DE19710806A1 - Massendurchflußmeßgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Massendurchflußmeßgerät für strömende Medien, das nach dem Coriolis-Prinzip arbeitet, mit einem vorzugsweise zylindrischen, insbesondere kreiszylindrischen Gehäuse, mit mindestens einem innerhalb des Gehäuses angeord­ neten und an seinen beiden Enden mit dem Gehäuse verbundenen, vorzugsweise im wesentlichen geraden Coriolis-Meßrohr, mit einer vorzugsweise zylindrischen, insbe­ sondere kreiszylindrischen, auf dem Coriolis-Meßrohr angeordneten Brücke, mit min­ destens einem auf das Coriolis-Meßrohr einwirkenden Schwingungserzeuger und mit mindestens einem Coriolis-Kräfte und/oder auf Coriolis-Kräften beruhende Coriolis-Schwin­ gungen erfassenden Meßwertaufnehmer, wobei die Brücke bezüglich des Mittelpunktes des Coriolis-Meßrohres, bezogen auf die mit dem Gehäuse verbun­ denen Enden des Coriolis-Meßrohres, symmetrisch angeordnet und symmetrisch aus­ geführt ist und wobei der Schwingungserzeuger und der Meßwertaufnehmer zwi­ schen dem Coriolis-Meßrohr und der Brücke wirksam sind.

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 91 342) und finden in zunehmendem Maße in der Praxis Verwendung.

Bei Massendurchflußmeßgeräten für strömende Medien, die nach dem Coriolis-Prin­ zip arbeiten, unterscheidet man grundsätzlich zwischen einerseits solchen, deren Co­ riolis-Meßrohr zumindest im wesentlichen gerade ausgeführt ist, in der Regel exakt gerade ausgeführt ist, und andererseits solchen, deren Coriolis-Meßrohr schleifen­ förmig ausgeführt ist. Außerdem unterscheidet man bei den in Rede stehenden Mas­ sendurchflußmeßgeräten 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, z. B. polierbar. Im übrigen haben sie einen relativ ge­ ringen Druckverlust. Nachteilig kann bei Massendurchflußmeßgeräten, 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 be­ dingte Ausdehnungen bzw. thermisch bedingte Spannungen als auch von außen einwirkende Kräfte und Momente zu Meßfehlern und zu mechanischen Schäden, namlich zu Spannungsrissen, führen können.

Mit den zuvor aufgezeigten Problemen bei Massendurchflußmeßgeräten mit geraden Coriolis-Meßrohren hat sich die Fachwelt bereits befaßt (vgl. insbesondere die deut­ sche Patentschrift 41 24 295, die deutsche Offenlegungsschrift 41 43 361 und die deutsche Patentschrift 42 24 379). Diese Probleme sind dabei dadurch weitgehend gelöst worden, daß einerseits das Coriolis-Meßrohr und die Brücke in einer axiale Relativbewegungen ausschließenden Weise miteinander verbunden sind, so daß der axiale Abstand der Verbindungsstellen Coriolis-Meßrohr/Brücke die Schwingungs­ länge des Coriolis-Meßrohres darstellt, daß andererseits das Coriolis-Meßrohr mit Zug-Vorspannung innerhalb der Brücke angeordnet ist (deutsche Patentschrift 41 24 295) und/oder daß das Coriolis-Meßrohr und die Brücke aus Werkstoffen mit glei­ chen oder nahezu gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen (deutsche Of­ fenlegungsschrift 41 43 361) und/oder daß ein Änderungen der Schwingungslänge des Coriolis-Meßrohrs erfassender Längenänderungssensor - zur schwingungslän­ gen- und spannungsabhängigen Korrektur des Meßwerts - vorgesehen ist (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 etwa 0,1% hat (vgl. den Prospekt "Zulassung des Corimass G-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-Meß­ rohr 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-Meß­ rohr 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 bzw. die Coriolis-Meßrohre - mit Hilfe von mindestens einem Schwingungserzeuger - in Schwingungen versetzt werden; aus der Tatsache, daß das Coriolis-Meßrohr schwingt bzw. die Coriolis-Meßrohre schwingen, und aus dem Durchströmen von Masse durch das Coriolis-Meßrohr bzw. durch die Coriolis-Meß­ rohre resultieren ja die Coriolis-Kräfte bzw. die Coriolis-Schwingungen.

