänge, zwischen den wenigstens zwei Rohrplazierten und differentiell auf die Rohre wirkenden elektrodynamischen Schwingungserregers (41) gebildete Erregeranordnung (40) dienen. Der Schwingungserreger (41) kann beispielsweise mittels einer am ersten Rohr befestigten zylindrischen Erregerspule, die im Betrieb von einem entsprechenden Erregerstrom durchflossen und damit einhergehend von einem entsprechenden Magnetfeld durchflutet ist, sowie einem in die Erregerspule zumindest teilweise eintauchenden dauermagnetischen Anker, der von außen, insb. mittig, am zweiten Rohr fixiert ist, gebildet sein. Weitere - durchaus auch für das erfindungsgemäße Meßsystem geeignete - Erregeranordnungen für Schwingungen der wenigstens zwei Rohre sind z.B. in den eingangs erwähnten
Zum Vibrierenlassen der wenigsten zwei Rohre des Meßwandlers wird die Erregeranordnung (40), wie bereits erwähnt, mittels eines gleichfalls oszillierenden Erregersignals von einstellbarer Erregerfrequenz fexc gespeist, so daß die Erregerspule des - hier einzigen am Rohr (10) angreifenden Schwingungserregers - im Betrieb von einem in seiner Amplitude entsprechend geregelten Erregerstrom iexc durchflossen ist, wodurch ein zum Bewegen der Rohre erforderliches Magnetfeld erzeugt wird. Das Treiber- oder auch Erregersignal bzw. dessen Erregerstrom iexc kann z.B. harmonisch, mehrfrequent oder auch rechteckförmig sein. Die Erregerfrequenz fexc des zum Aufrechterhalten der aktiv angeregten Vibrationen der Rohre erforderlichen Erregerstrom kann beim im Ausführungsbeispiel gezeigten Meßwandler in vorteilhafter Weise so gewählt und eingestellt sein, daß die Rohre, wie bereits erwähnt, überwiegend in einem Biegeschwingungsgrundmode oszillieren.To cause the at least two tubes of the transducer to vibrate, the exciter arrangement (40), as already mentioned, is fed by means of an equally oscillating exciter signal with an adjustable exciter frequency f exc , so that the exciter coil of the vibration exciter - here the only vibration exciter acting on the tube (10) - is in operation an excitation current i exc whose amplitude is regulated accordingly flows through it, whereby a magnetic field required to move the pipes is generated. The driver or exciter signal or its exciter current i exc can, for example, be harmonic, multi-frequency or even rectangular. The excitation frequency f exc of the excitation current required to maintain the actively excited vibrations of the pipes can advantageously be selected and adjusted in the transducer shown in the exemplary embodiment so that the pipes, as already mentioned, oscillate predominantly in a basic bending vibration mode.
Für den betriebsmäßig vorgesehenen Fall, daß das Medium in der Prozeßleitung strömt und somit der Massendurchfluß m in der Rohranordnung von Null verschieden ist, werden mittels der in oben beschriebener Weise vibrierenden Rohre im hindurchströmenden Medium auch Corioliskräfte induziert. Diese wiederum wirken auf das jeweils durchströmte Rohr zurück und bewirken so eine zusätzliche, sensorisch erfaßbare Verformung derselben, und zwar im wesentlichen gemäß einer weiteren natürlichen Eigenschwingungsform von höherer modaler Ordnung als der Nutzmode. Eine momentane Ausprägung dieses sogenannten, dem angeregten Nutzmode gleichfrequent überlagerten Coriolismodes ist dabei, insb. hinsichtlich ihrer Amplituden, auch vom momentanen Massedurchfluß m abhängig. Als Coriolismode kann, wie bei Meßwandlern mit gekrümmten Rohren üblich, z.B. die Eigenschwingungsform des anti-symmetrischen Twistmodes dienen, also jene, bei der das jeweils durchströmte Rohr, wie bereits erwähnt, auch Drehschwingungen um eine senkrecht zur Biegschwingungsachse ausgerichteten gedachten Drehschwingungsachse ausführt, die die Mittelinie des jeweiligen Rohrs im Bereich der halben Schwingungslänge imaginär schneidet.For the operationally envisaged case that the medium flows in the process line and thus the mass flow rate m in the pipe arrangement is different from zero, Coriolis forces are also induced in the medium flowing through by means of the pipes vibrating in the manner described above. These in turn act on the pipe through which the flow flows and thus cause an additional deformation of the pipe that can be detected by sensors, essentially in accordance with a further natural form of vibration of a higher modal order than the useful mode. A momentary expression of this so-called Coriolis mode, which is superimposed at the same frequency on the excited useful mode, is also dependent on the instantaneous mass flow m, especially with regard to its amplitudes. As is usual with transducers with curved tubes, the natural oscillation form of the anti-symmetrical twist mode can serve as the Coriolis mode, i.e. the one in which the tube through which flows, as already mentioned, also carries out torsional oscillations about an imaginary torsional oscillation axis aligned perpendicular to the bending oscillation axis Center line of the respective pipe imaginarily intersects in the area of half the oscillation length.
