DE2712789B2 - Vorrichtung zum Messen der Dichte flüssiger und gasförmiger Stoffe - Google Patents

Description

iglceit erzielbar ist und die trotzdem mit relativ geringem Aufwand hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäB gelöst durch die Hinzufügung der im Kennzeichen von Anspruch t angegebenen Merkmale zu denen des Oberbegriffs. >

Die Erfindung beruht auf der Tatsache, daß die Amplitude in der Umgebung eines Schnittpunktes von Knotenlinien näherungsweise parabelförmig verläuft, wobei die Ordnung der Parabel gleich der Anzahl der sich schneidenden Knotenlinien ist Wenn also r den vom Schnittpunkt der Knotenlinien aus gemessenen Radius und η die Anzahl der sich schneidenden Knotenlinien bezeichnet, ist die Amplitude in der Umgebung des Schnittpunktes näherungsweise proportional zu r". Im Schnittpunkt hat nicht nur die Amplitude ι j selbst, sondern auch die Ableitung der Amplitude nach dem Radius r den Wert NuIL Das heißt mit anderen Worten, daß sich die Parabel im Schnittpunkt an die Platte anschmiegt

Dagegen ändert sich die Amplitude in der Umgebung :o einer schnittpunktfreien Knotenlinie ungefähr proportional zum Abstand von der Knüleniinie. Bei der Knotenlinie hat zwar die Amplitude den U\;rt Null nicht aber deren Ableitung. Das heißt mit anderen Worten, daß die Amplituden-Fläche die Knotenlinie unter einem Winkel schneidet.

Wenn nun also die Platte gemäß der Erfindung bei einem Schnittpunkt von zwei oder mehreren Knotenlinien gehalten wird, stört die Halterung die Schwingung wesentlich weniger, als wenn die Platte, wie bei der vorbekannten Ausführung, bei einem Punkt gehalten wird, durch den nur eine einzige Knotenlinie läuft. Die die Platte im Bereich des Schnittpunktes der Knotenlinie berührende Berührungsfläche der H;iherung kann daher relativ groß sein und fest an der Platte anliegen, ohne daß die Schwingungsfrequenz der Platte merkbar beeinflußt wird.

Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung soll nun anhand in der Zeichnung dargesteliier Ausführungsbeispiele erläutert werden. In der Zeichnung zeigen die

Fig. I eine Draufsicht auf eine Pli-tte mit einer kreisförmigen Knotenlinie, die

Fig.2 eine Draufsicht auf eine Platte mit zwei sich a; rechtwinklig schneidenden Knotenlinien, die

Fig.J eine Draufsicht auf eine Platte mit drei sich schneidenden Knotenlinien, die

Fig.4 ein Diagramm zur Veranschaulicliung des Amplituden-Verlaufes in der Umgebung einer Halte- -,0 Stelle, die

Fig. 5 einen schematischen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Messen der Dichte, die

F i g. 6 ein Blockschema der in der Fig. 5 dargestellten Vorrichtung, die -,-,

Fig. 7 einen Schnitt durch eine Variante einer Halterung, die

Fig.8 eine Draufsicht in der in der Fig. 7 durch den Pfeil VIII bezeichneten Blickrichtung, die

F i g. 9 einen Schnitt durch eine andere Variante einer mi Halterung mit piezoelektrischen Kristallen, die

Fig. IO ein Anschluß-Schema der piezoelektrischen Kristalle, die

Fig. 11 ein Beispiel einer gewölbten Platte.

Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen Draufsichten auf drei 6ί ebene, kreisrunde, vollständig freie und also insbesondere auch freie Ränder aufweisende, schwingende Platten 1 bzw. 11 bzw. 21. Die Platte 1 wird derart angeregt, daß

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y, bei der Schwingung eine kreisförmige, zur Platte 1 konzentrische Knotenlinie 2 entsteht Die Platte 11 wird derart angeregt, daß beim Schwingen zwei sich im Zentrum 13 der Platte rechtwinklig schneidende, gerade Knotenlinien 12 entstehen. Die Platte 21 wird derart angeregt daß drei je einen Durchmesser bildende, sich im Zentrum 23 schneidende Knotenlinien 22 entstehen.

