DE19604529C2

DE19604529C2 - Flow meter

Info

Publication number: DE19604529C2
Application number: DE1996104529
Authority: DE
Inventors: Henning Max Hansen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-02-08
Filing date: 1996-02-08
Publication date: 2000-09-07
Anticipated expiration: 2016-02-09
Also published as: DE19604529A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchflußmesser mit einem Meßrohr, einer Anregungseinrichtung, die das Rohr an treibt, einer Sensoreinrichtung und einer aktiven Kom pensierungseinrichtung für Schwingungen.The invention relates to a flow meter with a Measuring tube, an excitation device that the tube on drives, a sensor device and an active comm vibration compensation device.

Die DE 44 17 332 A1 zeigt ein nach dem Coriolisprinzip ar beitendes Massendurchflußmeßgerät, bei der die Anre gungseinrichtung und die Sensoreinrichtungen nicht am Gehäuse abgestützt sind, sondern mit einer Trägheits masse verbunden sind, die als Abstützung dient.DE 44 17 332 A1 shows an ar according to the Coriolis principle processing mass flow meter, in which the anre supply device and the sensor devices not on Housing are supported, but with an inertia mass are connected, which serves as a support.

Ein Durchflußmesser der eingangs genannten Art ist aus der US 5 323 658 bekannt. Hierbei ist das Meßrohr über Bal gen mit Zufluß- bzw. Abflußanschlüssen verbunden. Das Meßrohr wird etwa in seiner Mitte von einer Anregungs einrichtung beaufschlagt. An seinen Enden kurz vor den Balgen ist das Meßrohr mit einer Hilfseinrichtung in einem Gehäuse festgelegt. Hierbei ist die Hilfseinrich tung an ihrem inneren Ende im Gehäuse eingespannt. Auf das äußere Ende der Hilfseinrichtung wirken Antriebs einrichtungen auf die Hilfseinrichtung, die die Hilfs einrichtung und damit das Rohr an den Enden bewegen können. Diese Bewegungen werden von Sensoren gesteu ert, die die Bewegungen erfassen. Die Antriebe sollen nun im Bereich der Enden des Rohres die Schwingungen kompensieren, die von der Anregungseinrichtung dort hin gelaufen sind. Durch diese Schwingungskompensie rung soll ein Energieaustausch mit der Umgebung ver mindert werden.A flow meter of the type mentioned is from the US 5 323 658 known. Here the measuring tube is over Bal gen connected to inflow and outflow connections. The Measuring tube is approximately in the middle of an excitation facility charged. At its ends just before the Bellows is the measuring tube with an auxiliary device in set a housing. Here is the auxiliary facility device clamped at its inner end in the housing. On the outer end of the auxiliary device act as a drive facilities on the auxiliary facility that the auxiliary device and thus move the tube at the ends can. These movements are controlled by sensors that capture the movements. The drives should now the vibrations in the area of the ends of the tube compensate that from the excitation device there went there. Through this vibration compensation energy exchange with the environment be reduced.

Nachteilig bei dieser Ausgestaltung ist allerdings, daß am Rohrende sozusagen eine gegenphasige Bewegung er zeugt werden muß, um an der Einspannstelle das Rohr in Ruhe zu halten oder in Ruhe zu bringen. Damit vollführt das Rohrende gegenüber dem Gehäuse teilweise erhebliche Bewegungen, die nur dadurch zugelassen sind, daß man an dieser Stelle eine Rohrverbindung über einen Balgen realisiert. Balgen sind aber unzweckmäßig, wenn Fluide gemessen werden sollen, die unter einem höheren Druck stehen. Außerdem kann bei dieser Ausgestaltung eine negative Rückwirkung der Antriebe auf das Rohr erfol gen, weil sich die Schwingungen naturgemäß auch auf das Gehäuse, auf denen die Antriebe abgestützt sind, fort pflanzen. Es entsteht damit eine unkontrollierte Schwingungsanregung, die das Meßergebnis verfälschen kann.A disadvantage of this configuration, however, is that at the end of the tube, so to speak, an antiphase movement must be witnessed to the pipe in at the clamping point To keep calm or to bring calm. So accomplished the pipe end compared to the housing is sometimes considerable Movements that are only permitted by at this point a pipe connection over a bellows realized. Bellows are not useful when fluids to be measured under a higher pressure stand. In addition, a negative effects of the drives on the pipe because the vibrations naturally also affect the Housing on which the drives are supported plants. This creates an uncontrolled Vibration excitation that falsifies the measurement result can.