Zum Erfassen von Vibrationen der Rohre, insb. auch Schwingungen im Coriolismode, weist der Meßwandler ferner eine entsprechende Sensoranordnung (50) auf. Diese umfaßt wenigstens einen, beispielsweise elektrodynamischen und/oder vom wenigstens einen Schwingungserreger beabstandet zwischen den wenigstens zwei Rohren angeordneten, ersten Schwingungssensor (51), der ein Vibrationen wenigstens eines der zwei Rohre, beispielsweise auch gegengleiche Vibrationen der wenigstens zwei Rohre, repräsentierendes erstes Vibrationsmeßsignal (s1) des Meßwandlers liefert, beispielsweise einer mit den Schwingungen korrespondierende Spannung oder einen mit den Schwingungen korrespondierenden Strom. Ferner ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Sensoranordnung zumindest einen, beispielsweise vom ersten Schwingungssensor (52) beabstandet zwischen den wenigstens zwei Rohren angeordneten und/oder elektrodynamischen, zweiten Schwingungssensor (52) aufweist, der ein Vibrationen wenigstens eines der zwei Rohre, beispielsweise auch gegengleiche Vibrationen der wenigstens zwei Rohre, repräsentierendes zweites Vibrationsmeßsignal (s2) des Meßwandlers liefert. Die Schwingungssensoren der Sensoranordnung können in vorteilhafter Weise zudem so ausgebildet sein, daß sie Vibrationsmeßsignal gleichen Typs liefern, beispielsweise jeweils eine Signalspannung bzw. einen Signalstrom. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind der erste Schwingungssensor (51) einlaßseitig und der zweite Schwingungssensor (52) auslaßseitig zwischen den wenigstens zwei Rohren angeordnet, insb. vom wenigstens einen Schwingungserreger bzw. von der Mitte des Rohrs (10) gleichweit beabstandet wie der erste Schwingungssensor bzw. derart, daß gegengleiche Vibrationen der beiden Rohre differentiell erfaßt sind. Die Schwingungssensoren der Sensoranordnung können beispielsweise aber auch so ausgebildet und im Meßwandler angeordnet sein, daß sie, wie u.a. auch in der
Jedes der - typischerweise breitbandigen - Vibrationssignale (s1, s2) des Meßwandlers (MW) weist dabei jeweils eine mit dem Nutzmode korrespondierende Signalkomponente mit einer der momentanen Schwingfrequenz fexc der im aktiv angeregten Nutzmode schwingenden Rohre entsprechenden Signalfrequenz und einer vom aktuellen Massendurchfluß des in der Rohranordnung strömenden Medium abhängigen Phasenverschiebung relativ zu dem, beispielsweise mittels PLL-Schaltung in Abhängigkeit von einer zwischen wenigstens einem der Vibrationssignale (s1, s2) und dem Erregerstrom in der Erregeranordnung existierenden Phasendifferenz generierten, Erregersignal iexc auf. Selbst im Falle der Verwendung eines eher breitbandigen Erregersignals iexc kann infolge der zumeist sehr hohen Schwingungsgüte des Meßwandlers (MW) davon ausgegangen werden, daß die mit dem Nutzmode korrespondierende Signalkomponente jedes der Vibrationssignale andere, insb. mit allfälligen externen Störungen korrespondierende und/oder als Rauschen einzustufende, Signalkomponenten überwiegt und insoweit auch zumindest innerhalb eines einer Bandbreite des Nutzmodes entsprechenden Frequenzbereichs dominierend ist.Each of the - typically broadband - vibration signals (s 1 , s 2 ) of the transducer (MW) has a signal component corresponding to the useful mode with a signal frequency corresponding to the current oscillation frequency f exc of the pipes oscillating in the actively excited useful mode and a signal frequency corresponding to the current mass flow of the medium flowing in the pipe arrangement dependent phase shift relative to the excitation signal i exc generated, for example by means of a PLL circuit, as a function of a phase difference existing between at least one of the vibration signals (s 1 , s 2 ) and the excitation current in the excitation arrangement. Even in the case of using a rather broadband excitation signal i exc , due to the usually very high vibration quality of the transducer (MW), it can be assumed that the signal component of each of the vibration signals corresponding to the useful mode outweighs other signal components, in particular those corresponding to any external interference and/or to be classified as noise, and to that extent is also dominant at least within a frequency range corresponding to a bandwidth of the useful mode.
Die vom Meßwandler gelieferten Vibrationsmeßsignale (s1, s2), die jeweils eine Signalkomponente mit einer momentanen Schwingfrequenz fexc der im aktiv angeregten Nutzmode schwingenden wenigstens zwei Rohre entsprechende Signalfrequenz aufweisen, sind der Umformer-Elektronik (ME) und daselbst dann der darin vorgesehenen Meß- und Auswerteschaltung (µC) zugeführt, wo sie mittels einer entsprechenden Eingangsschaltung (FE) zunächst vorverarbeitet, insb. vorverstärkt, gefiltert und digitalisiert werden, um anschließend geeignet ausgewertet werden zu können. Als Eingangsschaltung (FE) wie auch als Meß- und Auswerteschaltung (µC) können hierbei in herkömmlichen Coriolis-Massedurchfluß-Meßgeräten zwecks Konvertierung der Vibrationssignale verwendete bzw. Ermittlung von Massendurchflußraten und/oder totalisierten Massendurchflüssen etc. bereits eingesetzte und etablierte Schaltungstechnologien angewendet werden, beispielsweise auch solche gemäß den eingangs erwähnten Stand der Technik. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Meß- und Auswerteschaltung (µC) dementsprechend auch mittels eines in der Umformer-Elektronik (ME) vorgesehenen, beispielsweise mittels eines digitalen Signalprozessors (DSP) realisierten,The vibration measurement signals (s 1 , s 2 ) supplied by the transducer, each of which has a signal component with a current oscillation frequency f exc of the signal frequency corresponding to the at least two tubes oscillating in the actively excited useful mode, are the converter electronics (ME) and then the one provided therein Measuring and evaluation circuit (µC), where they are first pre-processed, in particular pre-amplified, filtered and digitized using a corresponding input circuit (FE), in order to then be able to be evaluated appropriately. As an input circuit (FE) as well as a measuring and evaluation circuit (µC), established circuit technologies already used and established in conventional Coriolis mass flow measuring devices for the purpose of converting the vibration signals or determining mass flow rates and/or totalized mass flow rates etc. can be used, for example also those according to the prior art mentioned at the beginning. According to a further embodiment of the invention, the measuring and evaluation circuit (µC) is also implemented using a device provided in the converter electronics (ME), for example using a digital signal processor (DSP).
