DE4417332A1 - Massendurchflußmeßgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Massendurchflußmeßgerät für stromende Medien, das nach dem Coriolis-Prinzip arbeitet, mit einer das strömende Medium führenden, vorzugsweise geraden Coriolis-Leitung, mit mindestens einem mit der Coriolis-Leitung verbundenen, die Coriolis-Leitung anregenden Schwin­ gungserzeuger und mit mindestens einem mit der Coriolis-Leitung verbun­ denen, Coriolis-Kräfte und/oder auf Coriolis-Kräften beruhende Coriolis- Schwingungen erfassenden Meßwertaufnehmer.

Massendurchflußmeßgeräte für strömende Medien, die nach dem Coriolis-Prin­ zip arbeiten, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt (vgl. z. B. die deutschen Offenlegungsschriften 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, 40 16 207, 41 24 295, 41 43 361, 42 00 060, 43 27 052 und 44 13 239, die europäischen Offenlegungsschriften 0 083 144, 0 109 218, 0 119 638, 0 196 150, 0 210 308, 0 212 782, 0 232 679, 0 235 274, 0 243 468, 0 244 692, 0 271 605, 0 275 367 und 0 282 552, die französische Offenlegungs­ schrift 2 598 801 sowie die USA-Patentschriften 4,491,009, 4,628,744, 4,666,421, 4,803,867 und 4,962,678) und finden in zunehmendem Maße in der Praxis Verwendung.

Die bekannten Massendurchflußmeßgeräte für strömende Medien, die nach dem Coriolis-Prinzip arbeiten, werden als abgeschlossene Geräte, bestehend aus zwei im allgemeinen an einem Gehäuse befestigten Anschlußflanschen herge­ stellt, wobei in dem Gehäuse eine Coriolis-Leitung, mindestens ein mit der Coriolis-Leitung verbundener, die Coriolis-Leitung anregender Schwingungser­ zeuger und mindestens ein mit der Coriolis-Leitung verbundener, Coriolis- Kräfte und/oder auf Coriolis-Kräften beruhender Coriolis-Schwingungen erfas­ sender Meßwertaufnehmer angeordnet sind. Um ein solches Massendurchflußmeß­ gerät beispielsweise in einer ein strömendes Medium führende Leitung in einem chemischen Betrieb einzusetzen, muß aus der das strömende Medium füh­ renden Leitung ein Abschnitt herausgetrennt werden und an die verbleibenden Enden der Leitung müssen zu den Anschlußflanschen des Massendurchflußmeß­ geräts korrespondierende Anschlußflansche angeschweißt werden. Zu diesem Zwecke muß entweder der Produktionsablauf unterbrochen werden oder es muß eine Ausweichleitung zur Verfügung stehen. Die Installation bekannter Massen­ durchflußmeßgeräte für strömende Medien, die nach dem Coriolis-Prinzip arbeiten, erfordert demnach sowohl eine relativ arbeitsintensive Installation des Massendurchflußmeßgeräts als auch im allgemeinen eine Unterbrechung des Produktionsablaufes. Diese Probleme könnte man dadurch vermeiden, daß man Schwingungserzeuger und Meßwertaufnehmer an der bereits bestehenden Leitung anbringt. Hierbei ergibt sich jedoch als weiteres Problem, daß Schwingungs­ erzeuger und Meßwertaufnehmer eine Abstützung an einem Widerlager erfahren müssen, um die Leitung anregen zu können bzw. Coriolis-Kräfte und/oder auf Coriolis-Kräften beruhende Coriolis-Schwingungen erfassen zu können. Die Anbringung solcher Widerlager ist jedoch beispielsweise in komplexen chemi­ schen Anlagen nahezu unmöglich bzw. sehr aufwendig, so daß bislang keine Massendurchflußmeßgeräte existieren, bei denen ein Leitungsabschnitt einer bestehenden Leitung die Coriolis-Leitung bildet.

