DE4311694C1 - Flow meter - Google Patents

Flow meter

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Abstract

A mass flow meter following the coriolis principle has a tube section which is set into oscillations about a first axis with the aid of an oscillator system, and sensors for measuring the coriolis force brought about by the mass movement and the oscillating movement. The tube section is formed by a soft hose (3) essentially exhibiting no reset forces, which can be fixed on a rigid hose receiver (8; 48) which is fastened onto the oscillator system (2, 14, 15, 16) for movement together with the latter about the first axis (21) and is mounted so as to be rotatable with respect to the oscillator system (2, 14, 15, 16) about a second axis (11) in such a way that the hose receiver (8; 48) can carry out a movement about the second axis (11) brought about by the coriolis forces of the mass flowing in the hose (3). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Massendurchflußmesser der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.The invention relates to a mass flow meter mentioned in the preamble of claim 1.

Nach dem Coriolisprinzip arbeitende Durchflußmesser sind in vielfältigen Formen bekannt. Eine Übersicht über eine Anzahl derartiger Bauformen ist der Literaturstelle von R.S. Medlock, "A review of the massflow measurement techniques", International Conference Massflow, Measurement Direct & Indirect, London, 21.-22.02.1989 zu entnehmen.Flow meters working according to the Coriolis principle are in known various forms. An overview of a number such designs is the reference of R.S. Medlock, "A review of the massflow measurement techniques", International Conference Massflow, Measurement Direct & Indirect, London, February 21-22, 1989.

Weiterhin ist ein Massendurchflußmesser dieser Art aus der DE-PS 28 33 037 bekannt.Furthermore, a mass flow meter of this type is from the DE-PS 28 33 037 known.

Bei allen diesen Durchflußmessern wird der Rohrabschnitt, der den Schwingungen um die erste Achse unterworfen wird, durch ein relativ starres Rohr, beispielsweise aus Metall, gebildet, das Federeigenschaften aufweist. Dieses Rohr weist einen vorgegebenen Bahnverlauf auf und wird um eine erste Achse in Schwingungen versetzt, wobei es unter der Wirkung der Corioliskräfte um eine zweite Achse ausgelenkt wird, die in vielen Fällen zur ersten Achse senkrecht steht. Die Bewegungen des Rohres um die beiden Achsen sind hierbei miteinander gekoppelt, so daß eine Optimierung des schwingenden Systems hinsichtlich der Schwingung um die erste Achse und der durch die Corioliskräfte hervorgerufenen Bewegung nur schwer möglich ist. Weiterhin bildet das Rohr einen festen Bestandteil des Durchflußmessers und ist von diesem nicht trennbar, ohne die Meßeigenschaften des Durchflußmessers zu verändern.In all of these flow meters, the pipe section, the is subjected to the vibrations around the first axis by a relatively rigid tube, for example made of metal, which has spring properties. This pipe has one predetermined path and is about a first axis in Vibrated, being under the action of Coriolis forces are deflected about a second axis, which in is perpendicular to the first axis in many cases. The movements the tube around the two axes are here together coupled so that an optimization of the vibrating system with regard to the vibration around the first axis and by the Coriolis-induced movement is difficult. Furthermore, the tube forms an integral part of the Flow meter and is not separable from this without the To change the measuring properties of the flow meter.

Aus der JP-A-63-18 219 ist weiterhin ein Durchflußmesser bekannt, bei dem der U-förmig gebogene Rohrabschnitt aus thermoplastischem Kunststoffmaterial geformt ist und an seinen Schenkel durch ein einstückig mit diesem Kunststoffrohr angeformten hochelastischen organischen Kunststoffmaterial verstärkt ist, um eine Materialermüdung an kritischen Stellen zu verhindern. Auch hier hat der Rohrabschnitt selbst Feder­ eigenschaften, so daß die Bewegungen des U-förmig gebogenen Schlauches um die beiden Achsen miteinander gekoppelt sind.From JP-A-63-18 219 there is also a flow meter known in which the U-shaped tube section thermoplastic material is molded and attached to its Leg through one piece with this plastic tube molded highly elastic organic plastic material is reinforced to material fatigue at critical points  to prevent. Here, too, the pipe section itself has a spring characteristics, so that the movements of the U-shaped curved Hose around the two axes are coupled together.

