DE1548971C - Massendurchflußmesser mit oszillierendem in Richtung der Corioliskräfte frei beweglichem Rohrabschnitt - Google Patents
Massendurchflußmesser mit oszillierendem in Richtung der Corioliskräfte frei beweglichem RohrabschnittInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Massendurchflußmesser,
mit einem vom Medium durchflossenen Rohrabschnitt, der an einem eine Oszillation
ausführenden Gestell so gelagert ist, daß er in Richtung der auftretenden Corioliskräfte frei beweglieh
ist.
Bekannte Massendurchflußmesser dieser Art sind z. B. in der französischen Patentschrift 1 260 288, der
deutschen Auslegeschrift 1 114 331 und der USA.-Patentschrift 2 821084 beschrieben. Da die auftretende
Corioliskraft von der Frequenz und der Amplitude der Oszillation des Rohrabschnittes abhängt,
ist bei den bekannten Geräten eine Stabilisierung des Schwingungsgenerators bzw. -antriebs notwendig, um
Meßfehler zu vermeiden. Bei dem in der französischen Patentschrift 1 260 288 beschriebenen Massendurchflußmesser
wird der nachteilige Einfluß von Frequenzschwankungen des Schwingungsantriebs dadurch
kompensiert, daß das Ausgangssignal eines die auf Grund der Corioliskraft auftretende Auslenkung des
Rohrabschnittes messenden Wegaufnehmers mit Hilfe einer Rechenschaltung elektrisch korrigiert wird.
Demgegenüber hat die Erfindung die Aufgabe, einen Massendurchflußmesser der eingangs erwähnten
Art zu schaffen, bei dem die Corioliskraft derart kompensiert ist, daß. der Rohrabschnitt nicht ausgelenkt
wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Gestell des Rohrabschnitts mit einem
Kreisel versehen ist, dessen Drehzahl als Maß für den Massendurchfluß so geregelt ist, daß die durch die
Strömung des Mediums in dem Rohrabschnitt bedingten Corioliskräfte kompensiert sind und damit das
Gestell in seiner Gleichgewichtslage gehalten ist.
Durch diese Anordnung hängt die vom Kreisel bewirkte Kompensationskraft im selben Maße wie die
Corioliskraft vom Schwingungsantrieb des Rohrabschnittes ab, so daß Amplituden- und Frequenzschwankungen
des Schwingungsantriebs keinen Einfluß auf das Meßergebnis haben.
Weitere Merkmale der Erfindung sind aus den Patentansprüchen zu entnehmen. Der Erfindungsgegenstand wird nachstehend an Hand mehrerer in
der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten
Ausführungsbeispiels,
F i g. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Massendurchflußmessers, der insbesondere für kleine Durchsätze geeignet ist,
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Schwingungsantriebs
des den Rohrabschnitt tragenden Gestells,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines dritten
Ausführungsbeispiels des Massendurchflußmessers und
Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch den in Fig. 4 dargestellten Rohrabschnitt.
Ein Rohrabschnitt 1 (Fig. 1) ist in einem ortsfesten Punkt 2 mittels einer Gestellstange 4 an einem
schweren Gerüst 3 kardanisch aufgehängt. Die Achse der Gestellstange 4 fällt mit der z. B. horizontalen
Drehachse B-B1 des Rohrabschnittes 1 zusammen, um die letzterer in nicht dargestellter Weise in Schwingungen
versetzt wird. Strömt ein Medium in Riehtuny
des Pfeils V:i durch den Rohrabschnitt 1, so tritt
eine Corioliskraft F1 auf, die letzteren um die senkrecht
zur Achse B-B1 stehende und ebenfalls durch den Punkt 2 gehende Achse C-C1 nach oben auszulenken
versucht. Die Auslenkung des Rohrabschnittes 1 könnte als Maß für den Durchsatz des den
Rohrabschnitt 1 durchströmenden Mediums verwendet werden.
Um aber eine absolute Messung und die damit verbundenen Meßfehler zu vermeiden, ist auf der Gestellstange
4 dem Rohrabschnitt 1 in bezug auf die Achse C-C1 gegenüberliegend ein Kreisel 5 gelagert,
dessen Drehachse parallel zur Achse A-A1 ist, die
ebenfalls durch den Punkt 2 geht und senkrecht zu den Achsen B-B1 und C-C1 steht. Die Bewegungsrichtung
V2 des Kreisels 5 ist für einen sich im Schnittpunkt der Achsen C-C1 und A-A1 befindenden
Beobachter der Strömungsrichtung V3 des Mediums entgegengerichtet. Der Kreisel 5 ist in einem vertikalen
Rahmen 6 gelagert, der mit der Gestellstange 4 fest verbunden ist.