Die F i g. 4 zeigt den Verlauf der Schwingungs-Amplitude A in der Umgebung der auf den Knotenlinien der drei Platten 1,2,3 liegenden Punkte 3,13,23 entlang der mit r bezeichneten Koordinatenachse. Die Amplituden-Achse ist dabei zur Verdeutlichung in wesentlich größerem Maßstab dargestellt als die r-Achse. Bei der in der F i g. 1 veranschaulichten Schwingung ergibt sich näherungsweise der in der Fig.4 durch die Gerade 5 dargestellte Amplituden-Verlauf. Die Gerade 5 schneidet die von der ruhenden Platte 1 definierte Ebene in dem auf der Knotenlinie 2 liegenden Punkt 3 unter einem von Null verschiedenen Winkel. Bei der in der F i g. 2 veranschaulichten Schwingung ergibt sich für den Amplituden-Verlauf in der U wgebung des Schnittpunktes 13 der beiden Kriütenliriien >2 näherungsweise die in der Fig.4 mit 15 bezeichnete Parabel zweiter Ordnung. In der Nähe des Schnittpunktes 23 der drei Knotenlinien 22 ergibt sich näherungsweise der Amr'ituden-Verlauf, der durch die in der F i g. 4 mit 25 bezeichnete Parabel dritter Ordnung wiedergegeben wird. Für die beiden Parabeln 15 und 25 haben die Ableitungen dA/ariür r = 0, d. h. in den Schnittpunkten 13 bzw. 23 den Wert Null. Daraus giht hervor, daß sich die Platten 11 und 21 bei den Schnittpunkten 13 bzw. 23 beim Schwingen in jedem Zeitpunkt an die von der ruhenden Platte aufgespannte Ebene anschmiegen.

Die Platten 11 und 21 können nun gemäß der Erfindung in den Schnittpunkten 13 bzw. 23 gehalten werden. Da die Amplituden-Flächen in der Umgebung dieser Punkte 13, 23 fast parallel zu der von der ruhenden Platte aufgespannten Ebene verlaufen, bewirkt die Halterung nur eine minimale Störung der Schwingung. Wenn dagegen die nicht der Erfindung entsprechende Platte 1 etwa im Punkt 3 und weiteren -uf der Knotenlinie 2 liegenden Punkten gehalten wird, bewirkt die Halterung in der Umgebung dieser Punkte eine erhebliche Störung der Schwingung.

Bei den Knotenlinien, in deren Schnittpunkt die Halterung die Platte hält, soll es sich zweckmäßigerweise um solche handeln, die auch bei mindestens einer der Eigenschwingungen einer völlig frei schwingenden Platte auftreten. In diesem Falle erzeugt nämlich die schwingende Platte auch keine an der Halterung angreifende Reaktionskräfte. Die Knotenlinien einer vollständig frei schwingenden Platte können rechnerisch oder experimentell bestimmt werden. Die ex'icrimentelle Bestimmung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß man die Platte mit freien Rändern auf einen Schau; istoff bettet und zum Schwingen bringt. Die Knotenlinien können dann etwa durch Bestreuen der Platte mit einem körnigen Material als Chladnische Klangfiguren sichtbar gemacht werden. Genauere Bestimmungen können auf photographischem Wege oder durch Messen der lokalen Schallabstrahlung erfolgen.

Die F i g. 5 zeigt nun eine Vorrichtung zum Messen der Dichte einer Flüssigkeit 32. Die letztere kann etwa im Verlaufe eines industriellen Arbeitsprozesses ein Rohr 31 durchströmen, das einen Flansch 31a aufweist. An diesem ist ein gegen außen dicht schließender Flansch 33 lösbar befestigt. Am Flansch 33 ist ein ins