Mikrocomputers und mittels in diesen entsprechend implementierter und darin ablaufender Programm-Codes realisiert. Die Programm-Codes können z.B. in einem nicht-flüchtigen Datenspeicher EEPROM des Mikrocomputers persistent gespeichert sein und beim Starten desselben in einen, z.B. im Mikrocomputer integrierten, flüchtigen Datenspeicher RAM geladen werden. Für derartige Anwendungen geeignete Prozessoren sind z.B. solche vom Typ TMS320VC33, wie sie von der Firma Texas Instruments Inc. am Markt angeboten werden. Es versteht sich dabei praktisch von selbst, daß die Vibrationssignale s1, s2 wie bereits angedeutet, für eine Verarbeitung im Mikrocomputer mittels entsprechender Analog-zu-digital-Wandler (A/D) der Umformer-Elektronik (ME) in entsprechende Digitalsignale umzuwandeln sind, vgl. hierzu beispielsweise die eingangs erwähnten
Die Umformer-Elektronik (ME) bzw. die darin enthaltene Meß- und Auswerteschaltung µC dient dabei gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dazu, unter Verwendung der von der Sensoranordnung (50) gelieferten Vibrationsmeßsignale s1, s2, beispielsweise anhand einer zwischen den bei anteilig in Nutz- und Coriolismode schwingendem Rohr (10) generierten Vibrationssignalen (s1, s2) des ersten und zweiten Schwingungssensors (51, 52) detektierten Phasendifferenz, wiederkehrend einen Massendurchfluß-Meßwert Xm zu ermitteln, der eine Massendurchflußrate des im Meßwandler strömenden Mediums repräsentiert. Dafür erzeugt die Umformer-Elektronik gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung im Betrieb wiederkehrend einen Phasendifferenz-Meßwert XΔφ, der die zwischen dem ersten Vibrationssignal (s1) und dem zweiten Vibrationssignal (s2) existierenden Phasendifferenz Δφ momentan repräsentiert. Alternativ oder in Ergänzung zur Ermittlung des Massendurchfluß-Meßwert Xm kann die Umformer-Elektronik (ME) des Meßsystems auch dazu dienen, abgleitet von einer anhand der Vibrationsmeßsignale oder des Errgersignals ermittelten momentanen Schwingungsfrequenz, insb. der des aktiv angeregten Nutzmodes, einen Dichte-Meßwert zu erzeugen, der eine Dichte des im Meßwandler strömenden Mediums repräsentiert. Ferner kann die Umformer-Elektronik (ME) wie bei In-Line-Meßgeräten der in Rede stehenden Art durchaus üblich ggf. auch dazu verwendet werden, einen eine Viskosität des im Meßwandler strömenden Mediums repräsentierenden Viskositäts-Meßwert Xη zu ermitteln, vgl. hierzu auch die eingangs erwähnten
Wie bereits erwähnt besteht bei Rohranordnungen der in Rede stehenden Art, mithin auch damit gebildeten Meßwandlern vom Vibrationstyp, ein besonders Erfordernis darin, eine oder mehrere von deren Eigenfrequenzen - nicht zuletzt auch die Eigenfrequenz des für den erwähnten Nutzmodes vorgesehenen Eigenmodes - jeweils möglichst genau auf eine für den jeweiligen Eigenmode unter definierten Referenzbedingungen vorgegebene Ziel-Eigenfrequenz zu trimmen. Als Referenz können hierbei beispielsweise eine atmosphärisch offene, mithin lediglich Luft führende, Rohranordnung bei Raumtemperatur, beispielsweise also etwa 20°C, mithin die für eine solche Rohranordnung vorab jeweils entsprechend ermittelten Ziel-Eigenfrequenzen dienen. Darüberhinaus ist auch von erheblichen Interesse, in Rohranordnungen der in Rede stehenden Art, solche Asymmetrien von Massen- und/oder Steifigkeitsverteilungen innerhalb der Rohranordnung zu vermeiden bzw. zu kompensieren, die zur unerwünschten Ausbildung asymmetrischer Schwingungmoden, etwa nach Art des Coriolismodes, auch bei nicht von Medium durchströmter Rohranordnung führen bzw. dies begünstigen. Das erfindungsgemäße Verfahren zielt nunmehr darauf ab, die Präzision, mit der ein solcher Abgleich einer mittels eines oder mehreren Rohren, mithin mittels einem oder mehreren Meßrohren (bzw. auch ggf. vorgesehene Blind- oder Tilgerrohre) gebildeten Rohranordnung hinsichtlich wenigstens einer Ziel-Eigenfrequenz durchgeführt wird, zu erhöhen und nämlichen Abgleich möglichst einfach zu gestalten.As already mentioned, there is a vibration-type transducer in pipe arrangements of the type in question, including vibration-type transducers formed with them There is a particular requirement to trim one or more of their natural frequencies - not least the natural frequency of the natural mode intended for the useful mode mentioned - as precisely as possible to a target natural frequency specified for the respective natural mode under defined reference conditions. For example, an atmospherically open pipe arrangement that only carries air at room temperature, for example around 20 ° C, can serve as a reference, i.e. the target natural frequencies determined in advance for such a pipe arrangement. In addition, it is also of considerable interest in pipe arrangements of the type in question to avoid or compensate for such asymmetries of mass and/or stiffness distributions within the pipe arrangement, which lead to the undesirable formation of asymmetrical vibration modes, for example in the manner of the Coriolis mode, even in the case of not lead to or promote the pipe arrangement through which medium flows. The method according to the invention now aims to determine the precision with which such an adjustment of a pipe arrangement formed by means of one or more pipes, i.e. by means of one or more measuring pipes (or blind or absorber pipes, if necessary) is carried out with regard to at least one target natural frequency to increase and to make this comparison as simple as possible.
