DE4200060A1 - Massendurchflussmessgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Massendurchflußmeßgerät für strömende Medien, das nach dem Coriolis-Prinzip arbeitet, mit mindestens einer das strömende Medium führenden, zumindest im wesentlichen geraden Coriolis-Leitung, mit mindestens einem auf die Coriolis-Leitung einwirkenden Schwingungserzeuger und mit min­ destens einem Coriolis-Kräfte und/oder auf Coriolis-Kräften beruhende Corio­ lis-Schwingungen erfassenden Meßwertaufnehmer.

Massendurchflußmeßgeräte für strömende Medien, die nach dem Coriolis-Prinzip arbeiten, sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt (vgl. z. B. die DE-OS 26 29 833, 28 22 087, 28 33 037, 29 38 498, 30 07 361, 33 29 544, 34 43 234, 35 03 841, 35 05 166, 35 26 297, 37 07 777, 39 16 285, 39 28 839, 40 16 907, 41 24 295 und 41 24 296, die EP-OS 00 83 144, 01 09 218, 01 19 638, 01 96 150, 02 10 308, 02 12 782, 02 35 274, 02 39 679, 02 43 468, 02 44′692, 02 71 605, 02 75 367 und 02 82 552 sowie die US-PS 44 91 009, 46 28 744 und 46 66 421) und finden in zunehmendem Maße in der Praxis Verwen­ dung.

Bei Massendurchflußmeßgeräten für strömende Medien, die nach dem Coriolis- Prinzip arbeiten, unterscheidet man grundsätzlich zwischen einerseits sol­ chen, deren Coriolis-Leitung als gerades Rohr ausgeführt sind, und anderer­ seits solchen, deren Coriolis-Leitung als - einfach oder mehrfach - gebogenes Rohr, auch als Rohrschleife, ausgeführt sind. Außerdem unterscheidet man bei den in Rede stehenden Massendurchflußmeßgeräten zwischen einerseits solchen, die nur eine Coriolis-Leitung aufweisen, und andererseits solchen, die zwei Coriolis-Leitungen aufweisen; bei den Ausführungen mit zwei Coriolis-Leitun­ gen können diese strömungstechnisch in Reihe oder parallel zueinander liegen.

Ausführungsformen von Massendurchflußmeßgeräten, bei denen die Coriolis-Lei­ tung als gerades Rohr ausgeführt ist bzw. die Coriolis-Leitungen als gerade Rohre ausgeführt sind, sind in bezug auf den mechanischen Aufbau einfach und folglich mit relativ geringen Kosten herzustelen; dabei sind auch die Rohr­ innenflächen gut bearbeitbar, z. B. polierbar. Im übrigen haben sie einen ge­ ringeren Druckverlust. Nachteilig ist dabei, daß sie bei einer bestimmten Bau­ länge eine relativ hohe Eigenfrequenz haben. Ausführungsformen von Massen­ durchflußmeßgeräten, bei denen die Coriolis-Leitung als gebogenes Rohr aus­ geführt ist bzw. die Coriolis-Leitungen als gebogene Rohre ausgeführt sind, haben unter den Gesichtspunkten, unter denen Ausführungsformen mit einem ge­ raden Rohr bzw. mit geraden Rohren Vorteile haben, Nachteile; vorteilhaft ist dabei jedoch, daß sie bei einer bestimmten Baulänge eine relativ niedrige Ei­ genfrequenz haben.

Bei einem Massendurchflußmeßgerät, das nach dem Coriolis-Prinzip arbeitet und mindestens eine zumindest im wesentlichen gerade Coriolis-Leitung auf­ weist, ist bereits bei einer bestimmten Baulänge eine relativ geringe Eigen­ frequenz bzw. bei einer bestimmten Eigenfrequenz eine relativ geringe Baulän­ ge realisiert, und zwar dadurch, daß der Schwingungserzeuger über einen Pen­ delarm an der Coriolis-Leitung angreift (vgl. die DE-OS 41 24 296, die aus einer Patentanmeldung entstanden ist, die unter Beanspruchung der inneren Priorität der Patentanmeldung P 40 23 989.6 vom 28. Juli 1990 durchgeführt worden ist). Während bei den im übrigen bekannten Massendurchflußmeßgeräten mit mindestens einer zumindest im wesentlichen geraden Coriolis-Leitung der Schwingungserzeuger direkt an der Coriolis-Leitung angreift und damit die Coriolis-Leitung - zumindest fast ausschließlich - zu Biegeschwingungen an­ regt, wird bei dem zuletzt beschriebenen Massendurchflußmeßgerät, bei dem der Schwingungserzeuger über einen Pendelarm an der Coriolis-Leitung angreift, die Coriolis-Leitung zu Torsionsschwingungen und zu Biegeschwingungen ange­ regt. Wesentlich ist dabei, daß die für die Torsionsschwingungen relevante Eigenfrequenz wesentlich geringer ist als die für die Biegeschwingungen rele­ vante Eigenfrequenz und beeinflußt werden kann, ohne die Länge, die Masse und/ oder die Steifigkeit der Coriolis-Leitung zu beeinflussen, nämlich über den Pendelarm, d. h. über die Masse des Pendelarms und über den Abstand zwischen der Längsachse der Coriolis-Leitung und dem Angriffspunkt des Schwingungser­ zeugers am Pendelarm. Im übrigen offenbart die deutsche Offenlegungsschrift 41 24 296 Ausgestaltungen und Weiterbildungen des zuletzt beschriebenen Mas­ sendurchflußmeßgerätes. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird deshalb aus­ drücklich auf den Offenbarungsgehalt der Offenlegungsschrift 41 24 296 Bezug genommen.

