DE4131255A1

DE4131255A1 - Measuring throughflow of fluid in pipe - controlling input power of transducer and vibration of pipe upstream of clamp

Info

Publication number: DE4131255A1
Application number: DE19914131255
Authority: DE
Inventors: Andre Dr Stimpfling
Original assignee: Institut Franco Allemand de Recherches de Saint Louis ISL
Current assignee: Institut Franco Allemand de Recherches de Saint Louis ISL
Priority date: 1990-09-19
Filing date: 1991-09-19
Publication date: 1992-03-26
Also published as: FR2666890B1; FR2666890A1

Abstract

The fluid to be measured flows along a pipe (1) with an open end (1a). A transducer (3), upstream of a pipe clamp (2), is excited so that the section of the pipe upstream of the clamp is set into vibration. This causes the instantaneous direction of outlet flow to change periodically. The input power, P, of the transducer and the amplitude of the vibrations, A are controlled. One of these values, A, P, is set to a predetermined value and the other value measured. The amt. of throughflow is derived from the measured value. The transducer can be an e.m. exciter driven by a.c. voltage. ADVANTAGE - Sensitive, except to interference vibrations. Wide dynamic range. Compact. Resistant to material fatigue.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Durch flußmenge eines Fluids sowie ein Durchflußmengenmeßgerät zur Anwendung dieses Verfahrens.The present invention relates to a method for measuring the through flow rate of a fluid and a flow meter for use this procedure.

Bei den meisten der zur Zeit für die industrielle Messung oder andere Anwendungsbereiche verwendeten Durchflußmeßgeräten handelt es sich um Volumenmeßgeräte. Dieses sind das Ergebnis einer Verbesserung alther gebrachter Techniken (Turbinen-Durchflußmesser, Schwebekörper-Durch flußmesser, ...) oder basieren auf neueren Prinzipien (Ultraschall, Doppler-Effekt, Elektromagnetismus, ...).Most of the presently for industrial measurement or others Areas of application flow meters used are Volume measuring devices. These are the result of an improvement in old techniques (turbine flow meter, variable area flow flow meter, ...) or based on new principles (ultrasound, Doppler effect, electromagnetism, ...).

Bei einigen Messungen, vor allem wenn keine genaue Kenntnis der Dichte des Fluids vorhanden ist, ist es vorteilhaft, die Durchflußmenge (Mas se des Fluids, welche pro Zeiteinheit abläuft) des Fluids zu kennen. Diese Messung der Durchflußmenge ist zum Beispiel bei speziellen Anwen dungen der Chemie-Industrie unentbehrlich.For some measurements, especially if there is no exact knowledge of the density of the fluid, it is advantageous to determine the flow rate (Mas of the fluid, which runs per unit of time) of the fluid. This measurement of the flow rate is, for example, for special applications of the chemical industry is indispensable.

Die leistungsfähigsten Durchflußmengenmeßgeräte der früheren Technik nutzen die Messung der einander entgegenwirkenden Coriolis-Kräfte, die auf ein Rohr wirken, welches in schwingender Bewegung um eine quer zur Rohrrichtung verlaufende Achse rotiert, wenn das Fluid, dessen Durch fluß gemessen wird, in diesem Rohr fließt. Diese Coriolis-Kräfte sind grundsätzlich proportional zur Durchflußmenge des Fluids, welches in dem Rohr fließt, wodurch eine Ableitung des Durchflußmengenwertes mög lich ist. Diese Durchflußmengenmeßgeräte weisen verschiedene Nachteile auf:The most powerful flow meters of the prior art use the measurement of the opposing Coriolis forces that act on a tube, which moves in a swinging motion across a Pipe direction axis rotates when the fluid passes through flow is measured, flows in this tube. These are Coriolis forces basically proportional to the flow rate of the fluid flowing in the pipe flows, whereby a derivation of the flow rate value is possible is. These flow meters have several disadvantages on:

- low sensitivity due to the weak Coriolis effect
- low dynamics: with the most powerful flowmeters is the ratio of the maximum measurable flow rate to the mini times measurable flow rate limited to 20
- excessive sensitivity to spurious vibrations
- rapid fatigue of the vibrating materials
- Large space requirement: the more precise the measurements, the longer it will take be flexible tube and the more extensive the tube stimulus rotating rotation
- high costs, especially in terms of mechanics and converters.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Messung der Durchflußmenge eines Fluids anzubieten, das die vorstehend genannten Nachteile ausschließt, indem ein neues Meßprinzip angewandt wird. Ein weiteres Ziel ist die Zurverfügungstellung eines Durchflußmengenmeß gerätes, welches leistungsfähiger, zuverlässiger und weniger kostspie lig ist als diejenigen der früheren Technik.The aim of the present invention is to provide a method for measuring the Offer flow rate of a fluid that the above Excludes disadvantages by using a new measuring principle. A Another goal is to provide a flow rate measurement device which is more powerful, reliable and less expensive lig is than those of the previous technology.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Durch flußmenge eines Fluids, das in einem Rohr mit einem freien Ende fließt.The present invention relates to a method for measuring the through flow amount of a fluid flowing in a pipe with a free end.

Gemäß der Erfindung ist dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr mittels einer Einspannvorrichtung befestigt ist, daß ein Wand ler angeregt wird, um dieses Rohr an der Stelle unterhalb der Einspann vorrichtung in Schwingbewegung zu versetzen, wodurch sich die momentane Fließrichtung des Fluids am freien Rohrende periodisch ändert, und da durch, daß die Eingangsleistung des Wandlers und die Schwingungsampli tude kontrolliert werden, wobei eine dieser beiden Größen auf einen vor her bestimmten Wert festgelegt wird und die andere dieser beiden Größen gemessen wird, und dadurch, daß aus dieser Messung der Durchflußmengen wert des Fluids abgeleitet werden kann.According to the invention, this method is characterized in that the pipe is fastened by means of a jig that a wall ler is excited to place this pipe at the point below the clamp to set the device in oscillating motion, whereby the current Flow direction of the fluid at the free pipe end changes periodically, and there through that the input power of the transducer and the vibration ampli tude can be checked, with one of these two sizes pointing to one forth determined value and the other of these two sizes is measured, and in that from this measurement of the flow rates value of the fluid can be derived.

Das nachstehende Verfahren macht sich die Beziehung zwischen der Durch flußmenge des Fluids im schwingenden Rohr, der Schwingungsamplitude und der zur Verfügung gestellten mechanischen Leistung zur Aufrechterhaltung dieser Bewegung, die in etwa der beim Rohraustritt vom Fluid benötigten mechanischen Leistung entspricht, zunutze, wobei diese zur Verfügung ge stellte mechanische Leistung durch eine bekannte oder unbekannte Über tragungsfunktion mit der Eingangsleistung des Wandlers zusammenhängt. The following procedure makes the relationship between the through flow rate of the fluid in the vibrating tube, the vibration amplitude and the mechanical power provided to maintain this movement, which is roughly the same as that required when the pipe exits the fluid corresponds to mechanical performance, take advantage of this available posed mechanical performance through a known or unknown transfer load function is related to the input power of the converter.

Die Unkompliziertheit dieses neuen Meßverfahrens gestattet zahlreiche Einsatzmöglichkeiten. Überraschenderweise wurde festgestellt, daß diese im Vergleich zur früheren Technik der Durchflußmengenmessung zu einer erhöhten Empfindlichkeit und gesteigerten Dynamik führten.The simplicity of this new measuring method allows for many Possible uses. It was surprisingly found that this compared to the previous technique of flow rate measurement to one increased sensitivity and increased dynamics.

