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Die
Erfindung betrifft einen Messaufnehmer vom Vibrationstyp. Insbesondere
beschäftigt
sich die Erfindung mit der Fixierung von Messrohren eines solchen
Messaufnehmers vom Vibrationstyp, beispielsweise eines nach dem
Coriolis-Prinzip arbeitenden Massedurchflussaufnehmers, in einem
dem schwingfähigen
Haltern des Messrohrs dienenden Trägerelement.
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Zum
Messen bzw. zum Erfassen einer Prozeßgröße von in Rohrleitungen strömenden Medien, insb.
zum Erfassen strömungsdynamischer
und/oder rheologischer Meßgrößen von
Fluiden, werden in der Mess- und Automatisierungstechnik nach den
verschiedensten physikalischen Prinzipien arbeitende In-Line-Meßgeräte verwendet.
Zum Erfassen der jeweiligen Prozeßgröße, beispielsweise eines Massendurchflusses,
einer Dichte und/oder einer Viskosität eines Fluids, weist das In-Line-Meßgerät einen
entsprechenden, zumeist physikalisch-elektrischen, Meßaufnehmer
auf, der in den Verlauf der das Medium jeweils führenden Leitung eingesetzt
ist und der dazu dient, wenigstens ein die primär erfaßte Prozeßgröße möglichst genau repräsentierendes,
insb. elektrisches, Meßsignal
zu erzeugen. Der Meßaufnehmer
ist dabei z.B. mittels Flanschen mediumsdicht, insb. druckdicht,
und zumeist auch dauerhaft mit der Leitung verbunden.
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Zum
Betrieb des Meßaufnehmers,
insb. auch zur Weiterverarbeitung oder Auswertung des wenigstens
einen Meßsignals,
ist dieser ferner mit einer entsprechenden Meßgerät-Elektronik verbunden. Bei In-Line-Meßgeräten der
beschriebenen Art ist die Meßgerät-Elektronik wiederum üblicherweise über ein
angeschlossenes Datenübertragungs-System mit anderen
In-Line-Meßgeräten und/oder
mit entsprechenden Prozeß-Leitrechnern verbunden,
wohin sie die Meßwertsignale
z.B. via (4 mA bis 20 mA)-Stromschleife
und/oder via digitalen Daten-Bus sendet. Als Datenübertragungs-Systeme dienen hierbei
oftmals, insb. serielle, Feldbus-Systeme, wie z.B. PROFIBUSPA, FOUNDATION
FIELDBUS sowie die entsprechenden Übertragungs-Protokolle.
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Mittels
der Prozeß-Leitrechner
können
die übertragenen
Meßwertsignale
weiterverarbeitet und als entsprechende Meßergebnisse z.B. auf Monitoren
visualisiert und/oder in Steuersignale für Prozeß-Stellglieder, wie z.B. Magnet-Ventile,
Elektro-Motoren
etc., umgewandelt werden. Zur Aufnahme der Meßgerät-Elektronik umfassen solche In-Line-Meßgeräte ferner
ein Elektronik-Gehäuse, das,
wie z.B. in der WO-A 00/36 379 vorgeschlagen, vom Meßaufnehmer
entfernt angeordnet und mit diesem nur über eine flexible Leitung verbunden
sein kann oder das, wie z.B. auch in der EP-A 1 296 128 oder der
WO-A 02/099363 gezeigt, direkt am Meßaufnehmer, insb. einem den
Meßaufnehmer
einhausenden Meßaufnehmer-Gehäuse, angeordnet
ist.
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Für die Messung
speziell von Massendurchflüssen,
Dichten und/oder Viskositäten
strömender Medien
haben sich bereits seit längerem In-Line-Meßgeräte mit einem
in den Verlauf einer das zu messende Fluid führenden Rohrleitung einzusetzenden
Meßaufnehmer
vom Vibrationstyp etabliert. Derartige In-Line-Meßgeräte bzw.