Die US 4 895 030 zeigt einen Massendurchflußmesser, der nach dem Coriolis-Prinzip arbeitet, mit einem Meßrohr, eine Anregungseinrichtung, die das Rohr antreibt, und eine Sensoreinrichtung. Dieser Durchflußmesser soll auch dann zufriedenstellend arbeiten können, wenn die durchfließenden Massen klein sind, was beispielsweise dann der Fall ist, wenn die Durchflußgeschwindigkeit sehr klein ist. In diesem Fall ergeben sich normaler weise keine ausreichenden Unterschiede mehr zwischen den Verlagerungen des Rohres vor und nach der Anre gungseinrichtung, so daß eine Messung nicht mehr oder nicht mehr mit der nötigen Genauigkeit möglich ist. Es sind daher elektromagnetische Bremsen vorgesehen, die zwischen dem Meßrohr und dem Gehäuse angeordnet sind. Die bewegbaren Anker der Bremsen sind jeweils mit dem Meßrohr verbunden. Die beiden elektromagnetischen Brem sen üben eine ungleichmäßige Bremskraft auf das Meßrohr aus. Die in Strömungsrichtung vor der Anregungseinrich tung angeordnete Bremse bremst stärker als die dahinter angeordnete Bremse. Damit wird ein falscher Coriolis- Effekt erzeugt, der das Meßrohr verwindet, selbst wenn keine Flüssigkeit durchströmt. Diese künstliche Verwin dung kann später herausgerechnet werden.US 4,895,030 shows a mass flow meter which works according to the Coriolis principle, with a measuring tube, an excitation device which drives the pipe, and a sensor device. This flow meter is said to can work satisfactorily even if the flowing masses are small, for example then the case is when the flow rate is very small. In this case, the results are more normal no longer show sufficient differences between the displacement of the pipe before and after the start supply device so that a measurement is no longer or is no longer possible with the necessary accuracy. It electromagnetic brakes are therefore provided are arranged between the measuring tube and the housing. The movable armature of the brakes are each with the Measuring tube connected. The two electromagnetic brakes sen exert an uneven braking force on the measuring tube out. The upstream in the flow direction brake arranged brakes more strongly than the one behind arranged brake. This is a wrong Coriolis Creates an effect that twists the measuring tube, even if no liquid flows through. This artificial indulgence can be calculated later.

Die DE 43 27 052 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Massemessung von Flüssigkeiten und Gasen, die durch eine Coriolis- Leitung strömen. Die Coriolis-Leitung wird von einem Schwingungserzeuger angeregt. Die Coriolis-Schwingungen werden durch ein Piezoelement erfaßt. Dieser Meß wertaufnehmer ist so angeordnet, daß die Coriolis-Kraft und/oder die Coriolis-Schwingung zumindest weitgehend entkoppelt von der Anregungs-Schwingung der Coriolis- Leitung erfaßbar ist. Hierzu ist eine aktive Kompensa tionsationseinrichtung vorgesehen, die die Schwingung des Massenschwerpunkts der Coriolis-Leitung kompen siert.DE 43 27 052 A1 shows a device for mass measurement of liquids and gases caused by a Coriolis Stream line. The Coriolis line is run by a Vibrator excited. The Coriolis vibrations are detected by a piezo element. This measurement value sensor is arranged so that the Coriolis force and / or the Coriolis vibration at least largely decoupled from the excitation vibration of the Coriolis Line is detectable. This is an active compensation tionation device provided the vibration of the center of gravity of the Coriolis line siert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Messung mit einem derartigen Durchflußmesser zu verbessern.The invention has for its object the measurement to improve with such a flow meter.

Diese Aufgabe wird bei einem Durchflußmesser der ein gangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Kompensie rungseinrichtung
This object is achieved in a flow meter of the type mentioned in that the compensation device

a) between clamping points of the measuring tube on the tube works,
b) is decoupled from the housing,
c) as an inertia compensation device with a Drive device is formed and
d) cooperates with compensation sensors so that the compensation sensors are artificial nodes be formed.