In einer vereinfachten Verfahrensversion setzt man einen das Rohr in Schwingbewegung versetzenden Elektromagneten unter eine konstante, vor her festgelegte Wechselspannung und die Amplitude dieser Schwingbewe gung wird gemessen, nachdem sie sich eingependelt hat. Aus dieser Mes sung wird die Durchflußmenge des Fluids abgeleitet.In a simplified process version, you put the pipe in Electromagnet displacing oscillating motion under a constant, before forth specified AC voltage and the amplitude of this vibration Delivery is measured after it has leveled off. From this measurement solution, the flow rate of the fluid is derived.

In diesem Fall ist die Beziehung zwischen der Durchflußmenge des Fluids und der Amplitude der Schwingbewegung in etwa reziprok quadratisch. Sie kann durch Eichung exakt bestimmt werden. Es ist auch möglich, mit kon stanter, übertragener mechanischer Leistung zu arbeiten, was die Dyna mik des Systems verbessert, wobei diese Arbeitsweise eine vorherige Fest legung der Übertragungsfunktion zwischen der Eingangsleistung des Wand lers und der auf das Fluid übertragenen mechanischen Leistung erfordert.In this case, the relationship between the flow rate of the fluid and the amplitude of the oscillating movement is approximately reciprocally square. they can be determined exactly by calibration. It is also possible to use con stanter, transmitted mechanical power to work what the Dyna Mik of the system improved, this way of working a previous hard definition of the transfer function between the input power of the wall lers and the mechanical power transferred to the fluid.

Bei einer weiteren, speziellen Verfahrensversion wird das Rohr in eine Schwingbewegung mit konstanter Amplitude versetzt, die zur Aufrechter haltung dieser Schwingungsamplitude erforderliche Eingangsleistung des Wandlers wird gemessen, und die Durchflußmenge des Fluids aus dieser Messung abgeleitet.In a further, special process version, the tube is converted into a Swinging movement offset with constant amplitude leading to the upright maintenance of this vibration amplitude required input power of Transducer is measured and the flow rate of the fluid from it Measurement derived.

Bei dieser Version ist die genutzte Beziehung zwischen der Durchfluß menge des Fluids und der zur Verfügung gestellten mechanischen Leistung mit konstanter Amplitude in etwa eine lineare Beziehung (auch in diesem Fall läßt sie sich durch Eichung genauer bestimmen). Außerdem erhält man bei geringen Durchflußwerten eine erhöhte Empfindlichkeit.In this version, the relationship used is between the flow amount of fluid and the mechanical power provided with a constant amplitude roughly a linear relationship (also in this Case, it can be determined more precisely by calibration). You also get increased sensitivity at low flow values.

Des weiteren ist in diesem Fall die Benutzung eines Amplitudenmeßgebers mit linearer Wiedergabe nicht erforderlich und die Beziehung Strom momentane Anregungskraft kann beliebig sein.Furthermore, in this case, the use of an amplitude transmitter with linear rendering not necessary and the relationship current instantaneous stimulus can be arbitrary.

Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung besteht in einem Durchflußmen genmeßgerät, in welchem das Fluid, dessen Durchflußmenge gemessen wird, in einem Rohr mit freiem Ende fließt.Another aspect of the invention is a flow rate genmeßgerät, in which the fluid, the flow rate is measured, flows in a pipe with a free end.

Gemäß der Erfindung ist dieses Durchflußmengenmeßgerät dadurch gekenn zeichnet, daß es eine Einspannvorrichtung zur Befestigung des Rohrs ent hält, einen Wandler, damit das Rohr in eine Schwingbewegung versetzt wird, welche die momentane Fließrichtung des Fluids am freien Rohrende regelmäßig verändert, und Kontrollvorrichtungen für die Eingangsleistung des Wandlers und der Schwingungsamplitude mit Regelungsmöglichkeiten zur Festlegung einer der beiden Größen auf einen im voraus bestimmten Wert und Erfassungsmöglichkeiten zur Messung der anderen dieser beiden Größen.According to the invention, this flow meter is characterized records that it ent ent a fixture for attaching the tube stops, a transducer so that the tube starts to oscillate which is the current flow direction of the fluid at the free pipe end changed regularly, and controls for input power of the transducer and the vibration amplitude with control options Set one of the two sizes to a predetermined value and detection options for measuring the other of these two quantities.

Weitere Besonderheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich, die im Einklang mit den anliegenden nicht erschöpfenden Zeichnungen zu lesen ist:Other special features and advantages of the present invention will be from the following description, which is in accordance with the attached non-exhaustive drawings can be read:

Die Fig. 1 bis 4 sind Seitenansichten im Längsschnitt von Durchfluß meßgeräten nach der Erfindung; Figures 1 to 4 are side views in longitudinal section of flow meters according to the invention;

die Fig. 5 ist eine Seitenansicht im Schnitt von einer Rohrvariante, die in einem der Durchflußmeßgeräte der Fig. 1 bis 4 verwendbar ist; Fig. 5 is a side view in section of a tube variant which can be used in one of the flow meters of Figs. 1 to 4;

die Fig. 6 zeigt im Längsschnitt ein Detail eines Rohres, das in der Realisierungsart der Fig. 5 verwendbar ist. FIG. 6 shows in longitudinal section a detail of a tube that can be used in the implementation of FIG. 5.

In der Fig. 1 wurde eine Seitenansicht im Längsschnitt von einem Durch flußmeßgerät dargestellt, welches das Meßverfahren der Erfindung ver wendet. Ein zylindrisches Rohr 1 wird in einer Einspannvorrichtung 2 festgehalten. Ein Fluid F, dessen Massendurchfluß gemessen werden soll, fließt im Rohr 1 in Richtung zum freien Ende des Rohrs 1. Das Fluid F verläßt das Rohr 1 durch dieses freie Ende 1a. In der Realisierungsart der Fig. 1, die zum Beispiel verwendbar ist, um einen Durchfluß bei der Leerung eines Behälters zu messen, verläßt das Fluid F das Rohr 1 an seinem freien Ende und fließt danach beliebig ab. Ein Wandler 3 wird plaziert, um das Rohr 1 in eine Biegebewegung zu versetzen. Die ser Wandler 3 besteht zum Beispiel aus einem Elektromagnet, der über eine Stromversorgung 4 mit einer Wechselspannung betrieben wird. Das Rohr 1 besteht in diesem Fall aus einem magnetischen Material, z. B. Stahl, so daß der Elektromagnet 3 das Rohr 1 in eine Schwingbewegung versetzt. Das Rohr 1 kann auch nicht-magnetisch sein. In diesem Fall kann das Rohr 1 (gegenüber dem elektromagnetischen Erreger) mit einem magnetischen Teil (oder einem anderen Zubehör) ausgerüstet werden. Im Falle der vereinfachten Realisierung liefert die Stromversorgung 4 eine Sinusspannung mit konstanter Frequenz und Höhe an den Elektro magnet 3, so daß am Eingang des Wandlers 3 eine konstante vorbestimm te Leistung P₀ vorliegt, um das Rohr 1 in eine Schwingbewegung zu ver setzen. Diese elektrische Spannung muß eine Schwingung mit einer maxi malen Amplitude am Ende des Rohrs 1 erzeugen, die mit guter Ermüdungs festigkeit verträglich ist. Die Regelung wird für einen Durchfluß des zu messenden Fluids von Null durchgeführt. Ein Bewegungssensor 5, zum Beispiel ein optischer, kapazitiver oder analoger Sensor, erfaßt die Amplitude der Schwingbewegung des Rohrs 1. Das Ausgangssignal des Gebers 5 wird einer Verarbeitungseinheit 6 zugeleitet, die aus diesem Signal einen Wert ableiten soll, der den Massendurchfluß D des Fluids F, das in das Rohr 1 fließt, darstellt.In Fig. 1, a side view in longitudinal section of a flow meter was shown, which uses the measuring method of the invention ver. A cylindrical tube 1 is held in a jig 2 . A fluid F, the mass flow of which is to be measured, flows in the pipe 1 in the direction of the free end of the pipe 1 . The fluid F leaves the tube 1 through this free end 1 a. In the mode of implementation of Fig. 1, which is useful, for example, a flow rate in the emptying measure of a container, the fluid F exits the tube 1 at its free end and then flows from arbitrarily. A transducer 3 is placed to cause the pipe 1 to flex. The water transducer 3 consists, for example, of an electromagnet which is operated with an alternating voltage via a power supply 4 . The tube 1 consists in this case of a magnetic material, e.g. B. steel, so that the electromagnet 3 sets the tube 1 in an oscillating movement. The tube 1 can also be non-magnetic. In this case, the tube 1 (opposite the electromagnetic exciter) can be equipped with a magnetic part (or other accessories). In the case of a simplified implementation, the power supply 4 supplies a sinusoidal voltage with a constant frequency and height to the electric magnet 3 , so that a constant predetermined power P 1 is present at the input of the transducer 3 in order to set the tube 1 in an oscillating movement. This electrical voltage must generate a vibration with a maximum amplitude at the end of the tube 1 , which is compatible with good fatigue strength. The control is carried out for a flow of the fluid to be measured from zero. A motion sensor 5 , for example an optical, capacitive or analog sensor, detects the amplitude of the oscillating movement of the tube 1 . The output signal of the transmitter 5 is fed to a processing unit 6 which is to derive a value from this signal which represents the mass flow D of the fluid F flowing into the pipe 1 .

