DE19620079C2 - Massendurchflußmeßgerät - Google Patents
MassendurchflußmeßgerätInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Massendurchflußmeßgerät für strömende Medien, das nach
dem Coriolis-Prinzip arbeitet, mit einem zumindest im wesentlichen geraden Coriolis-
Meßrohr, mit mindestens einem auf das Coriolis-Meßrohr einwirkenden Schwin
gungserzeuger und mit mindestens einem Coriolis-Kräfte und/oder auf Coriolis-Kräf
ten beruhende Coriolis-Schwingungen erfassenden Meßwertaufnehmer.
Massendurchflußmeßgeräte für strömende Medien, die nach dem Coriolis-Prinzip ar
beiten, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt (vgl. z. B. die deutsche Patent
schrift 41 24 295 und die deutsche Offenlegungsschrift 41 43 361 und die dort je
weils in Spalte 1, Zeilen 20 bis 27, aufgeführten Druckschriften, die deutsche Patent
schrift 42 24 397 und die dort in Spalte 1, Zeilen 23 bis 30, aufgeführten Druckschrif
ten sowie die deutsche Offenlegungsschrift 196 01 342) und haben seit einiger Zeit
in zunehmendem Maße in der Praxis Verwendung gefunden.
Es sind jedoch auch Coriolis-Massendurchflußmeßgeräte bekannt, wie z. B. aus der
US 5,048,351, auf deren Meßrohre keine Coriolis-Kräfte einwirken. Statt dessen ist z. B.
vorgesehen, daß Coriolis-Kräfte und damit verbundene Coriolis-Schwingungen
von sich an das Meßrohr anschließenden Flügeln aufgenommen werden. Ein Massen
durchflußmeßgerät, bei dem das Meßrohr ebenfalls keine Coriolis-Schwingungen aus
führt, ist ferner aus der US 5,392,656 bekannt.
Bei Massendurchflußmeßgeräten für strömende Medien, die nach dem Coriolis-Prin
zip arbeiten und ein Coriolis-Meßrohr aufweisen, unterscheidet man grundsätzlich
zwischen einerseits solchen, deren Coriolis-Meßrohr zumindest im wesentlichen ge
rade ausgeführt ist, in der Regel exakt gerade ausgeführt ist, und andererseits solchen,
deren Coriolis-Meßrohr schleifenförmig ausgeführt ist. Außerdem unterscheidet man
bei den in Rede stehenden Massendurchflußmeßgeräten zwischen einerseits solchen,
die nur ein Coriolis-Meßrohr aufweisen, und andererseits solchen, die zwei Coriolis-
Meßrohre aufweisen. Bei den Ausführungen mit zwei Coriolis-Meßrohren können
diese strömungstechnisch in Reihe oder parallel zueinander liegen.
Massendurchflußmeßgeräte der in Rede stehenden Art, bei denen das Coriolis-Meß
rohr gerade ausgeführt ist bzw. die Coriolis-Meßrohre gerade ausgeführt sind, sind in
bezug auf den mechanischen Aufbau einfach und folglich mit relativ geringen Kosten
herzustellen. Dabei sind auch die Innenflächen des Coriolis-Meßrohres bzw. der Co
riolis-Meßrohre gut bearbeitbar; sie können ohne weiteres poliert werden. Im übrigen
haben sie einen relativ geringen Druckverlust. Nachteilig kann bei Massendurch
flußmeßgeräten, die nach dem Coriolis-Prinzip arbeiten und bei denen das Coriolis-
Meßrohr gerade ausgeführt ist bzw. die Coriolis-Meßrohre gerade ausgeführt sind,
sein, daß sowohl thermisch bedingte Ausdehnungen bzw. Spannungen als auch von
außen einwirkende Kräfte und Momente zu Meßfehlern und zu mechanischen Schä
den, nämlich zu Spannungsrissen, führen können.
