DE102012112576A1 - Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße - Google Patents

Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße, mit zumindest einer zum Führen eines Messstoffs dienenden Rohrleitung (17), die zur Bestimmung der Prozessgröße zu einer Torsions-Schwingung angeregt wird, wobei zumindest ein der Temperaturbestimmung dienendes Referenzelement (5) vorgesehen ist, das bei zumindest einer vorgegebenen Temperatur eine Phasenumwandlung erfährt, welches Referenzelement (5) derart mit der Rohrleitung (17) wirkverbunden ist, dass eine Dämpfung der Schwingung der Rohrleitung (17) in Abhängigkeit der vorliegenden Phase des Referenzelements (5) erfolgt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße mit zumindest einer zum Führen eines Messstoffs dienenden Rohrleitung, die zur Bestimmung der Prozessgröße zu einer Biegeschwingung angeregt wird.
  • Derartige Biegeschwinger und/oder Torsionsschwinger werden beispielsweise zur Massendurchflussmessung eines Messstoffs durch eine Rohrleitung verwendet. Ein derartiger Massendurchflussmesser ist beispielsweise in der Europäischen Patentanmeldung EP 1154243 A1 bzw. der EP 1502085 A1 beschrieben. Mit derartigen Coriolis-Aufnehmern, deren Messrohre bekanntlich in Schwingung mit oder ohne überlagerte Drehschwingung versetzt werden, kann nicht nur den momentanen Massendurchfluss eines Messstoffs, welcher gerade durch eine Rohrleitung strömt gemessen werden, sondern es können auch die Dichte des Messstoffs aufgrund der momentanen Schwingfrequenz der Messrohre und der Viskosität des Messstoffs aufgrund der zur Aufrechterhaltung von Schwingungen erforderlichen Leistung gemessen werden. Da die Temperatur des Messstoffs im Betrieb nicht konstant ist und dessen Dichte bekanntlich temperaturabhängig ist, ist ein derartiger Messaufnehmer üblicherweise auch mit mindestens einem Temperatursensor für die Messung der Temperatur des Fluids versehen.
  • Ferner sind derartige Vorrichtungen wie beispielsweise zur Bestimmung des Füllstands in einem Behälter bekannt geworden, bei der eine Schwingsonde zu Biegeschwingungen angeregt wird. Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise aus der Offenlegungsschriften EP 0985916 A1 und DE 10203461 A1 bekannt geworden. Zudem ist aus der Deutschen Patentanmeldung DE 10 2011 089 010 eine derartige Vorrichtung mit Selbstüberwachungseigenschaften beziehungsweise zur Bestimmung einer vorgegebenen Temperatur bekannt geworden.
  • Zur Ermittlung der Viskosität einer in einer Rohrleitung strömenden Flüssigkeit ist es aus der EP 1502085 A1 bekannt geworden vermittels einer an das Messrohr angeschlossenen Steuer- und Auswerteschaltung, im Fluid scher- oder auch Reibungskräfte zu bewirken und von diesen abgeleitet ein die Viskosität repräsentierendes Messsignal zu erzeugen.
  • Wird bspw. ein gerade Messrohr zu Torsionsschwingungen um eine mit dem Messrohr fluchtende Schwingungsachse angeregt, so werden im Fluid Schwerkräfte erzeugt, wodurch wiederum dem Torsionsschwingungen Schwingungsenergie entzogen und im Fluid dissipiert wird. Daraus resultiert eine Bedämpfung der Torsionsschwingungen des Messrohrs zu deren Aufrechterhaltung dem Messrohr zusätzlich Erregerenergie zugeführt werden muss. Es ist auch bekannt geworden und von besonderem Vorteil gebogenen Messrohre zur Bestimmung o.g. Größen zu verwenden vgl. u.a EP 1502085 A1 . Derartige Messrohre und Messwandler können auch gleichzeitig oder einzeln zu Biege- und Torsionsschwingungen angeregt werden.
