DE3853212T2

DE3853212T2 - Nach dem coriolisprinzip arbeitender massen durchflussmesser mit einer nicht metallischen strömungsleitstruktur.

Info

Publication number: DE3853212T2
Application number: DE3853212T
Authority: DE
Inventors: Jun Morita; Shinichi Tanaka; Hiroshi Yamamoto
Original assignee: Micro Motion Inc
Current assignee: Micro Motion Inc
Priority date: 1988-05-24
Filing date: 1988-12-16
Publication date: 1995-09-14
Anticipated expiration: 2008-12-17
Also published as: US5157975A; ATE119279T1; EP0368952A1; WO1989011635A1; DE3853212D1; JPH01296112A; CA1324268C; EP0368952B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Massendurchflußmesser, bei dem die Durchflußleitungen aus korrosions- und temperaturbeständigen Materialien hergestellt sind.
Bei einem Massendurchflußmesser der Coriolisbauart werden Corioliskräfte erzeugt, wenn Fluid durch eine in Schwingungen versetzte Durchflußleitung strömt. Die Corioliskraft wird durch ein Vektorprodukt dargestellt, welches durch Multiplizieren zweier Werte miteinander erhalten wird, nämlich der Drehwinkelgeschwindigkeit der Leitung um eine Schwingungsachse sowie dem Massendurchfluß (Massendurchflußrate) Zusätzlich verursacht die Corioliskraft winzige Verschiebungen oder Auslenkungen um eine Auslenkachse der Durchflußleitung, die rechtwinklig zu der Schwingungsachse verläuft.
Das von den Auslenkungen, die durch die Corioliskraft erzeugt werden, herrührende Torsionsmoment ist der Federkonstante der Durchflußleitung und dem Verdrehungswinkel um die Auslenkachse proportional. Demzufolge ist der Massendurchfluß proportional dem Verdrehungswinkel und der Federkonstante. In einem Coriolisdurchflußmesser, der eine in Schwingungen versetzte Durchflußleitung umfaßt, verursacht jede Änderung der Federkonstanten der Leitung einen Fehler in dem Meßwert des Massendurchflusses. Die Federkonstante ist reziprok dem Elastizitätsmodul der Durchflußleitung. Da der Elastizitätsmodul sich fast reziprok zu der Temperatur innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs verhält, kompensieren sich die beiden Erscheinungen.
Die Durchflußmesser, wie sie gegenwärtig kommerziell eingesetzt werden, haben Durchflußleitungen, die aus federnden Metallen hergestellt sind und deswegen korrosionsanfällig sind. Eine solche Korrosion kann durch Säuren in den strömenden Fluiden hervorgerufen werden, welche mit dem Kristallpulverfeld an der inneren Oberfläche der Leitung in Kontakt stehen, welches Feld zur Zeit der Herstellung der Leitung z.B. dann entsteht, wenn ein Metallrohr aus rostfreiem Stahl während des Herstellungsvorgangs gebogen wird.
Durchflußleitungen aus Glas oder Keramik haben gegenüber Korrosion herabgesetzte Anfälligkeit. Jedoch haben diese Materialien im allgemeinen eine niedrige Biegefestigkeit, und sie zerbrechen leicht. Bei Massedurchflußmesserstrukturen, wie sie z.B. in US Reissue Patent 31 450 beschrieben sind, konzentriert sich die Spannung in der Nähe der Stellen, an denen die Leitung fest an ihrer Halterung motiert ist. Demzufolge hat es sich bisher als unmöglich herausgestellt, einen Massedurchflußmesser zu schaffen, der eine Langzeitbeständigkeit und -festigkeit aufweist und der mit einer nichtmetallischen Durchflußleitung wie einer aus Glas oder Keramikmaterial aufgebaut ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein nach dem Coriolisprinzip arbeitender Massendurchflußmesser mit einem Paar symmetrischer, paralleler Durchflußleitungen vorgesehen, der umfaßt:
a) Mittel zum Schwingen der Durchflußleitungen in entgegengesetzte Richtungen, wodurch diese Schwingungen Corioliskräfte erzeugen, wenn Fluid durch diese Leitungen fließt und diese Corioliskräfte Durchflußleitungsauslenkungen verursachen, und
b) Mittel zum Detektieren dieser Durchflußleitungsauslenkungen, welche Detektierungsmittel Bewegungssignale erzeugen, wobei die Phasenunterschiede dieser Bewegungssignale proportional der Massendurchflußrate sind,
und dadurch gekennzeichnet ist, daß
c) die Einlaßenden des Paars Durchflußleitungen sich in ein einziges Einlaßrohr vereinen,
d) die Auslaßenden des Paars Durchflußleitungen sich in ein einziges Auslaßrohr vereinigen,
e) ein erstes Leitungsverbindungsmittel dieses Einlaßrohr elastisch erfaßt und Fluiddurchfluß zu dem Einlaßrohr von einer externen Fluidzufuhrleitung überträgt und ein zweites Leitungsverbindungsmittel dieses Auslaßrohr elastisch erfaßt und Fluiddurchfluß von dem Auslaßrohr zu einer externen Fluidabzugsleitung überträgt,
f) das Paar Durchflußleitungen aus einem hitzebeständigen, korrosionsfesten, nichtmetallischen Material besteht, welches einen niedrigen Wärmekoeffizienten und einen engen Bereich des Elastizitätsmoduls aufweist, und
g) das nicht in Schwingung versetzte einzige Einlaßrohr und das nicht in Schwingung versetzte einzige Auslaßrohr durch erste und zweite Rohrkopplungsmittel mit einer Befestigungsplatte gekoppelt sind, auf der die ersten und zweiten Rohrkopplungsmittel fest montiert sind.
Ein Apparat der in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Art ist beispielsweise von EP-A-261436, EP-A-0246510 oder WO- A-87701444 bekannt.
Es ist bekannt, Keramik- oder Kompositdurchflußleitungen in einem Massendurchflußmesser der Reaktionskraftbauart zu verwenden - siehe z.B. EP-A-0171937, der von Massendurchflußmessern der Coriolisbauart unterschiedlich ist.
Vorzugsweise werden Quarzglas oder ähnliches Glas, Keramik oder Glas-Keramik mit Materialien mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und einem schmalen Bereich des Elastizitätsmoduls als Materialien für Durchflußleitungen verwendet. Die Durchflußmesser gemäß dieser Erfindung ermöglichen das Messen des Massendurchflusses (Massendurchflußrate) mit hoher Genauigkeit und ohne Temperaturkompensation selbst unter markant ändernden Temperaturbedingungen und bei hohen Temperaturen. Zusätzlich kann die Korrosionsbeständigkeit verbessert werden.
Der Durchflußmesser gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt eine befriedigend große Temperatur-Betriebsfähigkeit, verbesserte Korrosionsbeständigkeit und Spannungsfreiheit und ist daher dauerhaft. Die vorliegende Erfindung zieht die Verwendung von Durchflußleitungen in Betracht, die bauartbedingt gekrümmt sind oder die eine Krümmung aufweisen, wenn sie zum Schwingen angeregt werden, wobei die Durchflußleitungen aus Materialien wie einem speziellen Glas, Keramik oder Glas-Keramik-Hybridmaterial hergestellt sind, welches geeignete Korrosionsbeständigkeit, Wärmekoeffizienten, Änderung des Elastizitätsmoduls und angemessene Arbeitstemperaturen aufweist.
Eine Ausführungsform des Massendurchflußmessers gemäß der Erfindung wurde aus geschmolzenem Quarz hergestellt, dessen Eigenschaften in der unten angegebenen Tabelle 1 dargestellt sind. Zusätzlich sind in Betracht gezogene Materialien, von denen Beispiele ohne Beschränkung unten in Tabelle 2 angegeben sind, durch einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten in der Größenordnung von 0,5 x 10&supmin;&sup7;/ºC für Titan-Silikatglas, 5,6 bis 7,5 x 10&supmin;&sup7;/ºC für Quarzglas(-arten), 9,0 x 10&supmin;&sup7;/ºC für Lithium-Aluminiumsilikat-Glaskeramik, 4 bis 20 x 10&supmin;&sup7;/ºC für Glaskeramik 9608 und 32,5 bis 51,5 x 10&supmin;&sup7;/ºC für Borsilikatglas(-arten), einen engen Bereich des Elastizitätsmoduls, typisch von 673,0 bis 721,0 x 10&sup6; Pa (9,8 bis 10,5 x 10&sup6; psi) für Silikatglas(-arten), 508,16 bis 645,5 x 10&sup6; Pa (4,7 bis 9,4 x 10&sup6; psi) für Borsilikatglas(-arten) und ungefähr 858,38 x 10&sup6; Pa (12,5 x 10&sup6; psi) für Glaskeramik(-arten) sowie größte Arbeitstemperaturen in dem Bereich von 800 bis 1200ºC für Quarzglas(-arten), 200 bis 490ºC für Borsilikatglas(-arten) und ungefähr 700 bis 800ºC für Glaskeramik(-arten) gekennzeichnet.
Exemplarische Leitungsverbindungen sind beschrieben, welche eine stabile und sichere Verbindung mit metallischen und nichtmetallischen Elementen erlauben, so daß sie als eine Einheit an der Verbindungsstelle wirken. Diese Verbindungen setden die Spannung auf die Leitung an der Schwingungsachse herab.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht eine Durchflußleitungsstruktur vor, die eine oder mehrere Durchflußleitungen aus einem korrosionsbeständigen Material wie Glas oder Keramik mit geeignetem Temperaturarbeitsbereich, Wärmeausdehnungskoeffizienten und Elastizitätsmodul aufweist. Die Durchflußleitungsstruktur ist an ihren Enden dazu eingerichtet, durch spannungsherabsetzende Leitungsverbindungen gehalten zu werden, die eine elastisch feste Halterung an einer primären Trägerstruktur vorsehen und dazu dienen, Durchfluß von der Durchflußleitungsstruktur weiterzugeben und ihn von der Durchflußleitungsstruktur zu einer Durchflußquelle oder äußeren Leitung an dem Durchflußmesser zurückzuführen. Eine Hilfsträgerstruktur mit Verbindungsstäben zum Verbinden zwischen den Seiten der Durchflußleitungsstruktur ist vorgesehen. Diese Struktur umfaßt eine federnde Klammer, welche die Verbindungsstäbe an der primären Trägerstruktur anbringt, die Lasten verteilt und dadurch die Beanspruchungen an der elastisch nachgiebigen Halterung der Leitungsverbindung und an den Stellen herabsetzt, um welche die Durchflußleitungsstruktur schwingt.