Mit den zuvor aufgezeigten Problemen bei Massendurchflußmeßgeräten mit geraden
Coriolis-Meßrohren hat sich die Fachwelt bereits befaßt (vgl. insbes. die deutsche Pa
tentschrift 41 24 295, die deutsche Offenlegungsschrift 41 43 361 und die deutsche
Patentschrift 42 24 379). Insgesamt ist es gelungen, ein nach dem Coriolis-Prinzip ar
beitendes Massendurchflußmeßgerät mit einem geraden Coriolis-Meßrohr zu schaf
fen, das nur einen Meßfehler von 0,1% hat (vgl. den Prospekt "Zulassung des Cori
massG-Gerätes zum eichpflichtigen Verkehr" der Firma KROHNE Meßtechnik GmbH
& Co. KG).
Nach dem Coriolis-Prinzip arbeitende Massendurchflußmeßgeräte, die nur ein gerades
Coriolis-Meßrohr aufweisen, haben gegenüber solchen Massendurchflußmeßgeräten,
die entweder zwei gerade Coriolis-Meßrohre oder ein schleifenförmiges Coriolis-
Meßrohr aufweisen, erhebliche Vorteile. Gegenüber Massendurchflußmeßgeräten mit
zwei geraden Coriolis-Meßrohren ist der Vorteil vor allem darin zu sehen, daß Strö
mungsteiler bzw. Strömungszusammenführer, die bei Massendurchflußmeßgeräten mit
zwei Coriolis-Meßrohren erforderlich sind, nicht benötigt werden. Gegenüber Mas
sendurchflußmeßgeräten mit einem schleifenförmigen Coriolis-Meßrohr bzw. mit zwei
schleifenförmigen Coriolis-Meßrohren ist der Vorteil vor allem darin zu sehen, daß ein
gerades Coriolis-Meßrohr einfacher als ein schleifenförmiges Coriolis-Meßrohr herge
stellt werden kann, daß der Druckabfall bei einem geraden Coriolis-Meßrohr geringer
ist als bei einem schleifenförmigen Coriolis-Meßrohr und daß ein gerades Coriolis-
Meßrohr besser gereinigt werden kann als ein schleifenförmiges Coriolis-Meßrohr.
Massendurchflußmeßgeräte, die nach dem Coriolis-Prinzip arbeiten und ein gerades
Coriolis-Meßrohr haben, haben jedoch auch einen physikalisch bzw. mechanisch
vorgegebenen Nachteil (vgl. die europäische Offenlegungsschrift 0 521 439):
Nach dem Coriolis-Prinzip arbeitende Massendurchflußmeßgeräte erfordern, daß das
Coriolis-Meßrohr - mit Hilfe von mindestens einem Schwingungserzeuger - in
Schwingungen versetzt wird; aus der Tatsache, daß das Coriolis-Meßrohr schwingt,
und aus dem Durchströmen von Masse durch das Coriolis-Meßrohr resultieren ja die
Coriolis-Kräfte bzw. die Coriolis-Schwingungen. Eine entsprechende Schwingungs
anregung des Coriolis-Meßrohrs ist gemäß der JP 6-50784 A z. B. dadurch möglich,
daß an dem Coriolis-Meßrohr einander gegenüberliegend piezoelektrische Elemente
vorgesehen sind, die als Schwingungserzeugungsmittel für das Coriolis-Meßrohr
dienen. Diese Schwingungserzeugungsmittel werden dabei derart angesteuert, daß
das obere piezoelektrische Element komprimiert wird, wenn das untere expandiert
wird, und umgekehrt. Auf diese Weise wird erreicht, daß durch einander abwechseln
des Komprimieren bzw. Expandieren der piezoelektrischen Elemente mit der Reso
nanzfrequenz des Coriolis-Meßrohres dieses effektiv in Schwingungen versetzt wird.
Bei Massendurchflußmeßgeräten mit zwei geraden Coriolis-Meßrohren bzw. mit
einem schleifenförmigen Coriolis-Meßrohr oder mit zwei schleifenförmigen Coriolis-
Meßrohren sind die Coriolis-Meßrohre bzw. die schwingungswirksamen Teile der
schleifenförmigen Coriolis-Meßrohre identisch ausgeführt und so angeordnet und
schwingungsmäßig erregt, daß sie gegeneinander schwingen. Das hat die positive
Konsequenz, daß das schwingende System insgesamt nach außen nicht als solches
wirksam wird. Die Lage des Massenmittelpunktes bleibt konstant und auftretende
Kräfte werden kompensiert. Folglich werden in das Rohrleitungssystem, in das ein
solches Massendurchflußmeßgerät eingebaut ist, keine Schwingungen eingeleitet
und beeinflussen Schwingungen des Rohrleitungssystems das Meßergebnis nicht.