Innere des Rohres 31 hineinragender Träger 30 befestigt. Dieser trägt ein flaches, parallel zum Rohr 3t verlaufendes, beidenends offenes Rohrstück 39. Am letzteren ist eine Halterung 34 mit einem kreiszylindrischen Zapfen 35 befestigt. Dieser ist an seinem sich in -, der F i g. 5 links befindenden Ende mit einem Gewindebolzen 35a versehen, der die Bohrung im Massenmittelpunkt, d. h. im Zentrum einer ebenen, kreisrunden Platte 41 durchdringt, deren Durchmesser wesentlich größer ist als ihre Dicke. Die Platte 41 ist mit einer in Unterlagsscheibe 37 und einer Mutter 38 festgeklemmt. Die Halterung 34 hält also die Platte 41 bei der sich im Zentrum befindenden Halte-Stelle 43. Die Platte 41 besteht vorzugsweise aus einer gewalzten, thermokompensierenden Legierung, wie sie häufig in der ι , Uhrentechnik für die Herstellung von Spiralfedern verwendet wird. Unter dem Begriff thermokompcnsierend wird dabei verstanden, daß der Elastizitätsmodul F. innerhalb eines weiten Temperaturintervalles annähernd konstant ist. Der sogenannte thermoelastischc 2« Koeffizient ι/, der definiert ist durch die Beziehung

/; I /·. ■ I H)

III

ist dann betragsmäßig sehr klein. In der Formel (I) bezeichnet Zfdie Änderung des Elastizitätsmoduls Affür eine Temperaturänderung Ai-). Thermokompensiercndc Legierungen können einen thermoelastischen Koeffizienten aufweisen, dessen Absolutwert im Temperaturbereich von -30C bis +80" oder sogar bis +100 C kleiner als 5 · 10 ''Grad ' ist. Eine bekannte Legierung hat die folgende Zusammensetzung: 35 — 45% Ni. 6 - 12% Mo. 0.1 - 1% Be Rest Fe. Ferner kann sie noch bis zu 3% Cr oder bis zu 3% Mn + Si enthalten.

Die Vorrichtung weist ferner zwei sich auf der einen Plattenseite befindende Schwingungs-Erreger 45, 46 und einen sich auf der anderen Plattenseite befindenden Schwingungs-Detektor 47 auf. Wie aus der F i g. b ersichtlich, sind diese drei Elemente auf einem zur Platte 41 konzentrischen Teilkreis 48 angeordnet und gegeneinander um 120^r versetzt. Wenn die Platte 41 bei der Durchführung einer Messung schwingt, ergeben sich die drei Knotenlinien 42. die die Platte 41 in sechs gleiche Sektoren unterteilen. Die Schwingungs-Erreger 45, 46 und der -Detektor 47 liegen dann auf der winklelhalbierenden Ebene von einem der Sektoren. Damit die durch das Walzen verursachte Anisotropie der Platte 41 die Schwingung möglichst wenig beeinflußt, wird die Platte 41 so befestigt, daß ihre Walzrichtung entweder parallel zu einer der Knotenlinien 42 oder parallel zu einer den Winkel zwischen zwei benachbarten Knotenlinien halbierenden Geraden verläuft.

Der Schwingungs-Detektor 47 ist in der Fig.5 im Schnitt ersichtlich. Er weist einen am Rohrstück 39 befestigten ferromagnetischen Topf 47a und in dessen Achse einen Kern 47c auf. der von einer Wicklung 476 umgeben ist. Das freie Ende des Kerns 47c ist der ferromagnetischen Platte 41 zugewandt. Der Topf 47a ist vorzugsweise mit einem unmagnetischen Deckel 47c/ versehen, der die Wicklung 476 gegen außen dicht abschließt.

Die Vorrichtung weist ferner eine Elektronik-Einheit 51 auf. deren Blockschema in der Fig. 6 ersichtlich ist. Der Schwingungs-Erreger 45 ist über zwei Leiter 52 und 53 und der Schwip.gungs- Erreger 46 über zwei Leiter 54

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Schwingungs-Detektor 47 ist über zwei Leiter 56 und 57 mit der Elektronik-Einheit 51 verbunden.