Durch eine entsprechende Regelung der Drehgeschwindigkeit des Kreisels 5 kann die am gemeinsamen
Gestell 4, 6 auftretende und durch die Strömung im Rohrabschnitt 1 bewirkte Corioliskraft F1 ,*
kompensiert werden, derart, daß das Gestell 4, 6 um ' * die Achse C-C1 nicht mehr ausgelenkt wird, wenn
letzteres um die Achse B-B1 schwingt. Die Durchflußmenge
der Kreiselmaterie durch eine mit dem gemeinsamen Gestell 4, 6 verbundene und durch die
Achse ,4-/3I1 gehende Ebene ist dann proportional der
Durchflußmenge des durch den Rohrabschnitt 1 strömenden Mediums.
Es genügt nun, die Drehzahl des Kreisels 5 festzustellen, um den Durchsatz des den Rohrabschnitt 1
durchströmenden Mediums bis auf eine vom Aufbau des Kreisels abhängende Konstruktionskonstante genau
zu erhalten.
Wird der im wesentlichen geradlinige Rohrabschnitt 1 mittels Verbindungsschläuchen an einen
Eintritts- und einen Austrittskanal angeschlossen, so können in den Schläuchen zusätzliche Corioliskräfte
auftreten, die das Meßergebnis beeinträchtigen.
Läßt man hingegen die Verbindungsschläuche weg und lagert den geradlinigen Rohrabschnitt 1 in einem
Rohr größeren Durchmessers, das starr mit dem Ein- .,
tritts- und dem Austrittskanal verbunden ist, und '■>'
hängt man den Rohrabschnitt 1 in seinem Oszillationspunkt mittels eines Hilfsmittels, beispielsweise einer
Membrane, im Rohr größeren Durchmessers auf, derart, daß der Ringraum zwischen Rohrabschnitt 1 und
dem größeren Rohr versperrt ist und das aus dem Eintrittskanal kommende Medium den geradlinigen
Rohrabschnitt durchströmen muß, so verändert sich die Strömungsrichtung und -geschwindigkeit des aus
dem Eintrittskanal austretenden Mediums. Die Änderung der Strömungsrichtung und -geschwindigkeit bewirkt
eine hydrodynamische Kraft, die so groß wie die Corioliskraft werden kann, so daß deren Messung
nicht mehr durchführbar ist.
Dieser Nachteil kann vermieden werden, wenn der geradlinige Rohrabschnitt 1 mit dem Eintritts- und
dem Austrittskanal durch Schläuche verbunden und der Eintritts- und der Austrittskanal auf einem zweiten
Gestell gelagert werden, das denselben Schwingungen wie das den Kreisel und den Rohrabschnitt
tragende Gestell ausgesetzt ist.
In diesem Fall wird die Corioliskraft nur am mittleren Rohrabschnitt gemessen, der an seinen zwei
Enden mechanisch selbständig ist. Die einzige dem mittleren Rohrabschnitt erlaubte Bewegung ist eine
Translation in Richtung der Corioliskraft F1, d. h.
parallel zur Achse A-A1. Dabei ist der Kreisel nur
mit dem mittleren Rohrabschnitt kraftschlüssig verbunden. Dieses Ausführungsbeispiel wird an Hand
der F i g. 2 näher erläutert.
Der in F i g. 2 dargestellte Massendurchflußmesser ist für kleinere Mengendurchsätze bestimmt und besteht
aus einer ortsfesten Grundplatte 7, deren symmetrisch einander gegenüber angeordnete Träger 8
und 8 α an ihrem oberen Ende koaxiale Lager 9, 9 α zur Aufnahme eines zweiten, denselben Oszillationen
wie der Rohrabschnitt ausgesetzten Gestells 10 aufweisen. Das Gestell 10 hat die Form eines rechteckigen
Rahmens, dessen zwei einander gegenüberliegende Seiten 12, 12 a mittig Lagerzapfen 11, 11a
tragen, die in den Lagern 9, 9 α um die Achse B-B1
drehbar gelagert sind. Auf den anderen beiden Seiten 13, 13 a des zweiten Gestells 10 ist je ein Lager
14,14 α vorgesehen, die zueinander koaxial und symmetrisch
zur Achse B-B1 angeordnet sind und zur Aufnahme der Achse 15 eines gyroskopischen Gestells
16 dienen. Die Drehachse C-C1 des gyroskopischen
Gestells fällt mit den Achsen der Lager 14,14 a und der Achse 15 zusammen.