Bei nach dem Coriolis-Prinzip arbeitenden Massendurchflußmeßgeräten, die nur ein
gerades Coriolis-Meßrohr aufweisen, ist die zuvor erläuterte positive Konsequenz
von gegeneinander schwingenden Coriolis-Meßrohren natürlich nicht gegeben. Der
Massenmittelpunkt bleibt nicht konstant, und auftretende Kräfte werden nicht kom
pensiert. Die Folge davon ist, daß einerseits Schwingungen in das Rohrleitungssystem,
in das ein solches Massendurchflußmeßgerät eingebaut ist, übertragen werden,
und daß Schwingungen des Rohrleitungssystems auch das Meßergebnis beeinflussen
können.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein nach dem Coriolis-Prinzip arbei
tendes Massendurchflußmeßgerät anzugeben, bei dem die zuvor im einzelnen erläu
terte Problematik, die daraus resultiert, daß das Massendurchflußmeßgerät nur ein ge
rades Coriolis-Meßrohr aufweist, weniger ins Gewicht fällt.
Das erfindungsgemäße Massendurchflußmeßgerät, bei dem die zuvor im einzelnen
hergeleitete und dargestellte Aufgabe gelöst ist, ist nun zunächst und im wesentli
chen dadurch gekennzeichnet, daß das Coriolis-Meßrohr als Durchflußkanal eines
dickwandigen Körpers, insbesondere eines dickwandigen Rohres ausgeführt ist, daß
das dickwandige Rohr von außen zugängliche, relativ nahe an das Coriolis-Meßrohr
heranreichende Ausnehmungen aufweist, daß der Schwingungserzeuger auf das im
Bereich der Ausnehmungen verbleibende Restmaterial des dickwandigen Rohres
einwirkt und daß die im Bereich des Restmaterials des dickwandigen Rohres auftre
tenden Coriolis-Kräfte oder Coriolis-Schwingungen von dem Meßwertaufnehmer
oder den Meßwertaufnehmern erfaßt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgerät ist die Masse des als Coriolis-
Meßrohr wirkenden Restmaterials des dickwandigen Rohres relativ gering im Ver
hältnis zur Masse des dickwandigen Rohres insgesamt. Daraus resultiert, daß das ein
gangs erläuterte Problem "Massenmittelpunkt nicht konstant" zwar qualitativ bleibt,
sich jedoch quantitativ praktisch nicht auswirkt. Darin ist zusammengefaßt der durch
die Erfindung erreichte Vorteil zu sehen.
Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße
Massendurchflußmeßgerät auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen
einerseits auf den Patentanspruch 2 und die den Patentansprüchen 1 und 2 nachge
ordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung von bevorzugten Aus
führungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt, jeweils
schematisch,
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfin
dungsgemäßen Massendurchflußmeßgerätes,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfin
dungsgemäßen Massendurchflußmeßgerätes,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfin
dungsgemäßen Massendurchflußmeßgerätes,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfin
dungsgemäßen Massendurchflußmeßgerätes,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfin
dungsgemäßen Massendurchflußmeßgerätes,
Fig. 6 eine Draufsicht auf ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungs
gemäßen Massendurchflußmeßgerätes,
Fig. 7 einen Längsschnitt durch ein siebtes Ausführungsbeispiel eines erfin
dungsgemäßen Massendurchflußmeßgerätes,
Fig. 8 einen Längsschnitt durch ein achtes Ausführungsbeispiel eines erfin
dungsgemäßen Massendurchflußmeßgerätes,
Fig. 9 einen möglichen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Massendurch
flußmeßgerätes,
Fig. 10 einen weiteren möglichen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Mas
sendurchflußmeßgerätes,
Fig. 11 wiederum einen möglichen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Mas
sendurchflußmeßgerätes,
Fig. 12 einen Querschnitt durch eine gänzlich andere Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgerätes und
Fig. 13 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer wiederum gänzlich
anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Massendurchfluß
meßgerätes.