Beim erfindungsgemäßen Meßwandler ist daher, daß vorgesehen, wenigstens eines der beiden Kopplerelemente (25, 26) - hier nämlich das erste Kopplerelement (25) - in einem sich zwischen dem ersten und zweiten Rohr (11, 12) erstreckenden Bereich ein wenigstens ein geschlossenes Ende aufweisenden Schlitz (251) mit einer maximalen Schlitzbreite (B) und einer maximalen Schlitzlänge (L), die größer als die maximalen Schlitzbreite (B) ist, aufweist. Der, beispielsweise als ein Langloch oder als ein einseitig offener gerader Längsschlitz ausgebildete, Schlitz (251) erstreckt sich im hier gezeigten Ausführungsbeispiel über seine gesamte Länge L entlang einer gedachten Mittellinie des Kopplerelements (25). Ferner weist nämliches Kopplerelement (25) ein anteilig innerhalb des Schlitzes (251) plaziertes Verbindungselement (252) auf, das einen nämlichen Schlitz (251) einfassenden, mithin eine Kontur des Schlitzes (251) definierenden Schlitzrand kontaktiert.In the transducer according to the invention, at least one of the two coupler elements (25, 26) - here namely the first coupler element (25) - has at least one closed end in an area extending between the first and second tubes (11, 12). having slot (251) with a maximum slot width (B) and a maximum slot length (L) that is greater than the maximum slot width (B). In the exemplary embodiment shown here, the slot (251), which is designed, for example, as an elongated hole or as a straight longitudinal slot open on one side, extends over its entire length L along an imaginary center line of the coupler element (25). Furthermore, the same coupler element (25) has a connecting element (252) which is placed proportionally within the slot (251) and which contacts a slot edge which surrounds the same slot (251) and therefore defines a contour of the slot (251).
Das - beispielsweise sehr biegesteif ausgebildete - Verbindungselement (252) ist an einander gegenüberliegenden, jeweils vom geschlossenen Ende beabstandeten Randbereichen (251', 251") des Schlitzes (251) fixiert, wodurch nämliche einander gegenüberliegende Randbereiche (251', 251") mittels des Verbindungselement (252) unter Bildung einer Fixationszone (25#), innerhalb der Relativbewegungen nämlicher Randbereiche (251', 251") verhindert sind, miteinander mechanisch gekoppelt sind. In Abhängigkeit von einer für das Verbindungselement (252) gewählten, letztlich auch durch den Abstand des Verbindungselement (252) zum geschlossenen Ende des Schlitzes (251) definierten Position, ist eine dem Kopplerelement (25) innewohnende, eine Eigenfrequenz der Rohranordnung mitbestimmende Biegesteifigkeit und damit einhergehend auch nämliche Eigenfrequenz selbst eingestellt. Die Fixationszone (25#) kann auf sehr einfache Weise z.B. gebildet sein, indem die einander gegenüberliegende Randbereiche des Schlitzrandes im Verbindungselement eingeklemmt werden bzw. eingeklemmt sind. Die Fixationszone (25#) kann zudem dadurch gebildet sein, daß das Verbindungselement (252) an den einander gegenüberliegende Randbereichen (251', 251") des Schlitzrandes wieder lösbar fixiert ist.The - for example very rigid - connecting element (252) is fixed to opposite edge regions (251', 251") of the slot (251), each spaced from the closed end, whereby the same opposite edge regions (251', 251") are fixed by means of the Connecting element (252) are mechanically coupled to one another to form a fixation zone (25#), within which relative movements of the same edge regions (251 ', 251") are prevented. Depending on a selected for the connecting element (252), ultimately also by the distance of the connecting element (252) to the closed end of the slot (251), a bending stiffness inherent in the coupler element (25) which also determines a natural frequency of the pipe arrangement and, as a result, the same natural frequency itself is set. The fixation zone (25#) can be set in a very simple way Be formed, for example, by the opposite edge regions of the slot edge being clamped or clamped in the connecting element. The fixation zone (25#) can also be formed in that the connecting element (252) is releasably fixed to the opposite edge regions (251', 251") of the slot edge.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Verbindungselement (252) mittels wenigstens einer anteilig im Schlitz (251) plazierte, beispielsweise als Kopfschraube oder als Schraubenbolzen ausgebildete, Schraube (252') mit einem ein Außengewinde aufweisenden Schraubenschaft sowie mittels wenigstens einer, beispielsweise auch selbstsichernden, Mutter (252+) mit einem mit nämlichem Außengewinde in Eingriff stehenden Innengewinde gebildet.According to a further embodiment of the invention, the connecting element (252) is by means of at least one screw (252') which is partially placed in the slot (251), for example designed as a head screw or as a screw bolt, with a screw shaft having an external thread, and by means of at least one screw, for example also self-locking , nut (252+) is formed with an internal thread that engages with the same external thread.