Das gyroskopische Gestell 16 ist in bezug auf das zweite Gestell 10 um die Achse C-C1 und mit dem
zweiten Gestell 10 zusammen um die Achse 5-S1 schwenkbar und trägt in der auf die Achsen B-B1 und
C-C1 senkrechten Ebene drei Arme 17, 17 α, 17 b für
drei ebenfalls in dieser Ebene angeordnete koaxiale Lager 18, 18 a, 18 b, die die Lage der Achse A-A1
festlegen und zur Aufnahme der Welle 19 eines Kreisels 20 und der mit der Welle 19 gekuppelten Rotorwelle
eines Elektromotors 21, insbesondere eines Synchronmotors, dienen, der den Kreisel 20 antreibt.
Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist für eine bessere Verständlichkeit der Kreisel 20 vom Antriebsmotor
21 getrennt dargestellt. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, den Rotor des Elektromotors 21.
als Kreisel zu verwenden. An Stelle des Elektromotors 21 kann natürlich auch ein anderes Antriebsmittel
verwendet werden.
Auf der den Armen 17, 17 a und 17 & in bezug auf die Achse C-C1 gegenüberliegenden Seite weist das
gyroskopische Gestell 16 zwei Tragarme 23, 23 α auf, die in einer durch die Achse C-C1 gehenden Ebene
angeordnet und, wie später noch ersichtlich, in der durch die Achsen B-B1 und C-C1 bestimmten Ebene
fixiert sind. An den vom Gestell 16 abstehenden Enden der Arme 23, 23 α ist ein Rohrabschnitt 24 angeordnet,
dessen Achse parallel zur Achse C-C1 liegt und von dem je eine Abschnittshälfte auf der einen
bzw. der anderen Seite der durch die Achsen/1-Zl1,
B-S1 bestimmten Ebene angeordnet ist. In der Verlängerung
des mittleren Rohrabschnitts 24 sind beiderseits des letzteren je ein Endabschnitt 26,26 a vorgesehen,
wobei im Intervall zwischen dem Ende des Rohrabschnitts 24 und der Stirnseite des entsprechenden
Endabschnitts 26 oder 26 a je eine Abdichtung
25, 25 a angeordnet ist, die einen seitlichen Austritt des Mediums verhindert und keine kraftschlüssige
Verbindung mit dem mittleren Rohrabschnitt 24 herstellt, sondern diesen von den zwei Endabschnitten
26, 26a mechanisch selbständig beläßt. Die Endabschnitte 26, 26 a sind an den Seiten 13, 13 a des zweiten
Gestells 10 befestigt und mittels Schläuchen 28, 28«, z.B. in Form eines Balges mit einem Eintrittsbzw, einem Austrittskanal 27, 27a verbunden; die
Kanäle 27, 27 a selbst sind auf Stützen der Grundplatte 7 befestigt.
In diesem Fall wird nur die am mittleren Rohrabschnitt 24 auftretende Corioliskraft gemessen, da die
Endabschnitte 26, 26 a mechanisch vom mittleren Rohrabschnitt 24 getrennt sind.
Die einzige, dem mittleren Rohrabschnitt 24 erlaubte Bewegung ist im wesentlichen eine Translation
gegen die Endabschnitte 26, 26 α, die bei einer kleinen Amplitude parallel zur Achsel-A1 gerichtet ist.
Die Schwingbewegung des zweiten Gestells 10 wird mittels des Elektromagnets 29 erzeugt, der an der
ortsfesten Grundplatte 7 befestigt ist. Der Elektromagnet 29 wird mit Wechselstrom gespeist und zieht
einen Anker 30 an, der am Rahmen des zweiten Gestells 10 gegenüber dem Anker 30 befestigt ist. Die
vom Elektromagnet 29 auf das oszillierende Gestell 10 ausgeübte Kraft ist teilweise von einer Feder 31
ausgeglichen, die das zweite Gestell 10 mit der
Grundplatte Ί verbindet.