In vielen Fällen, insbesondere im medizinischen Bereich, beispielsweise bei Infusionsgeräten, ergibt sich jedoch die Problematik, daß die Strömungsleitungen, in denen Massen fließen, deren Massendurchfluß zu messen ist, ein steriles System darstellen, das weder unterbrochen werden darf noch die für eine Corioliskraftmessung erforderliche Eigensteifigkeit aufweist. Weiterhin sind die Massendurchflüsse durch derartige Schlauchleitungen häufig sehr gering, so daß die Meßgenauigkeit bekannter Durchflußmesser nach dem Coriolisprinzip nicht ausreichend ist, um eine entsprechende Meßgenauigkeit zu erzielen.In many cases, especially in the medical field, for example in the case of infusion devices, however, the Problem that the flow lines in which masses flow, the mass flow of which is to be measured, a sterile Represent system that must not be interrupted nor the inherent rigidity required for a Coriolis force measurement  having. Furthermore, the mass flows through such Hose lines are often very low, so that the measurement accuracy known flow meter based on the Coriolis principle is sufficient to ensure a corresponding measurement accuracy achieve.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Massendurchflußmesser der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei einfachem Aufbau und ohne Unterbrechung eines vorhandenen Schlauchsystems eine genaue Messung selbst kleiner Durchflußmengen ermöglicht.The invention has for its object a To create mass flow meters of the type mentioned, the one with simple construction and without interruption of one existing hose system an accurate measurement even small Flow rates enabled.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the specified in claim 1 Features resolved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements and developments of the invention result from the subclaims.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Durchflußmessers ergibt sich eine wirksame Entkopplung der Schwingungen um die erste Achse von den durch die Corioliskraft hervorgerufenen Bewegungen um die zweite Achse, da der Schlauch eine vernachlässigbare Eigensteifigkeit aufweist und die Schlauchaufnahme eine von den Eigenschaften des Schwingsystems unabhängige Bewegungscharakteristik aufweisen kann.The inventive design of the flow meter there is an effective decoupling of the vibrations around the first axis from those caused by the Coriolis force Movements around the second axis because the hose is a has negligible inherent rigidity and the Hose intake one of the characteristics of the vibration system can have independent movement characteristics.

Hierbei kann gemäß einer Ausführungsform die Schlauchaufnahme frei drehbar um die zweite Achse auf dem die Schwingung um die erste Achse ausführenden Schwingsystem gehaltert sein, wobei die Sensoren vorzugsweise Kraftmeßfühler sind, oder die Schlauchaufnahme kann unter Federvorspannung auf eine Mittelstellung vorgespannt sein, wobei die Sensoren vorzugsweise Weg- oder Bewegungssensoren sind. In jedem Fall können die Schwingungseigenschaften des Schwingsystems um die erste Achse unabhängig von den Schwingungs- oder Bewegungseigenschaften der Schlauchaufnahme um die zweite Achse optimiert werden, so daß sich eine wesentliche Verbesserung der Meßgenauigkeit und eine Erhöhung der Empfindlichkeit ergibt. According to one embodiment, the hose receptacle can freely rotatable around the second axis on which the vibration around the first axis executing vibration system, wherein the sensors are preferably force sensors, or Hose adapter can be pre-tensioned to a Be biased middle position, the sensors preferably Are displacement or motion sensors. In any case, the Vibration properties of the vibration system around the first axis regardless of the vibration or movement characteristics of the Hose intake around the second axis can be optimized so that a significant improvement in measurement accuracy and a Increases sensitivity.  

Da der Schlauch von der Schlauchaufnahme lösbar in dem Durchflußmesser festgelegt ist, kann der Schlauch einen Teil eines anderen Strömungssystems bilden, der nicht durch ein Rohr oder dergleichen des Strömungsmessers unterbrochen werden muß, solange dieser Schlauch im wesentlichen frei von elastischen Rückstellkräften ist, d. h. es ist ein relativ weicher, in seiner Längsrichtung wenig elastischer Schlauch erforderlich.Since the hose is detachable from the hose holder in the Flow meter is set, the hose can be a part of another flow system that is not through a pipe or the like of the flow meter must be interrupted, as long as this hose is essentially free of elastic Restoring forces, d. H. it's a relatively soft one in its Longest elastic hose required.

Für den Bahnverlauf sind vielfältige, beispielsweise der eingangs genannten Literaturstelle entnehmbare Formen möglich, wobei im extremsten Fall der Schlauch geradlinig durch den Durchflußmesser parallel zur ersten Achse und in Abstand von dieser hindurchlaufen kann und im Inneren des Durchflußmessers von der Schlauchaufnahme aufgenommen ist, die um eine zur ersten Achse senkrechte und diese erste Achse schneidende Achse verschwenkbar ist.There are many for the course of the path, for example the removable forms possible at the beginning, in the most extreme case, the hose straight through the Flow meter parallel to the first axis and at a distance of this can run through and inside the flow meter is picked up by the hose receptacle, which is one to the first Axis perpendicular and intersecting this first axis is pivotable.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are described below of the drawings explained in more detail.

