DE19605910B4

DE19605910B4 - Vorrichtung zum Messen eines Massestroms nach dem Coriolis-Meßprinzip

Info

Publication number: DE19605910B4
Application number: DE1996105910
Authority: DE
Inventors: Ludger Törner; Robert Müller; Harald Heinrici
Original assignee: Schenck Process GmbH
Current assignee: Schenck Process Europe GmbH
Priority date: 1996-02-17
Filing date: 1996-02-17
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2016-02-18
Also published as: DE19605910A1

Abstract

Vorrichtung zum Messen eines Massestroms, insbesondere eines Schüttgutstroms, nach dem Coriolis-Meßprinzip, mit einem den Massestrom umlenkenden Flügelrad, das von einem von einer beweglichen Trägerplatte getragenen Motor mit konstanter Drehzahl angetrieben wird, wobei die Trägerplatte über Federelemente axial starr, jedoch drehbeweglich an einem Gestell gelagert ist, und mit in tangentialer Richtung an der Trägerplatte angreifenden, als Kraftmeßeinrichtung dienenden Biegebalken, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente, an denen die Trägerplatte (8) gelagert ist, als einseitig biegesteif eingespannte, mit Dehnungsmeßstreifen bestückte Meßbalken (11) ausgeführt sind, die die Kraftmeßeinrichtung bilden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen eines Massestroms, insbesondere eines Schüttgutstroms, nach dem Coriolis-Meßprinzip, mit einem den Massestrom umlenkenden Flügelrad, das von einem von einer beweglichen Trägerplatte getragenen Motor mit konstanter Drehzahl angetrieben wird, wobei die Trägerplatte über Federelemente axial starr, jedoch drehbeweglich an einem Gestell gelagert ist, und mit in tangentialer Richtung an der Trägerplatte angreifenden, als Kraftmeßeinrichtung dienenden Biegebalken.
Zur kontinuierlichen Messung eines Massestroms wird ein mit konstanter Drehzahl angetriebens Flügelrad mit dem Massestrom beaufschlagt, das den im wesentlichen axial zufließenden Massestrom radial umlenkt und ihm hierbei eine tangentiale Geschwindigkeitskomponente aufprägt. Das hierzu erforderliche Antriebsdrehmoment des Flügelrades ist ein Maß für den Massestrom. Die nach dem Coriolis-Meßprinzip arbeitenden Vorrichtungen weisen daher eine Einrichtung zum Messen des Antriebsmoments des Flügelrades auf.

Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Gattung ( EP 0 590 187 A1 ) ist die den Motor und die Lagerung des Flügelrades tragende Trägerplatte über in tangentialer Richtung verformbare, achsparallel angeordnete Federelemente mit dem feststehenden Maschinengestell verbunden.

Die in tangentialer Richtung möglichen federnden Pendelbewegungen der üblicherweise drei Federelemente ermöglichen eine begrenzte Drehpendelbewegung der Trägerplatte. Die Trägerplatte stützt sich mittels daran angebrachter Anschlagflansche jeweils am freien Ende eines Biegebalkens ab, der an seinem gestellseitigen Ende biegesteif eingespannt ist und als Kraftmeßelement dient, mit dem das an der Trägerplatte angreifende Antriebsdrehmoment gemessen wird.

Diese bekannte Anordnung erfordert einen verhältnismäßig hohen Bauaufwand. Da an der beweglichen Trägerplatte nicht nur die er Lagerung dienenden Federelemente, sondern auch die der Kraftmessung dienenden Biegebalken angreifen können, entsteht ein statisch überbestimmtes Gebilde, so daß bei exzentrischen Verlagerungen der Drehachse und/oder außermittig angreifenden Kräften Meßungenauigkeiten auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei einfacher und platzsparender Bauweise eine erhöhte Meßgenauigkeit erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Federelemente, an denen die Trägerplatte gelagert ist, als einseitig biegesteif eingespannte, mit den Dehnungsmeßstreifen bestückte Meßbalken ausgeführt sind, die die Kraftmeßeinrichtung bilden.