Man verlagert also den Angriffsort der Kompensierungs einrichtung, die nun auf einen Rohrabschnitt innerhalb der Einspannstellen auf das Rohr wirkt. Damit erreicht man eine verbesserte Schwingungskompensierung, denn es ist nun nicht mehr notwendig, Bereiche des Rohres anzu treiben oder mit Bewegungen zu beaufschlagen, die au ßerhalb der Einspannstellen liegen, also zwischen Ein spannstelle und Rohrende. Damit treten praktisch keine Bewegungen mehr an den Rohrenden auf, so daß man hier ein stabilere Verbindung als eine Balgenverbindung wäh len kann. Damit können auch Massenströme von Medien oder Fluiden gemessen werden, die unter einem höheren Druck stehen, der von Balgenverbindungen nur schwer aufgenommen werden kann. Da die Rohrenden bei dieser Ausgestaltung nun keine oder praktisch keine Bewegungen mehr durchführen, besteht auch nicht die Gefahr einer Rückkopplung vom Gehäuse auf das Rohr durch Reflektio nen oder ähnliches. Das Prinzip ist sowohl bei geraden Rohren anwendbar, die quer zu ihrer Längserstreckung angetrieben werden, als auch bei gekrümmten oder gebo genen Rohren, bei denen die Anregung auf andere Art er folgt, beispielsweise quer zur Durchflußrichtung. Wäh rend bei der Ausgestaltung nach der US 5 323 658 die An triebe zwischen dem Gehäuse und dem Rohr bzw. den An schlußteilen des Rohres eingespannt sind, ist dies nun nicht mehr notwendig. Damit besteht auch nicht die Ge fahr, daß sich Schwingungen vom Gehäuse über die An triebseinrichtungen auf das Rohr zurückkoppeln. Die Me ßergebnisse werden dadurch freier von Störungen und da mit genauer. Die Trägheitskompensierungseinrichtung ist eine sehr einfache Art der Realisierung. Es müssen le diglich Massen verwendet werden, die vom Rohr selbst mit in Bewegung gesetzt werden müssen und damit auf das Rohr zurückwirken.So you shift the point of attack of the compensation device that is now on a pipe section within of the clamping points acts on the pipe. So achieved you get improved vibration compensation because it it is no longer necessary to turn on areas of the pipe drive or to apply movements that au are outside the clamping points, i.e. between on clamping point and pipe end. So practically no kick Movements more on the pipe ends, so that one here a more stable connection than a bellows connection len. This also allows mass flows of media or fluids measured at a higher level Stand pressure that from bellows connections difficult can be included. Because the pipe ends at this Design now no or practically no movements do more, there is also no danger of Feedback from the housing to the pipe through reflection nen or the like. The principle is both at straight Pipes applicable across their length are driven, as well as curved or bent genes pipes, where the excitation in a different way follows, for example across the flow direction. Wuh rend in the embodiment according to US 5 323 658 drives between the housing and the tube or to the closing parts of the tube are clamped, this is now not necessary anymore. So there is no Ge drive that vibrations from the housing on the An couple the drive units back onto the pipe. The Me As a result, results become free of interference and there with more precise. The inertia compensation device is a very simple way of realization. It must be le diglich masses are used by the pipe itself must be set in motion and thus on the React tube.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Kompensie rungseinrichtung mindestens eine Masse für jedes Roh rende aufweist, die durch die Antriebseinrichtung ver lagerbar ist. Mit einer derartigen Antriebseinrichtung kann die Masse jeweils so verlagert werden, daß sie ei ne zur noch störenden Bewegung des Rohres entgegenge setzte Kraftkomponente erzeugt. Damit wird die störende Bewegungskomponente des Rohres eliminiert. Schwingungen in diesem Bereich werden daher zuverlässig kompensiert. Durch die Antriebseinrichtung läßt sich die Größe der Massen relativ klein halten. Die notwendige Kraft ent spricht dem Produkt aus Masse und Beschleunigung. Auch bei kleinen Massen kann man durch eine entsprechend größere Beschleunigung die notwendigen hohen Kräfte er zeugen.It is particularly preferred that the compensation tion device at least one mass for each raw rende has ver by the drive device is storable. With such a drive device the mass can be shifted so that it ei ne counter to the still disturbing movement of the pipe set force component generated. This will be the most distracting Movement component of the pipe eliminated. Vibrations in this area are therefore reliably compensated. The size of the Keep masses relatively small. The necessary strength ent speaks the product of mass and acceleration. Also in the case of small masses, one can use a corresponding greater acceleration the necessary high forces he testify.

Vorzugsweise weist die Antriebseinrichtung mindestens zwei Freiheitsgrade für die Bewegung der Masse auf. Da mit lassen sich Schwingungen in entsprechend vielen Richtungen kompensieren.The drive device preferably has at least two degrees of freedom for the movement of the mass. There with vibrations in correspondingly many Compensate for directions.

Hierbei ist bevorzugt, daß einer der Freiheitsgrade ei ne Bewegung der Masse im wesentlichen parallel zur Längserstreckung des Rohres beinhaltet. Damit läßt sich beispielsweise die auf das Rohr wirkende Längsspannung verändern. Auch dies ist eine wirkungsvolle Methode, um die Schwingungen auf dem Rohr zu dämpfen oder sogar zu kompensieren.It is preferred that one of the degrees of freedom ei ne movement of the mass essentially parallel to Includes longitudinal extension of the pipe. So that can for example the longitudinal stress acting on the pipe change. This is also an effective way to dampen the vibrations on the pipe or even to compensate.

Zusätzlich oder alternativ dazu kann einer der Frei heitsgrade eine Bewegung im wesentlichen quer zur Längserstreckung des Rohres beinhalten. Dies ist genau die Richtung, bei der die größten Schwingungsprobleme auf treten. Wenn die Masse entsprechend gegenphasig schwingt, kann man derartige Schwingungen kompensieren.Additionally or alternatively, one of the free degrees of movement essentially transverse to Include longitudinal extension of the pipe. This is exactly the direction at which the biggest vibration problems on to step. If the mass is in corresponding phase vibrates, you can compensate for such vibrations.

Vorzugsweise wirkt die Masse über einen Hebelarm auf das Rohr. Damit kann man Biegemomente erzeugen, die noch besser für eine Schwingungskompensierung geeignet sind.The mass preferably acts on a lever arm the pipe. It can be used to generate bending moments that even better suited for vibration compensation are.

Vorzugsweise weist die Antriebseinrichtung für jede Masse paarweise angeordnete Einzelantriebe auf. Diese Einzelantriebe können sowohl gleichsinnig als auch ge gensinnig angesteuert werden. Wenn sie gleichsinnig angesteuert werden, ergibt sich eine im wesentlichen translatorische Bewegung der einzelnen Masse. Wenn sie gegensinnig angesteuert werden, vollführt die Masse eine Kippbewegung, die insbesondere dann zu einem Bie gemoment auf das Rohrende führt, wenn die beiden Massen an einem Hebelarm angeordnet sind.Preferably, the drive means for each Mass on individual drives arranged in pairs. This Individual drives can be both in the same direction as well be controlled in a sensible manner. If they are in the same direction are controlled, there is essentially one translational movement of the individual mass. If you controlled in opposite directions, the crowd accomplishes a tilting movement, which then particularly leads to a bend leads to the pipe end when the two masses are arranged on a lever arm.