  • Ausgehend davon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Selbstüberwachung beziehungsweise Temperaturbestimmung einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu ermöglichen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße gelöst, wobei die Vorrichtung zumindest eine zum Führen eines Messstoffs dienende Rohrleitung aufweist, die zur Bestimmung der Prozessgröße zu einer Torsions-Schwingung angeregt wird, wobei zumindest ein der Temperaturbestimmung dienendes Referenzelement vorgesehen ist, das bei zumindest einer vorgegebenen Temperatur eine Phasenumwandlung erfährt, welches Referenzelement derart mit der Rohrleitung wirkverbunden ist, dass eine Dämpfung der Schwingung der Rohrleitung in Abhängigkeit der vorliegenden Phase des Referenzelements erfolgt.
  • Es ist somit eine Idee der vorliegenden Erfindung, ein Referenzelement zu verwenden und mit der Rohrleitung zu wirkverbinden, beispielsweise an der Rohrleitung anzubringen oder die Rohrleitung derart auszugestalten, dass sie ein Referenzelement umfasst. Das Referenzelement ist dabei bevorzugt derart ausgestaltet oder besteht aus einem derartigen Material, dass es zumindest eine Phasenumwandlung im Bereich der vorgegebenen Temperatur erfährt. Es ist ferner eine Idee der vorliegenden Erfindung die sich auf die Schwingung der Rohrleitung auswirkenden Effekt dieser Phasenumwandlung zu nutzen, um das Erreichen der vorgegebenen Temperatur beziehungsweise des vorgegebenen Temperaturbereichs zu ermitteln. Das Referenzelement kann dabei derartig ausgestaltet oder mit der Rohrleitung verbunden sein, dass sich das Erreichen des Phasenwandlungspunkts oder das Durchlaufen des Phasenumwandlungspunkts des Referenzelements in einer Dämpfung der Schwingung, in diesem Fall der Torsions-Schwingung, der Rohrleitung beziehungsweise in einer Änderung der Resonanzfrequenz der Rohrleitung niederschlägt. Gleichzeitig kann sich eine Änderung der Phase des Referenzelement auch in einer Änderung der Biegeschwingung der Rohrleitung auswirken, falls die Rohrleitung zu einer solchen Biegeschwingung angeregt wird.
  • In einer Ausführungsform der Vorrichtung handelt es sich bei der Vorrichtung um eine Vorrichtung zur Massedurchflussmessung gem. dem sog. Coriolisprinzip. Derartige Messgeräte sind beispielsweise aus dem Stand der Technik insbesondere der Europäischen Patentanmeldung EP 1502085 A1 bekannt geworden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist das Referenzelement eine Referenzsubstanz mit wenigstens einer, vorzugsweise wiederholt eintretenden, Phasenübergangstemperatur. Als Referenzsubstanz kommt dabei beispielsweise ein Material in Frage, welches wenigstens teilweise oder vollständig aus einem Salz oder einer salzhaltigen Mischung besteht. Ferner kann es sich bei der Referenzsubstanz auch um ein Material handeln, dass ein Eutektikum umfasst, beziehungsweise aus einem Eutektikum besteht.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist das Referenzelement ein Kompartiment auf, in dem die Referenzsubstanz eingeschlossen ist. Ein derartiges Kompartiment beziehungsweise ein Referenzelement mit einem derartigen Kompartiment kann beispielsweise Bestandteil der Rohrleitung sein oder nachträglich an die Rohrleitung angebracht werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform hängt die Dämpfung der Schwingung der Rohrleitung von der Phase der Referenzsubstanz bzw. dem Phasengemisch der Referenzsubstanz bzw. der Temperatur des Messstoffs abhängt. So kann beispielsweise von der gemessenen Dämpfung der Rohrleitung auf die vorliegende Phase der Referenzsubstanz beziehungsweise auf die Temperatur des Messstoffs geschlossen werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform steht das Referenzelement in thermischem Kontakt mit dem Messstoff. Beispielsweise kann das Referenzelement über die Rohrleitung beziehungsweise die Wandung der Rohrleitung oder über entsprechende Leitelemente, die zum thermischen Koppeln des Referenzelements mit dem Messstoff dienen, verbunden sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform wobei das Referenzelement an der Rohrleitung angebracht ist, Bestandteil der Rohrleitung ist, oder mechanisch mit der Rohrleitung koppelt. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass sich ein Phasenübergang, auch als Phasenumwandlung bezeichnet, des Referenzelements beziehungsweise der Referenzsubstanz auf die Torsionsschwingung der Rohrleitung und ggfs auch auf die Biegeschwingung der Rohrleitung auswirkt.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das Kompartiment vollständig oder zumindest teilweise mit der Referenzsubstanz gefüllt. Die Dämpfung kann somit bspw. durch die Energiedissipation in die Referenzsubstanz oder durch ein geändertes Trägheitsmoment der Rohrleitung samt Referenzelement hervorgerufen werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform erfährt die Referenzsubstanz eine Phasenumwandlung von einer festen Phase in eine fluide Phase bzw. von einer fluiden Phase in eine feste Phase. Diese Phasenumwandlung kann beispielsweise bei Erreichen der Phasenumwandlungstemperatur eintreten.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird vermittels der Änderung der in Abhängigkeit der vorliegenden Phase vorhandenen Dämpfung der Torsions-Schwingung der Rohrleitung eine Temperatur, vorzugsweise die Temperatur des Messstoffs, bestimmt. Dazu kann beispielsweise eine Auswerteeinheit vorgesehen sein, die Bestandteil der Vorrichtung ist. Ferner kann dadurch beispielsweise das Durchlaufen einer Temperatur des Messstoffs ermittelt werden. Beispielsweise können dadurch auch das Durchlaufen bestimmter Prozessschritte ermittelt werden. Derartige Prozessschritte sind beispielsweise das sogenannte SIP (Steam In Place) und CIP (Clean In Place) bei den üblicherweise Temperatur von über 100°C erreicht werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird vermittels der Änderung der in Abhängigkeit der vorliegenden Phase vorhandenen Dämpfung der Torsions-Schwingung ein Referenzwert zur Validierung, Kalibrierung oder Justierung eines Temperatursensors bestimmt wird. Zu diesem Zweck kann ebenfalls eine Auswerteeinheit Bestandteil der Vorrichtung sein. Der Referenzwert kann dann zur Kalibrierung eines ebenfalls thermisch mit der Rohrleitung koppelenden Temperatursensors versendet werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Anregung der Rohrleitung zu Torsionsschwingungen und die Erfassung der Torsionsschwingung vermittels elektromagnetischer Erreger- bzw. Detektionseinrichtungen erfolgt. Derartige Erreger- beziehungsweise Detektionseinrichtungen dienen zum Erregen und/oder Erfassen der mechanischen Torsionsschwingungen und/oder auch Biegeschwingungen und sind beispielsweise ebenfalls aus der EP 1154243 A1 bzw. der EP 1502085 A1 bekannt geworden.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung eine erste und eine zweite Rohrleitung auf und wobei die erste Rohrleitung und/oder die zweite Rohrleitung zumindest ein Referenzelement aufweist/aufweisen.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das Referenzelement an die Rohrleitung angepasst und bevorzugt an dem Ort der größten Torsions-Schwingungs-Amplitude der Rohrleitung an der Rohrleitung angebracht. Ferner kann das Referenzelement und die Rohrleitung derartig ausgestaltet sein, dass das Referenzelement mit einem Abschnitt der Rohrleitung, welcher sich an dem Ort der größten Torsionsschwingungs- und/oder Biegeschwingungsamplitude der Rohrleitung befindet, koppelt.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist das Referenzelement messrohrseitig eine gegenüber der messrohr-abgewandten Seite eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweist. Zu diesem Zweck können entsprechende Leitelemente beziehungsweise Isolationselemente an dem Referenzelement vorgesehen sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform wobei das Referenzelement umgebungsseitig thermisch im Wesentlichen isoliert ist.
  • Die Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße gelöst, wobei die Vorrichtung zumindest eine zum Führen eines Messstoffs dienende Rohrleitung aufweist, die zur Bestimmung der Prozessgröße zu einer Torsions-Schwingung angeregt wird, wobei zumindest ein der Temperaturbestimmung dienendes Referenzelement vorgesehen ist, das bei zumindest einer vorgegebenen Temperatur eine Phasenumwandlung erfährt, welches Referenzelement derart mit der Rohrleitung wirkverbunden ist, dass eine Änderung der Resonanzfrequenz der Rohrleitung in Abhängigkeit der vorliegenden Phase des Referenzelements erfolgt.