Das Außengewinde der Schraube (252'), mithin das Innengewinde der wenigstens einen Mutter (252+) sind hierbei hinsichtlich einer jeweiligen Gewindesteigung in vorteilhafte Weise so ausgebildet, daß im Ergebnis eine selbsthemmende Schraubverbindung gebildet ist. Zwecks Erhöhung der Sicherheit gegen unerwünschtes Selbstlösen der so gebildeten Schraubverbindung kann die wenigstens eine Mutter (252') des Verbindungselements (252) beispielsweise als eine an der den Randbereichen (251', 251") zugewandten Seite Zähne mit asymmetrischen Zahnflanken aufweisende Sperrzahnmutter oder beispielsweise auch als Sicherungsmutter ausgebildet sein. Alternativ oder in Ergänzung kann die wenigstens eine Mutter (252+) des Verbindungselements (252) mittels einer Kontermutter gegen unerwünschtes Selbstlösen gesichert sein.The external thread of the screw (252'), and therefore the internal thread of the at least one nut (252+), are advantageously designed with regard to a respective thread pitch in such a way that a self-locking screw connection is formed as a result. In order to increase security against unwanted loosening of the screw connection formed in this way, the at least one nut (252 ') of the connecting element (252) can, for example, be a locking nut having teeth with asymmetrical tooth flanks on the side facing the edge regions (251', 251") or, for example be designed as a lock nut. Alternatively or in addition, the at least one nut (252+) of the connecting element (252) can be secured against unwanted self-loosening by means of a lock nut.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die wenigstens eine Schraube (252') des Verbindungselements als Kopfschraube ausgebildet, nämlich als eine Schraube, die an einem Ende des Schraubenschaftes einen Schraubenkopf (252") aufweist. Die Fixationszone (25#) kann unter Verwendung nämlicher Schraube auf sehr einfache Weise dadurch gebildet sein, daß jeder der gegenüberliegenden, schlußendlich die Fixationszone (25#) bildenden Randbereiche (251', 251") des Schlitzrandes jeweils zwischen Schraubenkopf und Mutter eingeklemmt ist, beispielsweise jeweils in direktem Kontakt zu Schraubenkopf und Mutter stehend oder aber auch unter Zwischenlage wenigstens einer die Randbereiche entsprechend kontaktierenden Unterlegscheibe. Zwecks Erhöhung der Sicherheit gegen unerwünschtes Selbstlösen der so gebildeten Schraubverbindung kann die Schraube (252') des Verbindungselements beispielsweise auch als eine Sperrzahnschraube ausgebildet sein, die an der den Randbereichen zugewandten Unterseite des Schraubenkopfes Zähne mit asymmetrischen Zahnflanken aufweist. In einer andere Ausgestaltung des Verbindungselements (252) bzw. der damit gebildeten Fixationszone (25#) des Kopplerelements (25) weist das Verbindungselement (252) zusätzlich zur bereist erwähnten Mutter (252+) eine weitere - zweite - Mutter (252#) auf, die wie die andere - erste - Mutter 252+ mit einem entsprechenden Innengewinde mit dem Außengewinde auf dem Schraubenschaft der - hier beispielsweise als Schraubenbolzen ausgebildeten - Schraube in Eingriff steht. In diesem Fall ist jeder der gegenüberliegenden Randbereiche (251', 252") des Schlitzrandes innerhalb der Fixationszone jeweils zwischen beiden Muttern eingeklemmt, beispielsweise unter Zwischenlage wenigstens einer die Randbereiche kontaktierenden Unterlegscheibe oder aber auch jeweils in direktem Kontakt zu beiden Muttern (252+, 252#) stehend. Im besonderen wird das Verbindungselement (252) ferner dadurch fixiert bzw. wird die Fixationszone 25# ferner jeweils dadurch gebildet, daß nämliche Schraube (252') und nämliche wenigstens eine Mutter (252") relativ zueinander um eine gedachte Schraubenachse solange verdreht werden, bis infolge einer resultierenden Verringerung eines relativen Abstandes zwischen der Mutter und deren jeweiligen Gegenstück, also dem Schraubenkopf bzw. der anderen Mutter, schlußendlich die Randbereiche (251', 252") zusammengepreßt und die Schraube (252') entsprechend gedehnt werden, ggf. auch einhergehend mit geringfügigen plastischen Verformungen der so eingeklemmten Randbereiche (251', 251") des Schlitzes (251).In a further embodiment of the invention, the at least one screw (252') of the connecting element is designed as a head screw, namely as a screw which has a screw head (252") at one end of the screw shaft. The fixation zone (25#) can be made using the same The screw can be formed in a very simple manner in that each of the opposite edge regions (251', 251") of the slot edge, which ultimately form the fixation zone (25#), is inserted between the screw head and the nut is clamped, for example in direct contact with the screw head and nut or with the interposition of at least one washer that contacts the edge areas accordingly. In order to increase security against unwanted loosening of the screw connection thus formed, the screw (252') of the connecting element can also be designed, for example, as a locking tooth screw which has teeth with asymmetrical tooth flanks on the underside of the screw head facing the edge regions. In another embodiment of the connecting element (252) or the fixation zone (25#) of the coupler element (25) formed therewith, the connecting element (252) has a further - second - nut (252#) in addition to the nut (252+) already mentioned which, like the other - first - nut 252+ with a corresponding internal thread engages with the external thread on the screw shaft of the screw - here, for example, designed as a screw bolt. In this case, each of the opposite edge regions (251', 252") of the slot edge is clamped between the two nuts within the fixation zone, for example with the interposition of at least one washer contacting the edge regions or else in direct contact with both nuts (252+, 252 #). are twisted until, as a result of a resulting reduction in the relative distance between the nut and its respective counterpart, i.e. the screw head or the other nut, the edge regions (251 ', 252") are finally pressed together and the screw (252') is stretched accordingly, possibly also accompanied by minor plastic deformations of the edge regions (251', 251") of the slot (251) clamped in this way.