Der erfindungsgemäße Massendurchflußmesser ist außerdem mit einem Wegaufnehmer zur Anzeige der
Abweichung des Rohrabschnitts 24 von seiner Gleichgewichtslage und mit Steuerorganen versehen, welche
die Drehzahl des Kreiselmotors 21 in Abhängigkeit von dem an der Achse C-C1 auftretenden Moments
und somit die Rückführung des Rohrabschnitts 24 in seine Gleichgewichtslage ermöglichen.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind das gyroskopische Gestell 16 und das zweite
Gestell 10 mit je einem Finger 36, 37 versehen, die beiderseits der Achse C-C1 in einem bestimmten Abstand
von dieser in der durch die Achsen A-A1 und B-B1 bestimmten Ebene angeordnet sind. Zwischen
den beiden einander gegenüberliegenden Fingern 36 und 37 ist ein Meßorgan oder Wegaufnehmer 38 vorgesehen,
beispielsweise ein Dehnungsmeßstreifen oder ein Druckquarz, welches auf den Ausschlag des Rohrabschnittes
24 in bezug auf das zweite Gestell 10 anspricht.
Das Ausgangssignal des Meßorgans 38 wird an einem z.B. elektronischen Drehzahlregler39 angelegt,
der die Drehgeschwindigkeit des Motors 21 bzw. des Kreisels 20 so beeinflußt, daß das auf der Achse C-C1
durch die Corioliskraft bewirkte Moment durch ein entsprechendes entgegengerichtetes Moment aufgehoben
wird und der Rohrabschnitt 24 seine Gleichgewichtslage beibehält bzw. in diese zurückkehrt.
Da die Corioliskraft durch die am Kreisel 20 erzeugten Kräfte kompensiert wird, stellt die Kreiseldrehzahl ein Maß des Massendurchflusses des Mediums dar. Zur Messung des Massendurchflusses wird ein Drehzahlmesser 65 verwendet, der am Tragarm 17 b angeordnet und mittels eines Getriebes mit der Kreiselwelle 19 verbunden ist. Der Drehzahlmesser 65 ist symmetrisch zu der durch die AChSeUzI-Zl1 und S-S1 bestimmten Ebene angeordnet.
Da die Corioliskraft durch die am Kreisel 20 erzeugten Kräfte kompensiert wird, stellt die Kreiseldrehzahl ein Maß des Massendurchflusses des Mediums dar. Zur Messung des Massendurchflusses wird ein Drehzahlmesser 65 verwendet, der am Tragarm 17 b angeordnet und mittels eines Getriebes mit der Kreiselwelle 19 verbunden ist. Der Drehzahlmesser 65 ist symmetrisch zu der durch die AChSeUzI-Zl1 und S-S1 bestimmten Ebene angeordnet.
Er kann auch mit dem Kreisel 20 mittels einer biegsamen Welle verbunden und auf der Grundplatte
7 angeordnet sein. Somit ist es möglich, den
Einfluß des oszillierenden Gestells 10 auf den Drehzahlmesser 65 zu unterbinden.
Nach einem anderen Ausführungsbeispiel (Fig. 3)
trägt das gyroskopische Gestell 16 auf einer Brücke
34 im Schnittpunkt der Achsen A -A1, B-B1 und C-C1
einen Stabmagnet 32, dessen magnetische Achse mit der Achse A-A1 zusammenfällt. Auf der Grundplatte7
ist eine Kreuzspule 33 in der durch die Achsen A-A1
5 6
und B-B1 bestimmten Ebene angeordnet. Fließt Schnitts 52 und somit des gyroskopischen Gestells 58,
durch die Kreuzspule 33 ein Wechselstrom, so ist der aber innerhalb des kugelförmigen Teils des oszillie-
Stabmagnet 32 einem Schwingmoment unterworfen renden Gestells 56, ist ein Kreisel 61 angeordnet, des-
und demzufolge auch das zweite Gestell 10, das sen Wirkung mit derjenigen des Kreisels 20 nach
kraftschlüssig mit dem gyroskopischen Gestell 16 5 F i g. 2 vergleichbar ist. Die Drehachse des Kreisels
mittels Verbindungszapfen, die in der Achse C-C1 61 steht auf der Achse B-B1 und auf der Längsachse
liegen, in seiner Bewegung um die Achse B-B1 ver- des mittleren Rohrabschnitts 52 senkrecht und fällt
bunden ist. mit der Achse A-A1 zusammen.