Meßaufnehmer, ihr
mechanischer Aufbau oder auch entsprechende Meßsignale erzeugende Meß- und Auswerteverfahren
sind beispielsweise in der EP-A 189 230, der EP-A 527 176, der EP-A
1 154 243, der EP-A 1 158 289, der EP-A 1 223 412, der EP-A 1 296
128, der US-A 45 24 610, der US-A 47 68 384, der US-A 48 01 897,
der US-A 48 23 614, der US-A 52 31 884, der US-A 53 59 881, der
US-A 56 02 345, der US-A 56 61 232, der US-A 56 87 100, der US-A
60 06 609, der US-B 63 27 915, der US-B 63 43 517, der US-B 63 54
154, der US-B 64 87 917, der US-B 65 13 393, der US-B 66 34 241,
der US-A 2003/0154804, der US-A 2003/0097881, der US-A 2003/0097884,
der WO-A 88 02 476, der WO-A 95/16 897, der WO-A 01/02813, der WO-A
01/02816, der WO-A 02/099363, der WO-A 03/048693 u.v.a. ausführlich beschrieben.
Insbesondere sind in der US-B 66 34 241, der US-B 64 87 917, der
US-B 63 54 154, der US-B 63 43 517, der US-B 63 27 915 Meßaufnehmer vom
Vibrationstyp, insb. Coriolis-Massedurchflußaufnehmer, gezeigt, die jeweils
umfassen:
- – wenigstens
ein ein Einlassende und ein Auslassende aufweisendes, zumindest
zeitweise vibrierendes Messrohr zum Führen des zu messenden Fluids,
- – wobei
das Messrohr zum Hindurchströmenlassen
des Fluids über
ein in das Einlassende mündendes
erstes Rohrsegment und über
ein in das Auslassende mündendes
zweites Rohrsegment mit einer angeschlossenen Rohrleitung kommuniziert,
und
- – wobei
das Messrohr im Betrieb mechanische Schwingungen um eine die beiden
Rohrsegmente verbindende gedachte Schwingungsachse ausführt, sowie
- – ein
massives Trägerelement
aus Metall zum schwingfähigen
Haltern des Messrohrs,
- – mit
einem eine Durchgangsöffnung
aufweisenden ersten Endstück
zum Fixieren des ersten Rohrsegments und
- – mit
einem eine Durchgangsöffnung
aufweisenden zweiten Endstück
zum Fixieren des zweiten Rohrsegments,
- – wobei
sich durch jede der beiden Durchgangsöffnungen jeweils eines der
beiden Rohrsegmente erstreckt und jede der beiden Durchgangsöffnungen
einen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als ein Außendurchmesser
des jeweils zugehörigen
Rohrsegments, so daß zwischen Rohrsegment
und Endstück
ein Zwischenraum gebildet ist.
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Des
weiteren umfassen Meßaufnehmer
der beschriebenen Art eine mit einer entsprechenden Meßgerät-Elektronik
elektrisch verbundene, dem Antreiben des wenigstens einen Meßrohrs dienende
Erregeranordnung mit einem auf das Meßrohr mechanisch einwirkenden,
insb. elektro-dynamischen oder elektro-magnetischen, Schwingungserreger
sowie eine Schwingungsmeßsignale
liefernden Sensoranordnung, die wenigstens zwei voneinander beabstandete,
auf Vibrationen des Meßrohrs
reagierende Sensorelemente aufweist. Im Betrieb wird die Erregeranordnung
von der Meßgerät-Elektronik
mittels entsprechender Erregersignale in geeigneter Weise so angesteuert,
daß das
Meßrohr
zumindest temporär
Vibrationen, insb. Biegeschwingungen, ausführt.
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Der
Vollständigkeit
halber sei noch erwähnt, daß die gezeigten
Trägerelemente üblicherweise
zu einem das wenigstens eine Meßrohr
mit den daran angeordneten Schwingungserregern und -sensoren sowie
allfällige
weitere Komponenten des Meßaufnehmers
einhausenden Meßaufnehmer-Gehäuse vervollständigt sind.