Es werden auch verschiedene Beispiele von Leitungsverbindungen zum Verbinden metallischer und nichtmetallischer Durchflußleitungsabschnitte beschrieben, um feste Halterungen in den Leitungsbereichen vorzusehen, die im wesentlichen mit den Schwingungsachsen der Leitungen zusammenfallen, und die verbundenen metallischen und nichtmetallischen Leitungssegmente als integrale Einheiten an den entsprechenden Verbindungsstellen wirken zu lassen.
Schließlich werden Schutzmittel zum Begrenzen der Durchflußleitungsauslenkung während des Betriebs und während des Transports beschrieben, ebenso wie es ein Gehäuse zum Schutz des Meßgeräts wird, welches eine Beobachtungsöffnung vorsieht.
Spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun nur als Beispiele unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Ansicht zum Erläutern einer bevorzugten Ausführungsform eines Coriolismassedurchflußmessers entsprechend der vorliegenden Erfindung ist, worin Fig. 1(A) eine Draufsicht auf sie ist, Fig. 1(B) eine Seitenansicht ist und Fig. 1(C) eine Vorderansicht ist;
Fig. 2 eine Ansicht auf den Hauptkörper gemäß der vorliegenden Erfindung ist, worin Fig. 2(A) eine Seitenansicht ist, Fig. 2(B) eine Draufsicht ist und Fig. 2(C1) und 2(C2) Ansichten sind, die Einzelheiten des Hauptkörpers zeigen;
Fig. 3 eine Ansicht ist, welche eine Leitungsverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt worin Fig. 3(A), 3(B) und 3(C) entsprechende Ausführungsformen der Verbindung zeigen;
Fig. 4(A) und 4(B) Ansichten sind, die eine Umrißlinie der die Auslenkung begrenzenden Plattenkonstruktionen entsprechend der vorliegenden Erfindung sind;
Fig. 5(A) eine Draufsicht auf ein Beispiel einer alternativen Leitungsverbindung ist. Fig. 5(B) zeigt Einzelheiten dieses Beispiels; und
Fig. 6(A) eine Draufsicht auf ein zweites Beispiel einer alternativen Leitungsverbindung ist. Fig. 6(B) zeigt Einzelheiten dieses Beispiels.
Der Betrieb und Aufbau der Coriolismassedurchflußmesser, auf welchem diese Erfindung beruht, sind im einzelnen in den US- Patenten Re 31 450, 4 422 338 und 4 491 025 beschrieben.
Eine Durchflußmesserausführungsform gemäß der Erfindung war mit einer Leitung aus geschmolzenem Glas aufgebaut, die allgemein durch folgende Eigenschaften, die in Tabelle 1 gezeigt sind, gekennzeichnet ist: TABELLE 1 EIGENSCHAFTEN DER IN DEM MESSGERÄT VERWENDETEN GLASRÖHRE Material: Quarzglas Dichte: Elastizitätsmodul in Längsrichtung: Elastizitätsmodul in Querrichtung: Querdehnungkoeffizient (Poissonzahl): Zugfestigkeit: Druckkraftfestigkeit: Biegefestigkeit: Torsionsfestigkeit: Wärmeausdehnungskoeffizient: Normale Arbeitstemperatur: Größte Arbeitstemperatur:
Wie an anderer Stelle hierin angegeben, sind verschiedene andere Hochtemperaturgläser, Keramiken und Glaskeramiken, die zum Stand der Technik gehören, in Betracht gezogen worden. Geeignete Materialien umfassen, ohne hierauf beschränkt zu sein, solche, die in der nachfolgenden Tabelle 2 beschrieben sind, welche auf den Eigenschaften beruht, die angegeben sind in: Encyclopedia of Glass, Ceramics and Cement (Enzyklopädie der Gläser, Keramiken und Zement), M. Grayson (Herausgeber), 1985, John Wiley & Söhne, Seiten 480 bis 87, 547 bis 49 sowie Properties of Selected Commercial Glasses (Eigenschaften ausgewählter kommerzieller Gläser), Veröffentlichung B-83, Urheberrecht 1963, überarbeitet März 1971, veröffentlicht durch Corning Glass Works (Corning Glaswerke). TABELLE 2 Material Corning Glass Code Zusammensetzung (Gewichts %) Wärmeausdehnungskoeffizient Elastizitätsmodul Maximale Arbeitstemperatur Borsilikatglas Material Corning Glass Code Zusammensetzung (Gewichts %) Wärmeausdehnungskoeffizient Elastizitätsmodul Maximale Arbeitstemperatur Borsilikatglas Material Corning Glass Code Zusammensetzung (Gewichts %) Wärmeausdehnungskoeffizient Elastizitätsmodul Maximale Arbeitstemperatur Borsilikatglas Quarzglas Geschmolzenes Titansilikatglas Material Corning Glass Code Zusammensetzung (Gewichts %) Wärmeausdehnungskoeffizient Elastizitätsmodul Maximale Arbeitstemperatur Glaskeramik Lithiumaluminiumsilikat Spuren von F- *Quelle: Properties of Selected Commercial Glasses, Corning Glass Works.
Die Fig. 1 und 2 stellen Trägerstrukturen entsprechend dieser Erfindung zum Verteilen von Belastungen dar, die auf die Durchflußleitungsstrukturen ausgeübt werden, wobei die Beanspruchungen auf diese Leitungen rezudiert werden. Fig. 3 stellt Leitungsverbindungen dar, die auch Belastungen verteilen und die Beanspruchungen herabsetzen, wobei sie eine elastische feste Halterung vorsehen.
Fig. 1 ist eine erläuternde Ansicht, welche einen Coriolismassendurchflußmesser entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, worin Fig. 1(A) eine Draufsicht auf diesen, Fig. 1(B) eine Seitenansicht auf diesen und Fig. 1(C) eine Vorderansicht ist, wie sie von der Seite aus aussieht, an der eine Außenleitung angeschlossen werden kann. Die Hauptkonstruktion umfaßt eine Durchflußleitungsstruktur, die hier als ein Hauptkörperteil 10 bezeichnet wird, welche ein Paar gekrümmter Leitungen aufweist, die aus Quarzglas oder einem ähnlichen geeigneten Material wie oben beschrieben hergestellt sind, sowie eine Leitungsverbindung 20 aufweist, um den Hauptkörper 10 fest und federnd mit einer Außenleitung (in Fig. 1 nicht gezeigt) zu verbinden. Das Leitungsverbindungsmittel 20 verbindet den Hauptkörper 10 mit einer Außenleitung über eine Befestigungsplatte 30 und eine Hilfsplatte (Verbindungsplatte) 40, ein zwingenähnliches Klammermittel 60, welches an einer Halteplatte 50 montiert ist, welche einheitlich an der befestigten Hilfsplatte 40 angebracht und befestigt ist, um den Hauptkörper 10 elastisch zu tragen. Antriebsmittel und Erkennungsmittel sind gemeinsam mit den Klammermitteln, welche diese mit den Durchflußleitungen verbinden, alle gemeinsam durch das Bezugszeichen 70 bezeichnet und fest durch ein Haltermittel 14 und 15 mit dem gekrümmten Abschnitt des Hauptkörpers 10 verbunden, wobei die Antriebsmittel 71 das Paar Durchflußleitungen des Hauptkörpers 10 antreiben, und die Erkennungsmittel 72 und 73 die Corioliskraft erkennen, die erzeugt wird, wenn die Leitungen zum Schwingen angetrieben werden, während Fluid durch sie hindurchströmt. Vorzugsweise sind die Erkennungsmittel Sensoren, die Informationen bezüglich der Phasenverschiebung oder des Zeitunterschieds zwischen dem Durchgang der Leitungsabschnitte an den Erkennungsmitteln durch entsprechend vorbestimmte Punkte in dem Schwingungsweg abgeben. Diese Information wird in einer benachbarten Verarbeitungseinheit erhalten, die in den Zeichnungen nicht gezeigt ist.
Fig. 2 stellt die Konstruktion des Hauptkörpers 10 dar, worin Fig. 2(A) eine Seitenansicht darauf ist und Fig. 2(B) eine Draufsicht darauf ist. In Fig. 2 ist XX eine erste Achse, die Symmetrieachse und auch die Coriolisauslenkachse, und YY ist eine zweite Achse, die Schwingungs- oder Vibrationsachse. Die entsprechenden Achsen sind Bezugsachsen, die zueinander rechtwinklig angeordnet sind. Die Öffnungsteile 101 und 102 dienen als der Fluideinlaß, und der Fluidauslaß führt das zu messende Fluid, die an Stellen offen sind, die symmetrisch bezüglich der ersten Achse liegen. Dieselben (Öffnungsteile) dienen weiterhin als Arme der gekrümmten Leitung und funktionieren als Verbindungsöffnungen, welche mit den Außenleitungen in Verbindung stehen. In der Nachbarschaft der Öffnungsteile 101 und 102 ist eine feste Manschette 105 durch Schweißen oder Hitzeverschmelzung fest an dem Außenumfang nahe dem Öffnungsteil 101 und 102 angebracht. Fig. 2(C) ist eine Längsschnittansicht auf das Manschettenteil 105.
Fig. 2(C1) zeigt die Form einer Manschette, die aus dem Glasrohr selbst geformt ist. Der Abschnitt, an dem die Manschette zu formen ist, wird erhitzt, und der Durchmesser des Glasrohrs an der beabsichtigten Manschettenstelle wird vergrößert, danach wird das Glasrohr in Richtung seiner Achse zusammengedrückt. In dieser Weise wird ein Manschettenabschnitt 105 a gebildet. Bei Benutzung des gerade beschriebenen Verfahrens vermindert eine Herabsetzung der Dicke des Karnmabschnitts dessen Stärke. Deswegen ist diese Methode nicht im Blickpunkt dieser Erfindung.