Nach einer Version des Verfahrens der vorliegenden Erfindung arbeitet das oben beschriebene Durchflußmeßgerät wie folgt: Die Stromversorgung 4 steuert den Elektromagnet 3, der den Teil des Rohrs 1, der sich stromabwärts von der Einspannvorrichtung 2 befindet, in eine Biege bewegung versetzt. Das Rohr 1 schwingt dann in einer Biegeschwingbe wegung mit der vom Geber 5 gemessenen Amplitude A. Daraus resultiert, daß an dem freien Rohrende 1a des Rohrs 1 die momentane Strömungs richtung des Fluids F im Rohr 1 periodisch verändert wird, da die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids F eine Komponente, die durch die Biegeschwingbewegung erzeugt wird, quer zu der Richtung des Rohrs 1 erhält. Der Geber 5 sendet in Richtung der Verarbeitungseinheit 6 ein Ausgangssignal, das diese Amplitude A wiedergibt. Die Verarbeitungs einheit 6 wird programmiert, um den Massendurchfluß D aus diesem Aus gangssignal abzuleiten.According to one version of the method of the present invention, the flow meter described above works as follows: The power supply 4 controls the electromagnet 3 , which causes the part of the tube 1 , which is located downstream of the clamping device 2 , in a bending movement. The tube 1 then swings in a Biegeschwingbe movement with the amplitude A measured by the encoder 5. As a result, the current flow direction of the fluid F in the tube 1 is changed periodically at the free tube end 1 a of the tube 1 , since the flow velocity of the fluid F receives a component generated by the bending vibration movement transverse to the direction of the tube 1 . The transmitter 5 sends an output signal in the direction of the processing unit 6 , which reproduces this amplitude A. The processing unit 6 is programmed to derive the mass flow D from this output signal.

Zur Verbesserung der Meßgenauigkeit ist es notwendig, eine Eichung der Vorrichtung durchzuführen. Hierzu läßt man das Durchflußmengenmeßgerät unter bekannten Bedingungen für den Massendurchfluß D arbeiten, wobei die elektrische Speisespannung des Elektromagnets auf ihren Nennwert eingestellt wird. Man zeichnet dann die Änderung der Amplitude A auf in Abhängigkeit von dem Massendurchfluß D und speichert den erhaltenen Wert in einem in der Verarbeitungseinheit 6 enthaltenen Speicher. Nach Speicherung dieser Daten führt die Verarbeitungseinheit 6 bei den Mes sungen eine Identifizierung des Massendurchflusses D des Fluids in Ab hängigkeit von der durch den Geber 5 gemessenen Amplitude A durch. Die se Vorgehensweise liefert eine größere Meßgenauigkeit unter Berücksich tigung der Abweichungen von der theoretischen Beziehung, die zwischen dem Massendurchfluß D und der Amplitude A besteht. Diese Abweichungen können mehrere Ursachen haben, wie zum Beispiel den schwierig zu kon trollierenden Effekt des Widerstandes gegen die Bewegung, der vom Rohr 1 selbst kommt.To improve the measuring accuracy, it is necessary to carry out a calibration of the device. For this purpose, the flow meter is allowed to work under known conditions for the mass flow D, the electrical supply voltage of the electromagnet being set to its nominal value. The change in the amplitude A as a function of the mass flow D is then recorded and the value obtained is stored in a memory contained in the processing unit 6 . After storing this data, the processing unit 6 carries out an identification of the mass flow D of the fluid as a function of the amplitude A measured by the transmitter 5 in the measurements. This procedure provides greater measurement accuracy, taking into account the deviations from the theoretical relationship that exists between the mass flow D and the amplitude A. These deviations can have several causes, such as the difficult to control effect of resistance to movement, which comes from the tube 1 itself.

In der obigen Beschreibung wird die "Amplitude" A der Bewegung auf der Höhe des Gebers 5 definiert. Selbstverständlich würde man durch eine andere Anordnung des Gebers 5 eine andere Amplitudenmessung er halten. Im Rahmen der Erfindung muß der Geber 5 eine feste Position haben. Je näher diese Position bei dem freien Rohrende 1a liegt, desto empfindlicher sind die Messungen.In the above description, the "amplitude" A of the movement at the level of the encoder 5 is defined. Of course, you would keep a different amplitude measurement by a different arrangement of the encoder 5 . In the context of the invention, the encoder 5 must have a fixed position. The closer this position is to the free pipe end 1 a, the more sensitive the measurements are.

Die Fig. 2 zeigt eine andere Version des Durchflußmengenmeßgerätes nach der Erfindung; die den Fig. 1 und 2 gemeinsamen Zahlen bedeuten dabei die gleichen Bauteile. Ein Rohr 1 wird durch einen Elektromag net 3 in Bewegung versetzt und ein Geber 5 mißt die Amplitude der Bie geschwingbewegung. Das die Amplitude A darstellende Ausgangssignal des Gebers 5 wird zu einem Steuerkreis 17 geleitet, der die durch eine Stromversorgung 14 gelieferte Anregungsleistung P, welche den Elektro magnet 3 speist, steuern soll. Der Steuerkreis 17 umfaßt einen Kompa rator (nicht dargestellt), der den durch das Ausgangssignal des Gebers 5 dargestellten Amplitudenwert mit einem vorbestimmten Soll-Amplituden wert A₀ vergleicht. Wenn die Amplitude A größer (bzw. kleiner) ist als der Sollwert A₀, steuert der Steuerkreis 17 die Verringerung (bzw. Er höhung) der durch die Sinusstromversorgung 14 gelieferten Leistung P. Fig. 2 shows another version of the flow meter according to the invention; the numbers common to FIGS. 1 and 2 mean the same components. A tube 1 is set in motion by an electromag 3 and an encoder 5 measures the amplitude of the bending vibration movement. The output signal representing the amplitude A of the encoder 5 is passed to a control circuit 17 which is intended to control the excitation power P supplied by a power supply 14 , which feeds the electromagnet 3 . The control circuit 17 comprises a comparator (not shown), which compares the amplitude value represented by the output signal of the encoder 5 with a predetermined target amplitude value A.. If the amplitude A is greater (or smaller) than the target value A₀, the control circuit 17 controls the reduction (or increase) in the power P supplied by the sine power supply 14 .