Bei dem erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgerät für strömende Medien han
delt es sich um ein solches, das nach dem Coriolis-Prinzip arbeitet. Zu dem erfin
dungsgemäßen Massendurchflußmeßgerät gehört zunächst in der Regel, aber nicht
notwendig, ein in den Figuren nicht dargestelltes Gehäuse. Funktionsnotwendig ge
hören zu dem erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgerät ein zumindest im we
sentlichen, in der Regel und in den dargestellten Ausführungsbeispielen exakt gera
des Coriolis-Meßrohr 1, mindestens ein auf das Coriolis-Meßrohr 1 einwirkender
Schwingungserzeuger 2 und mindestens ein Coriolis-Kräfte und/oder auf Coriolis-
Kräften beruhende Coriolis-Schwingungen erfassender Meßwertaufnehmer 3, in der
Regel zwei Meßwertaufnehmer 3.
Wie die Fig. 1 bis 5 und 7 bis 11 zeigen, ist das Coriolis-Meßrohr 1 als Durchflußkanal
eines dickwandigen Körpers, nämlich eines dickwandigen Rohres 4 ausgeführt. Das
dickwandige Rohr 4 weist von außen zugängliche, relativ nahe an das Coriolis-Meß
rohr 1 heranreichende Ausnehmungen 5 auf. Dadurch verbleibt im Bereich der Aus
nehmungen 5 von dem dickwandigen Rohr 4 nur Restmaterial 6; das im übrigen
dickwandige Rohr 4 hat also im Bereich der Ausnehmungen 5 - zumindest teilweise -
eine relativ geringe Wandstärke. Auf das im Bereich der Ausnehmungen 5 verblei
bende Restmaterial 6 des im übrigen dickwandigen Rohres 4 wirkt der Schwin
gungserzeuger 2 ein. Das führt dazu, daß das als eigentliches Coriolis-Meßrohr 1 wir
kende relativ dünnwandige Restmaterial 6 des im übrigen dickwandigen Rohres 4 in
Schwingungen versetzt wird, so daß in Verbindung mit der Masse eines durchströ
menden Mediums Coriolis-Kräfte und daraus resultierend Coriolis-Schwingungen
auftreten. Die im Bereich des Restmaterials 6 des im übrigen dickwandigen Rohres 4
auftretenden Coriolis-Kräfte bzw. die auf diesen Coriolis-Kräften beruhenden Corio
lis-Schwingungen werden von den Meßwertaufnehmern 3 erfaßt - und dann in übli
cher Form ausgewertet.
Bei dem erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgerät kann das dickwandige
Rohr 4 aus Metall bzw. aus einer Metallegierung oder aus Kunststoff bestehen, ins
besondere aus Polytetrafluorethylen (PTFE), aus Perfluor-Alkoxy-Polymer (PFA) oder
aus Polyetheretherketon (PEEK).
In bezug auf die Geometrie des Coriolis-Meßrohres 1 und in bezug auf die Geometrie
des dickwandigen Rohres 4 hat der die Lehre der Erfindung im einzelnen ausführen
de Konstrukteur weitgehende Freiheiten. Sowohl das Coriolis-Meßrohr 1 als auch
das dickwandige Rohr 4 können einen runden, einen ovalen, einen elliptischen oder
einen rechteckigen, insbesondere einen quadratischen Querschnitt haben. In den Fig.
9, 10 und 11 sind nur beispielhaft verschiedene Querschnittsformen hinsichtlich des
Coriolis-Meßrohres 1 und des dickwandigen Rohres 4 dargestellt.
Bei Massendurchflußmeßgeräten, die nach dem Coriolis-Prinzip arbeiten, so auch bei
dem erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgerät können sich thermische Einflüsse
auf die Meßempfindlichkeit und/oder auf den Nullpunkt - und damit insgesamt auf
die Meßgenauigkeit - auswirken. Folglich geht insoweit ein Vorschlag dahin, zur
Kompensation von thermischen Einflüssen auf die Meßempfindlichkeit und/oder auf
den Nullpunkt mindestens einen, in den Figuren nicht dargestellten Temperatursensor
vorzusehen.
Einleitend ist ausgeführt worden, daß zu Massendurchflußmeßgeräten der in Rede
stehenden Art, also auch zu dem erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgerät min
destens ein auf das Coriolis-Meßrohr 1 einwirkender Schwingungserzeuger 2 gehört.