Alternativ zeigt Fig.2(C2) die Form der entsprechend der vorliegenden Erfindung gebildeten Manschette. Wie in Fig. 2(C2) gezeigt, wird ein festes Element, z. B. ein Glasstab, um den Außenumfang der Leitung gewunden. Danach wird das Glas einheitlich auf dem rohrförmigen Körper der Leitung durch Schweißen oder Hitzeverschmelzung aufgeschmolzen. Auf diese Art kann ein Manschettenabschnitt 105 b großer Stärke darauf ausgebildet werden. Ein Durchflußteilerteil 103, um den Durchfluß des Fluid in zwei im wesentlichen gleichen Größen in zwei Leitungen 106 und 107 zu teilen, ist auf den Durchflußleitungen 106 und 107 an einer Stelle angebracht, die geringfügig unter dem Manschettenteil 105 auf der Einlaßseite liegt, und ein Durchflußsammlerteil 104 zum Wiedervereinen dieser Durchflußmengen ist an den Durchflußleitungen 106 und 107 an einer Stelle angebracht, die etwas stromaufwärts des Manschettenteils 105 auf der Auslaßseite liegt. An einer Stelle stromabwärts des Durchflußteiler(einström-)Teils 103 bzw. an einer Stelle stromaufwärts des Durchflußsammler(ausström)-Teils 104 sind gekrümmte Leitungen 106 und 107 gleicher Form und gleicher Größe, die im wesentlichen symmetrisch zu der ersten Achse sind, an Trägerplatten 111 parallel zueinander und mit einem Zwischenraum einer vorbestimmten Entfernung verbunden. Bei einem solchen Aufbau wird das zu messende Fluid im wesentlichen gleichmäßig hinsichtlich der Durchflußgröße zu jeder Durchflußleitung geteilt. Wie in den Fig. 2(A) und (B) dargestellt, bestimmen Trägerplatten 111, welche die Leitungen 106 und 107 an jedem Seitenarm der Einlaßseite der Durchflußleitungen und auch auf der Auslaßseite der Durchflußseite verbinden, die Bereiche der Lage der Schwingungsachse YY.
Es sollte bemerkt werden, daß, obwohl Fig. 2 eine gekrümmte Durchflußleitung zeigt, die symmetrisch zu der ersten Achse ist, dies nur ein bevorzugtes Beispiel der gekrümmten Form der Leitung ist. Jede Form der Leitung kann verwendet werden, welche die Erzeugung eines Corioliskräftepaars ermöglicht, während Fluid durch die Leitung bei Schwingungszuständen hindurchströmt, einschließlich Formen, welche eine Krümmung als eine Begleiterscheinung zu der angeregten Schwingung zeigen.
In der bevorzugten Ausführungsform werden vorherbestimmte Abschnitte der oberen gekrümmten Leitung 106 und der unteren gekrümmten Leitung 107 als Abschnitte 108 vergrößerten Innendurchmessers gebildet, die in Bereichen zwischen den Trägerplatten 111 und dem Durchflußteilerteil 103 bzw. dem Durchflußsammlerteil 104 liegen. Verbindungsstäbe 109 und 110, die beide aus Glas oder einem ähnlichen geeigneten Material bestehen, sind mit den Einlaßteilen und Auslaßteilen 108 durch Schweißen oder Hitzeaufschmelzen mit den Teilen 108 vergrößerten Durchmessers der Arme der gekrümmten Leitung parallel zu der zweiten Achse verbunden. Diese Teile vergrößerten Durchmessers 108 hindern beide inneren Durchmesser der oberen und unteren gekrümmten Leitung 106 und 107 daran, durch die Deformation der Leitungen zur Zeit des Schweißens verändert zu werden. Als Ergebnis wird die Geschwindigkeit des Durchflusses durch die in Schwingung versetzten Durchflußleitungen vor einer Veränderung bewahrt.
Der Hauptleitungskörper 10 ist elastisch ohne Beeinflussung durch Schwingungen oder andere Kräfte gehalten, die von der Außenleitung über das Leitungsverbindungsmittel 20 oder die Deformation, die zur Zeit der Herstellung des Hauptkörpers 10 verursacht wird, verursacht werden. Jedoch ist es notwendig, um den Hauptkörper 10, der aus Glas oder ähnlichem Material besteht, stabil zu installieren, Belastungen, die auf den Träger des Hauptkörpers ausgeübt werden, zu verteilen und dadurch Beanspruchungen an kritischen Punkten herabzusetzen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein zwingenähnliches Klammerteil, welches allgemein durch das Bezugszeichen 60 bezeichnet ist, zum Klammern an dem Hauptkörper vorgesehen.
Das Klammermittel 60 hält den Hauptkörper an den Hauptkörperverbindungsstangen 110 und 109. Die Klammermittel 60 sind an einem Paar Halteplatten 50 parallel zu der ersten (XX)-Achse angebracht, wobei dessen eines Ende fest mit der Hilfsplatte 40 symmetrisch zu der ersten Achse verbunden ist. Die Klammerplatten 61, die eingelassene Vertiefungen parallel zu der zweiten (YY)-Achse an entsprechenden Stellen aufweisen, die mit den Verbindungsstangen 109 und 100 korrespondieren, sind fest an der Halteplatte 50 parallel zu der zweiten Achse angebracht. Die anderen Klammerplatten 62 zum Klammern der Verbindungsstangen 109 und 110, so daß diese den Klammerplatten 61 gegenüberliegen, sind fest an einer Druckplatte 64 angebracht.
Die Druckplatte 64 wird durch Verwendung eines Bolzens 65, der durch Löcher 51 hindurchtritt, welche koaxial in die Druckplatte 64 und Halteplatten 50 gebohrt sind, geklemmt und wird federnd durch eine Feder 66 und eine Mutter 67 gehalten, die auf den Bolzen 65 gedreht ist. Weiterhin ist eine elastische Platte 63, die aus Material wie Silikongummi oder ähnlichem besteht, in die eingelassenen Vertiefungen der Klammerplatten 61 und 62 eingefügt, und die Verbindungsstangen 109 und 110 sind elastisch durch die elastische Platte 63 eingeklemmt. Eine tragende Endplatte 80 ist an dem anderen Ende jeder Halteplatte 50 angebracht, und ein Paar Endplatten 81 und 82 sind fest an der tragenden Endplatte 80 montiert, und die tragende Endplatte 80 einschließlich der Endplatten 81 und 82 führen Zuführungsdrähte zum elektrischen Verbinden der Anschlüsse der Antriebs- und Erkennungsmittel, die später erwähnt werden.
Die Kombination der Trägerplatten 111 und der Verbindunsstangen 109 und 110, die elastisch durch die Klammermittel 60 gehalten werden, die mit der Hilfsplatte 40 verbunden sind, wirkt so zusammen, daß Lasten auf den Hauptkörper 10 verteilt werden, so daß die beiden Durchflußleitungen 106 und 107 sowohl an der YY-Achse, als auch an der Verbindung mit dem Leitungsverbindungsmitteln 20 in herabgesetztem Maße beansprucht werden.
Ein Paar Halter 14 und 15, die parallel zueinander liegen, sind fest in der Nähe der Kopfendteile der oberen gekrümmten Leitung 106 bzw. der unteren gekrümmten Leitung 107 des Hauptkörpers 10 an Stellen der Schnittpunkte 11 und 12 montiert, die entlang einer Linie parallel zu der zweiten (YY)- Achse) liegen.
Ein Antrieb, z.B. ein elektomotorischer Antrieb 71, zum Antreiben der oberen und unteren gekrümmten Leitungen 106 und 107 um die zweite (YY)-Achse in entgegengesetzter Phase zueinander, d.h. in der Art einer Stimmgabel, ist an Haltern 14 und 15 an einer Stelle montiert, welche die erste (YY)-Achse schneidet. Detektoren, z.B. elektromagnetische Detektoren, zum Erkennen der Effekte der Corioliskraft und zur Abgabe von Signalen, welche diese Effekte darstellen, an elektronische Verarbeitungsmittel, wie z.B. aus den US-Patenten 4 422 338 und Re 31 450 ersichtlich, sind an Haltern 14 und 15 an entsprechenden Stellen und in einem Entfernungsabstand symmetrisch zu der ersten Achse angebracht. In Betracht gezogene elektromagnetische Detektoren umfassen Bewegungssensoren, welche die Auslenkung, Geschwindigkeit oder Beschleunigung erkennen.
Die Befestigung der gekrümmten Leitung an den Haltern 14 und 15 erfolgt im allgemeinen durch die Klammer, welche die gekrümmte Leitung erfaßt. Da jedoch die gekrümmte Leitung aus Glas, Keramik oder Glaskeramik hergestellt ist, wird die Reibung herabgesetzt, und deswegen können sowohl die Klammern als auch die Leitung leicht gegeneinander gleiten. Demzufolge ist es notwendig, den Preßdruck zur Anbringung der Klammer auf der Leitung über eine lange Zeit zu erhöhen. Jedoch kann die obige Methode zu einer Instabilität der Befestigung führen. Entsprechend dem Ergebnis eines Versuchs, der durch die vorliegende Anmelderin durchgeführt wurde, kann die Klammer auf der Leitung ohne Erhöhung des Preßdrucks montiert werden, wenn ein beidseitig klebendes Band um die gekrümmte Leitungsoberfläche gewunden ist und das Klebeband von der Klammer erfaßt wird. Wie zuvor erörtert, sind die Zuführungsdrähte der Antriebsmittel 71 und der Erkennungsmittel 72 und 73 aus einem (in Fig. 1 nicht dargestellten) Verbinder, der an der Befestigungsplatte 30 angebracht ist, zu der äußeren Stromquelle und einer Signalüberwachungseinrichtung (die nicht in Fig. 1 dargestellt ist) mittels der Endplatten 81 und 82 geführt.
Fig. 3 ist eine seitliche Schnittansicht, welche die Leitungsverbindung 20 im einzelnen zeigt, wobei Fig. 3(A) eine Konstruktionsdarstellung ist, welche deren grundsätzliche Ausbildung zeigt, und die Fig. 3(B) bzw. Fig. 3(C) Ansichten sind, welche andere Ausführungsformen zeigen. In Fig. 3(A) bezeichnet das Bezugszeichen 20 ein erstes Element. Das erste Element 210 ist ein zylindrischer Körper, der aus Aluminium- Magnesiumlegierung des Typs 5052 (ASTM B211-85, 5052) oder ähnlichem besteht, und einen Manschettenabschnitt 211 an dessen einem Ende sowie einen hindurchgebohrten Durchgang 212 aufweist. Ein Abschnitt des Durchgangs 212 in der Nähe des Manschettenabschnitts 211 ist als ein Durchgang 213 großen Innendurchmessers ausgeführt. Das Bezugszeichen 220 bezeichnet ein zweites zylindrisches Element, welches aus rostfreiem Stahl des Typs AISI 304 oder ähnlichem besteht. Das zweite Element 220 ist in ein erstes Element 210 eingesetzt, so daß beide Elemente miteinander über einen Gewindeabschnitt 215 miteinander verbunden sind.