Die Stromversorgung 14 liefert eine veränderliche Spannung an den Klem men des Elektromagnets 3 und ein Amperemeter 18 mißt die durch die Stromversorgung 14 gelieferte Stromstärke, die im Elektromagnet 3 um läuft. Da diese Stromstärke proportional zu der an das Rohr 1 gegebe nen mechanischen Leistung und zur Eingangsleistung P des Wandlers 3 ist (bei konstanter Amplitude), stellt diese Messung gleichfalls eine Messung der gelieferten mechanischen Leistung und der Eingangsleistung P dar. Der Wert P wird durch ein Ausgangssignal dargestellt, das einer Verarbeitungseinheit 14 zugeleitet wird, die dazu bestimmt ist, den Massendurchfluß D des Fluids F, das im Rohr 1 fließt, abzuleiten.The power supply 14 supplies a variable voltage to the terminals of the electromagnet 3 and an ammeter 18 measures the current strength supplied by the power supply 14 , which runs in the electromagnet 3 . Since this current is proportional to the mechanical power given to the tube 1 and to the input power P of the transducer 3 (at constant amplitude), this measurement also represents a measurement of the mechanical power supplied and the input power P. The value P is represented by a Output signal shown, which is fed to a processing unit 14 , which is intended to derive the mass flow D of the fluid F, which flows in the pipe 1 .

Bei diesem Durchflußmengenmeßgerät, welches eine zweite Version des Verfahrens nach der Erfindung verwendet, wird durch Nachführung dafür gesorgt, daß die Biegebewegung des Rohrs 1 eine vorbestimmte Amplitu de aufweist. Der Steuerkreis 17 regelt diese Amplitude A durch Korrek turen der Stromstärke und dadurch der durch die Stromversorgung 14 gelieferten Leistung P. Wie bekannt, können diese Korrekturen propor tional zu der Differenz der gemessenen Amplituden A-A₀, zum Integral dieser Differenz über ein gegebenes Zeitintervall oder zur Änderungs geschwindigkeit der Amplitude A sein (PID-Regler). Wenn die Amplitu de auf dem Wert A₀ stabilisiert ist, wird die im Elektromagnet 3 zirkulierende Stromstärke, die die Eingangsleistung P des Wandlers re präsentiert, durch das Amperemeter 18 gemessen und ein Ausgangssignal, welches den Wert dieser Erregerleistung darstellt, wird der Verarbei tungseinheit 16 zugeleitet, die programmiert ist, um daraus den Wert des Massendurchflusses D des Fluids F abzuleiten.In this flow meter, which uses a second version of the method according to the invention, it is ensured by tracking that the bending movement of the tube 1 has a predetermined amplitude. The control circuit 17 regulates this amplitude A by correcting the current intensity and thereby the power supplied by the power supply 14. As is known, these corrections can be proportional to the difference in the measured amplitudes A-A₀, to the integral of this difference over a given time interval or the rate of change of amplitude A (PID controller). When the amplitude is stabilized at the value A₀, the current circulating in the electromagnet 3 , which presents the input power P of the converter re, is measured by the ammeter 18 and an output signal which represents the value of this excitation power is fed to the processing unit 16 , which is programmed to derive the value of the mass flow D of the fluid F.

Man weiß theoretisch, daß dieser Massendurchfluß D eine in etwa linea re Funktion der an das mit konstanter Amplitude A₀ schwingende Rohr 1 übergebenen mechanischen Leistung ist, und daß, aufgrund der Konstanz der Amplitude A₀, die Eingangsleistung des Wandlers 3 proportional zu dieser mechanischen Leistung ist. In einer einfachen Version der Erfindung führt die Verarbeitungseinheit 16 eine einfache lineare Operation durch, um den Wert des Massendurchflusses D abzuleiten.It is theoretically known that this mass flow D is an approximately linear function of the mechanical power transferred to the tube 1 vibrating with constant amplitude A₀, and that, due to the constancy of the amplitude A₀, the input power of the transducer 3 is proportional to this mechanical power . In a simple version of the invention, the processing unit 16 performs a simple linear operation to derive the mass flow D value.

In einer leistungsfähigeren Version wird zuerst eine Eichung der Vor richtung durchgeführt, indem z. B. die Werte der Leistung P in Abhän gigkeit von dem Massendurchfluß D bei festgelegter Amplitude A₀ ge speichert werden. Die Verarbeitungseinheit 16 vergleicht dann bei den Messungen den Wert der Eingangsleistung P (oder eines mit dieser Lei stung P zusammenhängenden gemessenen Parameters) mit den im Speicher der Verarbeitungseinheit 16 enthaltenen Werten. Aus diesem Vergleich leitet sie dann den gewünschten Wert für den Massendurchfluß D ab.In a more powerful version, a calibration of the device is carried out by z. B. the values of the power P in dependence on the mass flow D at a fixed amplitude A₀ ge stores. The processing unit 16 then compares the value of the input power P (or a measured parameter associated with this power P) with the values contained in the memory of the processing unit 16 during the measurements. It then derives the desired value for the mass flow D from this comparison.

Ein Vorteil der Amplitudenregulierung A₀ in dem Durchflußmengenmeß gerät der Erfindung ist, daß die Beziehung zwischen dem die Messung ausdruckenden Ausgangssignal und dem Wert des Massendurchflusses D linear ist (keine reziprok quadratische Beziehung, wie im Falle der weiter oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen Vorrichtung).An advantage of amplitude regulation A₀ in the flow rate measuring device of the invention is that the relationship between the output signal expressing the measurement and the value of the mass flow rate D is linear (not a reciprocal quadratic relationship, as in the case of the device described above with reference to FIG. 1) ).

Dies beinhaltet drei Vorteile:This has three advantages:

simple digital processing by unit 16 ;
- greater sensitivity to high mass flows D,
- Greater dynamics (well over 100 easily possible).

Außerdem erlaubt diese Anordnung im Vergleich zu derjenigen in Fig. 1, die Probleme, die in Verbindung mit der Nicht-Linearität des Ampli tudengebers 5 und des Elektromagneten 3 auftreten, zu vermeiden.In addition, compared to that in FIG. 1, this arrangement allows the problems which arise in connection with the non-linearity of the ampli tuders 5 and the electromagnet 3 to be avoided.

Dieses Durchflußmengenmeßgerät und das von ihm angewendete Meßverfah ren führen zu einer Messung des Massendurchflusses D, die über einen großen Wertebereich empfindlich ist. Die Anbringung dieser Vorrichtung an bestehenden Kanalisationen ist einfach. Im Vergleich zu Durchfluß mengenmeßgeräten der früheren Technologie mit Coriolis-Effekt, erhält man zusätzlich zu der höheren Empfindlichkeit und Dynamik im allgemei nen einen geringeren Raumbedarf, da dieser verringert werden kann durch Optimierung der elastischen Eigenschaften des Materials, aus welchem das Rohr 1 besteht. Dieses Material kann natürlich im Rahmen der Erfin dung beliebig sein, wenn es nur ein Minimum an Starrheit aufweist. In der Praxis wird es in Abhängigkeit von seinen elastischen Eigenschaften und seiner Verträglichkeit mit dem strömenden Fluid ausgewählt werden. Wenn das gewählte Material nicht magnetisch ist, wird auf dem Rohr 1 ein magnetischer Körper für die Bewegungserzeugung befestigt, wenn die se Bewegung durch einen Elektromagnet 3 hervorgerufen wird.This flow meter and the measuring process he uses lead to a measurement of the mass flow D which is sensitive over a wide range of values. Attaching this device to existing sewers is easy. Compared to flow rate measuring devices of the previous technology with Coriolis effect, in addition to the higher sensitivity and dynamics, one generally obtains a smaller space requirement, since this can be reduced by optimizing the elastic properties of the material from which the tube 1 is made. This material can of course be any within the scope of the inven tion if it has a minimum of rigidity. In practice, it will be selected depending on its elastic properties and its compatibility with the flowing fluid. If the selected material is not magnetic, a magnetic body for generating movement is attached to the tube 1 when this movement is caused by an electromagnet 3 .