Bei Massendurchflußmeßgeräten mit zwei geraden Coriolis-Meßrohren bzw. mit ei­ nem schleifenförmigen Coriolis-Meßrohr oder mit zwei schleifenförmigen Coriolis-Meß­ rohren sind die Coriolis-Meßrohre bzw. die schwingungswirksamen Teile der schleifenförmigen Coriolis-Meßrohre identisch ausgeführt und in der Regel so ange­ ordnet 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 auftre­ tende 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 Rohrleitungssy­ stem, in das ein solches Massendurchflußmeßgerät eingebaut ist, übertragen werden, und daß Schwingungen des Rohrleitungssystems das Meßergebnis beeinflussen können.

Um die zuvor erläuterte Problematik, die nach dem Coriolis-Prinzip arbeitenden Mas­ sendurchflußmeßgeräten mit nur einem geraden Coriolis-Meßrohr eigen ist, zu beherr­ schen, wird häufig das Rohrleitungssystem, in das ein solches Massendurchflußmeß­ gerät eingebaut ist, zusätzlich eingespannt. In der Regel wird dabei das das strö­ mende Medium zum Massendurchflußmeßgerät führende Rohr und das das strö­ mende Medium vom Massendurchflußmeßgerät wegführende Rohr in einem Abstand, der dem zehn- bis fünfzehn-fachen Rohrdurchmesser entspricht, eingespannt.

In Verbindung mit der zuvor erläuterten Problematik, die nach dem Coriolis-Prinzip arbeitenden Massendurchflußmeßgeräten mit nur einem geraden Coriolis-Meßrohr ei­ gen ist, ist bereits vorgeschlagen worden, dort, wo das Coriolis-Meßrohr eingespannt ist, sogenannte Antiresonatoren vorzusehen, die ein auf wenigstens eine Eigen­ schwingung des Coriolis-Meßrohres abgestimmtes Resonanzspektrum vorgegebener Bandbreite haben sollen (vgl. die europäische Offenlegungsschrift 0 521 439). Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine solche Maßnahme bei ohnehin schon sehr genau arbei­ tenden Massendurchflußmeßgeräten nicht zu einer Verbesserung insgesamt führt.

Einleitend ist ausgeführt worden, daß zu dem Massendurchflußmeßgerät, von dem die Erfindung ausgeht, eine auf dem Coriolis-Meßrohr angeordnete Brücke gehört. Für diese Brücke werden im Stand der Technik auch andere Bezeichnungen verwendet, nämlich "Kompensationszylinder" (in der deutschen Patentschrift 41 24 295 und in der deutschen Offenlegungsschrift 41 43 361) bzw. "Tragrohr" (in der deutschen Pa­ tentschrift 42 24 379). Vorliegend ist mit Brücke das bezeichnet, was anderweitig mit "Kompensationszylinder" bzw. mit "Tragrohr" bezeichnet worden ist. Der allgemei­ nere Ausdruck Brücke ist deshalb verwendet worden, weil es sich bei diesem Bauteil nicht um einen Zylinder bzw. nicht um ein Rohr handeln muß. Wesentlich ist nur das Zusammenwirken von Coriolis-Meßrohr und Brücke dahingehend, daß der axiale Abstand der Verbindungsstellen Coriolis-Meßrohr/Brücke den funktionsnotwendig erregten Bereich des Coriolis-Meßrohres vorgibt, und die symmetrische Anordnung und symmetrische Ausführung der Brücke bezüglich des Mittelpunktes des Coriolis- Meßrohres, bezogen auf die zwischen den mit dem Gehäuse verbundenen Enden des Coriolis-Meßrohres.

Eingangs ist auch ausgeführt worden, daß zu dem Massendurchflußmeßgerät, von dem die Erfindung ausgeht, mindestens ein auf das Coriolis-Meßrohr einwirkender Schwingungserzeuger und mindestens ein Coriolis-Kräfte und/oder auf Coriolis-Kräf­ ten beruhende Coriolis-Schwingungen erfassender Meßwertaufnehmer gehören und daß der Schwingungserzeuger und der Meßwertaufnehmer "zwischen dem Coriolis-Meß­ rohr und der Brücke wirksam sind". Damit ist gemeint, daß das Coriolis-Meßrohr in bezug auf die Brücke zu Schwingungen angeregt wird und daß zwischen dem Coriolis-Meßrohr und der Brücke auftretende Coriolis-Kräfte bzw. Coriolis-Schwin­ gungen von dem Meßwertaufnehmer, in der Regel von zwei Meßwertaufnehmern, er­ faßt werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das bekannte, nach dem Coriolis-Prin­ zip arbeitende Massendurchflußmeßgerät, von dem die Erfindung ausgeht, be­ züglich der im einzelnen erläuterten Problematik, die daraus resultiert, daß das Mas­ sendurchflußmeßgerät nur ein gerades Coriolis-Meßrohr aufweist, zu verbessern.