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Prinzipiell
gibt es bei derartigen Messaufnehmern nur zwei Arten von Rohrverläufen, nämlich einerseits
gerade Messrohre und andererseits gebogene Messrohr-Schleifen, unter
denen die U-förmigen oder
U-ähnlichen
wohl die bevorzugten Rohrformen darstellen. Insbesondere bei dem
Messen von Massedurchflüssen
dienenden Coriolis-Massedurchflussaufnehmern
werden bei beiden Arten von Rohrverläufen aus Symmetriegründen zumeist
zwei im Ruhezustand in zwei parallelen Ebenen parallel zueinander
verlaufende und zumeist auch parallel vom Fluid durchströmte gerade
Messrohre bzw. entsprechende Messrohr-Schleifen verwendet. Zu der
einen der beiden Varianten mit zwei parallelen geraden Rohren kann
beispielsweise auf die US-A 47 68 384, die US-A 47 93 191 und die
US-A 56 10 342 sowie zu der anderen Variante mit zwei parallelen,
insb. identisch geformten, U-förmigen
Rohrschleifen z.B. auf die US-A 41 27 028 verwiesen werden. Neben
den vorbeschriebenen Typen von nach dem Coriolis-Prinzip arbeitenden
Massedurchflussaufnehmern mit Doppel-Messrohranordnung hat sich bereits seit
längerem
ein weiterer Typ Messaufnehmer am Markt etabliert, nämlich solche
mit einem einzigen geraden oder gebogenen Messrohr. Derartige Messaufnehmer
sind z.B. in der US-A 45 24 610, der US-A 48 23 614, der US-A 52
53 533, der US-A 60 06 609 oder in der WO-A 02/099363 beschrieben.
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Für den Fall,
daß es
sich bei dem verwendeten Meßaufnehmer
um einen solchen mit einem einzigen geraden Meßrohr handelt, sind im Meßaufnehmer
ferner ein, insb. schwingfähig
im Meßaufnehmer-Gehäuse aufgehängtes, am
Meßrohr
fixierter Gegenschwinger vorgesehen, der abgesehen vom Haltern des
Schwingungserregers und der Sensorelemente, dazu dient, das vibrierende
Meßrohr
von der angeschlossenen Rohrleitung schwingungstechnisch zu entkoppeln.
Der Kompensationszylinder kann dabei z.B. als ein koaxial zum Meßrohr angeordneter
rohrförmiger
Kompensationzylinder oder kastenförmiger Tragrahmen ausgeführt sein.
Den referierten Merkmalsensembles der einzelnen vorbeschriebenen
Meßaufnehmer
ist noch hinzuzufügen, dass
ein gerades Meßrohr
bzw. gerade Meßrohre
bevorzugt aus reinem Titan, einer Titan-Legierung mit hohem Titangehalt,
reinem Zirconium oder einer Zirconium-Legierung mit hohem Zirconiumgehalt
bestehen, da sich gegenüber
Meßrohren
aus rostfreiem Stahl, der bei geraden Meßrohren an sich möglich ist, kürzere Baulängen ergeben,
und dass ein gebogenes Meßrohr
bzw. gebogene Meßrohre
bevorzugt aus rostfreiem Stahl bestehen, obwohl Titan oder Zirconium
bzw. deren Legierungen auch hier als Material der Meßrohre möglich sind.
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Bei
In-Line-Meßgeräten der
beschriebenen Art, die als Coriolis-Massendurchflußmesser
eingesetzt werden, ermittelt die jeweilige Meßgerät-Elektronik im Betrieb u.a.
eine Phasendifferenz zwischen den beiden von den Sensorelementen
gelieferten Schwingungsmeßsignalen
und gibt die Meßgerät-Elektronik
an ihrem Ausgang ein davon abgeleitetes Meßwertsignal ab, das einen mit
dem zeitlichen Verlauf des Massendurchflusses korrespondierenden
Meßwert
darstellt. Soll, wie bei derartigen In-Line-Meßgeräten üblich, auch die Dichte des
Mediums gemessen werden, so ermittelt die Meßgerät-Elektronik anhand der Schwingungsmeßsignale weiters
eine momentane Schwingfrequenz der Meßrohre. Außerdem kann beipsielsweise
auch die Viskosität
des Mediums anhand der zur Aufrechterhaltung von den Meßrohr-Schwingungen
erforderlichen Leistung, insb. einem entsprechenden Erregerstrom für die Erregeranordnung,
gemessen werden.
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Neben
der Möglichkeit
des gleichzeitigen Messens meherer solcher Prozeßgrößen, insb. des Massendurchflusses,
der Dichte und/oder der Viskosität,
mittels ein und desselben Meßgerät besteht
ein weiterer wesentlicher Vorteil von In-Line-Meßgeräten mit Meßaufnehmern vom Vibrationstyp
u.a. darin, daß sie
eine sehr hohe Meßgenauigkeit
bei vergleichsweise geringer Störempfindlichkeit
aufweisen. Darüber
hinaus kann ein solches Meßgerät für praktisch
jedes fließ-
oder strömunsgfähiges Medium
verwendet und praktisch in jedem Anwendungsbereich in der Mess-
und Automatisierungstechnik eingesetzt werden.