In einer vorgezogenen Version des Verfahrens nach der Erfindung wird das Rohr 1 durch den Wandler 3 in Bewegung versetzt, so daß diese Bewegung nach einem der eigenen Schwingungsmodi des Rohres 1 erfolgt. Bei den Beispielen für Durchflußmengenmeßgeräte D, illustriert durch die Fig. 1 und 2, kann dieser Eigenmodus der erste Biegemodus des Rohrs 1 sein. Es ist nämlich vorteilhaft, das Rohr 1 mit seinem ersten Bie gemodus anzuregen, da bei gegebener Erregerleistung eine maximale Be wegung des freien Rohrendes 1a des Rohres 1 bei geringstmöglicher An regungskraft erreicht wird. Daraus ergeben sich zwei bedeutende Vor teile; maximale Erfassungsempfindlichkeit und Verringerung des Raum bedarfs und des Preises des elektromagnetischen Erregers 3 oder einer analogen Vorrichtung. Die Bestimmung der Eigenmodi eines schwingenden Rohres wird hier als zu den gewöhnlichen Fähigkeiten des Fachmannes gehörig angenommen, wobei allerdings daran erinnert wird, daß diese Berechnung die Dichte des Fluids F, welches sich im Rohr 1 stromab wärts der Einspannvorrichtung 2 befindet, zur Erreichung höchster Ge nauigkeit berücksichtigen muß.In a preferred version of the method according to the invention, the pipe 1 is vibrated by the transducer 3 in motion, so that this movement is performed by one of own vibration modes of the pipe. 1 In the examples of flow rate measuring devices D, illustrated by FIGS. 1 and 2, this self-mode can be the first bending mode of the tube 1 . It is namely advantageous to stimulate the tube 1 with its first bending mode, since for a given excitation power a maximum loading movement of the free tube end 1 a of the tube 1 is achieved with the lowest possible excitation force. This results in two significant advantages; maximum detection sensitivity and reduction in space and price of the electromagnetic exciter 3 or an analog device. The determination of the eigenmodes of a vibrating tube is assumed to be part of the ordinary skill of the person skilled in the art, but it should be remembered that this calculation is the density of the fluid F which is located in the tube 1 downstream of the clamping device 2 in order to achieve the highest Ge must take into account accuracy.

Zum Beispiel hat der Antragsteller Messung Signal des Massendurchflus ses bei Wasser mit einer in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung durchgeführt, und dabei ein Rohr 1 aus magnetischem Stahl mit einem Innendurchmesser von 16 mm und einem Außendurchmesser von 18 mm, mit einer Länge von 800 mm stromabwärts der Einspannvorrichtung 2 (in der Versuchsanordnung durch einen Schraubstock gebildet). Der in der Nähe des freien Rohrendes 1a plazierte Wandler 3 ist ein klassischer Elektromagnet mit einer Lei stung von einigen Watt, der durch eine Sinusspannung mit der Resonanz frequenz des Rohres 1 (einige 10 Hz) betrieben wird, und der Geber 5 ist ein bekannter Induktivgeber mit einer Empfindlichkeit von ca. 1 µm, der am freien Ende des Rohrs 1 angeordnet ist. Mit dieser Anordnung hat der Antragsteller eine lineare Abhängigkeit zwischen der Stromstärke I im Elektromagnet 3 (die selbst proportional zur Eingangsleistung P ist) und dem Massendurchfluß D des Wassers F im Rohr 1 festgestellt. Bei ei nem sich ändernden Massendurchfluß D zwischen 0 und 25 000 kg/h wird ei ne Stromstärke I aufgezeichnet, die sich lineare zwischen ca. 250 mA und 1250 mA ändert, wenn die Amplitude A der Biegebewegung, die von dem Geber 5 am Ende des Rohres 1 gemessen wird, so gesteuert wird, daß sie den vorbestimmten Wert von ca. 5 mm beibehält. Die Empfindlichkeit und die Dynamik des Durchflußmengenmeßgerätes sind daher außerordentlich gut.For example, the applicant has carried out measurement signal of mass flow rate in water with a device shown in Fig. 2, and thereby a pipe 1 made of magnetic steel with an inner diameter of 16 mm and an outer diameter of 18 mm, with a length of 800 mm downstream the clamping device 2 (formed by a vice in the experimental arrangement). The near the free pipe end 1 a placed transducer 3 is a classic electromagnet with a Lei stung of a few watts, which is operated by a sinusoidal voltage with the resonance frequency of the tube 1 (some 10 Hz), and the encoder 5 is a known one Inductive sensor with a sensitivity of approx. 1 µm, which is arranged at the free end of tube 1 . With this arrangement, the applicant has found a linear relationship between the current I in the electromagnet 3 (which is itself proportional to the input power P) and the mass flow D of the water F in the pipe 1 . With a changing mass flow D between 0 and 25,000 kg / h, a current I is recorded which changes linearly between approx. 250 mA and 1250 mA when the amplitude A of the bending movement, which is given by the encoder 5 at the end of Tube 1 is measured, is controlled so that it maintains the predetermined value of about 5 mm. The sensitivity and dynamics of the flow meter are therefore extremely good.

In Fig. 3 sieht man ein Beispiel für eine Anordnung, deren Funktions weise analog zu den Beispielen der Fig. 1 oder 2 ist. Das am Ende des Rohres 1 herauskommende Fluid F wird in einem Auffangbehälter 21 aufge fangen, der eine gewisse Menge 22 des Fluids F enthält. Dieser Auffang behälter 21 wird um das Rohr 1 herum verlängert durch eine zylindrische Wand 24, die das Rohr 1 umgibt und es entsprechend dem Verfahren der Erfindung oszillieren läßt. Der Elektromagnet 3 und der Geber 5 werden mit Dichtungen versehen und durch diese Wand 24 hindurch zum Rohr 1 plaziert. Eine Kanalisation 23 geht vom Grund des Auffangbehälters 21 aus, um das Fluid F aufzufangen.In Fig. 3 you can see an example of an arrangement, the function of which is analogous to the examples of Fig. 1 or 2. The fluid F coming out at the end of the tube 1 is caught in a collecting container 21 which contains a certain amount 22 of the fluid F. This collecting container 21 is extended around the tube 1 by a cylindrical wall 24 which surrounds the tube 1 and allows it to oscillate according to the method of the invention. The electromagnet 3 and the transmitter 5 are provided with seals and placed through this wall 24 to the tube 1 . A sewage system 23 starts from the bottom of the collecting container 21 in order to collect the fluid F.

Diese Vorrichtung mit Behälter 21 ist ein Beispiel, das eine Art zeigt, wie die Erfindung realisiert werden kann, ohne die Kontinuität der Ka nalisation zu stören, in der das Fluid F fließt. Zur Realisierung die ser Anordnung sollten vorsichtshalber Mittel vorgesehen werden (nicht dargestellt), zur Stabilisierung des Fluidpegels im Auffangbehälter, da vermieden werden muß, daß die Schwingbewegung des Rohrs 1 durch ein teilweises Eintauchen in das Fluid F behindert wird. Die Anordnung der Fig. 3 ist selbstverständlich anwendbar unter Verwendung einer Span nungsstabilisierung für den Elektromagnet 3, einer Regelung der Ein gangsleistung P des Wandlers (wie in Fig. 1) oder einer Regelung der Amplitude A der Bewegung (wie in Fig. 2).This device with container 21 is an example showing a way in which the invention can be implemented without disturbing the continuity of the canalization in which the fluid F flows. As a precaution, means should be provided for realizing this arrangement (not shown) for stabilizing the fluid level in the collecting container, since it must be avoided that the oscillating movement of the tube 1 is hindered by a partial immersion in the fluid F. The arrangement of Fig. 3 is of course applicable using a voltage stabilization for the electromagnet 3 , a control of the input power P of the converter (as in Fig. 1) or a control of the amplitude A of the movement (as in Fig. 2).