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 die Brücke mit einem zum Mittelpunkt im we­ sentlichen symmetrisch angeordneten und symmetrisch ausgeführten Ausgleichssy­ stem versehen ist. Vorzugsweise ist das Ausgleichssystem selbst ein schwingungsfä­ higes System, bestehend aus einer Ausgleichsmasse und aus einer Ausgleichsfeder. Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Ausgestaltung, wie eingangs erläutert, in Verbindung mit einem Massendurchflußmeßgerät mit einem, gerade ausgeführten Meßrohr. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäß angestrebte Schwingungsisolation durch die Anordnung eines Ausgleichssystems auch vorteilhaft in Verbindung mit ei­ nem gekrümmten Meßrohr oder mehreren geraden oder gekrümmten Meßrohren, de­ ren Massenmittelpunkt ohne die Anordnung eines Ausgleichssystems nicht in Ruhe ist, einsetzbar.

Durch die Lehre der Erfindung soll ja erreicht werden, daß bei dem erfindungsgema­ ßen Massendurchflußmeßgerät, obwohl dieses nur ein gerades Coriolis-Meßrohr auf­ weist, das schwingende System insgesamt nach außen fast nicht oder überhaupt nicht als solches wirksam wird. Folglich ist anzustreben, das Ausgleichssystem so auszule­ gen, daß die Schwingungsamplitude der Brücke sehr klein ist, vorzugsweise gegen Null geht. Die entsprechende Auslegung des Ausgleichssystems kann der Fachmann empirisch finden. Er kann aber auch - oder bei der empirischen Auslegung - berück­ sichtigen, daß in erster Näherung folgende Gleichung gilt:

Darin bedeuten:

X₁ = Schwingungsamplitude der Brücke,
K₁ = Federsteifigkeit der Brücke,
K₂ = Federsteifigkeit des Ausgleichssystems,
W = Eigenfrequenz des Coriolis-Meßrohrs,
W₁₁ = Eigenfrequenz der Brücke,
W₂₂ = Eigenfrequenz des Ausgleichssystems,
F₀ = Kraft, mit der das Coriolis-Meßrohr erregt wird.

Die zuvor aufgezeigten Parameter werden vorzugsweise insgesamt so eingesetzt, daß die Eigenfrequenz des Ausgleichssystems in der der Schwingungsrichtung des Co­ riolis-Meßrohres parallelen Schwingungsrichtung der Eigenfrequenz des Coriolis-Meß­ rohres entspricht. Man kann jedoch auch die Eigenfrequenz des Ausgleichssy­ stems so wählen, daß sie der X-fachen Eigenfrequenz oder der 1/X-fachen Eigenfre­ quenz des Coriolis-Meßrohres entspricht, wobei X ganzzahlig ist.

Durch die Anordnung des symmetrisch ausgeführten Ausgleichssystems symmetrisch zum Mittelpunkt des Coriolis-Meßrohres bezogen auf die mit dem Gehäuse verbun­ denen Enden des Coriolis-Meßrohres ist gewährleistet, daß das Ausgleichssystem nur minimale Drehschwingungen um diesen Mittelpunkt der Coriolis-Leitung in die Brücke einstreut. Diese Einkopplungen zu verhindern ist besonders wichtig, da der­ artige Schwingungen der Brücke um diesen Mittelpunkt stark an die antisymmetri­ schen Schwingungen des Coriolis-Meßrohres im Coriolis-Mode ankoppeln. Die er­ wähnte Ankopplung ist deshalb relativ stark und hat entsprechend großen Einfluß auf die Meßgenauigkeit, da eine Schwingung um den Mittelpunkt des Coriolis-Meß­ rohres ebenso antisymmetrisch ist, wie die Schwingung im Coriolis-Mode bei einem in der Grundschwingung angeregten Coriolis-Meßrohr.