  • In einer Ausführungsform dieser Vorrichtung dient zumindest ein Abschnitt der Rohrleitung als Referenzelement, wobei die Rohrleitung bevorzugt aus einem Material besteht, das bei einer vorgegebenen Temperatur eine Phasenumwandlung erfährt. Dieser Abschnitt besteht dabei bevorzugt aus einem Material das bei einer vorgegebenen Temperatur eine Phasenwandlung erfährt. Ferner kann dieser Abschnitt ein Material umfassen, also beispielsweise nur teilweise aus einem Material bestehen, welcher bei einer vorgegeben Temperatur eine Phasenumwandlung erfährt. Beispielsweise kann die Rohrleitung schichtweise aufgebaut sein, wobei eine Schicht aus dem Referenzelement beziehungsweise der Referenzsubstanz besteht.
  • Vorgenannte Ausführungsformen beziehen sich also auf eine Vorrichtung die neben der primären Messgröße eine Temperaturüberwachungsvorrichtung mit einem geschilderten Referenzelement aufweist. Derartige Vorrichtungen können bevorzugt in der Prozessautomatisierungstechnik verwendet werden. Ein als Referenzelement dienendes Kompartiment kann beispielsweise aus einem inertem temperaturbeständigen Werkstoff bestehen. Beispielsweise kann eine in einem Referenzelement eingeschlossene Referenzsubstanz, welche zumindest einen reproduzierbare Phasenübergänge bei wenigstens einer Phasenübergangstemperatur aufweist, derart mit der Rohrleitung wirkverbunden sein, dass temperaturabhängige Dämpfungen der Torsions- und/oder Biegeschwingung der Rohrleitung bei unterschiedlichen Temperaturen, insbesondere bei Temperaturen oberhalb beziehungsweise unterhalb der Phasenübergangstemperatur auftreten. Die vorgeschlagene Vorrichtung kann beispielsweise aus ein, zwei oder mehreren Rohrleitungen, die zu Torsions- und/oder Biegeschwingungen angeregt werden, bestehen.
  • Eine Rohrleitung kann beispielsweise ein, zwei oder mehrere Referenzelemente umfassen. Diese Referenzelemente können beispielsweise an den zylindrischen Durchmesser der Rohrleitung angepasst sein und bevorzugt an dem Orten der größten Schwingungsauslenkung der Rohrleitung angeordnet sein.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird es ermöglicht eine in-situ Überwachung einer Temperaturmessung mittels einer Vorrichtung die ein Referenzelement gemäß einer der vorherigen Ausführungsformen umfasst bereitzustellen. Besonders bevorzugt handelt es sich bei der Vorrichtung um einen Coriolis-Massendurchflussmesser. Dabei können die bereits bei den Coriolis-Massendurchflussmesser vorhandenen Erreger- und Detektionseinrichtung zur Messwerterfassung zur Detektion der Dämpfung bzw. der geänderten Resonanzfrequenz der Rohrleitung verwendet werden.
  • Die Aufgabe kann erfindungsgemäß auch durch ein Verfahren gelöst werden, bei dem vermittels einer Auswerteeinheit die Dämpfung der Torsions- und/oder Biegeschwingung der Rohrleitung überwacht wird, und zur Temperaturbestimmung verwendet wird. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein besonderer Betriebsmodus der Vorrichtung vorgesehen sein. So kann beispielsweise in einem ersten Betriebsmodus die Prozessgröße ermittelt werden während in einem zweiten Betriebsmodus vermittels des Referenzelements eine Temperatur beziehungsweise ein Temperaturwert vorzugsweise anhand der vorliegenden Dämpfung der Torsions- und/oder Biegeschwingung der Rohleitung ermittelt wird.
  • Die Dämpfung kann beispielsweise dadurch ermittelt werden, dass die Rohrleitung zu einer Schwingung angeregt wird und danach das Abklingverhalten der Schwingung ermittelt wird. Anstelle der Dämpfung kann auch, die sich in Abhängigkeit der vorliegenden Phase des Referenzelements ändernde Resonanzfrequenz der Rohrleitung zur Temperaturbestimmung verwendet werden. Unter Biegeschwingung wird dabei eine elastische Schwingung des Messrohrs verstanden. Diese Art der Schwingung wird auch als Transversalschwingung bezeichnet. Es handelt sich dabei um Schwingungen die im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Rohrleitung erfolgen. Unter Torsionsschwingung, auch als Drehschwingung bekannt, wird dabei eine Rotation um eine zur Messrohrachse fluchtende Achse verstanden. Entsprechendes gilt für gekrümmte Rohrleitungen.
  • Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigt:
  • 1: eine Ausführungsform der vorgeschlagenen Vorrichtung mit einem Referenzelement in Form eines Kompartiments, welches an eine Rohrleitung angebracht ist,
  • 2: eine Ausführungsform der vorgeschlagenen Vorrichtung mit einem Referenzelement das zwei Kompartimente umfasst, welche an der Rohrleitung angebracht sind,
  • 3: einen Querschnitt durch eine ein Rohrleitung auf der Höhe auf der eine Referenzelement angebracht ist,
  • 4: einen Querschnitt durch eine Rohrleitung mit einem Referenzelement, das der thermischen Kopplung dienende kamm-artige Einsätze aufweist,
  • 5: einen Längsschnitt durch eine Rohrleitung mit einem Referenzelement, welches über Gegengewichte verfügt, und
  • 6: einen Querschnitt durch eine Rohrleitung mit einem Referenzelement, welches über Gegengewichte verfügt.
  • 1 zeigt eine Rohrleitung 17 mit einem an der Rohrleitung angebrachten Referenzelement 5. Die Rohrleitung kann über eine Erreger- bzw. Detektionsschaltung in Torsionsschwingungen um die Rohrachse X versetzt werden und die Torsionsschwingung erfasst werden. Die Torsionsbewegung der Rohrleitung ist durch die Pfeile mit Bezugszeichen T veranschaulicht.
  • Das Referenzelement 5 umfasst ein Kompartiment 6, in welchem eine Referenzsubstanz 7 eingeschlossen ist. Das Referenzelement 5 bzw. das Kompartiment 6 verläuft dabei vorzugsweise umfänglich um die Rohrleitung auf einer Höhe entlang der Längsachse der Rohrleitung 17 herum.
  • Überschreitet die Umgebungstemperatur, bspw. die Temperatur des durch die Rohrleitung 17 fließenden Messstoffs die Phasenübergangstemperatur der Referenzsubstanz, so kann ein Phasenübergang, wie bspw. ein Wechsel des Aggregatzustands, des Referenzelements einsetzen, bspw. von einem Festen in einen Flüssigen oder gasförmigen Zustand. Durch diese Änderung der Phase der Referenzsubstanz 7 erfolgt eine Dämpfung der Torsionsschwingung T, die über eine entsprechende Detektionsschaltung ermittelt werden kann. Aus dieser die Torsionsschwingung T beeinflussenden Dämpfung kann somit auf das Erreichen der Phasenumwandlungstemperatur geschlossen werden. Diese Phasenumwandlungstemperatur kann als Referenzwert bspw. für eine Messwertkorrektur des gemessenen (Massen-)Durchflusses oder der gemessenen Dichte, verwendet werden. Ferne kann dieser Referenzwert als Eich-, Justier-, Kalibrier-, Validier- oder Justierungspunkt für ein weiteres an dem Messrohr angeschlossenes Thermometer, nicht gezeigt, dienen.
  • In 2 ist ein entsprechender Torsionsschwinger gezeigt, der ein Referenzelement 5 aufweist, welche über zwei Kompartimente 61, 62, das sind dichte Kammern, verfügt, wobei das erste Kompartiment 61 mit einer ersten Referenzsubstanz 71 und das zweite Kompartiment 62 mit einer zweiten Referenzsubstanz 72 (teilweise) gefüllt ist. Die Referenzsubstanzen 71, 72 weisen bevorzugt unterschiedliche Phasenübergangstemperaturen auf, so dass zwei vorgegebene Temperaturen vorliegen, bei denen sich das Torsionsschwingungsverhalten der Rohrleitung 1 ändert, welche Temperaturen bzw. Phasenübergange zu o.g. Zwecken verwendet werden können.
  • 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Rohrleitung 17 auf einer Höhe entlang der Rohrleitung 17, auf der das Referenzelement 5 angebracht ist.
  • Das Referenzelement 5 weist dabei eine Wandung auf, die das Kompartiment 6 einschließt, welches Kompartiment 6 die Referenzsubstanz 7 enthält. Die Wandung 18 besteht dabei bevorzugt aus einem thermisch isolierenden Material. Dadurch kann die Referenzsubstanz 7 gegenüber der Prozessumgebung thermisch im Wesentlichen isoliert werden, so dass die Referenzsubstanz 7 in gutem thermischen Kontakt zu der Rohrleitung 17 und zu dem in der Rohrleitung 17 enthaltenen Messstoff steht.