Die Fig. 4 zeigt eine andere Vorrichtung nach der Erfindung, die für eine kontinuierliche Installation vorgesehen ist. Der Teil des Rohrs 1, der sich stromabwärts von der Einspannvorrichtung 2 befindet, ist völlig in das Fluid F eingetaucht. Man erhält dadurch ein homogenes Medium, in welchem das Rohr 1 schwingt. Ein zylindrisches Verdämmungs rohr 31, das über eine Dichtung mit der Einspannvorrichtung 2 verbun den ist, umgibt das Rohr 1 praktisch auf seiner gesamten Länge strom abwärts von der Einspannvorrichtung 2 und läßt es entsprechend dem Verfahren der Erfindung schwingen. Ein Ring 32, der den Wandler 3 und den Geber 5 jeweils mit Dichtung trägt, wird abgedichtet am Ende des Verdämmungsrohres 31 gegenüber der Einspannvorrichtung 2 plaziert. Ein Auffangrohr 33 wird abgedichtet stromabwärts von dem Ring 32 be festigt. Der Ring 32 befindet sich in der Zone des Durchflußmengen meßgeräts, die das freie Ende 1a des Rohrs 1 enthält. Fig. 4 shows another device according to the invention, which is intended for continuous installation. The part of the pipe 1 which is located downstream of the clamping device 2 is completely immersed in the fluid F. This gives a homogeneous medium in which the tube 1 vibrates. A cylindrical dam pipe 31 , which is verbun via a seal to the chuck 2 , surrounds the pipe 1 practically the entire length downstream of the chuck 2 and allows it to vibrate according to the method of the invention. A ring 32 , which carries the transducer 3 and the transmitter 5 each with a seal, is placed in a sealed manner at the end of the insulation tube 31 opposite the clamping device 2 . A collecting tube 33 is sealed downstream of the ring 32 be fastened. The ring 32 is in the zone of the flow meters, which contains the free end 1 a of the tube 1 .

Das in Fig. 4 dargestellte Durchflußmengenmeßgerät arbeitet analog zu den Realisierungsformen der Erfindung, die in den Fig. 1 bis 3 darge stellt sind. Es kann insbesondere bei konstanter Speisespannung des Elektromagnets, mit einer Regelung der Eingangsleistung P oder einer Regelung der Amplitude A arbeiten. Zur Durchführung der Messungen muß man sich vergewissern, daß sich im Verdämmungsrohr 31 auch wirklich das Fluid F befindet und daß dieses keine Inhomogenitäten, wie z. B. Gasblasen, aufweist. Die Gasblasen können aus dem Verdämmungsrohr 32 evakuiert werden, indem dieses vertikal oder geneigt angeordnet wird, wobei die Einspannvorrichtung 2 unten und das Auffangrohr 33 oben an geordnet wird, damit das Fluid F im Rohr 1 von unten nach oben fließt. Durch diese Anordnung werden Gasblasen mit Hilfe der Schwerkraft eli miniert. Man kann das Durchflußmengenmeßgerät auch mit einer Entlüf tungsvorrichtung versehen, die automatisch funktionieren kann. Im Rea lisierungsbeispiel der Fig. 4 kann die Beziehung, die den Massendurch fluß D mit der Amplitude A (bzw. der Eingangsleistung P) bei konstan ter Eingangsleistung P (bzw. Amplitude A) verbindet, durch Wirbel ge stört werden, die in dem das Rohr 1 umgebenden Fluid F in der Nähe des freien Rohrendes 1a auftreten. In einer vorgezogenen Version der Er findung hat die Wand des Rohrs 1 in der Nähe des freien Endes 1a eine geringere Dicke, als die mittlere Dicke der Wand des Rohrs 1 beträgt. Diese verringerte Dicke bewirkt eine Verringerung der Turbulenzen im Fluid. Sie kann realisiert werden, indem an der Innenoberfläche 1d des Rohrs 1 in der Nähe seines freien Endes 1a eine Abschrägung 1c vorgesehen wird, so daß diese Innenoberfläche 1d sich an dem freien Rohrende 1a, an dem das Fluid F das Rohr 1 verläßt, nach außen aufwei tet (siehe Fig. 6) . Der Zweck der Abschrägung ist die Verringerung der Wirbel, die beim Austritt des Fluids F aus dem Rohr 1 auftreten und die Abhängigkeit zwischen dem zu bestimmenden Massendurchfluß D und der gemessenen Größe A, P soll dadurch regelmäßiger gestaltet werden.The flow rate measuring device shown in FIG. 4 works analogously to the implementation forms of the invention, which are shown in FIGS . 1 to 3. It can work in particular with a constant supply voltage of the electromagnet, with a regulation of the input power P or a regulation of the amplitude A. To carry out the measurements, one has to make sure that the fluid F is really in the damper pipe 31 and that this does not have any inhomogeneities, such as, for example, B. gas bubbles. The gas bubbles can be evacuated from the dam pipe 32 by arranging it vertically or at an incline, the clamping device 2 being arranged at the bottom and the collecting pipe 33 at the top, so that the fluid F in the pipe 1 flows from the bottom to the top. This arrangement eliminates gas bubbles with the help of gravity. You can also provide the flow meter with a ventilation device that can work automatically. Rea FIG lisierungsbeispiel. 4, the relation that links the mass flow D with the amplitude A (or the input power P) at konstan ter input power P (or amplitude A), ge by vortices interfere that in which the Tube 1 surrounding fluid F occur in the vicinity of the free tube end 1 a. In a preferred version of the invention, the wall of the tube 1 near the free end 1 a has a smaller thickness than the average thickness of the wall of the tube 1 . This reduced thickness reduces the turbulence in the fluid. It can be realized by a bevel 1 c is provided on the inner surface 1 d of the tube 1 near its free end 1 a, so that this inner surface 1 d on the free tube end 1 a, on which the fluid F the tube 1 leaves, outward tet (see Fig. 6). The purpose of the beveling is to reduce the eddies which occur when the fluid F emerges from the pipe 1 and the dependence between the mass flow rate D to be determined and the measured quantity A, P is to be made more regular as a result.

In einer verbesserten Version der Erfindung kann der Querschnitt des Rohrs 1, gemessen an seinem freien Ende 1a weitaus größer sein als sein mittlerer Querschnitt stromabwärts von der Einspannvorrichtung 2 (z. B. Rohrende in Form einer Trompete). Diese besondere Form ver bessert aufgrund ihrer Fähigkeit zur starken Verringerung der stören den hydrodynamischen Anregungsenergie des Rohrs 1 in beträchtlichem Maße die Linearität, die Empfindlichkeit und die Dynamik des Durch flußmengenmeßgeräts.In an improved version of the invention, the cross section of the tube 1 , measured at its free end 1 a, can be far larger than its average cross section downstream of the clamping device 2 (e.g. tube end in the form of a trumpet). This particular shape ver improves due to their ability to greatly reduce the disturb the hydrodynamic excitation energy of the tube 1, the linearity, sensitivity and dynamics of the flow meter.