In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:

Fig. 1 eine teilweise weggebrochene schematische und perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform des Durchflußmessers, Fig. 1 is a partially broken schematic perspective view of a first embodiment of the flow meter,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Durchflußmesser nach Fig. 1, Fig. 2 is a plan view of the flowmeter of FIG. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht von links in Fig. 2 auf den Durchflußmesser nach Fig. 1, Fig. 3 is a side view from the left in Fig. 2 on the flow meter of Fig. 1,

Fig. 4 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Ausführungsform der Auswerteelektronik des Durchflußmessers nach den Fig. 1 bis 3, Fig. 4 is a simplified block diagram of an embodiment of the transmitter of the flowmeter of FIGS. 1 to 3,

Fig. 5A und 5B Signalverläufe zur Erläuterung der Wirkungsweise der Auswerteelektronik nach Fig. 4, Fig. 5A and 5B a timing chart for explaining the operation of the transmitter of FIG. 4,

Fig. 6 eine bevorzugte Ausführungsform des Bahnverlaufes des Schlauches im Inneren des Durchflußmessers, Fig. 6 shows a preferred embodiment of the trajectory of the tube in the interior of the flow meter,

Fig. 7A und 7B weitere Ausführungsformen des Bahnverlaufes des Schlauches in Inneren des Durchflußmessers, FIGS. 7A and 7B, further embodiments of the trajectory of the tube in the interior of the flow meter,

Fig. 8 eine schematische Ansicht möglicher Formen des Bahnverlaufes des Schlauches im Inneren des Durchflußmessers, Figure 8 is a schematic view of possible shapes. Of the trajectory of the tube in the interior of the flow meter,

Fig. 9 eine teilweise weggebrochene schematische und perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des Durchflußmessers. Fig. 9 is a partially broken away schematic and perspective view of a second embodiment of the flow meter.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine erste Ausführungsform eines Durchflußmessers dargestellt, der ein Gehäuse 1 aufweist, in dem ein Schwingsystem 2, 14, 15, 16 um eine erste Achse 21 drehbar gelagert ist, die sich durch schematisch als Achsstummel 14, 15 angedeutete Wellen hindurch erstreckt. Diese Achsstummel 14, 15 sind in Befestigungsblöcken 4, 5 befestigt, die auf einer Grundplatte 2 des Schwingsystems befestigt sind. Das Schwingsystem weist weiterhin eine nur schematisch dargestellte Antriebseinheit 16 auf, die die Grundplatte 2 in Schwingungen um die um sich durch die Achsstummel 14, 15 erstreckende erste Achse versetzt. Die Antriebseinheit 16 kann beispielsweise ein piezoelektrischer oder elektromagnetischer Wandler sein, dem eine elektrische Ansteuerschwingung zugeführt wird, wie dies noch näher erläutert wird.In Figs. 1 to 3, a first embodiment is shown of a flow meter, comprising a housing 1 in which a vibrating system 2, 14, is rotatably supported 15 16 about a first axis 21 which extends through schematically as a stub axle 14, 15 indicated waves extends through. These stub axles 14 , 15 are fastened in fastening blocks 4 , 5 , which are fastened on a base plate 2 of the vibration system. The oscillation system furthermore has a drive unit 16 , only shown schematically, which sets the base plate 2 in oscillations about the first axis extending through the stub axles 14 , 15 . The drive unit 16 can be, for example, a piezoelectric or electromagnetic converter, to which an electrical control oscillation is supplied, as will be explained in more detail.

Die Befestigungsblöcke 4, 5 schließen weiterhin Kerben ein, durch die hindurch sich ein Schlauch 3 erstrecken kann. Der Schlauch ist weich und er weist insbesondere keine oder nur geringe elastische Federeigenschaften oder Rückstellkräfte auf und er wird von der Masse, deren Massendurchfluß zu messen ist, durchströmt. Der Begriff "Schlauch" ist in diesem Zusammenhang nicht beschränkend zu verstehen, sondern er kann irgendein Element bezeichnen, das den Durchfluß eines Strömungsmediums, dessen Durchflußmenge oder -geschwindigkeit gemessen werden soll, ermöglicht, und das die vorstehend genannten Eigenschaften hinsichtlich der Rückstellkräfte aufweist.The mounting blocks 4 , 5 also include notches through which a hose 3 can extend. The hose is soft and, in particular, has no or only little elastic spring properties or restoring forces and the mass whose mass flow rate is to be measured flows through it. The term "hose" is not to be understood in a restrictive manner in this context, but rather it can refer to any element which enables the flow of a flow medium, the flow quantity or speed of which is to be measured, and which has the properties mentioned above with regard to the restoring forces.