Ein ebenfalls aus der Notwendigkeit eines Widerlagers resultierendes Problem besteht bei den bekannten Massendurchflußmeßgeräten für strömende Medien - mit Gehäuse und Anschlußflanschen und mit nur einer das strömende Medium führenden Coriolis-Leitung - darin, daß dadurch, daß sich Schwingungser­ zeuger und Meßwertaufnehmer an dem Gehäuse als Widerlager abstützen, das Gehäuse in eine Schwingung um seine Ruhelage versetzt wird. Dies führt dazu, daß einerseits ein Teil der vom Schwingungserzeuger aufgebrachten Schwin­ gungsenergie verloren geht und daß andererseits Schwingungen der Anschluß­ leitungen das Meßergebnis leicht verfälschen können. Eine bekannte Lösung dieses Problems besteht darin, zwei das strömende Medium führende Coriolis- Leitungen vorzusehen und den Schwingungserzeuger zwischen den beiden Corio­ lis-Leitungen anzuordnen, so daß das Gehäuse des Massendurchflußmeßgerätes von der Schwingung der Coriolis-Leitungen im Idealfall unbeeinflußt bleibt. Die Anordnung einer zweiten Coriolis-Leitung ist jedoch unter verschiedenen Gesichtspunkten problematisch. Zum einen erfordert sie einen relativ hohen Aufwand bei der Herstellung und zum anderen ist ein Massendurchflußmeßgerät mit zwei Coriolis-Leitungen wesentlich schwieriger zu reinigen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, daß eingangs beschriebene Massendurchflußmeßgerät so auszugestalten und weiterzubilden, daß die be­ kannten Widerlager zu Abstützung von Schwingungserzeuger und Meßwertaufnehmer nicht weiter benötigt werden.

Das erfindungsgemäße Massendurchflußmeßgerät, bei dem die zuvor hergeleitete und dargelegte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungserzeuger und vorzugsweise auch der Meßwertaufnehmer außer mit der Coriolis-Leitung ausschließlich mit jeweils einer ausschließlich mit dem Schwingungserzeuger und bzw. dem Meßwertaufnehmer verbundenen Gegenmasse verbunden sind. Erfindungsgemäß wirkt also die ausschließlich mit dem Schwingungserzeuger und bzw. dem Meßwertaufnehmer verbundene Gegenmasse auf­ grund ihrer Massenträgheit ähnlich wie ein Widerlager. Von wesentlichem Vorteil bei der erfindungsgemäßen Verwendung einer Gegenmasse ist, daß diese - im Gegensatz zu einem Widerlager - nicht abgestützt werden muß und somit hierzu auch keine aufwendigen Maßnahmen getroffen werden müssen, so daß der Verwendung eines Leitungsabschnitts einer bestehenden Leitung als Coriolis- Leitung nichts entgegensteht.

Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungs­ gemäße Massendurchflußmeßgerät auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patent­ ansprüche, andererseits auf die Beschreibung einer nur beispielhaft dar­ gestellten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Massendurchflußmeß­ gerätes in Verbindung mit einer Zeichnung. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Massendurch­ flußmeßgerätes in einem nur schematisch dargestellten Ausschnitt einer komplexen chemischen Anlage.

Die Figur zeigt ein Massendurchflußmeßgerät für strömende Medien, das nach dem Coriolis-Prinzip arbeitet. Dieses Massendurchflußmeßgerät besteht aus einer das strömende Medium führenden, in der vorliegenden Ausführungsform geraden Coriolis-Leitung 1, einem mit der Coriolis-Leitung 1 verbundenen, die Coriolis-Leitung 1 anregenden Schwingungserzeuger 2 und zwei mit der Coriolis-Leitung 1 verbundenen, Coriolis-Kräfte und/oder auf Coriolis- Kräften beruhende Coriolis-Schwingungen erfassenden Meßwertaufnehmern 3. Erfindungsgemäß sind der Schwingungserzeuger 2 und die Meßwertaufnehmer 3 außer mit der Coriolis-Leitung 1 ausschließlich mit jeweils einer ausschließ­ lich mit dem Schwingungserzeuger 2 und den Meßwertaufnehmern 3 verbundenen Gegenmassen 4 verbunden.

Bei dem in der Figur dargestellten Massendurchflußmeßgerät dient als Coriolis- Leitung 1 ein Leitungsabschnitt einer bestehenden Leitung, hier einer Leitung innerhalb einer nur schematisch dargestellten komplexen chemischen Anlage.

Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Massendurchflußmeßgerät dadurch ausgestaltet, daß der als Coriolis-Leitung 1 dienende Leitungsab­ schnitt möglichst symmetrisch zwischen zwei Einspannpunkten der bestehenden Leitung angeordnet ist. Hierdurch wird gewährleistet, daß eine möglichst symmetrische Schwingung der Coriolis-Leitung 1 erfolgt. Die bei der Ver­ wendung eines Leitungsabschnittes einer bestehenden Leitung als Coriolis- Leitung 1 notwendige Eichung wird durch diese Maßnahme erleichtert.