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Bei
der Fertigung solcher Meßaufnehmer vom
Vibrationstyp, wie auch bereits in der US-A 56 10 342, der US-A
60 47 457, der US-B 61 68 069, der US-A 65 98 281, der US-B 66 34
241 oder auch der WO-A 03/048693 ausführlich diskutiert, kann die
Befestigung des Meßrohrs
innerhalb des Trägerelements,
sei es durch Schweißen,
Löten und/oder
Verpressen, ein besonderes Problem, insb. im Hinblick auf die Stabilität des Nullpunkts
und/oder die Verfügbarkeit
des Meßaufnehmers,
darstellen. Zudem können,
wie der der US-A 60 47 457, US-B 61 68 069, der US-B 65 98 281,
der US-B 66 34 241 oder der US-B 65 23 421 entnehmbar, erhebliche
Probleme beim Befestigen des Meßrohrs
innerhalb des Trägerelements
auftreten, wenn Meßrohr
und Trägerelement
aus verschiedenen Materialien, beispielsweise Titan und Edelstahl,
bestehen.
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Wie
weiterhin, u.a. auch in der US-A 56 10 342, der US-A 60 47 457 oder
der WO-A 03/048693, ausgeführt,
kann eine geeignete Lösung
des Problems darin bestehen, daß das
Meßrohr
durch Kraft- und/oder Formschluß im
Trägerelement
endseitig fixiert wird, wobei dieser Kraft- und/oder Formschluß mittels
Kaltverformung der Endstücke
und/oder der Rohrsegmente hergestellt werden. Untersuchungen an
nach diesem Verfahren gefertigten Messaufnehmern haben jedoch gezeigt,
dass die üblicherweise unterschiedlichen
Ausdehnungsverhalten der oben erwähnten Endstücke und der darin jeweils eingespannten
Rohrsegmente des Messrohrs dazu führen können, dass die durch die Endstücke auf
das Messrohr ausgeübten
Einspannkräfte
bei Temperaturschwankungen, insb. bei allfälligen Temperaturschocks wie
sie z.B. bei turnusmässig
durchgeführten
Reinigungsmassnahmen mit extrem heissen Spülflüssigkeiten auftreten können, unter
einen kritischen Wert sinken können.
Dies wiederum kann bedeuten, dass Endstück und Messrohr aufgrund von thermisch
bedingten Ausdehnungen den durch das Walzen herbeigeführten mechanischen
Kontakt verlieren und somit das Trägerelement gegen das Messrohr
um die oben erwähnte
Schwingungsachse verdrehbar wird. Für denn dann, insb. bei Messaufnehmern
mit im Betrieb auch Torsionsschwingungen um die Schwingungsachse
ausführenden
Messrohren, nicht mehr sicher auszuschliessenden Fall eines Verdrehens
des Trägers
wäre ein
Auswechseln des gesamten Messgeräts
praktisch unvermeidlich. Vergleichbare Effekte sind in diesem Zusammenhang auch
in der WO-A 03/048693 oder der US-B 65 98 281 diskutiert worden.
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Ausgehend
von den vorbeschriebenen Nachteilen im Stand der Technik, die mit
den herkömmlicherweise
bei der Herstellung von Meßaufnehmern
der beschriebenen Art zur Fixierung von Meßrohren im Trägerelement
angewendeten Verfahren einhergehen, besteht eine Aufgabe der Erfindung darin,
Messaufnehmer vom Vibrationstyp dahingehend zu verbessern, dass
möglichst
unter Verzicht auf Schweiß-
oder Lötverbindungen
zwischen Meßrohr
und Trägerelement
eine mechanisch hochfeste und mechanisch hochbelastbare mechanische
Verbindung geschaffen werden kann.
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Zur
Lösung
der Aufgabe besteht die Erfindung in einem Messaufnehmer vom Vibrationstyp, insb.
zum Erzeugen von massedurchflussabhängigen Corioliskräften und/oder
zum Erzeugen von viskositätsabhängigen Reibungskräften in
strömenden Fluiden.