Der Schlauch erstreckt sich ausgehend von dem linken Ende in Fig. 1 durch die Kerbe 17 in dem Befestigungsblock 5 und dann über eine Umlenkrolle 6 zu einer Schlauchaufnahme 8, die mit einer am Umfang ausgebildeten Nut 9 zur kraftschlüssigen Aufnahme des Schlauches versehen ist.The hose extends from the left end in FIG. 1 through the notch 17 in the fastening block 5 and then via a deflection roller 6 to a hose receptacle 8 , which is provided with a groove 9 formed on the circumference for non-positively receiving the hose.

Wie dies in Fig. 1 zu erkennen ist, erstreckt sich der Schlauch im wesentlichen ausgehend von der Umlenkrolle 6 schlaufenförmig um einen Teil des Umfanges der Schlauchaufnahme 8 herum zu einer zweiten Umlenkrolle 7 und dann in eine Kerbe des anderen Befestigungsblockes 4. Gegebenenfalls sind in den den Befestigungsblöcken 4, 5 benachbarten Bereichen des Gehäuses 1 entsprechende Aussparungen vorgesehen, die einen freien Durchgang des Schlauches ermöglichen.As can be seen in FIG. 1, the hose extends essentially from the deflection roller 6 in a loop around part of the circumference of the hose receptacle 8 to a second deflection roller 7 and then into a notch in the other fastening block 4 . If necessary, corresponding recesses are provided in the regions of the housing 1 adjacent to the fastening blocks 4 , 5 , which allow the hose to pass freely.

Die Schlauchaufnahme 8 ist mit Hilfe eines weiteren Befestigungsblockes 10 auf der Grundplatte 2 des Schwingsystems um eine zweite Achse 11 gelagert, die sich entlang eines Durchmessers der kreisringförmigen Schlauchaufnahme 8 in deren Innerem erstreckt, wobei die Achse 11 senkrecht zu einer Tangente an den Mittelpunkt des schlaufenförmigen Bereiches zwischen den beiden Umlenkrollen 6, 7 steht. Diese zweite Achse 11 verläuft senkrecht zur ersten, sich durch die Achsstummel 14, 15 erstreckenden ersten Achse 21 und schneidet vorzugsweise diese Achse unter einem rechten Winkel.The hose receptacle 8 is supported with the aid of a further fastening block 10 on the base plate 2 of the vibration system about a second axis 11 , which extends along a diameter of the annular hose receptacle 8 in the interior thereof, the axis 11 perpendicular to a tangent to the center of the loop-shaped Area between the two deflection rollers 6 , 7 is. This second axis 11 runs perpendicular to the first axis 21 , which extends through the stub axles 14 , 15 and preferably intersects this axis at a right angle.

Diese zweite Achse 11 unterteilt die Schlauchaufnahme 8 in zwei diametral gegenüberliegende Hälften, an denen Sensoren 12, 13 angreifen, die ebenfalls auf der Grundplatte 2 befestigt sind. Wenn dies erwünscht ist, ist auch eine Befestigung der Sensoren auf dem Gehäuse 1 möglich, wobei entsprechende Aussparungen in der Grundplatte 2 vorzusehen sind. This second axis 11 divides the hose receptacle 8 into two diametrically opposite halves, on which sensors 12 , 13 act , which are also fastened on the base plate 2 . If this is desired, the sensors can also be attached to the housing 1 , with corresponding cutouts in the base plate 2 .

Wenn ein Strömungsmedium durch den Schlauch 3 hindurchströmt, so treten aufgrund der Schwingungsbewegung des Schwingungssystems bzw. der Grundplatte 2 um die erste Achse 21 Corioliskräfte auf, die im Sinne einer Bewegung der Schlauchaufnahme 8 um die zweite Achse 11 herum wirken.When a flow medium flows through the hose 3 , Coriolis forces occur due to the oscillatory movement of the oscillation system or the base plate 2 about the first axis 21 , which act in the sense of a movement of the hose holder 8 around the second axis 11 .

Diese Bewegung ist aufgrund der weichen Eigenart des Schlauches 3 mechanisch vollständig von der Schwingungsbewegung entkoppelt, so daß das Schwingsystem 2, 14, 16 und das den Corioliskräften unterworfene System mit der Schlauchaufnahme 8 und dem diese umschlingenden Teil des Schlauches 3 vollständig voneinander entkoppelt sind.Due to the soft nature of the hose 3, this movement is completely mechanically decoupled from the oscillating movement, so that the oscillating system 2 , 14 , 16 and the system subjected to the Coriolis forces are completely decoupled from one another with the hose receptacle 8 and the part of the hose 3 that wraps around it.

Wenn die Achse 11 eine freie Drehung der Schlauchaufnahme 8 ermöglicht, so können die Sensoren 12, 13 direkt als Kraftmeßfühler ausgebildet sein.If the axis 11 enables the hose receptacle 8 to rotate freely, the sensors 12 , 13 can be designed directly as force sensors.

