DE2742812A1

DE2742812A1 - Schwingungsdensitometer

Info

Publication number: DE2742812A1
Application number: DE19772742812
Authority: DE
Inventors: Milton H November
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: ITT Inc
Priority date: 1976-10-05
Filing date: 1977-09-23
Publication date: 1978-04-06
Also published as: CA1092698A; US4041769A; GB1544347A

Description

M. H. November - 11

Schwingungsdensitometer

Die Priorität der Anmeldung Nr. 729 779 vom 5. Oktober 1976 in den Vereinigten Staaten von Amerika wird beansprucht.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Densitometer und insbes'ondere ein Schwingungsdensitometer, das durch einen Dauermagneten vorgespannt ist.

Die Möglichkeit der Vorspannung mittels eines Dauermagneten ist in der Technik bekannt, wurde jedoch bislang bei Schwingungsdensitometern nicht angewendet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung dient ein vorgespannter Dauermagnet dazu, ein synchrones Eingangs- und Ausgangssignal zu bewirken und damit eine Oszillation zu erzielen.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung lassen sich aus der folgenden Beschreibung der beigefügten Zeichnungen deutlicher erkennen. Es stellen dar:

Fig. 1 ein Blockdiagramm des Densitometers nach der Erfindung, Fig. 2 eine Längsschnitt durch die Densitometersonde und Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2 .

In Fig. 1 stellt die Bezugsziffer 34' eine Schwingungsdonsitometersonde dar mit der Antriebsspule 23, dem Flügt*l 24, dem

8098U/0646 ~⁴~

M. H. November - 11

piezoelektrischen Kristall 25 und dem Vorverstärker 26. Die Sonde 34' hat einen Eingang 27 und einen Ausgang 28.

Die Fig. 1 zeigt ferner die Schleifenschaltung 29, den digitalen Funktionsgenerator 30 und das Anzeigegerät 31. Die Schleifenschaltung 29 besitzt den Eingang 32 und die Ausgänge 33 und 34, wobei der letztere in den Eingang 35 des digitalen Funktionsgenerator 30 führt. Der digitale Funktionsgenerator 30 ist über seinen Ausgang mit dem Anzeigegerät 31 verbunden.

Der Ausgang 28 der Sonde 34' führt in den Eingang 32 der Schleifenschaltung 29, während der Eingang 27 der Sonde 34 mit dem Ausgang 33 der Schleifenschaltung verbunden ist.Die Sonde 34' und die Schleifenschaltung 29 bilden somit einen geschlossenen elektromechanischen Oszillator. Der Flügel 24 taucht in einen Fließstoff ein, dessen Dichte eine Funktion der Frequenz ist, bei der der Flügel 24 schwingt. Die theoretischen Betrachtungen hierzu sind in den Patentanmeldungen P 24 57 279 und P 26 36 715 nachzulesen.

Der digitale Funktionsgenerator 30 besitzt den Eingang 35, der mit dem Ausgang 33 oder anderen Punkten der Schleifenschaltung verbunden ist. Letztere drückt eine Rechteckspannung dem Eingang 35 des digitalen Funktionsgenerators 30 auf, der ein Puls-Pausenverhältnis von 1 zu 1 besitzt.

Die Anzeigevorrichtung 31 in Fig. 1 kann ein Gerät zur Anzeige der Dichte oder des spezifischen Gewichts sein, ein Verfahrensregler oder dergleichen.

Im Verlauf der Beschreibung der vorliegenden Anmeldung wird

8098U/0646

M. H. November - 11

auf die folgenden Patentanmeldungen bezug genommen:

1.	P	21	41	397
2.	P	22	11	276
3.	P	22	11	334
4.	P	22	15	568
5.	P	24	57	279
6.	P	26	36	715

Die mit den Punkten 1 bis 6 angegebenen Patentanmeldungen werden nachstehend als P1, P2, P3, P4, P5 und P6 bezeichnet.

Die Sonde 34¹ in Fig. 1 kann bis auf die nächstehend festgelegten Punkte der herkömmlichen Weise entsprechen. Wahlweise kann die Sonde 34' auch ähnlich und identisch sein mit einer Sonde, wie sie eine der Anmeldungen P! bis P6 zeigt, ausgenommen der nachstehend aufgeführten Punkte.

Der Vorverstärker 26 nach Fig, 1 entspricht der herkömmlichen Bauweise.

In der in Fig. 1 gezeigten Ausbildungsform der Erfindung bilden die Sonde 34' und die Schleifenschaltung 29 einen elektromechanischen Oszillator, der bei einer Frequenz schwingt, die von der Dichte des Fließstoffes abhängt, in den der Flügel eingetaucht ist. Das gleiche gilt für die Pulsfrequenz der Rechteckwellenspannung, die an dem Eingang 3 5 des digitalen Funktiongenerators 30 anliegt.

Der digitale Funktionsgenerator 30 kann als digitale Linearisierungsschaltung beschrieben werden. Sie erzeugt aus dem Einsignal, das ihr über den Eingang 35 eingegeben wird, ein digitales Ausgangssignal, das direkt proportional der Dichte ist.

809814/06^6 -₆-

M. H. November - 11

Die Art und Weise, in der die Sonde 34' in Fig. 2 in eine Rohrleitung eingepaßt ist, wird in der Patentanmeldung P 26 36 715 erläutert, dabei ist insbesondere der Flansch 75 zu beachten.