Eine Schraube 226 ist in einen ringförmigen Ausnehmungsabschnitt 225 eingesetzt um das zweite Element 220 mit dem ersten Element 210 drehfest zu verbinden. Das zweite Element 220 dient als Teil des Verbindungsdurchgangs, um den Hauptkörper 10 in Verbindung mit der Außenleitung (nicht in Fig. 3 dargestellt) treten zu lassen. Deswegen ist z.B. das zweite Element 220 mit einem Kunstharz wie Polytetrafluoräthylen (PTFE) oder ähnlichem behandelt, welches eine Beschichtung 221 bildet. Dementsprechend ist ein Gewinde 222, das mit der Außenleitung in Verbindung treten soll, aus der Kunststoffbeschichtung ausgearbeitet, und ein Durchgang 223 ist in dessen Achse gebohrt, um einen Durchgang für den Fluiddurchfluß zu bilden. Ein O-Ring 224, der aus Fluorkohlenstoffgummi, welcher unter Handelsnamen sowie "Viton" (E.I. duPont de Nemours Company), "Kalrez" (duPont), "Fluorel" (3M) oder "Kel-F" (3M) erhältlich ist, oder aus ähnlichem Material besteht, ist dicht in das andere Ende der Kunststoffbeschichtung eingelassen. Ein O-Ring 214, der aus "Viton" oder ähnlichem besteht, ist dicht auf der Oberflächenseite des zweiten Elements 220 und gegen das erste Element 210 eingelassen. In dieser Weise kann eine vollständige Flüssigkeitsdichtung erhalten werden.
Das Bezugszeichen 230 bezeichnet ein drittes Element, welches ein zylindrischer Körper aus Kunststoff wie PTFE oder ähnlichem ist und das als Verbindungsabschnitt zwischen der Kunststoffbeschichtung 221 und Hauptkörper 10 dient. Ein Durchgang 231 des gleichen Durchmessers wie derjenige des Durchgangs 223 und ein Loch 232 größeren Innendurchmessers sind in das dritte Element 230 gebohrt. Das dritte Element 230 ist in den Durchgang 213 großen Innendurchmessers des ersten Elements 210 eingesetzt, so daß es durch einen O-Ring 233, der aus "Viton" oder ähnlichem besteht, flüssigkeitsdicht abgedichtet ist. Der Öffnungsteil 101 des Hauptkörpers 10 ist beweglich und lose in das Loch 232 großen Innendurchmessers des dritten Elements eingesetzt. Das Bezugszeichen 260 bezeichnet eine ringförmige Dichtung, die aus Kunststoff wie PTFE oder ähnlichem besteht, in den Durchgang 213 großen Innendurchmessers eingesetzt ist und als ein Dichtungselement zum flüssigkeitsdichten Abdichten des Durchflußleitungsöffnungsteils 101 auf der inneren Umfangsseite dient.
Das Bezugszeichen 240 bezeichnet ein viertes Element aus einer Aluminium-Magnesiumlegierung des Typs 5052 oder ähnlichem, welches eine Manschette 241 mit einem darauf einheitlich angebrachtem Ring 242 ist und welches teilweise und dicht in den Durchgang 213 großen Innendurchmessers eingesetzt ist und welches den Öffnungsteil 101 in den Ring 242 einsetzt. Ein Ende des vierten Elements 240 ist in direkte Berührung mit dem Manschettenteil 105 des Öffnungsteils 101 gebracht. Das Kunststoffbeschichtungsmaterial 243 (PTFE oder ähnliches), das in direkten Kontakt mit der ringförmigen Dichtung gebracht ist, ist in das andere Ende des vierten Elements 240 eingesetzt.
Das fünfte Element 250, welches aus Aluminium-Magnesiumlegierung des Typs 5052 oder ähnlichem besteht, ist auch eine Manschette 251, die aus einem Ring 252 besteht, der darauf einheitlich montiert ist. Wie in dem Fall des vierten Elements 240 ist das Kunstharzbeschichtungsmaterial 253 (aus PTFE oder ähnlichem) - zur Verwendung zum Abdichten in direktem Kontakt mit dem Manschettenteil 105 - in den Ring 252 eingefügt.
Die Leitungsverbindung 20, die wie oben erörtert ausgeführt ist, ist mit der Hilfsplatte (Verbindungsplatte) 40 durch Verwendung einer Schraube oder ähnlichem an dem Manschettenteil 211 des ersten Elements kombiniert und fest an der Befestigungsplatte 30 mittels einer Metallbefestigung 270 an dem ringförmigen Ausnehmungsabschnitt 216 montiert. In dieser Weise sind die Befestigungsplatte 30 sowie die Hilfsplatte 40 befestigt. Der Öffnungsteil 101 des Hauptkörpers wird an der Manschette 105 durch die Kunststoffbeschichtungen 243 und 253 (jeweils bestehend aus PTFE oder ähnlichem) des vierten bzw. fünften Elements erfaßt und mittels einer (nicht dargestellten) Schraube mit dem ersten Element 211 an jedem der Manschettenelemente 241 und 252 verbunden. Da die Außenleitung mit dem mit dem Gewinde versehenen Abschnitt 222 verbunden ist und an der Befestigungsplatte 30 fest montiert ist, werden äußere Schwingungen durch die Befestigungsplatte 30 und die Hilfsplatte 40 absorbiert, so daß der Hauptkörper 10 nicht durch äußere Schwingungen beeinflußt wird. Zusätzlich ist der Hauptkörper 10 flüssigkeitsdicht durch den ringförmigen Dichtungsring 260, der aus PTFE oder ähnlichem besteht, abgedichtet, so daß der Öffnungsteil 101 an der Manschette 105 in der Lage ist, zu den dritten, vierten und fünften Elemente bewegt zu werden. Demgemäß kann der Hauptkörper fest und stabil auf der Befestigungsplatte montiert und installiert werden, ohne durch äußere Schwingungen beeinflußt zu werden, obwohl der Hauptkörper aus Glas oder anderem Material wie oben beschrieben Deformationen aufgrund der Auslenkung unterworfen ist.
In Fig. 3(D) und 3(C) wird das erste Element 210, welches in Fig. 3(A) gezeigt ist, gemeinsam benutzt, und beide zweite Elemente 220, die mit der Außenleitung und der ringförmigen Dichtung 206 (aus PTFE oder ähnlichem) an der Manschette 105 des Öffnungsteils 101 des Hauptkörpers zu verbinden sind, sind durch Elemente, wie gezeigt unterschiedlicher Ausbildung, ersetzt. Im Hinblick auf die zweiten Elemente 220b und 220c (jeweils aus rostfreiem Stahl des Typs 304 oder ähnlichem) ist eins ihrer Teile, welches in das erste Element 210 einzusetzen ist, das gleiche wie das der Fig. 3(A). An deren Verbindungsteil, welches mit der Außenleitung zu verbinden ist, ist die Außenleitung durch Gewinde mit dem zweiten Element 220 in Fig. 3(A) verbunden. Alternativ ist in Fig. 3(B) ein äußerer Verbindungsabschnitt 227b, der sich nach oben erstreckt, dem zweiten Element 220b hinzugefügt, und eine Endoberfläche 228 b ist auf dem Oberteil des äußeren Verbindungsteils 227b ausgeformt. Das zweite Element 220b und der hinzugefügte äußere Verbindungsabschnitt 227b sind einheitlich miteinander durch Verwendung einer äußeren Verbindungsschraube (in Fig. 3 nicht gezeigt) kombiniert, die in direkte Berührung mit der Endoberfläche 228b gebracht ist. In Fig. 3(C) ist eine Manschette 227c an dem anderen Ende des zweiten Elements 220c ausgebildet. Die Manschette 227c ist in direkte Berührung mit einer (in Fig. 3 nicht gezeigten) Packung gebracht und durch einen Flansch oder ähnliches (in Fig. 3 gezeigt) gehalten. Alternativ wird als Methode, um den Öffnungsteil 101 des Hauptkörpers an der Manschette 105 abzudichten, eine scharfkantige ringförmige Dichtung 260b (aus PTFE oder ähnlichem) in Fig. 3(B) verwendet, und ein O-Ring 260c aus PTFE oder ähnlichem wird in Fig. 3(C) benutzt.
Fig. 3(C) zeigt Schrauben-Mutterkombinationen 290 und 291, um die ersten, vierten und fünften Elemente an ihren Manschetten miteinander zu verbinden und diese an der Hilfplatte anzubringen.
Wiederum bezugnehmend auf Fig. 1 wird der Hauptkörper 10 durch ein Gehäuse 90 geschützt. Das Gehäuse 90 ist mit einer zylindrischen Form ausgebildet, und der Manschettenabschnitt 91, der an einem seiner Enden ausgebildet ist und mit Dichtungsmitteln wie einem O-Ring oder ähnlichem 92, die darin eingebettet sind, versehen ist, ist flüssigkeitsdicht an die Befestigungsplatte 30 unter Verwendung einer Schraube oder dergleichen 93 (in Fig. 4 gezeigt und unten beschrieben) gepreßt und mit dieser verbunden. Eine Betrachtungsöffnung 94 ist flüssigkeitsdicht an der Oberfläche des Gehäuses 90 installiert, und zwar an einer Stelle, daß das Kopfende des gekrümmten Abschnitts des Hauptkörpers 10 beobachtet werden kann. In dieser Art könnte es möglich sein, einen drohenden Zwischenfall wie Undichtigkeit usw., der auftritt, wenn der Hauptkörper 10 zerstört ist, zu beobachten. Zusätzlich kann es zu bevorzugen sein, Sicherungsmittel zum Halten des Kopfendteils des Hauptkörpers einzubauen, um zu verhindern, daß der Hauptkörper 10 eine Auslenkung verursacht, die größer als der Grenzwert ist.
Fig. 4 ist eine Aufbauansicht, die eine Ausführungsform eines Sicherungsmittel zum Schützen des Kopfendteils des Hauptkörpers zeigt. In Fig. 4 sind ein Drehpunkt 901 und ein Durchgang 902 in dem Gehäuse 90 parallel zu der Bodenoberfläche 95 des Gehäuses 90 ausgebildet. Eine Trägerstange 904 ist in dem Gehäuse 90 so installiert, daß ein Ende der Stange 904 sich in dem Drehpunkt 901 befindet und das andere Ende der Stange 904 flüssigkeitsdicht drehbar durch den Durchgang unter Verwendung eines O-Rings 903 aus "Viton" oder dergleichen hindurchgeht. Eine auslenkungsbegrenzende Platte 905, die in seitlichem Schnitt der Fig. 4(A) gezeigt ist, ist fest an der voranstehend erwähnten Trägerstange 904 angebracht. Die auslenkungsbegrenzende Platte 905 ist in der Form eines "E" ausgebildet. Ein Paar vertiefter Abschnitte 907 und 908 der die Auslenkung begrenzenden Platte 905, welche an der Trägerstange 905 (recte 904) befestigt sind, sind in der Weise positioniert, daß die beiden vertieften Abschnitte 907 und 908, die obere bzw. untere gekrümmte Leitung 106 bzw. 107 unter einem Spalt d dazwischen wie in Fig. 4(A) gezeigt aufnehmen. Der Wert des Spalts d ist so gewählt, daß der Spalt d innerhalb des Bereichs der elastischen Auslenkung liegt, die für das Kopfteil jeder gekrümmten Leitung zulässig ist.