Der erfindungsgemäße Messaufnehmer
umfaßt
wenigstens ein ein Einlassende und ein Auslassende aufweisendes,
zumindest zeitweise vibrierendes Messrohr, das zum Hindurchströmenlassen
des zu messenden Fluids über
ein in das Einlassende mündendes
erstes Rohrsegment und über
ein in das Auslassende mündendes
zweites Rohrsegment mit einer angeschlossenen Rohrleitung kommuniziert, sowie
ein Trägerelement
zum schwingfähigen
Haltern des Messrohrs mit einem eine Durchgangsöffnung aufweisenden ersten
Endstück
zum Fixieren des ersten Rohrsegments und mit einem eine Durchgangsöffnung aufweisenden
zweiten Endstück
zum Fixieren des zweiten Rohrsegments, wobei das Messrohr im Betrieb
mechanische Schwingungen um eine die beiden Rohrsegmente verbindende
gedachte Schwingungsachse ausführt,
und wobei sich durch jede der beiden Durchgangsöffnungen jeweils eines der
beiden Rohrsegmente erstreckt und jede der beiden Durchgangsöffnungen
einen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als ein Außendurchmesser
des jeweils zugehörigen
Rohrsegments, so daß zwischen
Rohrsegment und Endstück
ein Zwischenraum gebildet ist. Der erfindungsgemäße Messaufnehmer umfaßt weiters
wenigstens einen, insb. metallischen, ersten Federkörper, der
auf eines der beiden Rohrsegmente aufgeschoben ist. Der Federkörper füllt den
zwischen Rohrsegment und Endstück gebildeten
Zwischenraum zumindest teilweise aus, wobei er derart im Zwischenraum
angeordnet ist, daß er
zumindest abschnittsweise sowohl das zugehörige Rohrsegment als auch das
zugehörige
Endstück kontaktiert
und daß er
zumindest abschnittsweise radial wirkenden Verformungskräften unterworfen
ist. Aufgrund von damit einhergenden elastischen Verformungen ist
der Federkörper
gegen das zugehörige
Rohrsegment und das zugehörige
Endstück
gedrückt
gehalten, wodurch das jeweilge Rohrsegment in der zughörigen Durchgangsöffnung festgeklemmt ist.
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Nach
einer ersten Ausgestaltung des Messaufnehmers der Erfindung ist
der Federkörper
als Federpaket ausgebildet, das aus zwei oder mehreren, sich bezüglich der
Schwingungsachse im wesentlichen radial erstreckenden Federblechen
besteht, und das den zwischen Rohrsegment und Endstück gebildeten
Zwischenraum zumindest teilweise so ausfüllt, daß die Federbleche sowohl das
zugehörige Rohrsegment
als auch das zugehörige
Endstück kontaktieren.
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Nach
einer zweiten Ausgestaltung des Messaufnehmers der Erfindung sind
die Federbleche im wesentlichen ringscheibenförmig ausgebildet.
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Nach
einer dritten Ausgestaltung des Messaufnehmers der Erfindung weisen
die Federbleche eine im wesentlichen sternförmige und/oder mäanderförmige Struktur
auf.
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Nach
einer vierten Ausgestaltung des Messaufnehmers der Erfindung sind
die Federbleche mit im wesentlichen radialen Schlitzen versehen.
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Nach
einer fünften
Ausgestaltung des Messaufnehmers der Erfindung liegen die Federbleche
in Richtung der Schwingungsachse hintereinander.
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Nach
einer sechsten Ausgestaltung des Messaufnehmers der Erfindung bestehen
die Federbleche aus Metall, insb. aus Federstahl.
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Nach
einer siebenten Ausgestaltung des Messaufnehmers der Erfindung ist
zwischen zumindest zwei Federblechen eine Vibrationen dämpfende Schicht
aus Kunststoff vorgesehen.
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Nach
einer achten Ausgestaltung des Messaufnehmers der Erfindung ist
eine mit dem Endstück, insb.
lösbar,
verbundene Klemmvorrichtung für
die Federbleche vorgesehen, die im wesentlichen in Richtung der
Schwingungsachse wirkende Verformungskräfte in das Federpaket einleitet.