Die Elektronik-Einheit 51 weist einen Differential Verstärker 58 auf, an dessen Eingänge die beiden Leitei 56 und 57 angeschlossen sind. Die Leiter 52, 53, 54, 55 56, 57 werden über nicht dargestellte dichte Durchfüh rungen durch den Flansch 33 hindurchgeführt.

Der Ausgang des Differential-Verstärkers 58 ist übei einen Verstärker 59 mit steuerbarer Verstärkung mi dem Eingang eines Phasenvcrschicbers 60 verbunden Dessen Ausgang ist mit dem Eingang eines Verstärker 62 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 62 ist übe die Leiter 52 bzw. 5i mit den Erregern 45 bzw. 4< verbunden. Die beiden anderen, zu den Erregern 45, 4( führenden Leiter 53 bzw. 54 sind mit der Gehäusemassi 65 verbunden. Ferner ist ein eine Referenzspannungs quelle enthaltender Komparator 64 vorhanden, dessei Eingang 64;) mit dem Ausgang des Verstärkers 51 verbunden ist. Der Ausgang 646 des Komparators is mit einem Steueranschluß des Verstärkers 59 verbun den. Ferner ist noch ein Periodenmesser 66 vorhander der an den Ausgang des Differential-Verstärkers 51 angeschlossen ist.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Vorrichtunj er!äutert:Wenn die Vorrichtung in Betrieb gesetzt wird bilden die Platte 41. die Erreger 45, 46. der Detektor 4', und die Elektronik-Einheit 51 zusammen einen Oszilla tor. Da bei einer Messung ein Teil der Flüssigkeit 32 mi der Platte 41 mitschwingt, wird die Träghcitskraf größer, als sie es bei einer Schwingung im Vakuum wäre Im übt igen bewirkt der Pliasenverschieber 60, daß di< von den Schwingungs-Erregern 45 auf die Platte 4 ausgeübte Erregungskraft gegen die Schwingungsge schwindigkeit der Platte 41 um einen Phasenwinkel vor 45 vorverschoben ist. Die Platte 41 schwingt dann mi einer Frequenz /·. Die Dichte D ergibt sich aus dci Formel:

1) = A-(17', T, )² - Il

Dabei bezeichnen 7". Hin zur Frequenz /Ί reziproke l'eriodcnlänge der in der Flüssigkeit 32 schwingender Platte 41. 7", die Periodenlänge der mit ihrer Resonanz, frequenz im Vakuum schwingenden Platte 41 mit .<r eine Konstante.

Zur Bestimmung eines genauen Meßwertes sollte di< Frequenz relativ klein und demzufolge der Schwin gungsmodus der Platte von niedriger Ordnung sein.

Die Vorrichtung kann selbstverständlich nicht nui zum Messen der Dichte von flüssigen, sondern auch vor gasförmigen Stoffen verwendet werden. Die Platte 41 kann beispielsweise einen Durchmesser von 40 mrr aufweisen, und ihre Dicke kann für die Messung vor Flüssigkeiten etwa 0.4 bis 0.8 mm und für die Messung von Gasen etwa Q,2 bis 0,4 mm betragen. Die Platu kann dann etwa mit Frequenzen im Bereich von 1 bis ί kHz schwingen. Es können dann Dichteunterschiede bi: zu etwa 0,001% der im betreffenden Bereich meßbarer Maximaldichte erfaßt werden. Die Abweichungen de: Meßwertes vom tatsächlichen Wert der Dichte sind ii einem weiten Temperaturbereich kleiner als etwa 0,1 %.

Im folgenden sollen nun noch einige Modifikationei der Halterung und der Schwingungs-Erreger unc -Detektoren erläutert werden.