Neben der Anordnung des Ausgleichssystems im wesentlichen im Mittelpunkt des Coriolis-Meßrohres, bezogen auf die mit dem Gehäuse verbundenen Enden des Co­ riolis-Meßrohres, wird die Neigung der Brücke zu einer Schwingung um diesen Mit­ telpunkt weiter dadurch verringert, daß die Eigenfrequenz des Ausgleichssystems in den zur Schwingungsrichtung des Coriolis-Meßrohres senkrechten Schwingungs­ richtungen - insbesondere in der Richtung der Verbindungslinie zwischen den Ver­ bindungspunkten der Enden des Coriolis-Meßrohres mit dem Gehäuse - einer von der Eigenfrequenz des Coriolis-Meßrohres und deren ganzzahligen Vielfachen oder Bruchteilen deutlich abweichenden Frequenz entspricht. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, daß das Ausgleichssystem nicht zu Schwingungen senkrecht zur Schwingungsrichtung des Coriolis-Meßrohres angeregt wird, die wiederum zu Schwingungen der Brücke um den Mittelpunkt führen würden, und daß eventuell vorhandene Schwingungen des Ausgleichssystems in Schwingungsrichtungen senk­ recht zur Schwingungsrichtung des Coriolis-Meßrohres nicht an die Schwingung im Coriolis-Mode ankoppeln können, so daß im Ergebnis die Meßgenauigkeit deutlich erhöht ist.

Eine ergänzende Maßnahme zur Verbesserung der Meßgenauigkeit erfährt das erfin­ dungsgemäße Massendurchflußmeßgerät weiter dadurch, daß das Ausgleichssystem entlang der Verbindungslinie zwischen den Verbindungspunkten zwischen Coriolis-Meß­ rohr/Gehäuse justierbar ist. Mit Hilfe dieser Justierung ist gewährleistet, daß das Ausgleichssystem stets im Massenschwerpunkt des Ensembles Coriolis-Meßrohr und Brücke anordnenbar ist. Diese Justierung ist notwendig, da der Massenmittelpunkt des Ensembles Coriolis-Meßrohr und Gehäuse bedingt durch Fertigungstoleranzen nicht immer im Mittelpunkt des Coriolis-Meßrohres zwischen den mit dem Gehäuse verbundenen Enden des Coriolis-Meßrohres liegt. Eine entsprechende Justierung genau auf den Massenmittelpunkt verringert wiederum die Möglichkeit der Ankopp­ lung von Drehschwingungen um diesen Massenmittelpunkt an die Schwingung des Coriolis-Meßrohres.

Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Massendurchflußmeßgerät auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, anderer­ seits auf die Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfin­ dungsgemäßen Massendurchflußmeßgerätes, wobei Schwingungserzeu­ ger und Meßwertaufnehmer nicht dargestellt sind,

Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Längsschnitt durch ein zweites Ausfüh­ rungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgerätes,

Fig. 3 einen der Fig. 1 entsprechenden Längsschnitt durch ein drittes Ausfüh­ rungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgerätes,

Fig. 4 einen Querschnitt durch das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgerätes, längs der Linie IV-IV,

Fig. 5 einen der Fig. 4 entsprechenden Querschnitt durch ein weiteres, im übri­ gen nicht dargestelltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgerätes,

Fig. 6 in gegenüber den Fig. 1 bis 5 größerer Darstellung einen Teil einer zu ei­ nem erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgerät gehörenden Brücke mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines speziell ausgebildeten Aus­ gleichssystems,

Fig. 7 in gegenüber den Fig. 1 bis 5 größerer Darstellung einen Teil einer zu dem erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgeräts gehörenden Brücke mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines speziell ausgebil­ deten Ausgleichssystems,

Fig. 8 in gegenüber den Fig. 1 bis 5 größerer Darstellung einen Teil einer zu ei­ nem erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgerät gehörenden Brücke mit einem dritten Ausführungsbeispiel eines speziell ausgebildeten Aus­ gleichssystems und

Fig. 9 das in Fig. 8 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel eines speziell aus­ gebildeten Ausgleichssystems in einer Aufsicht.

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 gehören ein - in den dargestellten Ausfüh­ rungsbeispielen kreiszylindrisches - Gehäuse 1, ein innerhalb des Gehäuses 1 ange­ ordnetes und mit seinen beiden Enden mit dem Gehäuse 1 verbundenes gerades Co­ riolis-Meßrohr 2, eine - in den dargestellten Ausführungsbeispielen kreiszylindrische - auf dem Coriolis-Meßrohr 2 angeordnete Brücke 3 sowie, was in den Figuren nicht dargestellt ist, mindestens ein auf das Coriolis-Meßrohr 2 einwirkender Schwin­ gungserzeuger und mindestens ein Coriolis-Kräfte und/oder auf Coriolis-Kräfte beru­ hende Coriolis-Schwingungen erfassender Meßwertaufnehmer.