Es soll an dieser Stelle noch angemerkt werden, daß das erfindungsgemäße Massendurchflußmeßgerät sowohl bei seinem Einsatz an einer bereits bestehen­ den Leitung als auch bei seiner Verwirklichung als abgeschlossenes Gerät mit Gehäuse nicht auf gerade Coriolis-Leitungen 1 beschränkt ist. Aus dem eingangs geschilderten Stand der Technik gehen eine Vielzahl von möglichen Verlaufsformen für die Coriolis-Leitung 1 hervor, die jeweils noch zusätz­ lich durch unterschiedliche Anordnungen eines oder mehrerer Schwingungser­ zeuger 2 und eines oder mehrerer Meßwertaufnehmer 3 variiert werden können.

Der Schwingungserzeuger 2 und die Meßwertaufnehmer 3 sind als Piezo-Elemente ausgeführt. Piezo-Elemente weisen den wesentlichen Vorteil auf, daß mit ihnen die Befestigung des Schwingungserzeugers 2 und der Meßwertaufnehmer 3 an der Coriolis-Leitung 1 besonders einfach ist. Elektromagnetische Schwingungser­ zeuger und elektromagnetische Meßwertaufnehmer sind, wie andere bekannte Typen von Schwingungserzeugern und Meßwertaufnehmern, ebenfalls zur Ver­ wendung in dem erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgerät geeignet, er­ fordern jedoch hinsichtlich der Befestigung und Führung an der Coriolis- Leitung 1 und den Gegenmassen 4 einen erhöhten Aufwand.

Das erfindungsgemäße Massendurchflußmeßgerät ist weiter dadurch vorteil­ haft ausgestaltet, daß die Coriolis-Leitung 1 - anders als in der in der Figur gezeigten Ausführungsform dargestellt - durch den Schwingungser­ zeuger 2 in der Waagerechten anregbar ist. Selbstverständlich ist es in diesem Fall notwendig, daß auch die Meßwertaufnehmer 3 so angeordnet sind, daß sie die Schwingungen in der Waagerechten aufnehmen können. Die Anregung der Coriolis-Leitung 1 in der Waagerechten ist deshalb vorteilhaft, weil hierdurch die Unsymmetrie verringert wird, die entsteht, da auf die Coriolis-Leitung 1 die Gewichtskräfte des Schwingungserzeugers 2, der Meß­ wertaufnehmer 3 und der Gegenmassen 4 wirken. Hierdurch wird eine Schwingung in der Senkrechten hinsichtlich ihrer Symmetrie beeinflußt.

Claims (5)

1. Massendurchflußmeßgerät für strömende Medien, das nach dem Coriolis-Prin­ zip arbeitet, mit einer das strömende Medium führenden, vorzugsweise geraden Coriolis-Leitung (1), mit mindestens einem mit der Coriolis-Leitung (1) verbundenen, die Coriolis-Leitung (1) anregenden Schwingungserzeuger (2) und mit mindestens einem mit der Coriolis-Leitung (1) verbundenen, Coriolis- Kräfte und/oder auf Coriolis-Kräften beruhende Coriolis-Schwingungen er­ fassenden Meßwertaufnehmer (3), dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungs­ erzeuger (2) und vorzugsweise auch der Meßwertaufnehmer (3) außer mit der Coriolis-Leitung (1) ausschließlich mit jeweils einer ausschließlich mit dem Schwingungserzeuger (2) und bzw. dem Meßwertaufnehmer (3) verbundenen Gegenmasse (4) verbunden sind.

2. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Coriolis-Leitung (1) ein Leitungsabschnitt einer bestehenden Leitung dient.

3. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der als Coriolis-Leitung (1) dienende Leitungsabschnitt möglichst symmetrisch zwischen zwei Einspannpunkten der bestehenden Leitung angeordnet ist.

4. Massendurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schwingungserzeuger (2) und der Meßwertaufnehmer (3) als Piezo-Elemente ausgeführt sind.

5. Massendurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Coriolis-Leitung (1) durch den Schwingungserzeuger (2) in der Waagerechten anregbar ist.