Vorzugsweise sind die Einzelantriebe in verschiedenen Entfernungen vom Rohr angeordnet. Damit lassen sich auch über die Hebelarme unterschiedliche Wirkungen zur Schwingungskompensierung auf das Rohr ausüben.The individual drives are preferably different Distances from pipe arranged. With that you can also different effects on the lever arms Apply vibration compensation to the pipe.

Mit Vorteil sind die Einzelantriebe als elektrostrikti ve, magnetostriktive oder elektromagnetische Elemente, insbesondere als Piezoelemente, ausgebildet. Derartige Elemente können elektrisch oder magnetisch angesteuert werden. Sie haben kurze Reaktionszeiten und sind rela tiv präzise zu betätigen.The individual drives are advantageous as electrostricti ve, magnetostrictive or electromagnetic elements, in particular as piezo elements. Such Elements can be controlled electrically or magnetically become. They have short reaction times and are rela tiv precise to operate.

Vorzugsweise weist die Kompensierungseinrichtung einen durch einen Antrieb längenveränderbaren Stößel auf, der zwischen zwei Punkten auf dem Rohr wirkt, die beider seits der Anregungseinrichtung auf einer Längsseite des Rohres angeordnet sind. Wenn nun dieser Stößel verlän gert wird, indem der Antrieb betätigt wird, ergibt sich ein entsprechendes Biegemoment auf das Rohr. Wenn er verkürzt wird, ergibt sich die Biegung in umgekehrte Richtung. Auch dies ist eine Möglichkeit, um die Schwingungsbewegung des Rohres zu kontrollieren und zu kompensieren.The compensation device preferably has a length adjustable plunger by a drive, the acts between two points on the pipe, both of them on the side of the excitation device on a long side of the Pipe are arranged. If this plunger now extends If the drive is operated, the result is a corresponding bending moment on the pipe. If he is shortened, the bend results in reverse Direction. This is also a way to get around Check and close the vibratory movement of the pipe compensate.

Vorzugsweise sind zwischen der Anregungseinrichtung und den Einspannstellen des Rohres Kompensationssensoren angeordnet, die mit einer Steuereinrichtung verbunden sind, die die Kompensationseinrichtung steuert. An die sen Kompensationssensoren ist demnach die Auslenkung des Rohres zu ermitteln. Man kann also zuverlässig dar auf schließen, ob noch eine Bewegung an den Enden des Rohres stattfindet oder nicht.Are preferably between the excitation device and the clamping points of the pipe compensation sensors arranged, which is connected to a control device are that controls the compensation device. To the Compensation sensors is therefore the deflection of the pipe. So you can be reliable on whether there is still movement at the ends of the Rohres takes place or not.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Kompensations sensoren sowohl Momente als auch translatorische Kräfte auf das Rohr ermitteln. Dadurch läßt sich eine dynami sche Unterdrückung von Kräften und Momenten erzielen.It is particularly preferred that the compensation sensors both moments and translational forces determine on the pipe. This allows a dynamic achieve a suppression of forces and moments.

Vorzugsweise bildet die Steuereinrichtung einen Teil eines Regelkreises, dem ein Sollwert Null vorgegeben wird. Die Kompensationssensoren geben den Istwert für den Regelkreis vor. Da die Auslenkung oder Bewegung des Rohres im Bereich der Kompensationssensoren aber dem Sollwert Null nachgeführt werden soll, ergibt sich da durch ein künstlich geschaffener Knoten bei der Schwin gung des Rohres, an dem das Rohr in Ruhe ist. Es ergibt sich damit auch bei einer Ankopplung des Rohres an das Gehäuse im Bereich seiner Anschlüsse ein frei schwin gendes Rohr, bei dem sich aus den Schwingungen mit ho her Güte ein Maß für die Masse des durchgeflossenen Mediums ableiten läßt. The control device preferably forms a part of a control loop to which a setpoint zero is given becomes. The compensation sensors give the actual value for the control loop. Because the deflection or movement of the Rohres in the field of compensation sensors but that Setpoint zero should be tracked, there results through an artificially created knot at the Schwin the pipe where the pipe is at rest. It results thus even when the pipe is connected to the Housing in the area of its connections a free swing pipe in which the vibrations with ho goodness a measure of the mass of the flowed through Can derive medium.

Vorzugsweise ist die Kompensierungseinrichtung zwischen den Kompensationssensoren angeordnet. Die Kompensie rungseinrichtung ist also nicht nur zwischen der Anre gungseinrichtung und den Rohrenden, sondern auch zwi schen der Anregungseinrichtung und den Kompensations sensoren angeordnet. Auf diese Weise läßt sich die von der Kompensierungseinrichtung aufgezwungene Bewegung innerhalb der Kompensationssensoren und damit innerhalb der künstlichen Nullstellen halten.The compensation device is preferably between arranged the compensation sensors. The compensation Rungseinrichtung is not just between the Anre supply device and the pipe ends, but also between the excitation device and the compensation sensors arranged. In this way, the movement imposed on the compensation device within the compensation sensors and thus within hold the artificial zeros.