Die auslenkungsbegrenzende Platte 905 ist in Fig. 4(A) dargestellt, wobei die Platte 905 zwischen den Durchflußleitungen 106 und 107 befestigt ist. Fig. 4(B) ist ein Schnitt entlang der Schnittlinie L-L der Fig. 4(A). In Fig. 4(B) ist die auslenkungsbegrenzende Platte 905 in einer Stellung bei (I) gezeigt und nimmt die beiden gekrümmten Leitungen 106 und 107 mit gleichem Spalt d dazu auf, um zu verhindern, daß jede Leitung um einen Abstand ausgelenkt wird, der größer als der Spalt d ist. Eine solche Konfiguration kann benutzt werden, wenn das Meßgerät transportiert wird. Wenn der Massendurchflußmesser in Betrieb genommen wird, kann die auslenkungsbegrenzende Platte 905 in einer Richtung gedreht werden, die durch einen Pfeil R in Fig. 4(B) bezeichnet ist, und zwar in einer anderen Stellung, die bei (II) gezeigt ist, wobei die Platte 905 außer Eingriff gelangt. Alternativ kann es auch möglich sein, den Massedurchflußmesser in der bei (I) gezeigten Stellung zu betreiben, um zu verhindern, daß jede der Leitungen 106 und 107 um einen Abstand größer als der Spalt d ausgelenkt wird. Eine Kompaßnadel (Zeiger) 907 der Trägerplatte 904 dient als Zeiger, um die gegenwärtige Stellung der auslenkungsbegrenzenden Platte 905 anzuzeigen.
Zurückgehend auf Fig. 1 zeigt Fig. 1(A) eine andere Ausführungsform eines Sicherungsmittels. Im Hinblick auf das Sicherungsmittel ist ein Befestigungsring 910 fest an der Bodenoberfläche 95 des Gehäuses 90 montiert, und eine elastische Feder 911 ist an einem beweglichen Körper 913 so angebracht, daß ein Endabschnitt der Feder 911 durch den Befestigungsring 910 gehalten ist, und der andere Endabschnitt der Feder 911 ist fest an dem beweglichen Körper 913 angebracht, so daß derselbe 913 linear in Richtung seiner Achse bewegt werden kann.
Der bewegliche Körper 913 ist in einen Trägerfuß 912 eingesetzt, der an der Bodenoberfläche 95 des Gehäuses 90 montiert ist, und derselbe 913 kann in Richtung seiner Achse durch Drehen des Schlitzes 914, der an dem Ende des beweglichen Körpers 913 gebildet ist, bewegt werden. Ein plattenförmiger Körper 916 ist in den Schlitz 914 eingesetzt, wobei der plattenförmige Körper 916 einheitlich zusammen mit einem Drehkopf 915 ausgebildet ist. Der Drehkopf 915 ist unter Verwendung eines O-Ring 917 in das Loch eingesetzt welches in dem Gehäuse 90 gebildet ist, wobei eine flüssigkeitsdichte drehbare Montierung gebildet ist. Bei einem solchen Aufbau wird der Drehkopf 915 so durch einen Schraubenzieher gedreht, daß der Schlitz 914 gedreht wird und dabei der bewegliche Körper 913 linear in Richtung seiner Achse bewegt wird.
Die elastische Feder 911 wird zu einem Anschlag an dem Kopfendteil der gekrümmten Leitung gestreckt wie durch einen festen Kopfendabschnitt der gekrümmten Leitung gezeigt, der mit einer durchgehenden Linie in Fig. 1(A) dargestellt ist, um die elastische Auslenkung der gekrümmten Leitung zu begrenzen, wann immer der Massendurchflußmesser transportiert wird. Die nachgiebige Feder 911 wird davon gelöst, wie mit einer strichpunktierten Linie in Fig. 1(A) gezeigt. Bei gelöster Feder 911 kann die normale Messung des Massendurchflusses erzielt werden.
Wie aus der vorangehenden Beschreibung hervorgeht, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, einen Coriolismassendurchflußmesser für einen großen Anwendungsbereich zu schaffen, der einen Hauptkörper aus Glas, Keramik oder Glaskeramik umfaßt, der in der Lage ist, den Durchfluß hochaktiver Flüssigkeit aufzunehmen, die nicht durch eine Metalleitung geführt werden könnte, sowie Haltemittel aufweist, welche stabile aufeinanderfolgende Messungen des Massedurchflusses in dem gleichen Umfange wie mit einer Metalleitung ermöglicht, sowie weiterhin stabile Übertragungsmittel (Hilfsmittel) umfaßt die in der Lage sind, den Hauptkörper durch die Übertragung von Schwingungen von der Außenleitung zu beeinflussen.
Die Fig. 5 und 6 zeigen zusätzliche Beispiel2 von Leitungsverbindungen zum Verbinden metallischer Rohre mit nichtmetallischen Rohren, wobei elastische feste Armaturen vorgesehen sind.
Fig. 5(A) ist eine erläuternde Konstruktionsansicht für ein Beispiel von Rohrverbindungen zum Verbinden metallischer und nichtmetallischer Durchflußleitungen. Die gekrümmte Leitung 310 besteht aus geeignetem Material wie vorangehend beschrieben. Die gekrümmte Leitung 310 ist mit dem Stützelemnt 302 über eine Armatur 311 verbunden. Wie in Fig. 5(B) dargestellt, umfaßt die Armatur 311 ein Befestigungselement 311 a aus PTFE oder ähnlichem mit einem Durchlaß zum Einsetzen der Glasleitung 310 und einer Endoberfläche, die fest an dem Stützelement 302 mittels einer Schraube oder dergleichen anzubringen ist, eine sich verjüngende Dichtung 311c aus PTFE oder dergleichen mit einer sich verjüngenden Oberfläche, die in Berührung mit der anderen Endoberfläche des Befestigungselements 311a gebracht wird, eine Packung 311d aus PTFE oder dergleichen und eine Schraubkappe 311e, die aus Aluminium- Magnesiumlegierung des Typs 5052 oder dergleichen besteht, und mit einem Gewindeabschnitt 311b, der an der äußeren Umfangsoberfläche des Befestigungselements 311a ausgebildet ist, um die sich verjüngende Dichtung 311c durch die Packung 311d zu dem Befestigungselement 311a zu drücken und dadurch die Leitung 310 an der Armatur 311 zu befestigen.
Fig. 6(A), die nicht zu der vorliegenden Erfindung gehört, ist eine erläuternde Konstruktion für ein alternatives Beispiel der Rohrverbindungen zum Verbinden metallischer und nichtmetallischer Durchflußleitungen. In diesen Beispielen sind nur die geraden Abschnitte der Leitung 310 der Fig. 5 aus einer Glas-, Keramik- oder Glaskeramikleitung 300 hergestellt, und der gekrümmte Abschnitt 313 ist aus einem metallischen Material gebildet, wie es typischerweise in bisherigen Durchflußmessern verwendet wurde. Im einzelnen wird sie benutzt, wenn die Korrosionswiderstandsfähigkeit für die gezeigten geraden Abschnitte kritischer ist. Die Leitung 300 und das gekrümmte Rohr 313 sind miteinander unter Verwendung einer Verbindung 312 verbunden.
Wie in Fig. 6(B) gezeigt, ist die Verbindung in ähnlicher Weise wie die Armatur 311 in Fig. 5 hergestellt, d.h. eine Verbindung 312a bestehend aus PTFE oder ähnlichem, durch welche der offene Endabschnitt des gekrümmten Rohrs 313 eingesetzt ist, ist mit der gekrümmten Leitung durch Schmelzen an der Position 312f verbunden, und eine Schraubkappe 312e aus Aluminium-Magnesiumlegierung des Typs 5052 oder ähnlichem ist mit der Verbindung 312a durch Schraubverbindung verbunden, indem eine zulaufende Dichtung 312c und eine Packung 312d jeweils auf PTFE oder dergleichen zwischen diese eingelegt ist. Die Verbindung 312 ist in dieser Weise fest an den gekrümmten Rohrteil 13 angebracht. Die Verbindung der Leitung 300 mit dem Stützelement 302 wird durch Verwendung einer Armatur 311 in gleicher Weise wie in Fig. 5 hergestellt.
In Fig. 5 ist die gekrümmte Rohrleitung, die ein Hauptteil des Coriolisdurchflußmessers ist und entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, aus Glas, Keramik oder Glaskeramik hergestellt, die einen kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine geringe Änderung des Elastizitätsmoduls aufweisen. Demzufolge ist nicht notwendig, die Genauigkeit des Durchflusses unter Verwendung komplizierter Mittel wie einer Temperaturkompensationsanordnung oder ähnlichem durch Kompensation zu erreichen. Weiterhin wird er sich als chemisch recht beständig erweisen. Deswegen wird es möglich sein, einen Massedurchflußmesser mit niedrigen Kosten vorzusehen, der ein großes Anwendungsgebiet hat. Weiterhin kann der Zustand des Fluiddurchflusses mit bloßen Augen beobachtet werden, da der Hauptteil des Massendurchflußmessers aus durchsichtigem Glasrohr besteht, in dem Fall, in dem ein durchsichtiges Material aus den möglichen geeigneten Materialien ausgewählt wird. Deswegen ist ein solcher Aufbau nutzbringend und nützlich, um verschiedene Betriebsbedingungen des Durchflusses zu beobachten.
Darüber hinaus sind in der Verbindungsausführung, die in Fig. 6 gezeigt ist, nur die geraden Abschnitte aus Glas hergestellt. Deswegen kann eine beschädigte Leitung leicht gegen eine andere ausgetauscht werden, selbst in den Fällen, in denen ein Abschnitt der Glasleitung nahe der Metallarmatur 311 wegen der Belastungskonzentration zerbrochen wird. Das Gerät kann leicht transportiert und mit niedrigen Kosten hergestellt werden.
Die obige Erörterung und die sich darauf beziehenden Darstellungen der vorliegenden Erfindung sind primär auf bevorzugte Ausführungsbeispiele und Ausführungen der Erfindung gerichtet. Jedoch wird angenommen, daß zahlreiche Änderungen und Abwandlungen bei der tatsächlichen Durchführung der hierin beschriebenen Konzepte den Fachleuten aufscheinen, und es wird in Betracht gezogen, daß solche Änderungen und Abwandlungen gemacht werden können, ohne daß von dem Schutzbereich der Erfindung, wie sie in den folgenden Ansprüchen definiert ist, abgewichen wird.