Die F i g. 7 und 8 zeigen eine Platte 241 mit dre Knotenlinien 242. Die Platte 241 ist in ihrem Zentrun mit einer Bohrung 241a versehen und mit einei Hahenjng 234 gehalten. Die letztere weist einet zylindrischen Träger 235 auf. Dieser ist an seinen plattenseitigen Ende mit einem dünneren zylindrischer

Zapfen 235a versehen, der die Bohrung 241a durchdringt und mit dieser zusammen einen festen Sitz bildet. Vom Zapfen 235a aus führen sechs Rippen 235b radial nach außen. Die letzteren verlaufen entlang den Knotenlinien 242. Die Platte 241 liegt auf den stirnseitigen Rändern der Rippen 2356 auf und ist an diese angeschweißt oder angelötet. Der Zapfen 235a ist eh', (falls mit der Platte 241 verlötet oder verschweißt. Die radiale Ausdehnung des Zapfens 235a und der Rippen 2356 beträgt natürlich nur einen Bruchteil des Radius der Platte 241.

Die Fig. 9 zeigt einen Schnitt durch den zentralen Bereich einer paramagnetischen Platte 341, die mit einer Halterung 334 bei der Halte-Stelle 343, nämlich im Zentrum, gehalten wird. Die letztere weist zwei miteinander fluchtende, elektrisch isolierende Haltestäbe 335 und 336 auf, die durch außerhalb der Platte 341 angeordnete, nicht dargestellte Verbindungselemente miteinanHpr verbunden sind und gegeneinander gedrückt werden. An den einander zugewandten Stirnseiten der Haltestäbe 335, 336 ist je ein kreisförmiger piezoelektrischer Kristall 337 bzw. 338 befestigt. Die beiden Kristalle 337, 338 sind mit sechs gleichmäßig auf einen Teilkreis verteilten Elektroden 339 bzw. 340 versehen. Die Platte 341 ist bei der Halte-Stelle 343 zwischen den beiden Kristallen 357,338 festgeklemmt.

Die Fig. 10 zeigt, wie die Elektroden 339, 340 angeschlossen werden. Die beiden Kristalle 337 und 338 sind dabei zur Erhöhung der Klarheit nebeneinander in Draufsicht in größerem Maßstab dargestellt. In der Fg. 10 werden ferner noch die Knotenlinien 342 angedeutet, die die Kristalle 337, 338 in sechs gleiche Sektoren unterteilen. Die Elektroden 337, 338 befinden sich jeweils auf einer Winkelhalbierenden zwischen zwei benachbarten Knotenlinien 342.

Jede zweite der Elektroden 339 ist mit dem Ausgang eines in der Elektronik-Einheit 351 enthaltenen Verstärkers 362 verbunden. Die restlichen drei Elektroden sind mit dem Ausgang eines Verstärkers 363 verbunden. Die beiden Verstärker 362, 363 arbeiten beim Betrieb im Gegentakt und führen den mit ihnen verbundenen Elektroden 339 eine Wechselspannung zu. Der Kristall 337 bildet also zusammen mit den sechs Elektroden 339 einen Schwingungs-Erreger 345 mit zwei im Gegentakt arbeitenden Dreier-Gruppen von Erregungs-Sektoren.

Die Elektroden 340 sind ebenfalls zu zwei Dreier-Gruppen zusammengeschaltet, von denen jede mit dem Eingang eines Differential-Verstärkers 358 verbunden

ist. Der Kristall 340 bildet zusammen mit den sechs Elektroden 340 einen Schwingungs-Detektor 347.

Von der Elektronik-Einheit 351 wurden nur die erwähnten Verstärker 362,363 und 358 dargestellt. Die Elektronik-Einheit 351 kann im übrigen analog wie die der Elektronik-Einheit 51 oder 151 ausgebildet sein.

Die Verwendung einer paramagnetischen Platte ist vor allem dann zweckmäßig, wenn die Meßvorrichtung für einen großen Temperaturbereich vorgesehen ist. Eine geeignete paramagnetische Legierung kann einen thermoelastischen Koeffizienten aufweisen, dessen Absolutwert im Intervall von -30⁰C bis +400⁰C kleiner als 5 · \0~'¹ Grad -' ist. Eine solche Legierung enthält beispielsweise 75% Nb und 25% Zr. Die Verwendung einer paramagnetischen Platte hat zudem den Vorteil, daß die Messung nicht durch äußere Magnetfelder gestört wird.