Vorzugsweise macht die Steuereinrichtung das Rohr zu mindest in vorbestimmten Bereichen zugspannungsfrei. Diese Zugspannungsfreiheit erfolgt natürlich nur inner halb sehr kurzer zeitlicher Abschnitte, weil die Kom pensationseinrichtung mit Trägheit arbeitet. Diese kur zen Abschnitte reichen aber aus, wenn sie zeitlich richtig gelegt sind, um eine zuverlässige Unterdrückung von parasitären Schwingungen zu bewirken.The control device preferably closes the tube free of tension at least in predetermined areas. This freedom from tension is of course only internal half very short time periods because the com compensation device works with inertia. This cure However, zen sections are sufficient if they are timed are properly placed to provide reliable suppression of parasitic vibrations.

Mit Vorteil ist die Steuereinrichtung als festverdrah tete elektronische Schaltung ausgebildet. Eine derarti ge Schaltung ist in vielen Fällen schneller als ein softwaremäßig realisierter Regler.The control device is advantageously hard-wired tete formed electronic circuit. Such a In many cases, switching is faster than one software implemented controller.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben. Hierin zeigen:The invention is based on preferred in the following Described embodiments. Show here:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Durchfluß messers und Fig. 1 shows a first embodiment of a flow meter and

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Durchfluß messers. Fig. 2 shows a second embodiment of a flow meter.

Ein Durchflußmesser 1 nach Fig. 1 weist ein geradlinig ausgebildetes Rohr 2 auf, das mit seinen beiden Enden 3, 4 in einem nur schematisch dargestellten Gehäuse 5 festgelegt ist. Über das Gehäuse werden Zu- bzw. Ab flußanschlüsse geführt.A flow meter 1 according to FIG. 1 has a straight tube 2 , which is fixed with its two ends 3 , 4 in a housing 5, which is only shown schematically. Inlet and outlet connections are made through the housing.

Das Rohr 2 ist in an und für sich bekannter Art und Weise in seiner Mitte mit einer Antriebseinrichtung 6 versehen, die das Rohr 2 quer zu seiner Längserstrec kung in Bewegung, insbesondere in Schwingungen verset zen kann. Auch eine Anregung in Form von Impulsen ist möglich. Zwischen der Antriebseinrichtung 6 und den Rohrenden 3, 4 sind elektromagnetische Aufnehmer 7, 8 vorgesehen, die die durch die Antriebseinrichtung 6 angeregte Bewegung des Rohres 2 aufnehmen und einer nicht näher dargestellten Meßeinrichtung zuführen.The tube 2 is provided in per se known manner at its center with a driving device 6, the tube 2 transversely in effect move to its Längserstrec zen verset in particular vibrations. Excitation in the form of pulses is also possible. Between the drive device 6 and the pipe ends 3, 4 are electromagnetic transducers 7, 8, which receive the excited by the drive means 6 of the tube 2 and move out of a measuring device not shown.

Zwischen der Antriebseinrichtung 6 und den Enden 3, 4 des Rohres 2 ist jeweils eine Kompensierungseinrichtung 9, 10 angeordnet, mit deren Hilfe Schwingungen des Roh res am Ende kompensiert oder eliminiert werden können.Between the drive device 6 and the ends 3 , 4 of the tube 2 , a compensation device 9 , 10 is arranged, by means of which vibrations of the tube res can be compensated or eliminated at the end.

Zwischen den Kompensierungseinrichtungen 9, 10 und den Enden 3, 4 des Rohres sind Kompensationssensoren 11, 12 angeordnet, die piezoelektrische Sensoren 13, 14 auf weisen. Selbstverständlich kann man anstelle der piezo elektrischen Sensoren auch andere geeignete Sensoren verwenden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel dient der piezoelektrische Sensor 13 dazu, Bewegungen des Rohres in Längsrichtung zu ermitteln, während der pie zoelektrische Sensor 14 dazu verwendet wird, Querbewe gungen des Rohres 2 zu erfassen. Beide Bewegungen müs sen nicht isoliert voneinander auftreten. Wenn das Rohr beispielsweise durchgebogen wird, werden beide Sensoren entsprechende Signale abgeben. Between the compensation devices 9 , 10 and the ends 3 , 4 of the tube, compensation sensors 11 , 12 are arranged, which have piezoelectric sensors 13 , 14 . Of course, other suitable sensors can also be used instead of the piezoelectric sensors. In the illustrated embodiment, the piezoelectric sensor 13 is used to determine movements of the tube in the longitudinal direction, while the pie zoelectric sensor 14 is used to detect transverse movements of the tube 2 . Both movements do not have to occur in isolation from each other. For example, if the pipe is bent, both sensors will emit appropriate signals.

Die Kompensierungseinrichtungen 9, 10 weisen jeweils zwei Kompensierungsmassen 15, 16 auf, die über eine Antriebseinrichtung 17 an einem Hebelarm 18 befestigt sind. Die Antriebseinrichtung 17 weist vier Einzelan triebe 19-22 auf, die im vorliegenden Ausführungsbei spiel als piezoelektrische Antriebe ausgebildet sind. Jeweils zwei dieser Antriebe sind paarweise zusammen gefaßt und zwar so, daß in Querrichtung des Rohres 2 nebeneinander liegende Antriebe ein Paar 19, 20; 21, 22 bilden.The compensation devices 9 , 10 each have two compensation masses 15 , 16 which are fastened to a lever arm 18 via a drive device 17 . The drive device 17 has four individual drives 19-22 , which are designed in the present exemplary embodiment as piezoelectric drives. In each case two of these drives are combined in pairs and in such a way that in the transverse direction of the tube 2 drives lying next to one another a pair 19 , 20 ; 21 , 22 form.