Die endgültige Position des Verbindungselements (252) innerhalb des Schlitzes (251), mithin auch die Position der so gebildeten Fixationszoe 25# bzw. deren Abstand zum geschlossenen Ende des Schlitzes sind beim erfindungsgemäßen Meßwandler ferner so gewählt, daß im Ergebnis schlußendlich die gewünschte Ziel-Eigenfrequenz der Rohranordnung eingestellt ist. Die Fixationszoe 25# kann z.B. auch gebildet werden, nachdem die Rohranordnung zumindest insoweit hergestellt ist, daß die wenigstens zwei Rohre mittels der wenigstens zwei Kopplerelemente verbunden sind.The final position of the connecting element (252) within the slot (251), and therefore also the position of the fixation zone 25# formed in this way or its distance from the closed end of the slot, are also selected in the transducer according to the invention so that the desired target result is ultimately achieved. Natural frequency of the pipe arrangement is set. The fixation zone 25# can also be formed, for example, after the pipe arrangement has been produced, at least to the extent that the at least two pipes are connected by means of the at least two coupler elements.
Zum Auffinden der zum Einstellen der gewünschten Ziel-Eigenfrequenz für das Verbindungselements 252 tatsächlich erforderlichen Position innerhalb des Schlitzes 251 kann das Verbindungselement 252, nachdem es innerhalb des Schlitzes 251 des an den Rohren 11, 12 fixierten Kopplerelements 25 plaziert worden ist, daselbst beispielsweise vorübergehend in einer Position fixiert werden, die - etwa basierend auf durch zuvor durchgeführte Vergleichsmessungen an typgleichen Rohranordnung bzw. damit gebildeten Meßwandlern erlangten Kenntnissen - ungefähr, ggf. aber noch nicht exakt, der für die schlußendliche einzustellende Ziel-Eigenfrequenz korrespondierenden Position entspricht.. Im Ergebnis dessen kann also die Rohranordnung während des Herstellprozesses somit zunächst eine Interim-Eigenfrequenz, nämlich eine der Rohranordnung lediglich vorläufig innwohnende, von der angestrebten Ziel-Eigenfrequenz nicht tolerierbar abweichende Eigenfrequenz, aufweisen. Nachdem das Verbindungselement 252 entsprechend positioniert und fixiert worden, kann ferner geprüft werden, ob die Rohranordnung bereits auf die vorgegebene Ziel-Eigenfrequenz getrimmt ist bzw. kann ermittelt werden, das momentan lediglich die Interim-Eigenfrequenz eingestellt ist, bzw. inwieweit die vorliegende eingestellte Interim-Eigenfrequenz von der für die Rohranordnung eigentlich angestrebten Ziel-Eigenfrequenz abweicht.In order to find the position within the slot 251 that is actually required to set the desired target natural frequency for the connecting element 252, the connecting element 252 can, for example, temporarily be there after it has been placed within the slot 251 of the coupler element 25 fixed to the tubes 11, 12 be fixed in a position which - for example based on knowledge gained through previously carried out comparison measurements on pipe arrangements of the same type or transducers formed with it - corresponds approximately, but possibly not yet exactly, to the position corresponding to the final target natural frequency to be set. As a result The pipe arrangement can therefore initially have an interim natural frequency during the manufacturing process, namely a natural frequency that is only temporarily inherent in the pipe arrangement and does not tolerably deviate from the desired target natural frequency. After the connecting element 252 has been positioned and fixed accordingly, it can also be checked whether the pipe arrangement is already trimmed to the specified target natural frequency or it can be determined that only the interim natural frequency is currently set, or to what extent the existing set interim -Natural frequency deviates from the target natural frequency actually desired for the pipe arrangement.
Die so tatsächlich eingestellte Eigenfrequenz der Rohranordnung kann beispielsweise sehr einfach und in guter Nährung dadurch ermittelt werden, daß - z.B. unter Einleitung einer entsprechenden Erregerkraft via Erregeranordnung - zumindest eines der Rohr bzw. die gesamte damit gebildete Rohranordnung auf nämlicher momentaner Eigenfrequenz in einem dieser entsprechenden natürlichen Eigenmode vibrierengelassen und eine Diskrepanz zwischen jener momentanen Eigenfrequenz und der - selbstredend für nämlichen Eigenmode - vorab bestimmten bzw. erwarteten Ziel-Eigenfrequenz anhand einer entsprechenden Frequenzmessung ermittelt werden.The natural frequency of the pipe arrangement actually set in this way can, for example, be determined very easily and with good approximation by - for example by introducing a corresponding excitation force via the excitation arrangement - at least one of the pipes or the entire pipe arrangement formed with it at the same current natural frequency in one of these corresponding natural frequencies Eigenmode is allowed to vibrate and a discrepancy between that current natural frequency and the - of course for the same eigenmode - predetermined or expected target natural frequency can be determined using a corresponding frequency measurement.