Wie in den Fig. 1 bis 3 angedeutet, sind das Coriolis-Meßrohr 2 und die Brücke 3 in einer axiale Relativbewegungen ausschließenden Weise miteinander verbunden; der axiale Abstand der Verbindungsstellen Coriolis-Meßrohr 2/Brücke 3 stellt hier die Schwingungslänge des Coriolis-Meßrohres 2 dar. Die Brücke 3 ist bezüglich des Mit­ telpunktes des Coriolis-Meßrohres, bezogen auf die mit dem Gehäuse verbundenen Enden des Coriolis-Meßrohres, symmetrisch angeordnet und symmetrisch ausgeführt.

Der nicht dargestellte Schwingungserzeuger und der nicht dargestellte Meßwertauf­ nehmer bzw. die nicht dargestellten Meßwertaufnehmer sind zwischen dem Coriolis-Meß­ rohr 2 und der Brücke 3 wirksam. Wie die nicht dargestellten Bauteile Schwin­ gungserzeuger und Meßwertaufnehmer im einzelnen angeordnet sein können, zeigen die Fig. 1 der deutschen Patentschrift 41 24 295 bzw. der deutschen Offenlegungs­ schrift 41 43 361 sowie die Fig. 1, 2, 3 und 5 der deutschen Patentschrift 42 24 379.

Bei den in Rede stehenden erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgeräten ist die Brücke 3 mit einem zum Mittelpunkt des Coriolis-Meßrohres symmetrisch angeordne­ ten und symmetrisch ausgeführten Ausgleichssystem 4 versehen. Das Ausgleichssy­ stem 4 ist ein schwingungsfähiges System, besteht nämlich aus einer Ausgleichsmasse 5 und aus einer Ausgleichsfeder 6, und ist so ausgelegt, daß die Schwingungsampli­ tude der Brücke 3 sehr klein ist, vorzugsweise gegen Null geht.

In den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 ist das Ausgleichssystem 4 nur einseitig an der Brücke 3 vorgesehen. Fig. 1 zeigt in bezug auf das Ausgleichssy­ stem 4, daß die Ausgleichsfeder 6 als Blattfeder ausgeführt ist. Dabei ist die als Blatt­ feder ausgeführte Ausgleichsfeder 6 über Distanzstücke 7 mit der Brücke 3 verbun­ den und die Ausgleichsmasse 5 auf der Ausgleichsfeder 6 angeordnet. Im Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 2 ist demgegenüber die Ausgleichsfeder 6 als Schraubenfeder ausgeführt.

Während bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 das Ausgleichssy­ stem 4 einseitig an der Brücke 3 vorgesehen ist, gilt für die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 3 bis 5, daß die Ausgleichsmasse 5 des Ausgleichssystems 4 die - kreis­ zylindrisch ausgeführte - Brücke 3 konzentrisch umgibt. Dabei gilt für das Ausfüh­ rungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4, daß die die Brücke 3 konzentrisch umgebende Ausgleichsmasse 5 über zwei als Blattfedern ausgeführte Ausgleichsfedern 6 mit der Brücke 3 verbunden ist, während im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 zwischen der die Brücke 3 konzentrisch umgebenden Ausgleichsmasse 5 und der Brücke 3 zwei als Schraubenfedern ausgeführte Ausgleichsfedern 6 vorgesehen sind. Da die Schwingung des Coriolis-Meßrohres 2 regelmäßig nur in einer Ebene stattfindet, kann es vorteilhaft sein, die die Brücke 3 umgebende Ausgleichsmasse leicht exzen­ trisch auszuführen.

Weiter zeigt Fig. 6 eine besondere Ausgestaltung des zu dem erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgerät gehörenden Ausgleichssystems 4. Dabei besteht das Ausgleichssystem 4 aus zwei Teilsystemen 4a, 4b, wobei die Ausgleichsmasse 5 aus zwei Einzelmassen 5a, 5b und die Ausgleichsfeder 6 aus zwei Einzelfedern 6a, 6b be­ steht und jeweils eine Einzelmasse 5a bzw. 5b an jeweils einer Einzelfeder 6a bzw. 6b vorgesehen ist. Die beiden Teilsysteme 4a, 4b des Ausgleichssystems 4 sind mit einem Abstand zueinander angeordnet.