Zusätzlich kann man weitere Antriebe vorsehen, die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind. Beispielsweise kann man in eine Richtung senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 weitere Antriebspaare vorsehen, so daß anstelle der dargestellten vier Antriebe 19-22 dann acht Antriebe vorgesehen sind. Bei dieser Ausge staltung kann man die Massen 15, 16 nicht nur in Längs richtung des Rohres 2 und parallel zur Zeichenebene beschleunigen. Auch eine Bewegung der Massen 15, 16 senkrecht zur Zeichenebene ist möglich. Damit erhöht sich die Anzahl der Freiheitsgrade, so daß eine noch bessere Kompensierung der Schwingungsbewegungen des Rohrendes möglich wird.In addition, other drives can be provided, which are not shown for reasons of clarity. For example, further drive pairs can be provided in a direction perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1, so that eight drives are then provided instead of the four drives 19-22 shown. In this configuration, the masses 15 , 16 can be accelerated not only in the longitudinal direction of the tube 2 and parallel to the plane of the drawing. Movement of the masses 15 , 16 perpendicular to the plane of the drawing is also possible. This increases the number of degrees of freedom, so that an even better compensation of the vibratory movements of the pipe end is possible.

Anstelle der eben erwähnten acht Antriebe läßt sich in vielen Fällen eine Lösung auch dann finden, wenn an stelle eines Antriebpaares 19, 20 oder 21, 22 drei zu sammenwirkende Antriebe verwendet werden. Auch hier ist man dann nicht mehr auf Bewegungen der Massen 15, 16 in der Zeichenebene oder parallel zu ihr beschränkt. Man kann diese Bewegungen auch senkrecht zur Zeichenebene durchführen lassen. Instead of the eight drives just mentioned, in many cases a solution can also be found if, instead of a pair of drives 19 , 20 or 21 , 22, three drives which work together are used. Here too, one is no longer restricted to movements of the masses 15 , 16 in the plane of the drawing or parallel to it. These movements can also be carried out perpendicular to the plane of the drawing.

Alternativ dazu können die Massen 15, 16 auch als Ring ausgebildet werden, der um das Meßrohr 2 herumgeführt ist. Dieser Ring wird dann beispielsweise mit drei He belarmen mit dem Meßrohr verbunden, die in Umfangsrich tung um 120° zueinander versetzt sind. Mit einer ent sprechenden Anzahl von Antrieben läßt sich mit einer derartigen Ausgestaltung ebenfalls eine Schwingungsbe wegung in nahezu alle Richtungen durchführen.Alternatively, the masses 15 , 16 can also be designed as a ring which is guided around the measuring tube 2 . This ring is then, for example, with three Hearmmen connected to the measuring tube, which are offset by 120 ° to each other in the circumferential direction. With a corresponding number of drives can also perform a Schwingungsbe movement in almost all directions with such a configuration.

Abgesehen von der Verbindung der Enden 3, 4 des Rohres 2 mit dem Gehäuse 5 ergibt sich keine weitere Verbin dung mit dem Gehäuse 5. Die Kompensierungseinrichtungen 9, 10 erlauben es vielmehr, daß das Rohr 2 wie ein freier Körper schwingen kann. Der Durchflußmesser 1 kann damit bei allen Dichten des durchfließenden Medi ums ins Gleichgewicht gebracht werden.Apart from the connection of the ends 3 , 4 of the tube 2 to the housing 5 , there is no further connection to the housing 5 . Rather, the compensation devices 9 , 10 allow the tube 2 to vibrate like a free body. The flow meter 1 can thus be brought into equilibrium at all densities of the medium flowing through.

Eine Rückkopplung vom Gehäuse durch die Kompensierungs einrichtungen 9, 10 erfolgt nicht. Die Kompensierungs einrichtungen sind vielmehr als Trägheitskompensie rungseinrichtungen ausgebildet, die vom Gehäuse entkop pelt sind. Mit Hilfe der Antriebe 19-22 lassen sich die Kompensierungsmassen 15, 16 bewegen. Bei der Beschleu nigung dieser Massen entstehen Kräfte, die auf das Rohr 2 zurückwirken. Werden die Einzelantriebe 19, 20; 21, 22 eines Paares gleichsinnig bewegt, entsteht eine Kraft, die im wesentlichen parallel zur Längserstrec kung des Rohres 2 wirkt. Diese Kraft wird über den He belarm 18 auf das Rohr 2 übertragen und kann dort zu einem Drehmoment führen. Werden hingegen die beiden Einzelantriebe 19, 20; 21, 22 eines Paares gegensinnig bewegt, dann werden die Kompensierungsmassen 15, 16 verschwenkt, weil sie jeweils über Hebel 24, 25 mit den Antrieben 19-22 verbunden sind. A feedback from the housing through the compensation devices 9 , 10 does not take place. The compensation devices are rather designed as inertia compensation devices that are decoupled from the housing. The compensating masses 15 , 16 can be moved with the aid of the drives 19-22 . In the acceleration of these masses, forces arise which act on the tube 2 . If the individual drives 19 , 20 ; 21 , 22 of a pair moved in the same direction, creates a force which acts essentially parallel to the longitudinal extension of the tube 2 . This force is transmitted via the arm 18 to the tube 2 and can lead to a torque there. However, if the two individual drives 19 , 20 ; 21 , 22 of a pair moved in opposite directions, then the compensating masses 15 , 16 are pivoted because they are each connected to the drives 19-22 via levers 24 , 25 .