Als Wegaufnehmer zur Anzeige der Ausschwen- Ein Wegaufnehmer 64 zum Messen der Abwei-
kung des Gestells 16 um die Achse C-C1 ist eine io chung des mittleren Rohrabschnitts 52 ist auf dem
Kreuzspule 35 in der Ebene der Achsen A-A1 und gyroskopischen Gestell 56 in einem großen Abstand
C-C1 auf der Grundplatte 7 befestigt, so daß während von der Achse C-C1 angebracht. Der Wegaufnehmer
der Schwingbewegung des Stabmagnets um die Achse 64 kann insbesondere aus einem Mikrophon bestehen,
C-C1 in der Kreuzspule 35 eine Wechselspannung das einen Anker und eine Membran aufweist, die
entsteht, die nicht unmittelbar von der an die Kreuz- 15 parallel zu der durch die Achsen B-B1 und C-C1 ge-
spule 33 angelegten Spannung abhängt und zur Re- bildeten Ebene ist. Dieser Anker neigt infolge Träg-
gelung der Drehzahl des Kreisels 20 verwendet wer- heit dazu, seine Stellung gegenüber unbeweglichen
den kann. Bezugsachsen beizubehalten und beginnt in bezug auf
Zur Messung von großen Durchflußmengen sind das gyroskopische Gestell 58 zu vibrieren, wenn letz-
an dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel 20 teres gegenüber den unbeweglichen Bezugsachsen
einige Änderungen vorzunehmen, damit die Strö- vibriert. Wie beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2
mungsrichtung des Mediums an allen Querschnitts- wird das Ausgangssignal des Wegaufnehmers 64 an
punkten des mittleren Rohrabschnitts die gleiche ist. einen hier nicht dargestellten Drehzahlregler des
Zur Erzielung einer gleichbleibenden Strömungsrich- Kreisels 61 angelegt.
tung ist es notwendig, den Durchmesser des Rohres 25 Bis jetzt wurde vorausgesetzt, daß die ortsfeste
im Vergleich zur Länge sehr klein zu halten. Anderer- Grundplatte 7 bzw. der entsprechende Unterbau 50
seits ist für große Durchflußmengen ein entsprechen- vollständig starr und ihre Massen unendlich groß
der Rohrquerschnitt vorzusehen. sind. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, so schwingt
Zu diesem Zweck werden die Endabschnitte 53, auch die Grundplatte bzw. der Unterbau mehr oder
53a und der mittlere Rohrabschnitt 52, wie in Fig. 4 30 weniger stark mit und bedingt mehr oder weniger
dargestellt, in eine Vielzahl von parallelen Elementar- große Meßfehler. Andererseits soll aber die Masse
kanäle 54,55 unterteilt. Die Elementarkanäle 54 des des Durchflußmessers gering gehalten werden,
einen oder anderen Endabschnitts 53, 53 a erteilen Das oszillierende Gestell 56, das gyroskopische
dem in den Massendurchflußmesser an einem der Gestell 58, die damit verbundenen Organe, wie die
Endabschnitte 53, 53 a eintretenden Medium eine be- 35 Rohrabschnitte 52, 53, 53 a, der Kreisel 61 und der
stimmte Richtung. Wegaufnehmer 64, sowie das in den Rohrabschnitten
Wie bei den ersten zwei Ausführungsbeispielen ist 52, 53, 53 a enthaltene Medium oszillieren um die
auch hier der Massendurchflußmesser mit einem Achse B-B1. Die Trägheit dieser Teile und des Meoszillierenden
Gestell 56 versehen, auf welchem diums kann durch Antrieb mittels eines Schwingungs-Drehachsen
angebracht sind, von denen jedoch nur 40 motors 62 ausgeglichen werden (F i g. 4).