Andererseits ist es möglich, die Bewegung um die Achse 11 mit Hilfe einer Vorspannfeder auf eine Mittelstellung zu zentrieren, wobei die Corioliskräfte zu einer entsprechenden Bewegung um diese Achse 11 führen, wobei in diesem Fall die Sensoren 12, 13 als Wegsensoren ausgebildet sind.On the other hand, it is possible to center the movement about the axis 11 with the aid of a prestressing spring to a central position, the Coriolis forces leading to a corresponding movement about this axis 11 , in which case the sensors 12 , 13 are designed as displacement sensors.

Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, konvergieren die Abschnitte des Schlauches 3 zwischen der Schlauchaufnahme 8 und den beiden Umlenkrollen 6, 7 leicht in Richtung auf die zweite Achse 21. Es ist genauso eine Ausführungsform denkbar, bei der diese Bereiche divergieren, oder es kann andererseits, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, ein schlaufenförmiger Bahnverlauf gewählt werden, bei dem sich die ersten und zweiten Achsen 21, 11 sowie die Mittellinien der Schlauchbereiche zwischen der Schlauchaufnahme 8 und den Umlenkrollen 6, 7 in einem gemeinsamen Punkt schneiden.As can be seen from FIG. 2, the sections of the hose 3 converge slightly between the hose holder 8 and the two deflection rollers 6 , 7 in the direction of the second axis 21 . An embodiment is also conceivable in which these areas diverge, or on the other hand, as shown in FIG. 6, a loop-shaped path can be selected in which the first and second axes 21 , 11 and the center lines of the hose areas are between cut the hose receptacle 8 and the deflection rollers 6 , 7 at a common point.

Wie weiterhin aus Fig. 3 zu erkennen ist, weist die Schlauchaufnahme 8 eine an ihrem Umfang verlaufende Nut 9 auf, in der der Schlauch 3 kraftschlüssig aufgenommen wird. Selbstverständlich kann eine derartige Nut auch in einer Hauptfläche der Schlauchaufnahme ausgebildet sein, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn der Bahnverlauf des Schlauches beispielsweise doppelschlaufenförmig wie in Fig. 7A oder S-förmig wie in Fig. 7B ist. Weitere Ausführungsformen für mögliche Bahnverläufe sind in Fig. 8 rein schematisch dargestellt, wobei rechts unten in Fig. 8 der Extremfall eines geradlinigen Bahnverlaufs des Schlauches dargestellt ist, während in Fig. 9 eine der Fig. 1 entsprechende Ausführungsform des Durchflußmessers mit einem derartigen geraden Bahnverlauf gezeigt ist, der eine Schlauchaufnahme 8′ aufweist, die um eine Achse 11′ verschwenkbar ist. Im übrigen entspricht diese Ausführungsform den Fig. 1 bis 3.As can also be seen from FIG. 3, the hose receptacle 8 has a groove 9 running on its circumference, in which the hose 3 is non-positively received. Of course, such a groove can also be formed in a main surface of the hose receptacle, which is particularly advantageous when the path of the hose is, for example, double-loop as in FIG. 7A or S-shaped as in FIG. 7B. Further embodiments of possible trajectories are purely schematically illustrated in Fig. 8, wherein the bottom right in Fig. 8, the extreme case of a rectilinear trajectory of the hose is shown, while in FIG. 9 a of Fig. 1 corresponding embodiment of the flow meter having such a straight trajectory is shown, which has a hose receptacle 8 'which is pivotable about an axis 11 '. Otherwise, this embodiment corresponds to FIGS. 1 to 3.

In Fig. 9 ist eine weitere Ausführungsform des Durchflußmessers 15 gezeigt, wobei den Fig. 1-3 entsprechende Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich der Schlauch 3 geradlinig durch Kerben 41, 42 in dem Gehäuse 1 und durch eine geradlinige Kerbe 49 in einer Schlauchaufnahme 48 hindurch, die wiederum um die zweite Achse 11 beweglich gelagert ist. Die Achse 11 liegt in einer Ebene, die auch die längsverlaufende Mittelebene des Schlauches 3 enthält, und sie ist über einen Befestigungsblock 47 auf der Grundplatte 2 gehaltert, die ihrerseits über die Blöcke 4, 5 und Achsstummel 14, 15 um die erste Achse 21 schwenkbar an dem Gehäuse 1 gelagert ist.A further embodiment of the flow meter 15 is shown in FIG. 9, parts corresponding to FIGS . 1-3 being designated by the same reference numerals. In this embodiment, the hose 3 extends in a straight line through notches 41 , 42 in the housing 1 and through a straight notch 49 in a hose receptacle 48 , which in turn is mounted so as to be movable about the second axis 11 . The axis 11 lies in a plane which also contains the longitudinal center plane of the tube 3 and is supported on a mounting block 47 on the base plate 2, which in turn over the blocks 4, 5 and stub axle 14, 15 to pivot about the first axis 21 is mounted on the housing 1 .