Vorzugsweise sind jedoch, wie das in den Figuren teilweise auch dargestellt ist, zwei
Schwingungserzeuger 2 vorgesehen und sind die beiden Schwingungserzeuger 2
symmetrisch zur Längsachse des Coriolis-Meßrohres 1 bzw. des dickwandigen Roh
res 4 angeordnet. Dabei können die Schwingungserzeuger 2 gleichphasig oder ge
genphasig betrieben werden.
Nun zu Einzelheiten der in den Fig. 1 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiele erfin
dungsgemäßer Massendurchflußmeßgeräte:
Die bei dem erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgerät verwirklichte Lehre be
steht im wesentlichen, wie bisher ausgeführt, darin daß das Coriolis-Meßrohr 1 als
Durchflußkanal eines dickwandigen Körpers, insbesondere eines dickwandigen Roh
res 4 ausgeführt ist und daß das dickwandige Rohr 4 von außen zugängliche, relativ
nahe an das Coriolis-Meßrohr 1 heranreichende Ausnehmungen 5 aufweist, so daß im
Bereich der Ausnehmungen 5 von dem im übrigen dickwandigen Rohr 4 nur relativ
dünnwandiges Restmaterial 6 verbleibt. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Aus
nehmungen 5 können, wie das in den Fig. 1 bis 4 und 6 bis 8 dargestellt ist, an dem
zunächst dickwandigen Rohr 4 einseitig realisiert sein. Es besteht aber auch die
Möglichkeit, wie das in Fig. 5 dargestellt ist, die Ausnehmungen 5 an dem im übrigen
dickwandigen Rohr 4 beidseitig zu realisieren. Das ist dann erforderlich, wenn, wie in
Fig. 5 auch dargestellt, zwei Schwingungserzeuger 2 vorgesehen und die Schwin
gungserzeuger 2 symmetrisch zur Längsachse des Coriolis-Meßrohres 1 bzw. des
dickwandigen Rohres 4 angeordnet sein sollen.
Im übrigen können bei dem erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgerät der
Schwingungserzeuger 2 bzw. die beiden Schwingungserzeuger 2 und die Meßwer
taufnehmer 3 ganz unterschiedlich ausgeführt sein:
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind der Schwingungserzeuger 2 und die Meß
wertaufnehmer 3 im weitesten Sinne herkömmlich ausgeführt. Bei dem Ausführungs
beispiel nach Fig. 2 sind der Schwingungserzeuger 2 und die Meßwertaufnehmer 3 in
Verbindung mit einem gemeinsamen Träger 7 aus Piezo-Material realisiert, wobei ge
trennte leitfähige Schichten für den Schwingungserzeuger 2 und die Meßwertauf
nehmer 3 vorgesehen sind. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 handelt es sich bei
dem Schwingungserzeuger 2 um einen magnetorestriktiven, während die Meßwer
taufnehmer 3 aus Piezo-Material bestehen und aus den Ausnehmungen 5 des dick
wandigen Rohres 4 herausragen, so daß die Meßwertaufnehmer 3 von der Tempera
tur des dickwandigen Rohres 4 weitgehend entkoppelt sind. Die Fig. 4 zeigt ein Aus
führungsbeispiel, bei dem der Schwingungserzeuger 2 in Längsresonanz betrieben
wird, während es sich bei den Meßwertaufnehmern 3 um magneto-dynamische Sen
soren handelt. Für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 gilt, daß, wie bereits ausge
führt, zwei Schwingungserzeuger 2 vorgesehen sind, die entweder gleichphasig oder
gegenphasig betrieben werden können. Hier sei angemerkt, daß grundsätzlich auch
Ausführungsformen erfindungsgemäßer Massendurchflußmeßgeräte möglich sind, bei
denen ein und das gleiche Bauteil sowohl als Schwingungserzeuger 2 als auch als
Meßwertaufnehmer 3 wirkt. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 sind jedoch die
Meßwertaufnehmer 3 als Ultraschallsender und -empfänger ausgeführt. Die von den
Meßwertaufnehmern 3 ausgesendeten Ultraschallwellen werden in das Coriolis-Meß
rohr 1 eingekoppelt und durch die Innenwand des Coriolis-Meßrohres 1 - durch
einen akustischen Impedanzsprung - zurückreflektiert und dann wieder von den
Meßwertaufnehmern 3 empfangen. Die auf das Coriolis-Meßrohr 1 einwirkenden Co
riolis-Kräfte bzw. die daraus resultierenden Coriolis-Schwingungen können durch In
terferenzmessung ausgewertet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht das
dickwandige Rohr 4 vorzugsweise aus einem Material mit einem niedrigen Elastizi
tätsmodul E. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist angedeutet, daß zwei Schwin
gungserzeuger 2 vorgesehen sind, die beidseits des dickwandigen Rohres 4 ange
ordnet und mechanisch gekoppelt sind. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist ein
magnetischer Schwingungserzeuger 2 vorgesehen, der das Coriolis-Meßrohr 1, also
das Restmaterial 6 des im übrigen dickwandigen Rohres 4 im Biegemode anregt. Im
übrigen zeigt die Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel, bei dem drei Meßwertaufnehmer 3
vorgesehen sind, wobei der mittlere Meßwertaufnehmer 3 zu Korrektur- oder
Kompensationszwecken verwendet werden kann.