Dementsprechend kann beispielsweise ferner vorgesehen sein, wenigstens eines der Rohre zum Ermitteln der Interim-Eigenfrequenz vibrieren zulassen bzw. nämliche Vibrationen des wenigstens eines der Rohre entsprechend zu erfassen und hinsichtlich der Schwingungsfrequenz auszuwerten. Abgeleitet von der vorgenannten Frequenzmessung kann, etwa unter Ausnutzung der für die Rohranordnung typischerweise hinreichend bekannten funktionalen Abhängigkeit von der Rohranordnung immanenten mechanischen Eigenfrequenzen von der momentanen Biegesteifigkeit des jeweiligen Kopplerelements sowie der Masse und Massenverteilung der Rohranordnung, das für die angestrebte Eigenfrequenz bzw. die dementsprechend angestrebte Biegesteifigkeit des Kopplerelements noch entsprechend abzutragende Teilvolumen ausreichend genau nach Einbau der fertiggestellten Rohranordnung bzw. des nach Herstellung des Innenteils ermittelt werden.Accordingly, it can also be provided, for example, to allow at least one of the tubes to vibrate in order to determine the interim natural frequency or to detect the same vibrations of at least one of the tubes and evaluate them with regard to the vibration frequency. Derived from the aforementioned frequency measurement, for example by exploiting the mechanical natural frequencies inherent in the pipe arrangement, which are typically sufficiently well known for the functional dependence of the pipe arrangement, on the instantaneous bending stiffness of the respective coupler element as well as the mass and mass distribution of the pipe arrangement, the desired natural frequency or the correspondingly desired frequency can be determined Bending stiffness of the coupler element still requires partial volume to be removed with sufficient precision after installation of the completed pipe arrangement voltage or after the inner part has been manufactured.
Zum Einleiten von für die Frequenzmessung erforderlichen Erregerkräften via Erregeranordnung 40 zwecks Vibrierenlassens des Rohrs wie auch zum Detektieren daraus resultierender Vibrationen des Rohrs bzw. zwecks Anzeige von gemessen Eigenfrequnezen kann bei fertiggestelltem Innenteil beispielsweise die dem schlußendlich herzustellenden Meßsystem bereits zugewiesene Umformer-Elektronik oder aber auch eine dieser vergleichbare, in der Fertigung verbleibende Test-Elektronik verwendet werden.In order to introduce the excitation forces required for the frequency measurement via the excitation arrangement 40 in order to cause the pipe to vibrate as well as to detect the resulting vibrations of the pipe or in order to display measured natural frequencies, for example, when the inner part is completed, the converter electronics already assigned to the measuring system to be ultimately produced can be used, or else one This comparable test electronics remaining in production can be used.
Für den nicht gänzlich auszuschließenden Fall, daß eine zu hohe Abweichung der momentan eingestellten Eigenfrequenz von der angestrebten Ziel-Eigenfrequenz, mithin das Einstellen einer Interim-Eigenfrequenz festgestellt wird, kann das Verbindungselement 252 daraufhin zunächst wieder soweit gelöst werden, daß es hernach relativ zum Schlitz 251 bewegbar ist, um anschließend entsprechend, nämlich in einem solchen Bereich des Schlitzes 251, der basierend auf der zuvor durchgeführten Frequenzmessung zur Bildung der die Ziel-Eigenfrequenz einstellenden Fixationszone 25# nunmehr geeignet scheint, neu positioniert und daselbst wieder fixiert zu werden. Ein Vorteil der Erfindung ist somit u.a. auch darin zu sehen, daß vorgenannte Abfolge von Wiederlösen, Neupostionieren und Wiederfixieren des Verbindungselements 252 so oft wiederholt werden kann, bis eine entsprechende - ggf. auch wiederholt durchgeführte - Überprüfung ergibt, daß die momentane eingestellte Eigenfrequenz der für die Rohranordnung vorgegebene Ziel-Eigenfrequenz ausreichend genau entspricht, mithin kann die Ziel-Eigenfrequenz auch iterartiv im „Trial & Error“ Verfahren aufgefunden und eingestellt werden.In the event, which cannot be completely ruled out, that an excessive deviation of the currently set natural frequency from the desired target natural frequency is determined, i.e. the setting of an interim natural frequency, the connecting element 252 can then first be loosened again to such an extent that it is then relative to the slot 251 is movable in order to then be repositioned accordingly, namely in such an area of the slot 251, which based on the previously carried out frequency measurement now seems suitable for forming the fixation zone 25 # that sets the target natural frequency, and fixed there again. An advantage of the invention can therefore be seen, among other things, in the fact that the aforementioned sequence of re-loosening, re-positioning and re-fixing the connecting element 252 can be repeated so often until a corresponding check - possibly also carried out repeatedly - shows that the current set natural frequency of the for The pipe arrangement corresponds to the specified target natural frequency with sufficient accuracy, so the target natural frequency can also be found and adjusted iteratively using the “trial and error” method.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht ferner auch darin, daß, einhergehend mit dem gezielten Einstellen der Ziel-Eigenfrequenz, zudem auch allfällig in der Rohranordnung nach deren Zusammenbau bzw. sogar auch nach deren Einbau in das - zunächst selbstreden noch in ausreichendem Maße zugängliche - Meßwandlergehäuse auftretende Imbalancen, etwa infolge von Exemplarstreuungen der einzelnen Bauteile, auf ein vorgegebenes Toleranzmaß reduziert werden können bzw. auch darin, daß die Rohranordnung bzw. die Biegesteifigkeiten der beiden Kopplerelemente so auch sehr einfach gemäß der eingangs erwähnten internationalen Anmeldung