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Nach
einer neunten Ausgestaltung des Messaufnehmers der Erfindung ist
ein zweiter Federkörper
auf das wenigstens eine Rohrsegment aufgeschoben, und ist zwischen
den beiden Federkörpern eine
Abstandshülse
angeordnet.
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Ein
Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Fixierung des Messrohrs
im Meßaufnehmer zumindest
anteilig mittels einer reibschlüssigen
Verbindung zu realisieren, die vergleichsweise einfach, insb. auch
wieder lösbar,
zu montieren ist und bei der, falls erforderlich, ohne weiteres
auch auf Standardverbindungselemente, wie z.B. Ringfedern, Spieth-Hülsen, Sternscheiben
oder dergleichen, zurückgegriffen
werden kann.
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Ein
wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht u.a. darin, dass, falls
erforderlich, auf einen Löt- oder
Schweissprozess zur Fixierung des Metallkörpers auf dem Messrohr verzichtet
werden kann, da es durch die Einwirkung des Druckes zu einer sehr stabilen
mechanischen Verbindung zwischen Messrohr und Metallkörper kommt.
Diese ist so fest, dass sie sich auch durch lange andauernde Biege- und/oder
Torsionsschwingungen des Messrohrs um die Schwingungsachse praktisch
nicht löst.
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Durch
die Verwendung eines in Richtung der Schwingungsachse länglich gestreckten
Federkörpers,
beispielsweise bei der Verwendung eines aus Sternscheiben zusammengesetzten
Federpakets oder einer Spieth-Hülse,
kann zudem auf sehr einfache Art und Weise sichergestellt werden,
dass, trotz einer entlang der durch das Federpaket gebildeten Einspannstelle
wirkenden vergleichsweise hohen Einspannkraft, das Lumen der Rohrsegmente
des Messrohrs auch an diesen Einspannstellen praktisch nicht eingeengt
wird und somit die ideale kreiszylindrische Form des Meßrohrlumens
im wesentlichen erhalten bleibt. Jedenfalls kann ohne weiteres sicher gestellt
werden, daß eine
unter Einwirkung der vom Federkörper
ausgehenden Einspannkräfte
allfällig auftretende
Verkleinerung des Außendurchmessers des
jeweiligen Rohrsegments sehr gering ausfällt im Vergleich zu einer mit
der elastischen Verformung des aufgeschobenen Federkörpers einhergehenden Vergrößerung eines
entsprechenden Innendurchmessers des Federkörpers. Anders gesagt, es kann dafür Sorge
getragen werden, daß der
Reibschluß im wesentlichen
durch eine Gestaltänderung
im Federkörper
bei gleichzeitig weitgehend formstabil bleibendem Meßrohr bewirkt
wird. Infolgedessen können Ablagerungen
im Meßrohr
wirksam vermieden werden, die sich ansonsten im Betrieb des Meßaufnehmers
ggf. bilden würden.
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Die
Erfindung und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nun anhand
der Figuren der Zeichnung näher
erläutert,
in der – teilweise
perspektivisch – verschiedene
Ausführungsbeispiele
dargestellt sind und in der gleiche Teile jeweils mit denselben
Bezugszeichen bezeichnet sind.
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1 zeigt
in geschnittener Ansicht für
die Erfindung wesentliche Teile eines Ausführungsbeispiels eines Meßaufnehmers
vom Vibrationstyp mit wenigstens einem Messrohr,
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2a zeigt
perspektivisch-schematisch in teilweise geschnittener Ansicht Teile
des Meßaufnehmers
von 1,
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2b zeigt
perspektivisch-schematisch in einer Explosionssansicht die in 2a dargestellten Teile
des Meßaufnehmers,
und
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3a,
b zeigen ein für
die Fixierung des Messrohrs innerhalb des Meßaufnehmers geeignetes Federblech.
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In
den 1, 2a und 2b sind
für die Erfindung
wesentliche Teile eines Meßaufnehmers vom
Vibrationstyp, z.B. eines Coriolis- Massedurchflussaufnehmers, dargestellt,
während
restliche und zur vollen Funktion ebenfalls erforderlichen Teile
aus Übersichtlichkeitsgründen nicht
gezeigt sind; insoweit wird insb. auf die erwähnten Dokumente des Standes
der Technik verwiesen.