Die Steuereinrichtung 23 ist nun Bestandteil eines Re gelkreises, bei dem der Istwert durch die Kompensa tionssensoren 11, 12 ermittelt wird. Das Stellglied wird durch die Kompensierungseinrichtungen 9, 10 gebil det. Vorgegeben als Sollwert ist der Wert Null, d. h. im Bereich der Kompensationssensoren 11, 12 soll das Rohr 2 keine Bewegungen ausführen und zwar keine translato rische und keine Biegebewegung. Dementsprechend dürfen auch keine Kräfte auf die Kompensationssensoren 11, 12 wirken, wenn die Einrichtung ausgeglichen ist. Dement sprechend werden die Kompensierungseinrichtungen 9, 10 bzw. deren Antriebseinrichtungen 17 so angetrieben, daß die mit Hilfe der beschleunigten Kompensationsmassen 15, 16 erzeugten Kräfte auf das Rohr ausreichen, um das Rohr in den Kompensationssensor-Positionen zur Ruhe zu bringen. Damit erzeugt man bei den Kompensationssenso ren 11, 12 künstliche Knotenpunkte. Alle Vibrationen des Rohres 2 werden zwischen diesen beiden Knotenpunk ten gehalten.The control device 23 is now part of a control circuit in which the actual value is determined by the compensation sensors 11 , 12 . The actuator is gebil det by the compensation devices 9 , 10 . Specified as the setpoint is the value zero, ie in the area of the compensation sensors 11 , 12 , the tube 2 is not intended to perform any movements, namely no translatory and no bending movement. Accordingly, no forces may act on the compensation sensors 11 , 12 if the device is balanced. Accordingly, the compensation devices 9 , 10 or their drive devices 17 are driven such that the forces generated with the aid of the accelerated compensation masses 15 , 16 on the pipe are sufficient to bring the pipe to rest in the compensation sensor positions. This produces 11 , 12 artificial nodes in the compensation sensors. All vibrations of the tube 2 are kept between these two nodes.

Die Einzelantriebe können durch Piezoelemente gebildet werden, die relativ rasch reagieren und gut ansteuerbar sind. Aufgrund der mehreren Einzelantriebe 19-22 für jede Antriebseinrichtung 17 kann man Kräfte in mehreren Freiheitsgraden erzeugen. Wie oben erwähnt, läßt sich beispielsweise eine Kraft parallel zur Längserstreckung des Rohres erzeugen, während eine andere Kraft quer dazu gerichtet ist. Auch Biegemomente können auf das Rohr ausgeübt werden.The individual drives can be formed by piezo elements which react relatively quickly and are easy to control. Due to the multiple individual drives 19-22 for each drive device 17 , forces can be generated in several degrees of freedom. As mentioned above, for example, a force can be generated parallel to the longitudinal extent of the tube, while another force is directed transversely to it. Bending moments can also be exerted on the pipe.

Um die Meßergebnisse noch genauer zu erhalten, kann man vorsehen, daß die Zugkraft auf das Meßrohr ermittelt wird. Die Zugkraft kann beispielsweise gemessen werden, wenn die Antriebseinrichtung 6 und die Aufnehmer 7, 8 mit wenigstens zwei verschiedenen Frequenzen arbeiten. Alternativ dazu kann man auch einen Spannungsmesser, beispielsweise einen Dehnungs-Meßstreifen auf dem Meß rohr 2 montieren.In order to obtain the measurement results more precisely, it can be provided that the tensile force on the measuring tube is determined. The tensile force can be measured, for example, if the drive device 6 and the transducers 7 , 8 work with at least two different frequencies. Alternatively, you can also mount a voltmeter, such as a strain gauge on the measuring tube 2 .

Fig. 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung, bei der gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen worden sind. Entsprechende Elemente sind mit gestriche nen Bezugszeichen versehen. Fig. 2 shows an alternative embodiment in which the same elements have been given the same reference numerals. Corresponding elements are provided with crossed reference numerals.