Selbstverständlich bestehen noch weitere Modifikationsmöglichkeiten. Beispielsweise könnte die Schwingungs-Anregung etwa mittels Magnetostriction erfolgen. Des weitern kann die Platte natürlich so angeregt werden, daß nicht drei, sondern, wie in der F i g. 2, nur zwei oder auch vier Knotenlinien entstehen.

Des weiteren könnte statt einer runden auch eine rechteckige Platte verwendet und beispielsweise so angeregt werden, daß eine Knotenlinie parallel zu den Längsrändern durch die Plattenmitte verläuft und zwei weitere Knotenlinien quer zur Platte verlaufen. In diesem Fall ergäben sich zwei Schnittpunkte von je zwei Knotenlinien. Die Platte könnte dann mittels der Halterung nur in einem oder in jedem der beiden Schnittpunkte gehalten werden.

Ferner können die Platten statt eben auch etwas gekrümmt sein, so daß sie eine flache, etwa kugel- oder paraboloidförmige Schale bilden. Da eine solche Krümmung die Biegesteifigkeit erhöht, können die Platten dann aus dünnerem Material bestehen. Dadurch ergibt sich dann eine höhere Empfindlichkeit, was insbesondere bei der Messung von Gasen vorteilhaft sein kann. Ein Beispiel einer gekrümmten, mit 441 bezeichneten Platte ist in der F i g. 11 dargestellt. Die Materialdicke der Platte 441 sei mit s, der maximale Durchmesser mit c/und die Höhe mit h bezeichnet. Die Krümmung der Platte 441 wird so gewählt, daß die Ungleichung

hl

> 2

erfüllt ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Messen der Dichte flüssiger und gasförmiger Stoffe mit einer zum Einbringen in den zu messenden Stoff bestimmten Platte, einer diese haltenden Halterung, einer Elektronik-Einheit, mindestens einem mit dieser verbundenen Schwingungs-Erreger und mindestens einem ebenfalls mit der Elektronik-Einheit verbundenen Schwingungs-Detektor, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (11, 21, 41, 341, 441) durch die Halterung (34, 234, 334) ausschließlich im Bereich einer Halte-Stelle (43, 343) oder von Halte-Stellen gehalten ist, bei der bzw. bei denen sich mindestens ;s zwei bei der angeregten Schwingung in der Platte auftretende Knotenlinien (12, 22, 42, 242, 342) schneiden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (41, 241, 341) nur im Symmeirßzentrum gehalten ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (11, 21, 41, 241, 341, 441) rotationssymmetrisch ausgebildet und derart erregbar ist, daß die Knotenlinien (12,22,42,142,242,342) Durchmesser sind, die die Platte (11,21,41,2411,341, 441) in gleiche Kreissektoren unterteilen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sechs Knotenlinien (12,22,42,142, 242, 342) vorhanden sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (11,2:1,41, 24t, 341, 441) gewalzt ist und daß die Walzrichtung entweder parallel zu einer den Winkel zwischen zwei benachbarten Knotenlini-n (12,22,42,242,342) halbierenden Geraden verlaufe.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Halte-Stelle (343) an beiden Seiten der Platte (341) ein piezoelektrischer Kristall (337, 338) an dieser anliegt, der durch die 4η Knotenlinien (342) in Sektoren unterteilt wird, von denen jeder mit einer Elektrode (339, 340) versehen ist, und daß der eine Kristall (337) zusammen mit den Elektroden (339) einen Schwingungs-Erreger (345) und der andere Kristall (338) zusammen mit den 4-, Elektroden (340) einen Schwingungs-Detektor (347) bildet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (341) paramagnetisch ist und einen thermoelastischen Koeffi:zien- -,0 ten aufweist, dessen Absolutwert im Temperaturbereich von -30°C bis +400⁰C kleiner ist als S-IO-'Grad-.'.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (41) aus einer ferromagneti- -,-> sehen Metall-Legierung besteht, die im Temperaturbereich von -30° bis +100⁰C einen thermoplastischen Koeffizienten aufweist, dessen Absolutwert kleinerals5· 10-⁵Grad -' ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 8, w> dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (11, 21, 41, 241, 341, 441) im Bereich des Schnittpunktes von Knotenlinien (12, 22, 42, 242, 342) gehalten ist, die auch bei mindestens einer der Eigenschwingungen der vollständig frei schwingenden Platte (11, 21,41, h> 241,341,441) auf treten.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Dichte flüssiger und gasförmiger Stoffe mit einer zum Einbringen in den zu messenden Stoff bestimmten Platte, einer diese haltenden Halterung, einer Ejektronik-Einheit, mindestens einem mit dieser verbundenen Schwingungs-Erreger und mindestens einem ebenfalls mit der Elektronik-Einheit verbundenen Schwingungs-Detektor.