Die Fig. 2 zeigt einen vertikalen Schnitt durch die Sonde 34', wobei das Bauteil 76 den Nippel 84 aufweist, der in den hohlzylindrischen Ansatz 85 der Abschlußkappe 86 eingeschraubt ist. Letztere ist wiederum auf dem Körper 87 aufgeschraubt. Der Flansch 75, die Abschlußkappe 86 und der Körper 87 sind bei 88 verschweißt oder verlötet. Die Hohlwelle 89 ist in dem Zylinder 90 eingeschraubt, der kompakt ist bis auf die Bohrung 91, die durch ihn hindurch führt und in Verbindung mit dem Innenraum der Hohlwelle 89 steht. Der Körper 87 ist bei 93 an den Flansch 75 angeschweißt und mit einem dünnen Steg 94 versehen,

der einen nach oben gerichteten zylindrischen Ansatz 95 besitzt, der wiederum bei 96 an der Welle 89 und dem Zylinder 9o verschweißt ist. Der Körper 87 kann gegebenenfalls ein Zapfenloch 97 besitzen, so daß man ihn festhalten kann, während die Abschlußkappe 86 aufgeschraubt wird.

Die Welle 89 ist wiederum durch Einschrauben an dem Ring 98 fixiert., der seinerseits in den Körper 99 eingeschränkt ist.

Der Ring 1(X) ist in dem Körper 99 eingeschraubt. Das innen hohle und an beiden Seiten offene magnetostriktive Rohr 101 ist in der durch den Zylinder 110 führenden Bohrung 200 verschiebbar und sitzt fest in dem Weicheisenstopfen 202, der wiederum in dem Körper 102 fest eingepaßt ist. Der Dauermagnet 203 sitzt in dem Körper 102, der die Bohrungen 103 und 105 unterhalb des Stopfens 202 besitzt. Siehe hierzu die Patentanmeldung P 26 36 715. Fig. 2 zeigt die Antriebsspule 23, wie sie um die

8098U/0646 "⁷"

M. H. November -11

elektrische Spule 107 gewickelt ist, die fest auf dem Rohr sitzt. Der Ring 108 ist bei 109 mit dem Zylinder 110 verschweißt. Der Körper 99 ist in dem Ring 108 eingeschraubt und bei 111 mit diesem verschweißt. Das Rohr 101 drückt gegen die äußere Zylinderfläche des Zylinders 112. Der Flügel 24 ist in dem Zylinder 110 in einer Weise fixiert, wie sie in einer Reihe von Anmeldungen beschrieben wird, darunter auch die Anmeldung P 21 41 397. Das gleiche gilt für den Kristall 25.

Die Zylinder 110 und 112, der Flügel 24 und der Kristall 25 können mit den in der letztgenannten Patentanmeldung offenbarten Teilen identisch sein. Das Rohr 101 ist in dem unteren Ende des Lörpers 99 verschiebbar ebenso wie in den kreisförmigen Ausbohrungen des Ringes 108 und des Zylinders 110.

Die Bezugsziffer 204 bezeichnet eine ferromagnetische Unterlegscheibe, die Bezugsziffer 205 einen ferromagnetischen Zylinder.

Eine genaue Erläuterung der Wirkungsweise des Schwingungsdensitometers, daß die in der vorliegenden Anmeldung beschrieben Bauteile enthält, ist in den eingangs genannten Patentanmeldungen zu finden.

Die Verwendung eines Vorverstärkers bei der Sonde ist üblich, ein solcher kann bei 114 in Fig. 2 oder an jeder anderen beliebigen Stelle eingesetzt werden.

Der Magnet 203 ist so ausgebildet, daß er dafür sorgt, daß der Flügel 24 bei der Ausgangsfrequenz des Kristalls 25 schwingt. Die Leitung 33 in Fig. 1 kann ein Signal übertragen, das nur einen Wechselstom darstellt oder einen Anteil an Gleichspannung oder Gleichstrom aufweist.

-8-

8098U/0646

M. H. November - 11

Der Magnet- 203 kann in der gezeigten oder in der entgegengesetzten Richtung yepolt sein.

8098U/0646

L e e r s e i t

Claims

DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG

FREIBURG I. BR.

M. H. November - 11

Patent ansprüche

J Schwingungsdensitometer, gekennzeichnet durch eine Sonde mit einem Eingang und einem Ausgang, einer Schleifenschaltung mit einem Eingang und einem Ausgang, die jeweils mit dem Sondeneingang- und ausgang verbunden sind, mit einem magnetostriktiven Antrieb aus einer Spule, die um ein magnetostriktives Rohr liegt und mit dem Sondeneingang verbunden ist, und ferner bestehend aus einem Dauermagneten, der so gegenüber dem einen Ende des Rohres angebracht ist, daß er dem Magnetfluß entgegen wirkt, der durch den Strom, der in der Spule in eine Richtung fließt, gebildet wird, einem durch das Rohr in Schwingung zu versetzenden Flügel, und einer Vorrichtung, die an dem Sondenausgang angeschlossen ist und auf die Flügelschwingungen anspricht unter Erzeugung eines Wechselstromsignales, das synchron zu der Schwingung liegt, wobei die Sonde und die Schleifenschaltung einen elektromechanischen Oszillator bilden, dessen Resonanzfrequenz eine Funktion der Dichte des Fließstoffes ist, in dem der Flügel eintaucht.
2. Schwingungsdensitometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein digitaler Funktionsgenerator und eine

Dr. »l/B. 809814/0648

19. September 1977

M. H. November - 11

Anzeigevorrichtung in dieser Reihenfolge an die Schleifenschaltung angeschlossen sind.
3. Schwingungsdensitometer nach den obigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnet an dem einen Ende des Rohres fixiert ist und dieses Ende von einem Weicheisenstopfen umgeben ist, und daß ferner das Rohr von einem Zylinder und einer Unterlegscheibe unterhalb der Spule umgeben ist.

Patentansprüche Blatt Zeichnungne

809814/0846