DE7627765U

DE7627765U - Density meters for fluids, in particular for liquids

Info

Publication number: DE7627765U
Application number: DE19767627765
Authority: DE
Original assignee: Bopp & Reuther Gmbh, 6800 Mannheim
Filing date: 1976-09-04
Publication date: 1977-03-31

Description

Dichternesser für Fluide, insbesondere für FlüssigkeitenPoetry for fluids, in particular for liquids

Die Erfindung bezieht sieh auf einen Dichtemesser für Fluide, insbesondere für Flüssigkeiten, bei dem die bei sich ändernder Dichte eintretende Frequenzänderung eines den Massekräften des zu bestimmenden Fluids ausgesetzten Schwingkörpers gemessen wird, wobei der Schving.-iörper als Teil eines elektromagnetischen Sohwingungs· systems in seiner Eigenfrequenz angeregt wird und sein Einspannende an einem nichtschv.'ingenden Träger sitzt, welcher auch die Erreger- und Aufnehmerspule trägt.The invention relates to a densimeter for fluids, especially for liquids where the changing Density occurring frequency change of a vibrating body exposed to the inertial forces of the fluid to be determined is measured, where the Schving. body is part of an electromagnetic vibration systems is excited in its natural frequency and its clamping end sits on a non-vibrating carrier, which also the Carries excitation and pick-up coils.

Es sind Dichtemesser vorzugsweise für Gase bekannt bei denen als Schwingkörper eine in einem Druckrohr eingebaute Stimmgabel vorgesehen ist und die Erreger- und Aufnehmerspule außerhalb dieses DrucKrohres in dem nicht vom Medium durchflossenen Raum liegen. Über Polschuhe, die durcn das Druckrohr hindurch nach innen geführt sind, wirken die Erregerspule und die Aufnehmerspule elektromagnetisch mit der Stimmgabel zusammen. Nachteilig bei diesen Di.chtemessern ist es. daß die Stimmgabel im Druckrohr nur schwer zugänglich ist und der Mediurndruck des Fluids durch die Wandstärke des Druckrohres begrenzt wird. Außerdem treten Verluste im Schwingunossystern auf, da die Spulen außerhalb des Druckrohres vom Schwing^örper entfernt liegen. Insbesondere aber für die Dichtemessung von Flüssigkeiten haben diese Dichtemesser den Nachteil, daw das Meßergebnis durch unterschiedliche Zähigkeiten der zu messenden Flüssigkeit beeinträchtigt wird. Die auf den Schwing-.cörper einwirkenden Masseteilchen lösen nämlich in dem engen RLngspalt zwischen der Außenseite der Stimmgabelzini-cen und der Innenwand des Druckrohres aufgrund der großen BerührungsflächeDensity meters are known, preferably for gases, in which the vibrating body is a tuning fork built into a pressure tube is provided and the excitation and pick-up coil are outside this pressure tube in the space not traversed by the medium. Via pole shoes, which lead through the pressure pipe inwards are, the excitation coil and the pick-up coil act electromagnetically together with the tuning fork. It is a disadvantage of these knife knives. that the tuning fork in the pressure tube is difficult is accessible and the median pressure of the fluid through the wall thickness of the pressure pipe is limited. Losses also occur in the Schwingunossystern on, because the coils outside the pressure pipe from Away from the vibrating body. But especially for density measurement of liquids, these densitometers have the disadvantage daw the measurement result due to different toughness of the to measuring liquid is impaired. The ones on the vibrating body Acting mass particles loosen namely in the narrow longitudinal gap between the outside of the tuning fork cen-cen and the Inner wall of the pressure pipe due to the large contact area

χ der Flüssigkeitχ of the liquid

eine mit sich ändernder Viskosität der Flüssigkeit unterschiedliche Bremswirkung auf den Schwingkörper aus.different with changing viscosity of the liquid Braking effect on the vibrating body.