  • 4 zeigt ebenfalls einen Querschnitt durch Rohrleitung 17 und Referenzelement, wobei zur besseren thermischen Kopplung der Referenzsubstanz 7 an die Rohrleitung 17 bzw. den Messstoff kamm-artige Einsätze 20 vorgesehen sind, die in das Kompartiment 6 ragen. Die kamm-artigen Einsätze 20 verlaufen dabei bevorzugt radial.
  • 5 zeigt einen Längsschnitt durch eine Rohrleitung 17 mit einem Referenzelement 5, das neben einem Kompartiment 6 mit einer Referenzsubstanz 7 auch Gegengewichte 19 aufweist.
  • Zum Zwecke der Unterdrückung einer Abgabe von Torsions-Schwingungsenergie an die Umgebung kann bspw. ein einlassseitig und auslassseitig fixierter Gegenschwinger mit Gegengeeichten 19 vorgesehen sein. Der Gegenschwinger dient dazu, solche Torsions-Momenten, die vom vorzugsweise um seine Längsachse X tordierenden Rohrleitung erzeugt werden, weitgehend kompensierende Gegen-Torsionsmomente zu erzeugen und somit die Umgebung der Rohrleitung, insb. aber eine an die Rohrleitung 17 angeschlossene Rohrleitung, weitgehend frei von dynamischen Torsionsmomenten zu halten.
  • Darüberhinaus dient der Gegenschwinger mit Gegengewicht 19 dazu für den oben beschriebenen Fall, dass die Rohrleitung 17 im Betrieb zusätzlich zu Biegeschwingungen angeregt wird. Zu diesen Zwecken wird der, im Vergleich zum Rohrleitung 17 bevorzugt ebenfalls torsions-und/oder biege-elastische, Gegenschwinger im Betrieb zur Rohrleitung außenphasig, insb. gegenphasig, torsionsschwingen gelassen. Dementsprechend ist der Gegenschwinger mit wenigstens einer seiner Gegenschwinger-Torsionseigenfrequenzen möglichst genau auf die Messrohr-Torsisonsschwingfrequenz abgestimmt, mit der dieses im Betrieb schwingen gelassen wird. Durch den Gegenschwinger mit Gegengewicht 17 ist im Normalfall auch die Stelle mit der größten Torsisonschwingungsamplitude vorgegeben. Eine Änderung der Dämpfung und/oder des Trägheitsmoments des Gegenschwingers führt daher zu einer besonders großen Änderung der Torsionsschwingunseigenschaften der Rohrleitung.
  • 6 zeigt einen Querschnitt durch ein Referenzelement 5 mit Dem im Wesentlichen aus den Gegengewichten 19 bestehenden Gegenschwinger. Der Gegenschwinger kann dabei so ausgestaltet sein, dass er ein Referenzelement in Form eines Kompartiments welches zumindest zum Teil mit einer Referenzsubstanz gefüllt ist, umfasst, welches bevorzugt an die Rohrleitung grenzt. Das Kompartiment kann vorzugsweise umfänglich um die Rohrleitung herum verlaufen und ebenfalls wie in 4 gezeigt thermisch isoliert gegenüber der Prozessumgebung sein.
  • Außerhalb an die thermische Isolierung angrenzend kann sich das Gegengewicht 19 des Gegenschwingers befinden bzw. angeordnet sein.