Ferner können, nicht zuletzt für den Fall, daß die Rohranordnugn mittel genau zwei parallelel U-, V-, Rechteck- oder Trapezförmig gekrümmten Rohren gebildet ist, durch geeignete Wahl der Ziel-Eigenfrequenz vorab, einhergehend mit einem entsprechend präzisen Einstellen derselben in der vorbeschriebenen Weise, für die jeweilige Rohranordnung auch die in der eingangs erwähnten
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist auch das zweite Kopplerelement 26 in einem sich zwischen dem ersten und zweiten Rohr 11, 12 erstreckenden Bereich eine wiederum wenigstens ein geschlossenes Ende aufweisenden, beispielsweise zum Schlitz des ersten Kopplerelements 25 identischen, Schlitz 261 sowie ein wiederum anteilig innerhalb nämlichen Schlitzes 261 plaziertes, beispielsweise auch zum Verbindungselement des ersten Kopplerelements baugleiches, Verbindungselement 262 auf, wobei nämliches Verbindungselement wiederum einen den Schlitz des Kopplerelements 26 fassenden Schlitzrand zum Bilden einer entsprechenden Fixationszone des Kopplerelements 26, innerhalb der wiederum Relativbewegungen nämlicher Randbereiche des Schlitzes verhindert sind, kontaktiert. Die beiden Kopplerelemente 25, 26 können hierbei ggf. unterschiedliche Positionen der jeweiligen Fixationszonen bzw. unterschiedlicher Abstände der Verbindungselemente der Kopplerelemente zum jeweiligen geschlossenen Ende des zugehörigen Schlitzes aufweisen, ansonsten aber zueinander baugleich ausgebildet sein. Durch die Bildung einer Fixationszone der in Rede stehenden Art auch innerhalb des zweiten Kopplerelmenets 26 können beispielsweise die erwähnten Querkräfte bzw. Asymmetrien auch weitgehend unabhängig von der mittels der beiden Kopplerelmente 25, 26 einzustellenden Ziel-Eigenfrequenz minimiert werden.According to a further embodiment, the second coupler element 26 also has, in a region extending between the first and second tubes 11, 12, a slot 261 which in turn has at least one closed end, for example identical to the slot of the first coupler element 25, and a slot 261 which is in turn proportionally within the same slot 261 placed, for example also identical to the connecting element of the first coupler element, connecting element 262, the same connecting element in turn contacting a slot edge that encompasses the slot of the coupler element 26 to form a corresponding fixation zone of the coupler element 26, within which relative movements of the same edge regions of the slot are prevented. The two coupler elements 25, 26 can, if necessary, have different positions of the respective fixation zones or different distances between the connecting elements of the coupler elements and the respective closed end of the associated slot, but can otherwise be designed to be identical to one another. By forming a fixation zone of the type in question within the second coupler element 26, for example, the above-mentioned transverse forces or asymmetries can also be minimized largely independently of the target natural frequency to be set by means of the two coupler elements 25, 26.
Wenngleich vorangehend die Erfindung lediglich unter Bezugnahme auf ein bzw. zwei Kopplerelement(e) erläutert worden ist, sei an dieser Stelle daraufhingewiesen, daß selbstverständlich, nicht zuletzt auch zwecks einer weiteren Verbesserung der Präzision, mit der beispielsweise die Ziel-Eigenfrequenz eingestellt, und/oder zwecks Schaffung der Möglichkeit, für verschiedene Eigenmoden - etwa dem dem Nutzmode bzw. dem dem Coriolismode entsprechenden - deren jeweiligen Eigenfrequenzen selektiv trimmen zu können, und/oder zwecks einer weiteren Minimierung von senkrecht zur gedachten Längsachse L wirkenden Querkräfte auch an der Rohranordnung allfällig vorgesehene weitere Kopplerelemente der in Rede stehenden Art mittels Schlitzen und damit in der vorbeschriebenen Weise hergestellten Fixationszonen versehen sein können. Darüberhinaus können, falls erforderlich, zusätzlich auch diskrete Zusatzmassen 35, 36 an den Rohren 11, bzw. 12 angebracht sein, die ihrerseits ebenfalls einen Eigenfrequenzen der Rohranordnung, etwa auch modenselektiv, erniedrigenden Beitrag leisten.Although the invention has only been explained above with reference to one or two coupler element(s), it should be noted at this point that, of course, not least for the purpose of further improving the precision with which, for example, the target natural frequency is set, and / or in order to create the possibility of being able to selectively trim the respective natural frequencies for different eigenmodes - for example the one corresponding to the useful mode or that corresponding to the Coriolis mode - and/or in order to further minimize vertical Transverse forces acting on the imaginary longitudinal axis L can also be provided on the pipe arrangement with any further coupler elements of the type in question by means of slots and thus fixation zones produced in the manner described above. In addition, if necessary, discrete additional masses 35, 36 can also be attached to the tubes 11 and 12, which in turn also make a contribution to reducing the natural frequencies of the tube arrangement, for example in a mode-selective manner.
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