Im übrigen gilt für die aus den vorveröffentlichten Druckschriften bekannten, nach dem Coriolis-Prinzip arbeitenden Massendurchflußmeßgeräte mit mindestens einer zumindest im wesentlichen geraden Coriolis-Leitung, daß die Coriolis- Schwingungen eine relativ geringe Amplitude haben und folglich der gewinnba­ re Meßwert nur sehr niedrig ist. Das resultiert aus der relativ hohen Stei­ figkeit der geraden Coriolis-Leitung, und zwar sowohl im Anregungsmode als auch im Coriolismode.

Bei allen in Rede stehenden, nach dem Coriolis-Prinzip arbeitenden Massen­ durchflußmeßgeräten mit mindestens einer zumindest im wesentlichen geraden Coriolis-Leitung können im übrigen Probleme daraus resultieren, daß ungewoll­ te, also störende Schwingungen mit Frequenzen auftreten, die relativ nahe den Frequenzen der gewollten Schwingungen liegen, also der Schwingungen im Anregungsmode und im Coriolismode.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das Massendurchflußmeßgerät, von dem die Erfindung ausgeht, hinsichtlich des erreichbaren Meßergebnisses zu verbessern.

Das erfindungsgemäße Massendurchflußmeßgerät, bei dem die zuvor hergeleitete und dargelegte Aufgabe gelöst ist, ist nun zunächst und im wesentlichen da­ durch gekennzeichnet, daß die Steifigkeit der Coriolis-Leitung für den An­ regungsmode erhöht ist, insbesondere dadurch, daß die Coriolis-Leitung mit mindestens einer ihre Steifigkeit für den Anregungsmode erhöhenden Verstei­ fungsfeder beaufschlagt ist. Vorzugsweise ist dabei nur eine einzige Verstei­ fungsfeder vorgesehen und die Coriolis-Leitung in ihrem Zentrum mit der Ver­ steifungsfeder beaufschlagt.

Erfindungsgemäß ist die Steifigkeit der Coriolis-Leitung für den Anregungs­ mode erhöht, ohne daß die Steifigkeit der Coriolis-Leitung für den Co­ riolismode nennenswert beeinflußt wird. Dadurch kann sichergestellt werden, daß sich die Frequenz der Schwingungen im Anregungsmode hinreichend stark von der Frequenz ungewollter, also störender Schwingungen abhebt, der Einfluß solcher störenden Schwingungen also weitgehend unterdrückt wird.

Im einzelnen gibt es nun verschiedene Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Massendurchflußmeßgerät auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwie­ sen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf ein Ausführungsbeispiel, das in Verbindung mit einer Zeich­ nung erläutert wird. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 stark schematisch, einen Schnitt durch einen Teil einer bevorzug­ ten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßge­ räts,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Gegenstand nach Fig. 1 längs der Linie II - II und

Fig. 3 perspektivisch und in gegenüber den Fig. 1 und 2 vergrößerter Darstellung, die zu dem Massendurchflußmeßgerät nach den Fig. 1 und 2 gehörende Versteifungsfeder.

Bei dem erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgerät für strömende Medien han­ delt es sich um ein solches, das nach dem Coriolis-Prinzip arbeitet. Folg­ lich gehören zu dem erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgerät eine das strö­ mende Medium führende gerade Coriolis-Leitung 1, ein auf die Coriolis-Lei­ tung 1 einwirkender Schwingungserzeuger 2 und zwei Coriolis-Kräfte und/oder auf Coriolis-Kräften beruhende Coriolis-Schwingungen erfassende Meßwertauf­ nehmer 3. Im übrigen zeigt die Fig. 1, daß die Coriolis-Leitung 1 noch mit Massekörpern 4 versehen ist, durch deren Masse und Anordnung die Eigenfrequenz der Coriolis-Leitung 1 - in bestimmten Grenzen - beeinflußt werden kann.