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Der
Messaufnehmer umfaßt
wenigstens ein im Betrieb ein zu messendes Fluid, z.B. einer Flüssigkeit,
einem Dampf oder einem Gas, führendes – hier nur
teilweise gezeigtes – Meßrohr 1 mit
einem Einlassende und einem Auslassende. Das Messrohr ist im Betrieb
des Messaufnehmers in den Verlauf einer vom Fluid durchströmten Rohrleitung
eingesetzt, wobei das Messrohr 1 zum Hindurchströmenlassen des
Fluids über
ein in das Einlassende mündendes erstes
gerades Rohrsegment 11 und über ein in das Auslassende
mündendes
zweites gerades Rohrsegment 12 mit einer angeschlossenen
Rohrleitung kommuniziert. Zum Anschließen des Messrohrs 1 an die
Rohrleitung können
in der dem Fachmann bekannten Weise z.B. Flansche 14, 15 oder
Verschraubungen oder dgl. dienen. Im Betrieb des Meßaufnehmers
wird das Meßrohr 1 zumindest
zeitweise vibrieren gelassen, um das Fluid beschreibende Reaktionskräfte, z.B.
mit dem Massedurchfluss korrelierte Corioliskräfte und/oder mit der Viskosität korreliert Reibungskräfte, zu
erzeugen, wobei das Meßrohr 1 zumindest
anteilig mechanische Schwingungen um eine die beiden Rohrsegmente 11, 12 verbindende gedachte
Schwingungsachse S ausführt.
Zum Erfassen von Vibrationen des Messrohrs 1 und zum Erzeugen
von mit diesen korrespondierenden Schwingungsmeßsignalen können in der dem Fachmann bekannten
Weise entsprechende, hier nicht dargestellte, Schwingungssensoren
in der Nähe
des Messrohrs 1 angebracht sein.
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Zum
schwingfähigen
Haltern des Meßrohrs dient
ein zumindest über
die beiden Rohrsegmente 11, 12 mit dem Messrohr 1 verbundenes
und dieses zumindest teilweise umhüllendes Trägerelement 2, das
z.B. kastenförmig
oder, wie insb. in den 2a, b dargestellt, rohrförmig ausgebildet
sein kann.
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Das
Rohrsegment 11 ist von einer sich entlang desselben im
wesentlichen koaxial erstreckenden Durchgangsöffnung 21A eines ersten
Endstücks 21 aufgenommen,
während
das Rohrsegment 12 in eine sich entlang desselben erstreckenden
Durchgangsöffnung 22A eines
zweiten Endstücks 22 gesteckt
ist. Wie in 1 dargestellt, sind die beiden Endstücke 21, 22 außer über das
Messrohr 1 mittels wenigstens eines weiteren, beispielsweise
rohrförmigen
oder plattenförmigen,
Verbindungstück 23 des Trägerelements 2 miteinander
mechanisch verbunden. Jede der beiden Durchgangsöffnungen 21A, 22A weist
einen Innendurchmesser auf, der größer ist als ein Außendurchmesser
des jeweils zugehörigen
Rohrsegments 11 bzw. 12, so daß zwischen dem jeweiligen Rohrsegment 11, 12 und
dem jeweilgen Endstück 21 bzw. 22 ein
Zwischenraum 21B bzw. 22B gebildet ist.
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Zum
mechanischen Verbinden des Rohrsegements 11 mit dem zugehörigen Endstück 21 dient wenigstens
ein erster Federkörper 31,
der auf das Rohrsegment 11 aufgeschoben ist. Der Federkörper 31 ist
dabei derart im Zwischenraum 21B angeordnet, daß er zumindest
abschnittsweise sowohl das Rohrsegment 11 als auch das
Endstück 21 kontaktiert.
Zu dem ist der Federkörper 31 so
ausgebildet und so im Zwischenraum 21B angeordnet, daß er zumindest
abschnittsweise radial wirkenden Verformungskräften unterworfen und aufgrund
von damit einhergehenden elastischen Verformungen gegen das zugehörige Rohrsegment 11 und
das zugehörige Endstück 21 gedrückt gehalten
ist. Das Rohrsegment 11 wird also praktisch mit dem Endstück 21 verklemmt.