In Fig. 7 ist eine alternative Ausgestaltung zu der in Fig. 6 dargestellten Ausgestal­ tung des zu dem erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgerät gehörenden Aus­ gleichssystems 4 dargestellt. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel eines speziell ausgebildeten Ausgleichssystems ist die Ausgleichsfeder 6 einstückig ausgebildet, über ein Distanzstück 7 mit der Brücke 3 verbunden und an beiden vom Distanz­ stück 7 abgewandten Enden der Ausgleichsfeder 6 mit jeweils einer Einzelmasse 5a und 5b versehen.

Bei den in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispielen eines speziell aus­ gebildeten Ausgleichssystems 4 ist es möglich, die Eigenfrequenz dieses Ausgleichs­ systems 4 dadurch zu verändern und der Eigenfrequenz des Coriolis-Meßrohres an­ zupassen, daß die Einzelmassen 5a und 5b entlang der zugehörigen Federn 6, 6a, 6b verschiebbar sind. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da die Coriolis-Meßrohre zweier gleicher Massendurchflußmeßgeräte aufgrund herstellungsbedingter Toleran­ zen in der Regel verschiedene Eigenfrequenzen aufweisen.

Das in den Fig. 8 und 9 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel eines speziell ausge­ bildeten Ausgleichssystems 4 weist auf, eine Blattfeder 6, eine zentrale Ausgleichs­ masse 5 und mehrere Distanzstücke 7 zur Befestigung der Blattfeder 6 an der Brücke 3. Wie aus den Fig. 8 und 9 ersichtlich ist, weist die Ausgleichsmasse 5 und korres­ pondierend die Ausgleichsfeder 6 eine zentrale Ausnehmung auf, in die ein Magnet­ körper 8 hineinragt. Dieser Magnetkörper 8 bewirkt, vorausgesetzt, die Ausgleichs­ masse 5 und/oder die Blattfeder 6 besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material, daß die Schwingung des Ausgleichssystems 4 bedämpft ist. Diese Bedämpfung be­ wirkt eine Veränderung der Eigenfrequenz des Ausgleichssystems 4. Ist der Magnet­ körper 8 als Permanentmagnet ausgebildet, so ist die Bedämpfung und damit die Ver­ schiebung der Eigenfrequenz konstant und kann beispielsweise dem Ausgleich von herstellungsbedingten Toleranzen in der Eigenfrequenz des Coriolis-Meßrohres 2 dienen. Alternativ zu einer Ausgestaltung als Permanentmagnet kann der Magnet­ körper 8 auch als Elektromagnet ausgeführt sein. Bei einer derartigen Ausgestaltung ergibt sich die Möglichkeit, die Bedämpfung des Ausgleichssystems 4 während des Betriebes des Massendurchflußmeßgerätes zu variieren und somit gleichzeitig die Ei­ genfrequenz des Ausgleichssystems 4 zu variieren und eventuell der Eigenfrequenz des Coriolis-Meßrohres 2 anzupassen, die sich während des Betriebes des Massen­ durchflußmeßgerätes beispielsweise abhängig von der Dichte und der Temperatur des strömenden Mediums laufend ändert.

Claims (20)

1. Massendurchflußmeßgerät für strömende Medien, das nach dem Coriolis-Prinzip arbeitet, mit einem vorzugsweise zylindrischen, insbesondere kreiszylindrischen Ge­ häuse, mit mindestens einem innerhalb des Gehäuses angeordneten und an seinen beiden Enden mit dem Gehäuse verbundenen, vorzugsweise im wesentlichen gera­ den Coriolis-Meßrohr, mit einer vorzugsweise zylindrischen, insbesondere kreiszylin­ drischen, auf dem Coriolis-Meßrohr angeordneten Brücke, mit mindestens einem auf das Coriolis-Meßrohr einwirkenden Schwingungserzeuger und mit mindestens einem Coriolis-Kräfte und/oder auf Coriolis-Kräften beruhende Coriolis-Schwingungen er­ fassenden Meßwertaufnehmer, wobei die Brücke bezüglich des Mittelpunktes des Coriolis-Meßrohres, bezogen auf die mit dem Gehäuse verbundenen Enden des Co­ riolis-Meßrohres, symmetrisch angeordnet und symmetrisch ausgeführt ist und wobei der Schwingungserzeuger und der Meßwertaufnehmer zwischen dem Coriolis-Meß­ rohr und der Brücke wirksam sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücke (3) mit einem zum Mittelpunkt im wesentlichen symmetrisch angeordneten und symmetrisch ausgeführten Ausgleichssystem (4) versehen ist.

2. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichssystem (4) ein schwingungsfähiges System ist, nämlich aus einer Aus­ gleichsmasse (5) und aus einer Ausgleichsfeder (6) besteht.

3. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichssystem (4) so ausgelegt ist, daß die Schwingungsamplitude der Brücke (3) sehr klein ist, vorzugsweise gegen Null geht.

4. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenfrequenz des Ausgleichssystems (4) in der der Schwingungsrichtung des Coriolis-Meßrohres (2) parallelen Schwingungsrichtung der Eigenfrequenz des Co­ riolis-Meßrohres (2) entspricht.

5. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenfrequenz des Ausgleichssystems (4) in der der Schwingungsrichtung des Coriolis-Meßrohres (2) parallelen Schwingungsrichtung der X-fachen Eigenfrequenz oder der 1/X-fachen Eigenfrequenz des Coriolis-Meßrohres (2) entspricht (X ganz­ zahlig).

6. Massendurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Eigenfrequenz des Ausgleichssystems in den zur Schwingungsrich­ tung des Coriolis-Meßrohres (2) senkrechten Schwingungsrichtungen einer von der X-fachen Eigenfrequenz oder der 1/X-fachen Eigenfrequenz des Coriolis-Meßrohres (2) deutlich abweichenden Frequenz entspricht (X ganzzahlig).

7. Massendurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ausgleichssystem (4) entlang der Verbindungslinie zwischen den Verbindungspunkten zwischen Coriolis-Meßrohr (2) und Gehäuse (1) justierbar ist.

8. Massendurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ausgleichssystem (4) einseitig an der Brücke (3) vorgesehen ist.

9. Massendurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausgleichsfeder (6) des Ausgleichssystems (4) als Blattfeder ausge­ führt ist.

10. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die als Blattfeder ausgeführte Ausgleichsfeder (6) über Distanzstücke (7) mit der Brücke (3) verbunden und mindestens eine Ausgleichsmasse (5) auf der Ausgleichsfeder (6) an­ geordnet ist.

11. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsmasse (5) entlang der Ausgleichsfeder (6) verschiebbar angeordnet ist.

12. Massendurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausgleichsfeder (6) als Schraubenfeder ausgeführt ist.

13. Massendurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausgleichsmasse (5) des Ausgleichssystems (4) die Brücke (3) kon­ zentrisch umgibt.

14. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die die Brücke (3) konzentrisch umgebende Ausgleichsmasse (5) über mindestens eine als Blattfeder ausgeführte Ausgleichsfeder (6) mit der Brücke (3) verbunden ist.

15. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die die Brücke (3) konzentrisch umgebende Ausgleichsmasse (5) über mindestens eine als Schraubenfeder ausgeführte Ausgleichsfeder (6) mit der Brücke (3) verbunden ist.

16. Massendurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 11, 13 oder 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ausgleichssystem (4) aus zwei Teilsystemen (4a, 4b) besteht, nämlich die Ausgleichsmasse (5) aus zwei Einzelmassen (5a, 5b) und die Ausgleichs­ feder (6) aus zwei Einzelfedern (6a, 6b) besteht und jeweils eine Einzelmasse (5a bzw. 5b) an jeweils einer Einzelfeder (6a bzw. 6b) vorgesehen ist.

17. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilsysteme (4a, 4b) des Ausgleichssystems (4) mit einem Abstand zueinander angeordnet sind.

18. Massendurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 11, 13 oder 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ausgleichssystem (4) eine Ausgleichsfeder (6) und zwei an der Ausgleichsfeder (6) befestigte Einzelmassen (5a, 5b) aufweist.

19. Massendurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Meßbrücke (3) ein mit der Ausgleichsmasse (5) und/oder der Ausgleichsfeder (6) wechselwirkender Magnetkörper (8) angeordnet ist.

20. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkörper (8) als Permanent- oder - vorzugsweise - Elektromagnet ausgeführt ist.