Geändert hat sich nunmehr, daß die Kompensierungsein richtungen 9', 10' nicht mehr vier Einzelantriebe 19- 22, sondern nur noch drei Einzelantriebe 19-21 aufwei sen, von denen die Einzelantriebe 19, 20 paarweise zu sammen gesetzt sind. Auch die zweite Kompensierungsmas se 16 fehlt. Statt dessen ist zwischen den beiden He belarmen 18, die mit dem Rohr 2 verbunden sind, ein Stößel 26 vorgesehen, wobei zwischen dem Hebelarm 18 und dem Stößel 26 der Einzelantrieb 21 vorgesehen ist. Damit ist der Abstand zwischen den Hebelarmen 18 par allel zum Rohr 2 veränderbar. Man kann auch sagen, daß der Stößel 26 längenveränderbar ist. Wenn der Stößel 26 (mit den Einzelantrieben 21) genau so lang ist, wie der Abstand der Hebelarme 18 im Ruhezustand, dann ist das Rohr 2 geradlinig. Wenn der Stößel 26 verlängert wird, wird das Rohr 2 konvex durchgebogen. Wenn der Stößel 26 verkürzt wird, wird das Rohr 2 konkav durchgebogen. Auch auf diese Weise lassen sich Bewegungen des Rohres 2 an den Enden mit entsprechend entgegengesetzten Bewe gungen überlagern, so daß das Rohr 2 an seinen Enden 3, 4 in Ruhe bleibt oder gehalten wird.It has now changed that the Kompensierungsein devices 9 ', 10 ' no longer four individual drives 19-22, but only three individual drives 19-21 sen, of which the individual drives 19 , 20 are put together in pairs. The second Kompensierungsmas se 16 is missing. Instead, a tappet 26 is provided between the two arms 18 , which are connected to the tube 2 , the individual drive 21 being provided between the lever arm 18 and the tappet 26 . So that the distance between the lever arms 18 par allel to the tube 2 can be changed. It can also be said that the plunger 26 is variable in length. If the plunger 26 (with the individual drives 21 ) is exactly as long as the distance between the lever arms 18 in the idle state, then the tube 2 is straight. When the plunger 26 is extended, the tube 2 is bent convexly. If the plunger 26 is shortened, the tube 2 is bent concavely. In this way, too, movements of the tube 2 can be superimposed at the ends with corresponding opposite movements, so that the tube 2 remains or is held at its ends 3 , 4 .

Claims

1. Flow meter with a measuring tube, a stimulation device that drives the measuring tube, a sensor device and an active compensation device for vibrations, characterized in that the compensation device ( 9 , 10 ; 9 ', 10 ')

a) acts between the clamping points ( 3 , 4 ) of the measuring tube ( 2 ) on the tube ( 2 ),
b) is decoupled from the housing ( 5 ),
c) is designed as an inertia compensation device with a drive device ( 17 , 17 ') and
d) with compensation sensors ( 11 , 12 ) cooperates so that artificial nodes are formed on the compensation sensors ( 11 , 12 ).

2. Flow meter according to claim 1, characterized in that the compensation device ( 9 , 10 ; 9 ', 10 ') has at least one mass ( 15 , 16 ) for each pipe end ( 3 , 4 ) by the drive device ( 17 , 17 ') is shiftable.

3. Flow meter according to claim 2, characterized in that the drive device ( 17 , 17 ') has at least two degrees of freedom for the movement of the mass ( 15 , 16 ).

4. Flow meter according to claim 3, characterized in that one of the degrees of freedom includes a movement of the mass ( 15 , 16 ) substantially parallel to the longitudinal extension of the tube ( 2 ).

5. Flow meter according to claim 3 or 4, characterized in that one of the degrees of freedom includes a movement substantially transverse to the longitudinal extension of the tube ( 2 ).

6. Flow meter according to one of claims 2 to 5, characterized in that the mass ( 15 , 16 ) via a lever arm ( 18 ) acts on the tube ( 2 ).

7. Flow meter according to one of claims 2 to 5, characterized in that the Antriebseinrich device ( 17 , 17 ') for each mass ( 15 , 16 ) arranged in pairs individual drives ( 19 , 20 ; 21 , 22 ).

8. Flow meter according to claim 7, characterized in that the individual drives ( 19 , 20 ; 21 , 22 ) are arranged at different distances from the tube ( 2 ).

9. Flow meter according to claim 7 or 8, characterized in that the individual drives ( 19-22 ) are formed as electrostrictive, magnetostrictive or electromagnetic elements, in particular as te te Piezoelemen.

10. Flow meter according to one of claims 1 to 9, characterized in that the Kompensierungsein direction ( 9 ', 10 ') has a length-adjustable plunger ( 26 ) by a drive ( 21 ), the inter mediate two points on the tube ( 2 ) acts, which are arranged on the other side of the excitation device ( 6 ) on a long side of the tube ( 2 ).

11. Flow meter according to one of claims 1 to 10, characterized in that between the excitation device ( 6 ) and the clamping points ( 3 , 4 ) of the tube ( 2 ) compensation sensors ( 11 , 12 ) are arranged, which with a control device ( 23rd ) are connected, the device Kompensationseinrich ( 9 , 10 ; 9 ', 10 ') controls.

12. Flow meter according to claim 11, characterized in that the compensation sensors ( 11 , 12 ) determine both moments and translational forces on the tube ( 2 ).

13. Flow meter according to claim 11 or 12, characterized in that the control device ( 23 ) forms egg NEN part of a control loop to which a target value of zero is predetermined.

14. Flow meter according to one of claims 11 to 13, characterized in that the compensation device ( 9 , 10 ; 9 ', 10 ') is arranged between the compensation sensors ( 11 , 12 ).

15. Flow meter according to one of claims 11 to 14, characterized in that the Steuereinrich device ( 23 ) makes the tube ( 2 ) free of tension at least in predetermined areas.

16. Flow meter according to one of claims 11 to 15, characterized in that the Steuereinrich device ( 23 ) is designed as a hard-wired electronic scarf device.