In Fig. 5 sieht man ein anderes Rohr 1, das in einer beliebigen der Realisierungsarten der Erfindung, die in den Fig. 1 bis 4 dargestellt sind, verwendet werden kann. Dieses Rohr 1 wird in einer Einspannvor richtung 2 festgehalten und umfaßt einen ersten geraden Teil 1′c, der eine Richtung x-x festlegt, die in die und Einspannvorrichtung 2 hin eingeht, einen rechtwinklig zu der Richtung x-x gebogenen Teil 1′b, der auf den geraden Teil 1′c folgt und ein Ende 1′a, das auf den ge bogenen Teil 1′b folgt und in einer Entfernung 1 parallel zu der Ach se x-x ausgerichtet ist. Das Rohr 1′, in welchem das Fluid F fließt, dessen Massendurchfluß D gemessen werden soll, wird durch einen nicht dargestellten Wandler so in Bewegung versetzt, daß es eine schwingen de Torsionsbewegung um die Achse x-x durchführt. Die Amplitude dieser Torsionsbewegung wird durch einen nicht dargestellten Geber gemessen. Wie in den vorangegangenen Beispielen kann das ein Rohr 1′ in Torsion benutzendes Durchflußmengenmeßgerät sowohl mit konstanter Eingangs leistung P oder mit konstanter elektrischer Speisespannnung des An regers mit Messung der Amplitude A, als auch mit geregelter Amplitu de mit Messung der Eingangsleistung P arbeiten. FIG. 5 shows another tube 1 that can be used in any of the implementations of the invention shown in FIGS. 1 to 4. This tube 1 is held in a Einspannvor direction 2 and comprises a first straight part 1 'c, which defines a direction xx, which goes into and jig 2 out, a right angle to the direction xx part 1 ' b, which on the straight part 1 'c follows and an end 1 ' a which follows the curved part 1 'b and is aligned at a distance 1 parallel to the axis xx. The tube 1 ', in which the fluid F flows, the mass flow D to be measured, is set in motion by a converter, not shown, so that it carries out a swinging torsional movement about the axis xx. The amplitude of this torsional movement is measured by an encoder, not shown. As in the previous examples, the tube 1 'in torsion using flow meter can work both with constant input power P or with constant electrical supply voltage of the exciter with measurement of amplitude A, as well as with controlled amplitude de with measurement of input power P.

Die vorliegende Erfindung kann, wie oben mit dem Rohr 1′ in Fig. 5 beschrieben, mit einer schwingenden Torsionsbewegung eingesetzt wer den. Denn bei dieser Erfindung reicht es aus, wenn die auf das Rohr 1, 1′ einwirkende Schwingbewegung so geartet ist, daß sie eine perio dische radiale Komponente (z. B. sinusförmige) der Geschwindigkeit des Fluids F in der Nähe des freien Endes des Rohrs 1, 1′ erzeugt, was in dieser Konfiguration durchaus der Fall ist. In diesem Falle muß der Wandler dem Rohr 1′ ein Bewegungsmoment, und nicht nur eine einfache Bewegungskraft übertragen, wie in den auf den Fig. 1 bis 4 dargestellten Beispielen. Dieses Moment kann auf das Ende 1′a ausgeübt werden, um den Hebelarm l auszunutzen, aber zur Vermeidung von uner wünschten Biegungen des Rohrs 1′ kann man es vorziehen, das Moment auf den axialen Teil 1′c wirken zu lassen. Man ist dann vielleicht geneigt, die Vorrichtung wegen des dynamischen Gleichgewichts (bei Rotation) symmetrisch zu gestalten. Zum Beispiel kann man den Austrittsstrahl des Fluids verdoppeln. Natürlich stellt die Fig. 5 nur ein Beispiel für ein Rohr 1′ dar, das in der Erfindung verwendbar ist, um eine schwingende Torsionsbewegung auszunutzen. Dieses Rohr 1′ kann in Wirk lichkeit viele Formen annehmen, ohne aus dem Rahmen der Erfindung zu fallen. Der Hauptvorteil, der durch eine solche Torsionsbewegung er zielt wird, ist die verringerte Empfindlichkeit gegenüber Störschwin gungen, die selten in Torsion auftreten und beliebige, nicht mit der Vorrichtung zusammenhängende Ursachen haben können. Der durch die Strömungsrichtung der Flüssigkeit in dem schwingenden Rohr (an dessen Ende 1′a) und der Achse xx′ gebildete Winkel kann beliebig sein, da die Empfindlichkeit des Durchflußmengenmeßgeräts hauptsächlich von der der Flüssigkeit aufgezwungenen radialen Geschwindigkeitskomponente, an dem Punkt, wo diese das Rohr 1′ verläßt, abhängt.The present invention can, as described above with the tube 1 'in Fig. 5, used with a swinging torsional movement who the. Because in this invention it is sufficient if the vibrating movement acting on the tube 1 , 1 'is such that it is a periodic radial component (z. B. sinusoidal) of the speed of the fluid F near the free end of the tube 1 , 1 'generated, which is quite the case in this configuration. In this case, the transducer must transfer the tube 1 'a moment of motion, and not just a simple movement force, as in the examples shown in FIGS. 1 to 4. This moment can be exerted on the end 1 'a to take advantage of the lever arm l, but to avoid undesired bending of the tube 1 ' you can prefer to let the moment act on the axial part 1 'c. One may then be inclined to make the device symmetrical because of the dynamic equilibrium (during rotation). For example, you can double the exit jet of the fluid. Of course, Fig. 5 is only an example of a tube 1 ', which can be used in the invention to take advantage of an oscillating torsional movement. This tube 1 'can take many forms in reality without falling outside the scope of the invention. The main advantage that he is aimed by such a torsional movement is the reduced sensitivity to disturbing vibrations, which rarely occur in torsion and can have any causes that are not related to the device. The angle formed by the direction of flow of the liquid in the vibrating tube (at the end 1 'a) and the axis xx' can be arbitrary, since the sensitivity of the flow meter mainly depends on the radial velocity component imposed on the liquid at the point where this Pipe 1 'leaves, depends.

In bezug auf Fig. 1 und 2 wurde das Durchflußmengenmeßgerät der Er findung beschrieben, indem eine Verarbeitungseinheit 6, 16 gezeigt wurde, die eine Stufe der Ableitung des Massendurchfluß D, ausgehend von einer gemessenen Größe, die repräsentativ für die Amplitude A der Schwingbewegung bzw. die Eingangsleistung P des Wandlers 3 ist. Selbstverständlich kann diese Ableitung auch vom Bediener selbst durchgeführt werden, der den gemessenen Wert auf einer für die Er fassungsvorrichtungen 5, 18 vorgesehenen Anzeigetafel abliest und Abaken oder Tabellen verwendet, um daraus den Wert des Massendurch flusses D abzuleiten. Referring to FIG. 1 and 2, the Durchflußmengenmeßgerät was the He described the invention by a processing unit 6, it was shown 16 that a step of deriving the mass flow rate D, starting from a measured value representative of the amplitude A of the oscillating movement or is the input power P of the converter 3 . Of course, this derivation can also be carried out by the operator himself, who reads the measured value on a display panel provided for the detection devices 5 , 18 and uses slips or tables to derive the value of the mass flow D from this.

Die obige Beschreibung stellt die Erfindung anhand von einigen Reali sierungsbeispielen vor. Nun sind aber zahlreiche Varianten möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The above description represents the invention in terms of some realities examples. But now numerous variants are possible without leaving the scope of the invention.

So ist die Erfindung nicht begrenzt in bezug auf die Form und den Quer schnitt des Rohrs 1 oder in bezug auf Position und Art des Wandlers 3 oder des Gebers 5. Insbesondere kann der elektromagnetische Anreger 3 in den Beispielen der Fig. 3 und 4 vorteilhaft außerhalb der Wand 24 oder des Verdämmungsrohrs 31 plaziert werden.Thus, the invention is not limited in terms of the shape and cross section of the tube 1 or in terms of position and type of the transducer 3 or the encoder 5th In particular, the electromagnetic exciter 3 in the examples of FIGS. 3 and 4 can advantageously be placed outside the wall 24 or the insulation tube 31 .