Die Fig. 8 bzw. die Fig. 8a, 8b und 8c, zeigen ein Ausführungsbeispiel des erfin
dungsgemäßen Massendurchflußmeßgeräts, bei dem dargestellt ist, daß unterschiedli
che Anregungsmodi realisiert werden können. Ein Anregungsmode ist in Fig. 8a, ein
anderer in Fig. 8b angedeutet. Die Fig. 8c zeigt ein konkretes Ausführungsbeispiel
zur Realisierung des in Fig. 8b dargestellten Anregungsmode. Bei diesem Ausfüh
rungsbeispiel ist der Schwingungserzeuger 2 magnetisch-induktiv ausgeführt. Es
wird ohne weiteres deutlich, daß diese Ausführungsform und Anbringung des
Schwingungserzeugers 2 zu dem in Fig. 8b dargestellten Anregungsmode führt.
Weiter oben ist ausgeführt worden, daß bei dem erfindungsgemäßen Massendurch
flußmeßgerät die Masse des als Coriolis-Meßrohr 1 wirkenden Restmaterials 6 des
dickwandigen Rohres 4 relativ gering ist im Verhältnis zur Masse des dickwandigen
Rohres 4 insgesamt und daß daraus resultiert, daß das eingangs erläuterte Problem
"Massenmittelpunkt nicht konstant" zwar qualitativ bleibt, sich jedoch quantitativ
praktisch nicht auswirkt. Erfindungsgemäß ist nun ergänzend erkannt worden, daß
sich auch dann das eingangs erläuterte Problem "Massenmittelpunkt nicht konstant"
quantitativ praktisch nicht auswirkt, wenn die Coriolis-Schwingungen - bei einem
dickwandigen Rohr 4 - ausgesprochen klein sind. Das ist dann erreichbar, wenn nach
einer weiteren Lehre der Erfindung an der Außenseite des dickwandigen Rohres 4
Vibrarationswandler 8 vorgesehen sind und die Vibrationsfrequenz so gewählt ist,
daß eine maximale Auslenkung der Innenwand des dickwandigen Rohres 4 erfolgt.
Die Fig. 12 und 13 zeigen Ausführungsbeispiele des zuvor beschriebenen erfin
dungsgemäßen Massendurchflußmeßgerätes, bei dem also die bei den weiter oben be
schriebenen Ausführungsbeispielen von erfindungsgemäßen Massendurchflußmeß
geräten vorgesehenen Ausnehmungen nicht verwirklicht sind. Durch die zuvor be
schriebene Lehre der Erfindung treten zur Durchflußrichtung hohe Querströme auf,
die in Verbindung mit der Masse des durchströmenden Mediums zu relativ großen
Coriolis-Kräften führen, deren Rückwirkung auf die Innenwand des dickwandigen
Rohres 4 erfaßt werden kann.
Schließlich kann es vorteilhaft sein, die Schallfrequenz so an das strömende Medium
- durch Steuerung oder Regelung - anzupassen, daß geradzahlige Vielfache oder ge
radzahlige Bruchteile der Wellenlänge im strömenden Medium zumindest nahezu
dem Innendurchmesser des Coriolis-Meßrohres 1 bzw. dem Abstand zur gegenüber
liegenden Innenwand des Coriolis-Meßrohres 1 entsprechen.