Da die die Trägerplatte in Richtung der Tara-Belastung tragenden und in Drehrichtung führenden Federelemente zugleich die Kraftmeßeinrichtung bilden, wird ein platzsparender und einfacher Aufbau erreicht. Eine genaue Führung und hohe Meßgenauigkeit wird durch die Ausführung der Kraftmeßeinrichtung als einseitig biegesteif eingespannte Meßbalken erreicht. Zugleich wird die Gefahr von Verspannungen durch exzentrische Verlagerungen der Drehachse und/oder außermittig angreifende Kräfte vermieden oder zumindest stark herabgesetzt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Meßbalken in ihrem mittleren Abschnitt aus zwei in tangentialer Richtung biegbaren Parallellenkern bestehen, die jeweils an ihren Außenflächen mit den Dehnungsmeßstreifen bestückt sind. Solche Meßbalken sind als Wägezellen bekannt (Firmendruckschrift "Plattform-Wägezellen PW" der Hottinger Baldwin Meßtechnik GmbH). Die Schaltung der Dehnungsmeßstreifen in einer Brückenschaltung ist bekannt. Beim bestimmungsgemäßen Einsatz derartiger bekannter Wägezellen sind die Kräfte quer zur Meßrichtung verhältnismäßig gering. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß derartige Wägezellen vorteilhaft als Meßbalken in der hier beanspruchten Weise eingesetzt werden können, wobei sehr hohe Lasten quer zur Meßrichtung aufzunehmen sind, ohne daß jedoch die Meßgenauigkeit spürbar beeinträchtigt würde.

Die Meßbalken können achsparallel angeordnet werden. Dadurch ergibt sich ein besonders kompakter Aufbau. Außerdem wirkt die verhältnismäßig hohe Taralast hierbei in Längsrichtung der Meßbalken, wobei besonders hohe Taralasten aufgenommen werden können.

Statt dessen ist es auch möglich, die Meßbalken radial anzuordnen. Dadurch ergibt sich eine besonders geringe Bauhöhe der Vorrichtung.

Schließlich ist es aber auch möglich, die Meßbalken zur Drehachse des Flügelrades geneigt anzuordnen. Diese Anordnung kann aus Raumgründen vorteilhaft sein.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Meßbalken über elastische Dämpfungskörper mit der Trägerplatte verbunden sind. Diese Dämpfungskörper, die an einem oder vorzugsweise an allen Meßbalken angeordnet sind, verhindern zum einen eine Verspannung innerhalb der Vorrichtung. Zum anderen bewirken sie eine Schwingungsdämpfung und Stoßdämpfung zwischen den Meßbalken und der beweglichen Trägerplatte. Die bei Lastwechseln auftretenden Beschleunigungskräfte werden gegenüber dem Meßbalken gedämpft.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt:
1 in einer Seitenansicht und teilweise im Schnitt eine Vorrichtung zum Messen eines Massestroms, insbesondere eines Schüttgutstroms, wobei die Meßbalken achsparallel angeordnet sind,
2 einen vergrößerten Teilschnitt längs der Linie II-II in 1,
3 einen vergrößerten Teilschnitt längs der Linie III-III in 1,
4 in einer Darstellung ähnlich der 1 eine Vorrichtung mit radialer, liegender Anordnung der Meßbalken,
5 einen Schnitt längs der Linie V-V in 4 und
6 einen Teilschnitt längs der Linie VI-VI in 5.
Die in den 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung dient zum Messen eines Massestrom, beispielsweise eines Schüttgutstroms, der durch ein Rohr 1 angenähert axial einem Flügelrad 2 zugeführt wird. Die Welle 3 des Flügelrades 2 erstreckt sich aus einem das Flügelrad 2 aufnehmenden Gehäuse 4 durch ein Gestell 5 nach oben zu einem Motor 6, der das Flügelrad 2 mit konstanter Drehzahl antreibt. Der Motor 6 ist über ein Flanschgehäuse 7 mit einer Trägerplatte 8 verbunden, die axial starr, jedoch drehbeweglich am Gestell 5 gelagert ist.
An einem oberen, gestellfesten Tragring 9, der über Stützen 10 mit dem Gestell 5 verbunden ist, ist die Trägerplatte 8 an beispielsweise drei achsparallelen Meßbalken 11 so aufgehängt, daß sie Drehpendelbewegungen ausführen kann.
Die Meßbalken 11, deren Aufbau und Anordnung nachfolgend noch näher beschrieben wird, sind an ihrem oberen Ende jeweils biegesteif mit dem Tragring 9 verbunden. Am unteren Ende jedes Meßbalkens 11 ist jeweils ein Tragbügel 12 angebracht. Radial vorspringende Stützlaschen 13 der Trägerplatte 8 stützen sich jeweils auf einem elastischen Dämpfungskörper 14 ab, bespielsweise einem mit Anschlußzapfen versehenen Gummi-Metall-Element, das von dem Tragbügel 12 getragen wird. Der Tragbügel 12 umgreift somit die Stützlasche 13 und den Dämpfungskörper 14, wie man besonders deutlich aus 2 erkennt. Die Meßbalken 11 sind über die elastischen Dämpfungskörper 14 mit der Trägerplatte 8 verbunden, wobei die elastischen Dämpfungskörper 14 als die Trägerplatte 8 in Achsrichtung stützende Druckkörper ausgeführt sind.
Wie man aus 2 erkennt, besteht jeder Meßbalken 11 in seinem mittleren Abschnitt aus zwei Parallellenkern 15, die jeweils in tangentialer Richtung, bezogen auf die Drehachse 16 des Flügelrades 2, biegbar sind. Die Parallellenker 15 sind in an sich bekannter Weise an ihren Außenflächen mit Dehnungsmeßstreifen bestückt (nicht dargestellt), die in einer Auswerteeinrichtung zu einer Brückenschaltung zusammengeschaltet sind. Die Auswerteeinrichtung liefert ein Signal, das einer in Querrichtung (d.h. in Umfangsrichtung der Vorrichtung) am Meßbalken 11 angreifenden Kraft entspricht. Die Summe der so an den Meßbalken 11 gemessenen Kräfte ergibt nach Multiplikation mit dem Abstand zur Drehachse 16 als Hebelarm das Antriebsdrehmoment des Flügelrades 2. Dieser Wert ist dem zu messenden Massestrom unmittelbar proportional.
Abweichend von der Ausführung nach den 1 bis 3, bei der die Meßbalken 11 achsparallel angeordnet sind, sind die Meßbalken 11 bei der Vorrichtung nach den 4 bis 6 horizontal und radial zur Drehachse 16 angeordnet. Jeweils mit ihrem äußeren Ende sind die Meßbalken 11 biegesteif an einem Flansch 17 des Gestells 5 angebracht. An ihren inneren Enden tragen die Meßbalken 11 jeweils mittels einer Konsole 18 den elastischen Dämpfungskörper 14, der auch hierbei als ein die Trägerplatte 8 in Achsrichtung stützender Druckkörper ausgeführt ist.
Die im mittleren Bereich des Meßbalkens 11 liegenden Parallellenker liegen hierbei in parallelen senkrechten Ebenen und ermöglichen eine Verschiebung der mit der Trägerplatte 8 verbundenen freien Enden der Meßbalken 11 in tangentialer Richtung. Im übrigen sind gleiche Teile bei beiden Ausführungsbeispielen mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Claims