Claims

1. Nach dem Coriolisprinzip arbeitender Massendurchflußmesser mit einem Paar symmetrischer paralleler Durchflußleitungen (106,107), umfassend:

a) Mittel zum Schwingen der Durchflußleitungen (106,107) in entgegengesetzte Richtungen, wodurch diese Schwingungen Coriolis-Kräfte erzeugen, wenn Fluid durch diese Leitungen fließt und diese Coriolis-Kräfte Durchflußleitungsauslenkungen verursachen, und

b) Mittel zum Detektieren dieser Durchflußleitungsauslenkungen, welche Detektierungsmittel Bewegungssignale erzeugen, wobei die Phasenunterschiede dieser Bewegungssignale proportional der Massendurchflußrate sind,

dadurch gekennzeichnet,

daß

c) die Einlaßenden des Paars Durchflußleitungen (106,107) sich in ein einziges Einlaßrohr (102) vereinen,

d) die Auslaßenden des Paars Durchflußleitungen (106,107) sich in ein einziges Auslaßrohr (101) vereinigen,

e) ein erstes Leitungsverbindungsmittel (20) dieses Einlaßrohr (102) elastisch erfaßt und Fluiddurchfluß zu dem Einlaßrohr (102) von einer externen Fluidzufuhrleitung überträgt und ein zweites Leitungsverbindungsmittel (20) dieses Auslaßrohr (101) elastisch erfaßt und Fluiddurchfluß von dem Auslaßrohr (101) zu einer externen Fluidabzugsleitung überträgt,

f) das Paar Durchflußleitungen (106,107) aus einem hitzebeständigen, korrosionsfesten, nicht metallischen Material besteht, welches einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und einen engen Bereich des Elastizitätsmoduls aufweist, und

g) das nicht in Schwingung versetzte einzige Einlaßrohr (102) und das nicht in Schwingung versetzte einzige Auslaßrohr (101) durch erste und zweite Rohrkopp - lungsmittel (20) mit einer Befestigungsplatte (30) gekoppelt sind, auf der die ersten und zweiten Rohrkopplungsmittel (20) fest montiert sind.