Die bezogen auf die Achse 11 entgegengesetzten Enden der Schlauchaufnahme sind wiederum über einen Träger 46 mit den Sensoren 12, 13 verbunden.The opposite ends of the hose receptacle with respect to the axis 11 are in turn connected to the sensors 12 , 13 via a carrier 46 .

Die Achse 11 kann bei beiden Ausführungsformen eine Vorspannung der Schlauchaufnahme 8 bzw. 48 in die Mittelstellung bewirken, wobei in diesem Fall die Sensoren 12, 13 Bewegungssensoren sind, oder sie kann eine freie Drehung der Schlauchaufnahme 8 bzw. 48 ermöglichen, wobei dann die Sensoren 12, 13 vorzugsweise Kraftsensoren sind. In both embodiments, the axis 11 can pretension the hose receptacle 8 or 48 to the central position, in which case the sensors 12 , 13 are movement sensors, or it can enable the hose receptacle 8 or 48 to rotate freely, in which case the sensors 12 , 13 are preferably force sensors.

Zur Auswertung der Signale von den Sensoren sind grundsätzlich vielfältige digitale oder analoge Auswerteschaltungen bekannter Art geeignet. Eine Beispiel einer Ausführungsform für eine Auswerteelektronik ist in Fig. 4 vereinfacht dargestellt. In diesem Schaltbild sind die Sensoren 12, 13 gemäß den Fig. 1 und 9 gezeigt, deren Ausgangssignale einem Differenzverstärker 30 zugeführt werden, der ein Ausgangssignal an einen gesteuerten Gleichrichter 31 liefert, dessen Ausgangssignal über einen Meßverstärker 32 einer lediglich schematisch dargestellten Anzeigeeinrichtung 33 zugeführt wird.Various digital or analog evaluation circuits of a known type are basically suitable for evaluating the signals from the sensors. An example of an embodiment for evaluation electronics is shown in simplified form in FIG. 4. In this circuit diagram, the sensors 12 , 13 according to FIGS. 1 and 9 are shown, the output signals of which are fed to a differential amplifier 30 , which supplies an output signal to a controlled rectifier 31 , the output signal of which is fed via a measuring amplifier 32 to a display device 33 , which is only shown schematically .

Ein Generator 34 erzeugt ein Wechselstromsignal, das einerseits der Antriebseinheit 16 gemäß Fig. 1 zugeführt wird, um das Schwingsystem in Schwingungen um die erste Achse zu versetzen, wobei dieses Ausgangssignal des Generators 34 weiterhin als Steuersignal dem gesteuerten Gleichrichter 31 zugeführt wird.A generator 34 generates an alternating current signal which, on the one hand, is supplied to the drive unit 16 according to FIG. 1 in order to set the oscillation system in oscillation about the first axis, this output signal from the generator 34 being further supplied to the controlled rectifier 31 as a control signal.

Die Wirkungsweise dieser Schaltung wird im folgenden anhand der Fig. 5A und 5B näher erläutert.The mode of operation of this circuit is explained in more detail below with reference to FIGS. 5A and 5B.

Wie dies in Fig. 5A dargestellt ist, überlagern sich am Ausgang des Differenzverstärkers 30 eine durch die mechanische Schwingung des Schwingsystems um die erste Achse hervorgerufene Schwingung A, deren Phasenlage der des Ausgangssignals des Generators 34 entspricht, sowie eine die Differenz der Ausgangssignale der Sensoren 12, 13 darstellende Schwingung B, wobei diese Signale um 90 Grad gegeneinander phasenverschoben sind.As shown in FIG. 5A, at the output of the differential amplifier 30, an oscillation A caused by the mechanical oscillation of the oscillation system about the first axis, the phase position of which corresponds to that of the output signal of the generator 34 , and the difference between the output signals of the sensors 12 are superimposed , 13 representing vibration B, these signals being 90 degrees out of phase with one another.