Vorrichtung zum Messen eines Massestroms, insbesondere eines Schüttgutstroms, nach dem Coriolis-Meßprinzip, mit einem den Massestrom umlenkenden Flügelrad, das von einem von einer beweglichen Trägerplatte getragenen Motor mit konstanter Drehzahl angetrieben wird, wobei die Trägerplatte über Federelemente axial starr, jedoch drehbeweglich an einem Gestell gelagert ist, und mit in tangentialer Richtung an der Trägerplatte angreifenden, als Kraftmeßeinrichtung dienenden Biegebalken, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente, an denen die Trägerplatte (8) gelagert ist, als einseitig biegesteif eingespannte, mit Dehnungsmeßstreifen bestückte Meßbalken (11) ausgeführt sind, die die Kraftmeßeinrichtung bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßbalken (11) in ihrem mittleren Abschnitt aus zwei in tangentialer Richtung biegbaren Parallellenkern (15) bestehen, die jeweils an ihren Außenflächen mit den Dehnungsmeßstreifen bestückt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßbalken (11) achsparallel angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßbalken (11) radial angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßbalken (11) zur Drehachse (16) des Flügelrades (2) geneigt angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßbalken (11) über elastische Dämpfungskörper (14) mit der Trägerplatte (8) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Dämpfungskörper (14) als die Trägerplatte (8) in Achsrichtung stützende Druckkörper ausgeführt sind.
Vorrichtung nach Ansprüchen 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Trägerplatte (8) über radial vorspringende Stützlaschen (13) auf jeweils einem elastischen Dämpfungskörper (14) abstützt und daß der Dämpfungskörper (14) von einem die Stützlasche (13) und den Dämpfungskörper (14) tragenden Tragbügel (12) umgriffen wird, der mit dem einen Ende des Meßbalkens (1i) verbunden ist.