die Lagerzapfen 51 und 57 in der Zeichnung darge- Das oszillierende Gestell 56 ist auf dem unbewegstellt sind. Die Lagerzapf en 51 dienen zur drehbeweg- liehen Unterbau 50 um die vertikale Achse B-B1 beilichen Lagerung des gyroskopischen Gestells 58 im nahe vollständig frei schwenkbar angeordnet. Eine Oberteil des oszillierenden Gestells 56, das hier schwache spiralförmige Rückstellfeder 65, die die Kugelform zeigt. Die Achsen der Lagerzapfen 51 des 45 Achse S-S1 umgibt und einerseits am oszillierenden gyroskopischen Gestells 58 fallen mit der Achse Gestell 56 und andererseits am Unterbau 50 befestigt C-C1 zusammen, während der Lagerzapfen 57 und ist, bringt das Gestell 56 wieder in seine ursprüngder am unteren Teil des oszillierenden Gestells 56 an- liehe Gleichgewichtslage zurück,
geordnete, nicht dargestellte Lagerzapfen zu der hier Das oszillierende Gestell 56 trägt an seiner unteren vertikal angeordneten Achse B-B1 koaxial verlaufen 50 Seite den Stator des Schwingungsmotors 62, dessen und zur drehbaren Anlenkung des Gestells 56 am Achse mit der Achse S-S1 zusammenfällt,
ortsfesten Unterbau 50 (s. F i g. 5) dienen, der iden- Der ringförmige Rotor des Motors 62 ist am Stator tisch mit der Grundplatte 7 nach F i g. 2 ist und mit drehbar gelagert, so daß die Rotordrehschwingung seinem kugelförmigen Teil das oszillierende Gestell um die Achse B-B1 erfolgt. Außerdem ist der Rotor 56, die mit dem Gestell 56 fest verbundenen Endrohr- 55 mittels einer Rückstellfeder 66 (beispielsweise eine abschnitte 53,53 α und das gyroskopische Gestell 58 Spiralfeder) mit dem oszillierenden Gestell 56 vermitsamt dem mittleren Rohrabschnitt 52 umhüllt. bunden, die die Eigenfrequenz des Massendurchfluß-
die Lagerzapfen 51 und 57 in der Zeichnung darge- Das oszillierende Gestell 56 ist auf dem unbewegstellt sind. Die Lagerzapf en 51 dienen zur drehbeweg- liehen Unterbau 50 um die vertikale Achse B-B1 beilichen Lagerung des gyroskopischen Gestells 58 im nahe vollständig frei schwenkbar angeordnet. Eine Oberteil des oszillierenden Gestells 56, das hier schwache spiralförmige Rückstellfeder 65, die die Kugelform zeigt. Die Achsen der Lagerzapfen 51 des 45 Achse S-S1 umgibt und einerseits am oszillierenden gyroskopischen Gestells 58 fallen mit der Achse Gestell 56 und andererseits am Unterbau 50 befestigt C-C1 zusammen, während der Lagerzapfen 57 und ist, bringt das Gestell 56 wieder in seine ursprüngder am unteren Teil des oszillierenden Gestells 56 an- liehe Gleichgewichtslage zurück,
geordnete, nicht dargestellte Lagerzapfen zu der hier Das oszillierende Gestell 56 trägt an seiner unteren vertikal angeordneten Achse B-B1 koaxial verlaufen 50 Seite den Stator des Schwingungsmotors 62, dessen und zur drehbaren Anlenkung des Gestells 56 am Achse mit der Achse S-S1 zusammenfällt,
ortsfesten Unterbau 50 (s. F i g. 5) dienen, der iden- Der ringförmige Rotor des Motors 62 ist am Stator tisch mit der Grundplatte 7 nach F i g. 2 ist und mit drehbar gelagert, so daß die Rotordrehschwingung seinem kugelförmigen Teil das oszillierende Gestell um die Achse B-B1 erfolgt. Außerdem ist der Rotor 56, die mit dem Gestell 56 fest verbundenen Endrohr- 55 mittels einer Rückstellfeder 66 (beispielsweise eine abschnitte 53,53 α und das gyroskopische Gestell 58 Spiralfeder) mit dem oszillierenden Gestell 56 vermitsamt dem mittleren Rohrabschnitt 52 umhüllt. bunden, die die Eigenfrequenz des Massendurchfluß-
Wie bereits erwähnt, trägt das oszillierende Gestell messers ungefähr an die gewünschte Frequenz der
56 auch die beiden Endrohrabschnitte 53, 53 a, Schwingungen des oszillierenden Gestells 56 anpaßt,
welche im Querschnitt gitterartig ausgebildet und 60 Der Schwingungsmotor 62 und die Rückstellfeder 66
mittels nicht gezeigten Abdichtungsorganen mit den sind in einem abgedichteten und am Gestell 56 beam
Unterbau 50 befestigten Eintritts- und Austritts- festigten Gehäuse angebracht, so daß eine eventuelle
kanälen 59, 60 für das Medium verbunden sind. Da- chemische Wirkung des zu messenden Mediums auf
bei ist die Verbindung mittels der Abdichtungs- den Schwingungsmotor ausgeschaltet ist.