Bei einem anderen Dichtemesser wird die in einer Rohrleitung strömende zu messende Flüssigkeit oder das Gas über eine Rohrgabel durch zwei elastische Rohrabschnitte hindurch geleitet, wobei zwischen den beiden elastischen Rohrabschnitten die Erreger- und Aufnehmerspulen vorgesehen sind, die diese Rohrabschnitte zum Schwingen bringen. Nachteilig ist hierbei, daß die schwingenden Rohrabschnitte in ihrer Wandstärke nur relativ dünn gehalten werden können, so daß der Druck der zu messenden Flüssigkeiten oder der Gase begrenzt ist. Außerdem ist ein solcher Dichtemesser wegen der erforderlichen Verbindungsrohre und Rohrgabeln am Ein- und Ausströmende lang und sperrig und in den Rohrabschnit.ten kann es zu Lufteinschlüssen kommen, die Fehlmessungen ergeben. Bei einer Verschmutzung der schwingenden Rohrabschnitte ist die Reinigung außerdem schwierig.Another densimeter is the one flowing in a pipeline liquid to be measured or the gas through a pipe fork through two elastic pipe sections passed through, with between the two elastic pipe sections, the excitation and pick-up coils are provided, which cause these pipe sections to vibrate. Disadvantageous is here that the vibrating pipe sections in their wall thickness can only be kept relatively thin, so that the pressure of the liquids or gases to be measured is limited. Also is Such a densitometer because of the required connecting pipes and pipe forks at the inflow and outflow end long and bulky and in the Pipe sections can lead to air inclusions, which result in incorrect measurements. If the vibrating pipe sections are contaminated cleaning is also difficult.

Es ist weiterhin ein Dichtemesser bekannt, bei dem als Schwingkörper ein in einem Rohrgehäuse einseitig eingespanntes, federndes Rohrstück vorgesehen ist, das von den in das Rohrgehäuse eingesetzten elektromagnetischen Spulen in mechanische Schwingungen versetzt wird. Auch bei diesem Dichtemesser beeinflußt die Zähigkeit einer zu messenden Flüssigkeit das Meßergebnis, da zwischen dem Außenmantel des dünnwandigen federnden RohrstUckes und der Innenwand des Rohrgehäuses ein Ringspalt mit großer Berührungsfläche vorhanden ist.There is also a density meter known in which as a vibrating body a resilient pipe section clamped on one side in a pipe housing is provided, which is set in mechanical vibrations by the electromagnetic coils inserted into the tubular housing. With this density meter, too, the viscosity of a liquid to be measured influences the measurement result, since between the outer jacket of the thin-walled one resilient pipe piece and the inner wall of the pipe housing there is an annular gap with a large contact area.

Der vorliegenden Erfindung liegt/tiie Aufgabe zugrunde, einen Dichtemesser für Flüssigkeiten zu schaffen, der in seinem Aufbau einfach ist. sich universell einsetzen läßt und weitgehend zähigkeitsunabhängig arbeitet.It is an object of the present invention to provide a densitometer for liquids that is simple in its construction. can be used universally and is largely independent of toughness is working.

Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung darin gesehen, daß als Schwingkörper eine Schwingzunge vorgesehen ist, die oben mit ihrem Einspannende an der Seitenwand eines Stabträgers befestigt ist und an ihrem freischwingenden Zungenabschnitt auf ihren beiden senkrecht zur Seitenwand des Stabträgers stehenden Breitseiten vor-The solution to this problem is seen according to the invention in that a vibrating tongue is provided as the vibrating body, the above is attached with its clamping end to the side wall of a rod support and to its freely swinging tongue portion on both of them projecting broad sides perpendicular to the side wall of the rod girder

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springende, dünne Ubertragungsstifte aus ferrornagnetiscbem Werkstoff trägt, die bis nahe an die Kerne der gekapselt ausgebildeten, seitlich am Stabträger· befestigten Erregerspule und Aufnehmerspule reichen.jumping, thin transmission pins made of ferromagnetic material carries the excitation coil and pick-up coil, which are encapsulated and are attached to the side of the rod carrier, up to the cores pass.

Ein solcher Dichtemesser bildet eine kompakte Eintaucheinheit mit nach außen offenem Schwingblatt. Er ist in seinem Aufbau außerordentlich einfach und ermöglicht eine universelle Verwendung. So kann diese Eintaucheinheit als Dichtemesser für ruhende Flüssigkeiten in einen großen Flüssigkeitsbehälter oder in ein mit .flüssigkeit gefülltes Laborgefäß eingesetzt werden und außerdem läßt sich diese Eintaucheinheit auch zur Dichtemessung strömender Flüssigkeiten in jede beliebige Rohrleitung einsetzen oder an eine Rohrleitung anbauen.Such a density meter forms a compact immersion unit swing blade open to the outside. It is extremely simple in its structure and enables universal use. So This immersion unit can be used as a density meter for stationary liquids in a large liquid container or in a liquid A filled laboratory vessel can be used and this immersion unit can also be used for density measurement of flowing liquids Insert in any pipe or attach to a pipe.