  • Bezugszeichenliste
  • 5
    Referenzelement
    6
    Kompartiment
    7
    Referenzsubstanz
    17
    Rohrleitung
    T
    Torsionsschwingung
    X
    Rohrachse
    61
    Erstes Kompartiment
    62
    Zweites Kompartiment
    71
    Erste Referenzsubstanz
    72
    Zweite Referenzsubstanz
    18
    Thermische Isolierung
    21
    Wandung der Rohrleitung
    19
    Gegengewicht
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1154243 A1 [0002, 0019]
    • EP 1502085 A1 [0002, 0004, 0005, 0009, 0019]
    • EP 0985916 A1 [0003]
    • DE 10203461 A1 [0003]
    • DE 102011089010 [0003]

Claims (18)

  1. Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße, mit zumindest einer zum Führen eines Messstoffs dienenden Rohrleitung (17), die zur Bestimmung der Prozessgröße zu einer Torsions-Schwingung angeregt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein der Temperaturbestimmung dienendes Referenzelement (5) vorgesehen ist, das bei zumindest einer vorgegebenen Temperatur eine Phasenumwandlung erfährt, welches Referenzelement (5) derart mit der Rohrleitung (17) wirkverbunden ist, dass eine Dämpfung der Schwingung der Rohrleitung (17) in Abhängigkeit der vorliegenden Phase des Referenzelements (5) erfolgt.
  2. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei es sich bei der Vorrichtung um eine Vorrichtung zur Massedurchflussmessung gem. dem sog. Coriolisprinzip handelt.
  3. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Referenzelement (5) eine Referenzsubstanz (7) mit wenigstens einer, vorzugsweise wiederholt eintretenden, Phasenübergangstemperatur aufweist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Referenzelement (5) ein Kompartiment (6) aufweist, in dem die Referenzsubstanz (7) eingeschlossen ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Dämpfung der Schwingung der Rohrleitung (17) von der Phase der Referenzsubstanz (7) bzw. dem Phasengemisch der Referenzsubstanz (7) bzw. der Temperatur des Messstoffs abhängt.
  6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Referenzelement (5) in thermischem Kontakt mit der Rohrleitung (17) bzw. dem Messstoff steht.
  7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Referenzelement (5) an der Rohrleitung (17) angebracht ist, Bestandteil der Rohrleitung (17) ist, oder mechanisch mit der Rohrleitung (17) koppelt.
  8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Kompartiment (6) vollständig oder zumindest teilweise mit der Referenzsubstanz (7) gefüllt ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Referenzsubstanz (7) eine Phasenumwandlung von einer festen Phase in eine fluide Phase bzw. von einer fluiden Phase in eine feste Phase erfährt.
  10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei vermittels der Änderung der in Abhängigkeit der vorliegenden Phase vorhandenen Dämpfung der Torsions-Schwingung der Rohrleitung (17) eine Temperatur, vorzugsweise die Temperatur des Messstoffs, bestimmt wird.
  11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei vermittels der Änderung der in Abhängigkeit der vorliegenden Phase vorhandenen Dämpfung der Torsions-Schwingung ein Referenzwert zur Validierung, Kalibrierung oder Justierung eines Temperatursensors bestimmt wird.
  12. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Anregung der Rohrleitung (17) zu Torsionsschwingungen und die Erfassung der Torsionsschwingung vermittels elektromagnetischer Erreger- bzw. Detektionseinrichtungen erfolgt.
  13. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorrichtung eine erste und eine zweite Rohrleitung aufweist und die erste Rohrleitung und/oder die zweite Rohrleitung zumindest ein Referenzelement aufweist.
  14. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Referenzelement (5) an die Rohrleitung (17) angepasst ist und bevorzugt an dem Ort der größten Torsions-Schwingungs-Amplitude der Rohrleitung (17) an der Rohrleitung (17) angebracht ist.
  15. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Referenzelement (5) messrohrseitig eine gegenüber der messrohrabgewandten Seite eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweist.
  16. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Referenzelement (5) umgebungsseitig thermisch im Wesentlichen isoliert ist.
  17. Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße, mit zumindest einer zum Führen eines Messstoffs dienenden Rohrleitung(17), die zur Bestimmung der Prozessgröße zu einer Torsions-Schwingung angeregt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein der Temperaturbestimmung dienendes Referenzelement (5) vorgesehen ist, das bei zumindest einer vorgegebenen Temperatur eine Phasenumwandlung erfährt, welches Referenzelement (5) derart mit der Rohrleitung (17) wirkverbunden ist, dass eine Änderung der Resonanzfrequenz der Rohrleitung (17) in Abhängigkeit der vorliegenden Phase des Referenzelements (5) erfolgt.
  18. Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei zumindest eine Abschnitt der Rohrleitung (17) als Referenzelement (5) dient, und die Rohrleitung (17) bevorzugt aus einem Material besteht, das bei einer vorgegebenen Temperatur eine Phasenumwandlung erfährt.
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