Der gesteuerte Gleichrichter 31 ist im wesentlichen als Vollwellen-Gleichrichter für das Nutzsignal B ausgebildet, und er bewirkt bei jedem Nulldurchgang des Nutzsignals A in Richtung auf eine negative Polarität und während der negativen Halbwelle dieses Nutzsignals B (bzw. bei jedem negativen Maximum des den Gleichrichter 31 steuernden Ausgangssignals des Generators 34 bis zu dessen nachfolgenden positiven Maximum) eine Umkehr der Polarität der einander überlagerten Signale A und B an seinem Eingang derart, daß sich am Ausgang des Gleichrichters 31 die in Fig. 5B gezeigten überlagerten Schwingungen ergeben. Bei einer Integration dieses vollwellen-gleichgerichteten Signals gemäß Fig. 5B über einen zwischen den Maxima C, D des Signals A liegenden Bereich werden die Einflüsse der mechanischen Schwingung um die erste Achse in diesem Bereich CD kompensiert, so daß ein von Störeinflüssen freies Ausgangssignal an den Meßverstärker 32 geliefert wird.The controlled rectifier 31 is essentially designed as a full-wave rectifier for the useful signal B, and it causes the useful signal A to pass through to a negative polarity each time it crosses zero, and during the negative half-wave of this useful signal B (or at every negative maximum of the rectifier) 31 controlling output signal of the generator 34 up to its subsequent positive maximum) a reversal of the polarity of the superimposed signals A and B at its input such that the superimposed oscillations shown in FIG. 5B result at the output of the rectifier 31 . When this full-wave rectified signal according to FIG. 5B is integrated over a region lying between the maxima C, D of the signal A, the influences of the mechanical oscillation about the first axis in this region CD are compensated, so that an output signal free of interference is sent to the Measuring amplifier 32 is supplied.

Claims (14)