Claims (11)
1. Massendurchflußmeßgerät für strömende Medien, das nach dem Coriolis-Prinzip
arbeitet, mit einem geraden Coriolis-Meßrohr, mit minde
stens einem auf das Coriolis-Meßrohr einwirkenden Schwingungserzeuger und mit
mindestens einem Coriolis-Kräfte und/oder auf Coriolis-Kräften beruhende Coriolis-
Schwingungen erfassenden Meßwertaufnehmer, dadurch gekennzeichnet, daß das
Coriolis-Meßrohr (1) als Durchflußkanal eines dickwandigen Körpers, insbesondere
eines dickwandigen Rohres (4) ausgeführt ist, daß das dickwandige Rohr (4) von
außen zugängliche, relativ nahe an das Coriolis-Meßrohr (1) heranreichende Aus
nehmungen (5) aufweist, daß der Schwingungserzeuger (2) auf das im Bereich der
Ausnehmungen (5) verbleibende Restmaterial (6) des dickwandigen Rohres (4) ein
wirkt und daß die im Bereich des Restmaterials (6) des dickwandigen Rohres (4) auf
tretenden Coriolis-Kräfte oder Coriolis-Schwingungen von dem Meßwertaufnehmer
(3) oder den Meßwertaufnehmern (3) erfaßt werden.
2. Massendurchflußmeßgerät für strömende Medien, das nach dem Coriolis-Prinzip
arbeitet, mit einem geraden Coriolis-Meßrohr, mit minde
stens einem auf das Coriolis-Meßrohr einwirkenden Schwingungserzeuger und mit
mindestens einem Coriolis-Kräfte und/oder auf Coriolis-Kräften beruhende Coriolis-
Schwingungen erfassenden Meßwertaufnehmer, dadurch gekennzeichnet, daß das
Coriolis-Meßrohr als Durchflußkanal eines dickwandigen Körpers, insbesondere eines
dickwandigen Rohres (4) ausgeführt ist, daß an der Außenseite des dickwandigen
Rohres (4) Vibrationswandler (8) vorgesehen sind und daß die Vibrationsfrequenz so
gewählt ist, daß eine maximale Auslenkung der Innenwand des dickwandigen Rohres
(4) erfolgt.
3. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das dickwandige Rohr (4) aus Metall bzw. aus einer Metallegierung besteht.
4. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das dickwandige Rohr (4) aus Kunststoff besteht, insbesondere aus Polytetrafluore
thylen (PTFE), aus Perfluor-Alkoxy-Polymer (PFA) oder aus Polyetheretherketon
(PEEK).
5. Massendurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Coriolis-Meßrohr (1) einen runden, einen ovalen, einen elliptischen
oder einen rechteckigen, insbesondere einen quadratischen Querschnitt hat.
6. Massendurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß das dickwandige Rohr (4), einen runden, einen ovalen,
einen elliptischen oder einen rechteckigen, insbesondere einen quadratischen Quer
schnitt hat.
7. Massendurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß zur Kompensation von thermischen Einflüssen auf die Meßgenauigkeit
und/oder auf den Nullpunkt mindestens ein Temperatursensor vorgesehen ist.
8. Massendurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß zwei Schwingungserzeuger (2) vorgesehen und die beiden Schwin
gungserzeuger (2) symmetrisch zur Längsachse des Coriolis-Meßrohres (1) bzw. des
dickwandigen Rohres (4) angeordnet sind.
9. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schwingungserzeuger (2) gleichphasig betrieben werden.
10. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schwingungserzeuger (2) gegenphasig betrieben werden.
11. Massendurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Schallfrequenz so an das strömende Medium - durch Steuerung
oder Regelung - angepaßt wird, daß geradzahlige Vielfache oder geradzahlige Bruch
teile der Wellenlänge im strömenden Medium zumindest nahezu den Innendurchmes
ser des Coriolis-Meßrohres (1) bzw. den Abstand zur gegenüberliegenden Innen
wand des Coriolis-Meßrohres (1) entsprechen.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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