Auf diese Weise wird ein mechanisch hochfester und dauerhafter Reibschluß zwischen
Rohrsegment 11 und Federkörper 31 einerseits
und zwischen Federkörper 31 und
Endstück 21 andererseits hergestellt,
der hervorragend dazu geeignet ist, das betriebsgemäß hochfrequent
vibrierende Meßrohr 1 dauerhaft
und sicher mit dem Trägerelement 2 zu verbinden.
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Zum
Bewirken der für
die Verformung des Ferderkörpers 3 erforderlichen
Spannkräfte
ist ferner eine mit dem Endstück 21,
insb. lösbar,
verbundene Klemmvorrichtung 5 für den Federkörper 3 vorgesehen,
die im wesentlich in Richtung der Schwingungsachse S wirkende Verformungskräfte in den
Federkörper 3 einleitet.
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Nach
einer Ausgestaltung der Erfindung ist der wenigstens eine Federkörper 31 als
ein Federpaket ausgebildet, das aus zwei oder mehreren, sich bezüglich der
Schwingungsachse S im wesentlichen radial erstreckenden und in Richtung
der Schwingungsachse S hintereinander liegenden Federblechen 31A, 31B besteht.
Das Federpaket füllt
dabei den zwischen Rohrsegment 11 und Endstück 21 gebildeten
Zwischenraum 21B zumindest teilweise so aus, daß die Federbleche 31A, 31B sowohl
das zugehörige
Rohrsegment 11 als auch das zugehörige Endstück 21 kontaktieren.
Zur weiteren Erhöhung der
Dämpfung,
also zur Verringerung der mechanischen Güte des Federpakets, kann beispielsweise zwischen
zwei oder mehren Federblechen 31A, 31B jeweils
eine Vibrationen dämpfendem
Schicht aus Kunststoff eingebracht sein.
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Die
Federbleche 31 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel im wesentlichen
ringscheibenförmig ausgebildet
und mit im wesentichen radialen Schlitzen versehen, die vorzugsweise
so angelegt sind, daß die
Federbleche 31A, 31B eine im wesentlichen sternförmige oder
auch mäanderförmige Struktur aufweisen,
vg. 2b, 3a, 3b. Derartige, insb.
als Sternscheiben ausgebildete, Federbleche 31A, 31B können beispielsweise
auch als Normteile bezogen werden.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Federkörper 31 als
eine Spieth-Hülse oder
als ein Ringfeder-Spannelement ausgebildet.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist, insb. für den Fall, daß der Federkörper 31 als
Federpaket ausgebildet ist, ferner ein zweiter Federkörper 32 vorgesehen,
der ebenfalls auf das Rohrsegment 11 aufgeschoben und in
vergleichbarer Weise zum Federkörper 31 mit
dem Endstück 21 verklemmt
ist. Bei dieser Weiterbildung der Erfindung ist, wie in 1, 2a,
b dargestellt, zwischen den beiden Federkörpern 31, 32 ferner
eine biegesteife, im Vergleich zu den beiden Federkörpern 31, 32 nicht
verformbare Abstandshülse 33 vorgesehen,
die im wesentlichen koaxial zum Rohrsegment 11 verlaufend im
Meßaufnehmer
angeordnet ist und die dazu dient, die von den beiden Federkörpern 31, 32 erzeugten Haltekräfte und
-momente im Vergleich zu lediglich aneinander gereihten Federkörpern auf
sehr einfache Weise deutlich zu erhöhen.
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Ein
wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass unter
Beibehaltung der Vorteile des bereits in der US-A 56 10 342 beschriebenen Verfahrens
zur Herstellung von Messaufnemern, nämlich das Messrohr 1 unter
Verzicht auf Schweiss- oder Lötverbindungen
und somit unter Vermeidung von Wärmespannungen
schonend am Trägerelement 2 zu
fixieren, auf sehr einfache Weise eine erhebliche Verbesserung der
Festigkeit und insb. auch der Beständigkeit der mechanischen Verbindung
zwischen Messrohr 1 und Trägerelement 2 erzielt
werden kann. Des weiteren kann sichergestellt werden, daß das Meßrohr trotz
der hohen Einspannkräfte,
mit denen es im Trägerelement 2 gehalten
ist, selbst kaum Verformungen erfährt und somit über die
gesamte Meßrohrlänge auch
nach dem Einbau einen weitgehend gleichbleibenden uniformen Querschnitt aufweist.