1. Massendurchflußmesser nach dem Coriolisprinzip, mit einem Rohrabschnitt, der mit Hilfe eines Schwingsystems um eine erste Achse in Schwingungen versetzt wird, und mit Sensoren zur Messung der durch die Massenbewegung und die Schwingungsbewegung hervorgerufenen Corioliskraft, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnitt durch einen weichen, im wesentlichen keine Rückstellkräfte aufweisenden Schlauch (3) gebildet ist, der kraftschlüssig mit einem vorgege­ benen Bahnverlauf auf einer starren Schlauchaufnahme (8; 48) festlegbar ist, die auf dem Schwingsystem (2, 14, 15, 16) für eine Bewegung zusammen mit diesem um die erste Achse (21) befestigt und gegenüber dem Schwingsystem (2, 14, 15, 16) um eine zweite Achse (11) derart drehbar gehaltert ist, daß die Schlauchauf­ nahme (8; 48) eine durch die Corioliskräfte der in dem Schlauch (3) strömenden Masse hervorgerufene Bewegung um die zweite Achse (11) ausführen kann.1. Mass flow meter according to the Coriolis principle, with a pipe section which is set in motion by means of an oscillating system about a first axis, and with sensors for measuring the Coriolis force caused by the mass movement and the oscillating movement, characterized in that the pipe section is supported by a soft, essentially no restoring forces hose ( 3 ) is formed, which is non-positively with a prege ben course of the course on a rigid hose receptacle ( 8 ; 48 ) can be fixed on the vibration system ( 2 , 14 , 15 , 16 ) for movement together with this fastened around the first axis ( 21 ) and rotatably supported relative to the oscillating system ( 2 , 14 , 15 , 16 ) about a second axis ( 11 ) in such a way that the hose receptacle ( 8 ; 48 ) one through the Coriolis forces in the hose ( 3 ) flowing mass-induced movement about the second axis ( 11 ) can perform. 2. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchaufnahme (8; 48) eine Nut (9; 49) zur Aufnahme des Schlauches (3) aufweist. 2. Flow meter according to claim 1, characterized in that the hose receptacle ( 8 ; 48 ) has a groove ( 9 ; 49 ) for receiving the hose ( 3 ). 3. Durchflußmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (3) frei in den Durchflußmesser einlegbar ist und einen durchgehenden Teil eines anderen Systems bildet.3. Flow meter according to claim 1 or 2, characterized in that the hose ( 3 ) can be freely inserted into the flow meter and forms a continuous part of another system. 4. Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß daß Sensoren (12, 13) zur mittelbaren oder unmittelbaren Messung der Corioliskräfte auf entgegengesetzten Seiten der zweiten Achse (11) mit der Schlauchaufnahme (8; 48) zusammenwirken. 4. Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that sensors ( 12 , 13 ) for indirect or direct measurement of the Coriolis forces on opposite sides of the second axis ( 11 ) interact with the hose receptacle ( 8 ; 48 ). 5. Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchaufnahme (8; 48) in Richtung der Schwingungsbewegung des Schwingsystems (2, 14, 15, 16) um die erste Achse (21) mit diesem steif gekoppelt ist, während sie in Richtung der durch die Corioliskräfte hervorgerufenen Bewegung um die zweite Achse (11) im wesentlichen frei drehbar gelagert ist.5. Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that the hose receptacle ( 8 ; 48 ) in the direction of the oscillatory movement of the oscillating system ( 2 , 14 , 15 , 16 ) about the first axis ( 21 ) is rigidly coupled to it while it is essentially freely rotatable in the direction of the movement caused by the Coriolis forces about the second axis ( 11 ). 6. Durchflußmesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (12, 13) Kraftsensoren sind.6. Flow meter according to claim 5, characterized in that the sensors ( 12 , 13 ) are force sensors. 7. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchaufnahme (8; 48) gegen die durch die Corioliskräfte hervorgerufene Bewegung federnd auf ihre Mittelstellung vorgespannt ist und daß die Sensoren (12, 13) Wegsensoren sind.7. Flow meter according to one of claims 1 to 4, characterized in that the hose receptacle ( 8 ; 48 ) against the movement caused by the Coriolis forces is resiliently biased to its central position and that the sensors ( 12 , 13 ) are displacement sensors. 8. Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bahnverlauf des Schlauches (3) auf der Schlauchaufnahme (8) im wesentlichen schlaufenförmig ist, daß sich die freien Enden der Schlaufe von der Schlauchaufnahme (8) in Richtung auf die erste Achse (21) erstrecken und daß sich die zweite Achse (11) durch den Mittelpunkt der Schlaufe und im wesentlichen senkrecht zu einer Tangente an diesen Mittelpunkt erstreckt.8. Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that the path of the hose ( 3 ) on the hose holder ( 8 ) is substantially loop-shaped, that the free ends of the loop from the hose holder ( 8 ) in the direction of the first axis ( 21 ) and that the second axis ( 11 ) extends through the center of the loop and substantially perpendicular to a tangent to this center. 9. Durchflußmesser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Schlaufe in Richtung auf die erste Achse (21) divergieren und daß die zweite Achse (11) eine Winkelhalbierende für die freien Enden der Schlaufe bildet.9. Flow meter according to claim 8, characterized in that the free ends of the loop diverge in the direction of the first axis ( 21 ) and that the second axis ( 11 ) forms a bisector for the free ends of the loop. 10. Durchflußmesser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Schlaufe in Richtung auf die erste Achse (21) konvergieren und daß die zweite Achse (11) eine Winkelhalbierende für die freien Enden der Schlaufe bildet. 10. Flow meter according to claim 8, characterized in that the free ends of the loop converge in the direction of the first axis ( 21 ) and that the second axis ( 11 ) forms a bisector for the free ends of the loop. 11. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchaufnahme (8) kreisringförmig ist, daß der Schlauch (3) in eine Nut (9) am Außenumfang der kreisringförmigen Schlauchaufnahme (8) kraftschlüssig eingelegt ist und die Schlauchaufnahme (8) zumindest teilweise umschlingt, und daß die Achse (11) senkrecht zu einer Tangente an den Mittelpunkt des die Schlaufe bildenden Umschlingungsbereiches verläuft.11. Flow meter according to one of claims 8 to 10, characterized in that the hose receptacle (8) is annular, that the hose (3) is inserted positively into a groove (9) on the outer circumference of the annular hose receptacle (8) and the tube receptacle ( 8 ) at least partially wraps around, and that the axis ( 11 ) extends perpendicular to a tangent to the center of the looping area forming the loop. 12. Durchflußmeser nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die erste Achse (14, 15), die zweite Achse (11) und die Mittellinien der sich von der kreisringförmigen Schlauchaufnahme fort erstreckenden Enden des Schlauches (3) in einem gemeinsamen Punkt schneiden.12. Flow meter according to one of claims 8 to 11, characterized in that the first axis ( 14 , 15 ), the second axis ( 11 ) and the center lines of the ends of the hose ( 3 ) extending from the annular hose receptacle in one intersect common point. 13. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchaufnahme (48) langgestreckt ist, daß der Schlauch (3) in eine geradlinige Nut (4) in der Schlauchaufnahme (48) kraftschlüssig eingelegt ist, und daß die Achse (11) sich senkrecht zur Längsachse der Schlauchaufnahme (48) erstreckt und in einer Ebene liegt, die die Längsmittelebene des Schlauches (3) einschließt.13. Flow meter according to one of claims 1 to 7, characterized in that the hose receptacle ( 48 ) is elongated, that the hose ( 3 ) in a straight groove ( 4 ) in the hose receptacle ( 48 ) is positively inserted, and that the axis ( 11 ) extends perpendicular to the longitudinal axis of the hose receptacle ( 48 ) and lies in a plane which includes the longitudinal center plane of the hose ( 3 ). 14. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bahnverlauf des Schlauches (3) im wesentlichen S-förmig mit sich von den freien Ende des S aus parallel zur ersten Achse erstreckenden Abschnitten ausgebildet ist, und daß sich die zweite Achse (11) durch die Mitte des S und senkrecht zur ersten Achse (21) erstreckt.14. Flow meter according to one of claims 1 to 7, characterized in that the path of the hose ( 3 ) is substantially S-shaped with sections extending from the free end of the S parallel to the first axis, and that the second Axis ( 11 ) extends through the center of the S and perpendicular to the first axis ( 21 ).
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