organe so ausgebildet, daß ein Schwingen des oszil- 65 Der Kreisel 61 gleicht die Wirkung der am gyrolierenden Gestells 56 um die Achse B-B1 nicht be- skopischen Gestell 58 auftretenden Corioliskraft nicht hindert wird. aus, da er selbst ein Moment liefert. Hingegen über-
organe so ausgebildet, daß ein Schwingen des oszil- 65 Der Kreisel 61 gleicht die Wirkung der am gyrolierenden Gestells 56 um die Achse B-B1 nicht be- skopischen Gestell 58 auftretenden Corioliskraft nicht hindert wird. aus, da er selbst ein Moment liefert. Hingegen über-
An der Außenwandung des mittleren Rohrab- trägt er die Corioliskraft auf die Achse C-C1, die wie-
derum die Corioliskraft auf das oszillierende Gestell überträgt. Letzteres überträgt die Corioliskraft auf
den »unbeweglichen« Unterbau 50.
Um die Übertragung von schädlichen mechanischen Kräften auf den »unbeweglichen« Unterbau 50 zu vermeiden,
wird mittels eines Kompensationskreisels 63 die Corioliskraft fast genau im Gleichgewicht gehalten.
Der Kompensationskreisel 63 ist am oszillierenden Gestell 56 dem Kreisel 61 gegenüber angeordnet
und dreht um die gleiche Achse A-A1. Der Aufbau des Kompensationskreisels 63 entspricht genau dem
des Hauptkreisels 61. Beide Kreisel 61, 63 haben dieselbe Drehgeschwindigkeit bzw. denselben Drehimpuls,
jedoch werden sie von Synchronmotoren in einander entgegengesetzten Drehrichtungen angetrieben.
Claims (7)
1. Massendurchflußmesser mit einem vom Medium durchflossenen Rohrabschnitt, der an einem
eine Oszillation ausführenden Gestell so gelagert ist, daß er in Richtung der auftretenden Corioliskräfte
frei beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (4, 6; 16, 17, 23;
58) mit einem Kreisel (5; 20; 61) versehen ist, dessen Drehzahl als Maß für den Massendurchfluß
so geregelt ist, daß die durch die Strömung des Mediums in dem Rohrabschnitt (1; 24; 52)
bedingten Corioliskräfte kompensiert sind, und damit das Gestell in seiner Gleichgewichtslage
gehalten ist.
2. Massendurchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verlängerung
der beiden Enden des Rohrabschnitts (1; 24; 52) zwei Endabschnitte (26,26 a; 53,53 a) vorgesehen
sind, welche in einem zweiten, denselben Oszillationen wie der Rohrabschnitt (1; 24; 52) ausgesetzten
Gestell (10; 56) gelagert sind.
3. Massendurchflußmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Rohrabschnitt
(1; 24; 52) versehene Gestell (4, 6; 16, 17, 23; 58) in dem zweiten Gestell (10; 56) gelagert
ist.
4. Massendurchflußmesser nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite
Gestell (10; 56) mit einem Kompensationskreisel (63) versehen ist, dessen Drehimpuls dem Drehimpuls
des Hauptkreisels (5; 20; 61) gleich, jedoch entgegengesetzt gerichtet ist.
5. Massendurchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das den Rohrabschnitt (1; 24; 52) tragende Gestell (4, 6; 16, 17, 23; 58) mit einem Stabmagnet
(32) versehen ist, und daß um den Stabmagnet herum zwei Kreuzspulen (33,35) angeordnet
sind, von welchen die eine (33) der Oszillationserzeugung und die andere (35) der Feststellung
einer Abweichung von der Gleichgewichtslage des Gestells dient.
6. Massendurchflußmesser nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
wenigstens die beiden Endabschnitte (26, 26 a; 53, 53 a) in eine Mehrzahl von parallel verlaufenden
Kanälen (54, 55) unterteilt sind.
7. Massendurchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Gestell (10; 56) mit dem Stator eines Schwingungsmotors (62) verbunden
ist, dessen Rotor nur über die Lager am Stator und eine Rückstellfeder (66) mit dem zweiten Gestell
verbunden ist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 109 545/54
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