2. Coriolis-Massendurchflußmesser nach Anspruch 1, bei dem die ersten und zweiten Rohrkopplungsmittel (20) fest an einer Hilfsplatte (40) angebracht sind.

3. Coriolis-Massendurchflußmesser nach Anspruch 1 oder 2, bei dem jedes der ersten und zweiten Leitungsverbindungsmittel umfassen:

a) elastische Aufnahmemittel (230), in die ein Einlaß - oder Auslaßrohr (101,102) zum Halten des Rohrs in Verbindung mit einer externen Durchflußleitung eingesetzt ist,

b) elastische Mittel (243) zum Erfassen des Einlaß - oder Auslaßrohrs (101,102), wobei diese elastischen Mittel (243) zu den Aufnahmemitteln hin zusammengepreßt werden, und

c) Dichtungsmittel (260), die zwischen die Aufnahmemittel (230) und die elastischen Mittel (243) eingefügt sind.

4. Coriolis-Massendurchflußmesser nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend Mittel (905) zur Begrenzung der Auslenkung der Durchflußleitungen (106,107), wobei die Begrenzungsmittel (905) bezüglich dieser Leitungen fest sind und mit diesen Leitungen in Verbindung stehen, um die Durchflußleitungen herum an einer Stelle größter Verschiebung der Leitungen passen, wenn diese in Schwingungen versetzt werden, wobei die Begrenzungsmittel einen Spalt zwischen den Durchflußleitungen und sich selbst bilden, dessen Abstand kleiner als die Grenze elastischer Auslenkung dieser Leitungen ist.

5. Coriolis-Massendurchflußmesser nach einem der vorangehenden Ansprüche, der weiterhin Hilfträgermittel (60) umfaßt, die aufweisen:

a) Verbindungsstangenmittel (109,110), die zwischen den Durchflußleitungen (106,107) angebracht sind,

b) Halteplattenmittel (50), die an der Befestigungsplatte (30) angebracht sind, und

c) Klammermittel (60), die flexibel zwischen den Verbindungsstangenmitteln (109,110) und den Halteplattenmitteln (50) angebracht sind.

6. Massendurchflußmesser nach Anspruch 1, bei dem die Durchflußleitungen (106,107) umfassen:

a) ein Paar gekrümmter Leitungen derselben Form und derselben Größe, die symmetrisch zu der ersten Achse (XX) angeordnet sind,

b) einen Einlaßdurchflußteiler (103) zum Zusammenführen der Einlaßenden der Durchflußleitungen (106,107) in das einzige Einlaßrohr und

c) einen Auslaßdurchflußsammler (104) zum Zusammenführen der Auslaßenden der Durchflußleitungen (106,107) in dem einzigen Auslaßrohr (101);

wobei die Leitungsverbindungsmittel (20) umfassen:

d) einen Durchgang (223) in den ersten Leitungsverbindungsmitteln (20), welche eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung verbinden, wobei die Einlaßöffnung dergestalt ausgebildet ist, daß sie eine Verbindung zu einer externen Leitung herstellt und wobei die Auslaßöffnung dergestalt ausgebildet ist, daß sie dicht und elastisch eine Verbindung zu dem einzigen Einlaßrohr (102) herstellt, und

e) einen Durchgang (223) in dem zweiten Leitungsverbindungsmittel (20), welcher eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung verbindet, wobei die Auslaßöffnung dergestalt ausgebildet ist, daß sie eine Verbindung zu einer externen Leitung herstellt und die Einlaßöffnung dergestalt ausgebildet ist, daß sie dicht und elastisch eine Verbindung zu dem einzigen Auslaßrohr (101) herstellt, und

f) die Befestigungsplatte (30) mit dem ersten Leitungsverbindungsmittel (20) an einer Stelle zwischen dem Einlaßleitungsverbindungseinlaß und Auslaßöffnungen verbunden ist und mit zweiten Leitungsverbindungsmitteln (20) an einer Stelle zwischen den Einlaß- und Auslaßöffnungen der zweiten Leitungsverbindungsmittel (20) verbunden ist; wobei der Durchflußmesser weiterhin umfaßt:

g) eine Hilfsplatte (40), die mit den ersten Leitungsverbindungsmitteln (20) an einer Stelle zwischen der Befestigungsplatte (30) und dem Auslaß der ersten Leitungsverbindungsmittel (20) verbunden ist und mit den zweiten Leitungsverbindungsmitteln (20) an einer Stelle zwischen der ersten Befestigungsplatte (30) und dem Einlaß der zweiten Leitungsverbindungsmittel (20) verbunden ist,

h) eine erste Trägerplatte (111), welche die Durchflußleitungen (106,107) untereinander an einer ersten Stelle verbindet,

i) eine zweite Trägerplatte (111), welche die Durchflußleitungen (106,107) miteinander an einer zweiten Stelle verbindet,

j) wobei die erste Stelle und die zweite Stelle entlang einer zweiten Achse (YY) liegen, welche die Durchflußleitungen (106,107) schneidet, wobei die zweite Achse rechtwinkling zu der ersten Achse (XX) verläuft,

k) eine oder mehrere Verbindungen (109,110), die zwischen den Leitungen (106,107) angeordnet sind, wobei die Verbindungen mit den Leitungen an Stellen zwischen dem Durchflußteiler (103) und der ersten Stelle sowie an Stellen zwischen der zweiten Stelle und dem Durchflußsammler (104) verbunden sind,

l) eine Halteplatte (50), die mit der Hilfsplatte (40) verbunden ist,

m) eine Klammer (60), welche die Verbindungsstäbe (109,110) elastisch mit der Halteplatte (50) verbindet, und

n) zwei Halter (14,15), von denen jeder an der Durchflußleitung (106,107) angebracht ist, wobei die Halter parallel zu der zweiten Achse (YY) verlaufen; in welchem die Mittel zum Inschwingungversetzen umfassen:

o) einen Antrieb (71), der an den Haltern (14,15) angebracht ist, wobei der Antrieb (71) die Durchflußleitungen (106,107) um die zweite Achse (YY) in Schwingungen versetzt, wobei die Schwingungen Auslenkungen der Durchflußleitungen um die erste Achse (XX) hervorrufen; in welchem die Mittel zum Detektieren umfassen:

p) ein Paar von Bewegungssensoren (72,73), die an den Haltern (14,15) einander gegenüber und symmetrisch zu der ersten Achse ((XX) angebracht sind, wobei die Bewegungsmelder Bewegungssignale erzeugen, deren Phasendifferenzen proportional der Massendurchflußrate sind, und in welchem

q) Endplattenmittel (80) an der Halteplatte (50) angebracht sind, und

r) Mittel zum Übertragen der Bewegungssignale an den Bewegungssensoren und den Endplattenmitteln angebracht sind.