Bei vielen Prozessen ist es erforderlich, die Dichte von flüssigen oder gasförmigen Stoffen kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich zu messen.

Es ist nun beispielsweise aus der DE-PS 12 91 138 bekannt, daß die Resonanzfrequenz eines schwingenden festen Körpers, der von einer Flüssigkeit oder einem Gas umgeben ist, von der Dichte der Flüssigkeit bzw. des Gases abhängig ist. Es ist daher möglich, eine Dichtemessung auf eine Perioden- oder Frequenzmessung zurückzuführen.

Es sind bereits verschiedene, nach diesem Prinzip arbeitende Vorrichtungen für die Dichtemessung bekannt. Als schwingende Körper werden dabei etwa stimmgabel- oder rohrförmige Metalikörper verwendet. Diese Körper sind jedoch wegen ihrer verhältnismäßig komplizierten Form oft nicht oder nur mit großem Aufwand mit ausreichender Genauigkeit herstellbar. Dies ist insbesondere deshalb der Fall, weil die sogenannten thermokompensierenrfen Legierungen, deren Elastizitätsmodul in gewissen Grenzen annähernd temperaturunabhängig ist, relativ schwer verarbeitbar sind. Zudem sind die Resonanzfrequenzen dieser komplizierte Formen aufweisenden Schwing-Körper nicht nur von der Dichte, sondern in schwer überblickbarer Weise von weiteren Parametern, insbesondere der Temperatur und der Halterung, abhängig. Es ist oft schwierig, diese komplizierten Schwing-Körper so zu befestigen, daß die Halterung die Resonanzfrequenz nicht beeinflußt und nicht eine zusätzliche Temperaturabhängigkeit bewirkt.

Aus der US-PS 36 65 752 ist nun bereits eine Vorrichtung bekannt, die als schv ir.gender Körper eine ebene, kreisrunde Platte aufweist. Die Platte wird derart in ihrem Zentrum angeregt, daß beim Schwingen kreisförmige Knotenlinien entstehen. Die Platte wird von einer Halterung gehalten, die drei Paare von Spitzen aufweist. Die drei Spitzen-Paare klemmen die Platte bei drei auf der kreisförmigen Knotenlinie liegenden Halte-Stellen fest, die um einen Winkel von 120° gegeneinander versetzt sind.

Diese vorbekannte Vorrichtung ergibt jedoch nur eine relativ geringe Meßgenauigkeit. Da nämlich die Amplitude der Eigenschwingung einer freien Platte innerhalb und außerhalb der kreisförmigen Knotenlinie relativ stark zunimmt, wird die Schwingung verhältnismäßig stark durch die drei Spitzen-Paare und insbesondere durch den Querschnitt sowie den Anpreßdruck der Spitzen beeinflußt, wodurch die Messung verfälscht werden kann. Dies ist um so mehr deshalb der Fall, weil es in der Praxis ziemlich schwierig ist, die Platte so zu justieren, daß die drei Spitzen-Paare genau bei der Knotenlinie angreifen. Des weiteren können durch Temperaturveränderungen verursachte Materialdehnungen bzw. -kontraktionen ebenfalls eine Verschiebung der Knotenlinie bezüglich der Spitzen-Paare bewirken. Zudem ist diese Halterungsweise schlecht für den rauhen Betrieb bei der industriellen Verwendung geeignet.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der eine große Meßgenau-