Es wurde Bezug genommen auf Antriebsmittel 3 in Form eines Elektromag neten, der das aus einem magnetischen Material oder mit einem magneti schen Körper versehene Rohr 1 anregt. Ein beliebiges Antriebsorgan, das das Rohr 1 direkt oder indirekt in Bewegung versetzt, erzeugt die gleichen Wirkungen und reicht deshalb nicht aus, um sich von der vor liegenden Erfindung zu unterscheiden.Reference has been made to drive means 3 in the form of an electromagnet which excites the tube 1 provided from a magnetic material or with a magnetic body. Any drive element which sets the tube 1 directly or indirectly in motion produces the same effects and is therefore not sufficient to differ from the present invention.

Desgleichen kann der Geber 5 zahlreiche äquivalente Formen annehmen (optischer, kapazitiver, induktiver Sensor, Beschleunigungsmesser oder ähnliches), die eine Messung der Amplitude A der Schwingbewegung oder eines mit dieser Amplitude zusammenhängenden Parameters, wie zum Beispiel die mittlere Geschwindigkeit des Rohrs 1 oder dessen mittle re Beschleunigung erlauben. Wenn man in ähnlicher Weise das Verfahren nach der Erfindung mit Regelung der Bewegungsamplitude A verwendet, ist die Messung der Stromstärke bei konstanter Spannnung mittels des Amperemeters 18 nicht das einzige Mittel zur Bestimmung der Eingangs leistung P des Wandlers 3.Likewise, the transmitter 5 can take numerous equivalent forms (optical, capacitive, inductive sensor, accelerometer or the like), which measure the amplitude A of the oscillating movement or a parameter related to this amplitude, such as the average speed of the tube 1 or its mean Allow acceleration. If one uses the method according to the invention with control of the movement amplitude A in a similar manner, the measurement of the current strength at constant voltage by means of the ammeter 18 is not the only means for determining the input power P of the converter 3 .

Claims

1. A method for measuring the flow rate (D) of a fluid (F) which flows in a tube ( 1 , 1 ') with a free end ( 1 a), characterized in that the tube ( 1 , 1 ') in a Clamping device ( 2 ) is fastened in such a way that a transducer ( 3 ) is excited in order to set this tube ( 1 , 1 ′) in the part downstream of the clamping device ( 2 ) in oscillatory movement, as a result of which the current flow direction of the fluid (F) at the free end ( 1 a) of the tube ( 1 , 1 ') changes periodically that the input power (P) of the transducer ( 3 ) and the vibration amplitude (A) are checked, one of these two quantities (A, P) on one predetermined value (A₀, P₀) is determined and the other of these two quantities (A, P) is measured ge, and that from this measurement the flow rate value (D) of the fluid (F) can be derived.

2. The method according to claim 1, characterized in that the wall ler ( 3 ) is an electromagnetic exciter operated with AC voltage ( 3 ).

3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the converter ( 3 ) is supplied with a constant, predetermined input power (P,) in order to set the tube ( 1 , 1 ') in oscillating motion that the amplitude (A) of this oscillating movement is measured after it has leveled off, and that the flow rate value (D) of the fluid (F) is derived from this measurement.

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the Converter with an alternating voltage of constant frequency and Amplitude is operated at said constant, predetermined Input power (P₀) to supply.

5. The method according to claim 3, characterized in that the through flow quantity value (D) of the fluid (F) due to an approximately reciprocal quadratic relationship between the flow rate (D) and the measured value of the amplitude (A) of the oscillating movement becomes.

6. The method according to claim 1, characterized in that the tube ( 1 , 1 ) is set in an oscillating movement with a predetermined amplitude (A₀), that the maintenance of this ampli tude (A₀) required input power (P) of the converter ( 3rd ) is measured and that the flow rate value (D) of the fluid (F) is derived from this measurement.

7. The method according to claim 6, characterized in that the flow rate value (D) of the fluid (F) is derived on the basis of an approximately linear relationship between the flow rate (D) and the measured value of the input power (P) of the converter ( 3 ) .

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in net that a calibration was carried out before carrying out the measurements is the relationship between the flow rate value (D) of the To be able to determine fluids (F) and the measured size (A, P) if the other size (A, P) to a predetermined value (A₀, P₀) is fixed.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the tube ( 1 , 1 ') is set in one of its own vibration modes in oscillatory motion.

10. The method that the swing motion of the tube (1) corresponds to any one of claims 1 to 9, characterized net gekennzeich a bending movement of the tube (1).

11. A method a, that the oscillating movement of the tube 'a rotational movement of the tube (1 is according to the claims 1 to 8, characterized net gekennzeich (1)'), during which the free end (1 'a) of the tube (1') is shifted relative to the axis (xx ′) of the rotary movement.

12. Flow meter, in which the fluid (F), whose flow rate (D) is measured, flows in a tube ( 1 , 1 ') with a free end ( 1 a), characterized in that it has a clamping device ( 2 ) for attaching the tube ( 1 , 1 ') ent holds a transducer ( 3 ) so that the tube ( 1 , 1 ') is set in an oscillatory movement which the current flow direction of the fluid (F) at the free end ( 1 a ) of the tube ( 1 , 1 ') changes periodically ver, and control devices ( 4 , 5 , 17 , 18 ) for the input power (P) of the transducer ( 3 ) and the amplitude (A) of the oscillating movement with control options ( 4 , 17th ) for setting one of the two quantities (A, P) to a predetermined value (A₀, P₀) and detection options ( 5 , 18 ) for measuring the other of these two quantities (A, P).

13. Flow meter according to claim 12, characterized in that it also contains a processing unit ( 6 , 16 ) which derives the flow rate (D) of the fluid (F) from the value measured with the aid of the detection devices ( 5 , 18 ).

14. Durchflußmengenmeßgerät according to claim 12 or 13, characterized in that the transducer (3) includes an AC voltage be exaggerated electromagnetic exciter (3).

15. Durchflußmengenmeßgerät claim 14, characterized net according gekennzeich that the control device (4) includes a power supply (4) holding the amplitude of the AC voltage for supplying the converter (3) at a constant value, and in that the sensing devices (5) measure a parameter related to the amplitude (A) of the swinging motion.

16. Flow meter according to claim 12 or 13, characterized in that the control device ( 17 ) keeps the amplitude (A) of the oscillating movement at a constant value and that the detection devices ( 18 ) are related to the input power (P) of the transducer ( 3 ) Measure parameters.

17. Flow meter according to one of claims 12 to 16, characterized in that a collecting basin ( 21 ) is provided downstream of the tube ( 1 ) for receiving the fluid (F) emerging from the tube ( 1 ) and in that a pipeline ( 23 ) for the return of the fluid (F) leads out of this basin.

18. Flow meter according to one of claims 12 to 16, characterized in that the part of the tube ( 1 ) downstream of the clamping device ( 2 ) is completely immersed in the fluid (F) which is a conduit ( 31 ) surrounding the pipe ( 1 ) ), which is sealed with the clamping device ( 2 ) and at its opposite end to ensure continuity of the pipeline opens into a return pipe ( 33 ), fills completely.

19. Flow meter according to claim 18, characterized in that the dam pipe ( 31 ) has been attached so that the return pipe ( 33 ) is higher than the clamping device ( 2 ).

20. Flow meter according to one of claims 12 to 19, characterized in that the wall of the tube ( 1 ) in the vicinity of the sen free end ( 1 a) has a smaller thickness than the average thickness of said wall of the tube ( 1 ) downstream the clamping device ( 2 ).

21. Flow meter according to one of claims 12 to 20, characterized in that the cross section of the tube ( 1, 1 ' ) in the vicinity of its free end ( 1 a, 1 ' a) is larger than the mean cross-section downstream of the clamping device ( 2 ).