In den Fig. 1 und 2 ist dargestellt, daß die Coriolis-Leitung 1 innerhalb ei­ nes Kompensationszylinders 5 angeordnet ist. Weitere Einzelheiten in bezug auf die Bedeutung des Kompensationszylinders 5 und in bezug auf zu dem Mas­ sendurchflußmeßgerät noch gehörende Bauteile - Verbindungsringe, Aufnahmezy­ linder, Anschlußflansche, Anschluß-Leitungen, Verstärkungszylinder - können den Figuren nicht entnommen werden. Insoweit wird auf die Offenlegungsschrift 41 24 295 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt ausdrücklich auch hier zum Of­ fenbarungsgehalt gemacht wird.

Erfindungsgemäß ist, wie die Fig. 1 und 2 zeigen, die Coriolis-Leitung 1 mit einer ihre Steifigkeit für den Anregungsmode erhöhenden Versteifungsfeder 6 beaufschlagt; die Versteifungsfeder 6 greift im Zentrum der Coriolis-Leitung 1 an. Die Lehre der Erfindung führt also zu einer Erhöhung der Steifigkeit der Coriolis-Leitung 1 für den Anregungsmode, ohne daß die Steifigkeit der Co­ riolis-Leitung 1 für den Coriolismode dadurch beeinflußt wird. Durch die er­ findungsgemäße Maßnahme kann nun sichergestellt werden, daß sich die Frequenz der Schwingungen der Coriolis-Leitung 1 im Anregungsmode hinreichend stark von der Frequenz ungewollter, also störender Schwingungen abhebt, der Einfluß sol­ cher störenden Schwingungen also weitgehend unterdrückt wird.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Versteifungsfeder 6 kann unterschiedlich aus­ geführt sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Versteifungsfe­ der 6, wie insbesondere Fig. 3 zeigt, als Blattfeder ausgeführt, und zwar U-förmig mit einem Steg 7 und zwei Schenkeln 8, 9, wobei an dem dem Steg 7 abgewandten Enden der Schenkel 8, 9 jeweils ein - nach außen gerichteter - Befestigungsflansch 10, 11 vorgesehen ist.

Wie bereits weiter oben ausgeführt, handelt es sich bei dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgerätes um ein sol­ ches, bei dem die Coriolis-Leitung 1 innerhalb eines Kompensationszylinders 5 vorgesehen ist. Dabei ist dann die Versteifungsfeder 6 zwischen der Coriolis- Leitung 1 und dem Kompensationszylinder 5 vorgesehen. Im einzelnen ist die Versteifungsfeder 6 mit ihrem Steg 7 an der Coriolis-Leitung 1 und mit ihren Befestigungsflanschen 10, 11 am Kompensationszylinder 5 befestigt.

Claims (10)

1. Massendurchflußmeßgerät für strömende Medien, das nach dem Coriolis-Prin­ zip arbeitet, mit mindestens einer das strömende Medium führenden, zumindest im wesentlichen geraden Coriolis-Leitung, mit mindestens einem auf die Co­ riolis-Leitung einwirkenden Schwingungserzeuger und mit mindestens einem Co­ riolis-Kräfte und/oder auf Coriolis-Kräften beruhende Coriolis-Schwingungen erfassenden Meßwertaufnehmer, dadurch gekennzeichnet, daß die Steifigkeit der Coriolis-Leitung (1) für den Anregungsmode erhöht ist.

2. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Coriolis-Leitung (1) mit mindestens einer ihre Steifigkeit für den Anregungs­ mode erhöhenden Versteifungsfeder (6) beaufschlagt ist.

3. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine einzige Versteifungsfeder (6) vorgesehen ist und die Coriolis-Leitung (1) in ihrem Zentrum mit der Versteifungsfeder (6) beaufschlagt ist.

4. Massendurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Versteifungsfeder als Federstab ausgeführt ist.

5. Massendurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Versteifungsfeder als Schraubenfeder ausgeführt ist.

6. Massendurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Versteifungsfeder (6) als Blattfeder ausgeführt ist.

7. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsfeder (6) etwa V-förmig oder U-förmig - mit einem Steg (7) und zwei Schenkeln (8, 9) - ausgeführt ist.

8. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsfeder (6) an den dem Steg (7) abgewandten Enden der Schenkel (8, 9) mindestens jeweils einen - vorzugsweise nach außen gerichteten - Befestigungs­ flansch (10, 11) aufweist.

9. Massendurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Corio­ lis-Leitung innerhalb eines Gehäuses oder eines Kompensationszylinders vorge­ sehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsfeder (6) zwischen der Coriolis-Leitung (1) und dem Gehäuse bzw. dem Kompensationszylinder (5) vorgesehen ist.

10. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsfeder (6) mit ihrem Steg (7) an der Coriolis-Leitung (1) und mit ihren Befestigungsflanschen (10, 11) am Gehäuse bzw. am Kompensationszy­ linder (5) befestigt ist.