7. Coriolis-Massendurchflußmesser nach Anspruch 6, bei dem das einzige Eingangsrohr (102) und das einzige Auslaßrohr (101) jeweils eine Durchflußrohrmanschette (105) umfassen und bei dem jedes der ersten und zweiten Leitungsverbindungsmittel (20) umfaßt:

a) ein erstes Element (210), welches einen zylindrischen Körper mit einem ersten Elementmanschettenabschnitt (211) an einem Ende des Leitungsverbindungsmittels und einen ringförmigen eingesenkten Abschnitt (216) an dem Außenumfang dessen mittleren Abschnitts und mit einem Durchgang (213) eines großen Innendurchmessers in der Nähe des ersten Elementmanschettenabschnitts (211) umfaßt,

b) ein zweites mit einem Gewinde versehenes Element (220) mit einer Dichtung (214), die fest in diesen Durchgang des ersten Elements (210) eingesetzt und mit diesem verbunden ist, wodurch dieser flüssigkeitsdicht ist, mit einer Kunststoffbeschichtung, die in dessen Innerem ausgebildet ist, und mit einem mit einem Gewinde versehenen Abschnitt, welcher an dem Endabschnitt der Kunststoffbeschichtung zum Verbinden mit der externen Leitung ausgeformt ist,

c) ein drittes zylindrisches Kunststoffelement (230), welches in den Innendurchmesser des ersten Elements (210) eingesetzt ist, und einen Durchgang (232) eines vergrößerten Innendurchmessers an dessen Endabschnitt aufweist,

d) eine ringförmige Dichtung (260), welche den vergrößerten inneren Endabschnitt des dritten Elements (230) unmittelbar berührt,

e) ein ringförmiges Kunststoffteil (242), welches eine mit einem Gewinde versehene Beschichtung und eine Endoberfläche aufweist, welche die ringförmige Dichtung (260) berührt,

f) ein viertes Element (240), welches einen vierten Element Manschettenabschnitt (241) mit einem zylindrischen Abschnitt aufweist, der fest in dem großen Innendurchmesser des ersten Elements (210) eingesetzt,

g) ein fünftes Element (250), welches mit einem fünften Element Manschettenabschnitt (251) mit einem zylindrischen Abschnitt versehen ist, der eine mit einem Gewinde versehene ringförmige Kunststoffbeschichtung (253) aufweist, und

h) eine Metallfassung (270) mit einem vorspringenden Abschnitt, der fest in den ringförmigen eingesenkten Abschnitt (216) des ersten Elements (210) eingesetzt ist,

bei dem das erste Element (210) an der Hilfsplatte (40) bei dem ersten Element Manschettenabschnitt (211) fest montiert ist und fest an der Befestigungsplatte (30) durch die Metallfassung montiert ist, bei dem das zweite Element (220) in den Durchgang des ersten Elements (210) eingeschraubt ist, bei dem das dritte Element (230), das ringförmige Dichtungsmaterial und das vierte Element (240) lose geordnet und hintereinander in den Abschnitt großen Innendurchmessers eingesetzt sind und dieselben an dem Manschettenabschnitt des vierten Elements (240) befestigt sind, bei dem der Endabschnitt der gekrümmten Leitung weiterhin lose in den Abschnitt großen Durchmessers des dritten Elements (230) eingesetzt ist, bei dem der Durchflußrohrmanschettenabschnitt (105) des Einlaßrohrs (102) oder des Auslaßrohrs (101) von den ringförmigen beschichteten Abschnitten der vierten und fünften Elemente erfaßt wird, bei dem die vierten und fünften Elemente jeweils an jedem Durchflußrohrmanschettenabschnitt befestigt sind, bei dem die externe Leitung fest an der Befestigungsplatte (30) angebracht ist und die gekrümmte Leitung (106,107) eingesetzt ist und ringförmig eingeschlossen ist in bzw. von dem Endabschnitt größeren Durchmessers des dritten Elements (230).

8. Coriolis-Massendurchflußmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteplatte (50) einen Trägerarm umfaßt, der sich parallel zu der ersten Achse (XX) erstreckt; und bei die Klammer (60) eine ersten Verbindungsstab-Befestigungsplatte (61), die an dem Trägerarm befestigt ist, eine zweite Verbindungsstab-Befestigungsplatte (62), die elastisch parallel zu der ersten Verbindungsstab-Befestigungsplatte (61) gehalten wird, Trägermittel zum elastischen Halten der Verbindungsstäbe sowie eine elastische Platte (63) umfaßt, die fest an dem Trägermittel gegenüber der ersten und der zweiten Verbindungsstab- Befestigungsplatte (61,62) angeordnet ist.

9. Coriolis-Massendurchflußmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter (14,15) an den gekrümmten Leitungen mittels eines beidseitig klebenden Bands angebracht sind.

10. Coriolis-Massendurchflußmesser nach Anspruch 6, bei dem die Befestigungsplatte (30) scheibenförmig ist und einen scheibenförmigen Körper berührt und an diesem mittels eines Dichtungselements (92) angebracht ist, wobei der scheibenförmige Körper an einem zylindrischen Gehäuse (90) angebracht ist, das Gehäuse (90) mit einer Beobachtungsöffnung (94) versehen ist, die darin bezüglich der Rohre (106,107) so angeordnet ist, daß sie die Beobachtung der gekrümmten Leitungen erlaubt.

11. Coriolis-Massendurchflußmesser nach Anspruch 6, der weiterhin Durchflußleitungsendabschnitte, ein Gehäuse (90) und einen E-förmigen Adapter (905) mit Spalten (907,908) darin aufweist, wobei die Spalten zulässigen Auslenkungen für jeden der Endabschnitte entsprechen, wobei der Adapter drehbar auf dem Gehäuse (90) angebracht ist, um den Durchgang der Endabschnitte in den Spalten unterzubringen, wenn der Adapter gedreht wird.

12. Coriolis-Massendurchflußmesser nach Anspruch 6, der weiter ein gekrümmtes Federelement (911), ein an der Befestigungsplatte (30) befestigtes Gehäuse (90) umfaßt, wobei das Gehäuse eine Innenwandoberfläche aufweist, das gekrümmte Federelement (911) einen ersten Endabschnitt aufweist, der an der Innenwandoberfläche (910) des Gehäuses angebracht ist, und einen zweiten Endabschnitt aufweist, der so angeordnet ist, daß er durch die Wand des Gehäuses in Richtung des Gehäusedurchmessers verschiebbar hindurchgeht, bei dem das gekrümmte Federelement (911) mit dem Spitzenendabschnitt einer der beiden gekrümmten Leitungen (106,107) in Verbindung steht, während der Durchflußmesser transportiert wird, und bei dem das gekrümmte Federlelement gelöst wird, wenn der Durchflußmesser in Betrieb genommen wird.

13. Coriolis-Massendurchflußmesser nach Anspruch 1, bei dem

a) die Durchflußleitungen ein Paar gekrümmter Durchflußleitungen (106,107) umfassen, von denen jede Durchflußleitung symmetrisch um eine erste Achse (XX) ausgebildet ist, jede Durchflußleitung eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung aufweist,

b) die ersten und zweiten Leitungsverbindungsmittel (20) zum Verbinden der Durchflußleitungen mit externen Leitungen Durchgänge mit ersten und zweiten Enden bilden, die Einlaß- und Auslaßrohre elastisch in die ersten Enden und die zweiten Enden in geeigneter Weise eingesetzt sind, um mit den externen Leitungen verbunden zu werden,

c) die Befestigungsplattenmittel (30) zum Tragen der ersten und zweiten Leitungsverbindungsmittel (20) mit den Leitungsverbindungsmitteln zwischen den ersten und zweiten Enden verbunden sind,

d) Hilfsplattenmittel (40) zum Tragen der ersten und zweiten Leitungsverbindungsmittel (20) mit den ersten und zweiten Leitungsverbindungsmitteln (20) zwischen den Befestigungsplattenmitteln (30) und dem Einlaßdurchflußteiler (103) sowie dem Auslaßdurchflußsammler (104) verbunden sind,

e) die ersten und zweiten Leitungsverbindungsmittel (20) die Einlaß- und Auslaßrohre (101,102) fest an den Befestigungsplattenmitteln (30) und den Hilfsplattenmitteln (40) anbringen,

f) die Trägerplattenmittel (111) zum Tragen der Durchflußleitungen zwischen den Durchflußleitungen an einer ersten Stelle und einer zweiten Stelle an jeder der Durchflußleitungen verbunden sind, wobei die Verbindungsstellen symmetrisch zu der ersten Achse (XX) und entlang der zweiten Achse (YY), die durch die beiden Befestigungspunkte der Durchflußleitungen (106,107) definiert sind, angeordnet sind, wobei die zweite Achse (YY) rechtwinklig zu der ersten Achse (XX) verläuft,

g) Verbindungsstangenmittel (109,110) zum Verbinden der Durchflußleitungen zwischen den Einlaßöffnungen und den Auslaßöffnungen der Leitungen angeordnet sind, wobei die Verbindungsstangenmittel zwischen den Durchflußleitungsenden und den Trägerplattenmitteln (111) angeordnet sind,

h) Mittel (60) zum elastischen Klammern der Verbindungsstangenmittel (109,110) an die Hilfsplatte (40) vorgesehen sind,

i) die Schwingungsmittel (71) die Durchflußleitungen um die zweiten Achsen (YY) in Schwingungen versetzen, wobei die Schwingungsmittel an den Durchflußleitungen angebracht sind, die Schwingungen in Verbindung mit dem Fluidfluß durch die Durchflußleitungen Auslenkungen der Durchflußleitungen um die erste Achse hervorrufen,

j) die Bewegungssensormittel (72,73) zum Detektieren der Bewegung an jeder Durchflußleitung an Punkten entlang den Durchflußleitungen angebracht sind, die symmetrisch zu der ersten Achse (XX) sind, wobei die Bewegungssensormittel Bewegungssignale erzeugen, deren Phasenunterschiede proportional der Massendurchflußrate sind, und

k) Mittel zum Übertragen der Bewegungssignale vorgesehen sind, wobei die Übertragungsmittel an den Bewegungsdetektormitteln angebracht sind.