Da die elektromagnetische Erregung der Schwingzunge über die dünnen Ubertragungsstifte erfolgt, ergibt sich nur an der Stirnfläche dieser dünnen Ubertragungsstifte ein enger Spalt, während die gesamte übrige Oberfläche der Schwingzunge frei in die Flüssigkeit eintaucht und keine Begrenzungswände nach außen vorhanden sind. Wegen der fehlenden Berührungsflächen kann auch keine zähigkeitsabhängige Rückwirkung auf das Schwingblatt übertragen v/erden, so daß der Dichtemesser jetzt viskositätsunabhängig arbeitet. Durch die Unterbringung der druckfest und flUssigkeitsdicht gekapselten Spulen in dem von der Flüssigkeit gefüllten Raum können die Spulen ohne räumlichen Abstand direkt auf die Ubertragungsstifte der Schwingzunge einwirken, so daß keine Verluststrecken für die Erregerspule und die Aufnehmerspule in Kauf genommen zu werden brauchen und die Spulen klein gehalten werden können. Die frei im Medium liegende Schwingzunge mit den Übertragungsstiften und den Spulen ist darüber hinaus leicht zugänglich und kann jederzeit schnell gereinigt werden.Because the electromagnetic excitation of the vibrating tongue over the thin Transmission pins takes place, results only on the end face these thin transmission pins create a narrow gap throughout the entire The rest of the surface of the tongue is freely immersed in the liquid immersed and there are no boundary walls to the outside. Due to the lack of contact surfaces, there can be no toughness-dependent Transfer the reaction to the oscillating blade, see above that the densitometer now works independently of the viscosity. By accommodating the flameproof and liquid-tight encapsulated Coils in the space filled by the liquid, the coils can be directly attached to the transmission pins without any physical spacing Vibrating tongue act so that no loss of distances for the excitation coil and the pick-up coil to be accepted need and the coils can be kept small. The oscillating tongue with the transmission pins and the Spools is also easily accessible and can be cleaned quickly at any time.

Zweckmäßigerweise werden als Magnete für die Erregerspule und die Aufnehmerspule im Spulenkern sitzende Stabmagnete vorgesehen, die im Durchmesser in etwa dem Durchmesser der dünnen Ubertragungs-Advantageously, bar magnets seated in the coil core are provided as magnets for the excitation coil and the pick-up coil, which in diameter approximately the diameter of the thin transmission

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spule auf engstem Raum untergebracht v/erden Rönnen.Coil housed in a very small space v / grounded Rönnen.

Außerdem wird vorgeschlagen, die elektrischen Anschlußkabel i'ür die Erreger- und Aufnehmerspule durch das Innere des Stabträgers zu rühren und den Stabträger an seinem oberen Ende an einem die Anschlußkabel nach außen führenden, im Durchmesser kleinen Trägerrohr aufzuhängen. Dadurch liegen die Anschlußkabel geschützt im Innern der Eintaucheinheit und durch den Anschluß an das dünne Trägerrohr lassen sich von außen kommende Fremdschwingungen von der Schwingzunge fernhalten.It is also proposed that the electrical connection cable i'ür the excitation and pick-up coil through the interior of the rod support to stir and the rod carrier at its upper end to one of the Connection cable leading to the outside, small diameter support tube hang up. As a result, the connection cables are protected inside the immersion unit and through the connection to the thin one Carrier tube, external vibrations coming from the outside can be kept away from the vibrating tongue.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles mit mehreren Anwendungsfällen in der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt:The invention is based on an embodiment with several Applications explained in more detail in the drawing, namely shows:

Fig. 1 den Dichtemesser in Vorderansicht, Fig. 2 den Dichtemesser in Seitenansichtf Fig. 5 einen in ein Laborgefäß eingesetzten Dichtemesser,Fig. 1 shows the density meter in front view, Fig. 2 shows the density meter in side view 5 shows a density meter inserted in a laboratory vessel,

Flg. 4 einen in eine Rohrleitung eingesetzten Diehtemesser undFlg. 4 a die knife inserted into a pipeline and

Fig. 5 einen in eine By-pass-Leitung einer Rohrleitung eingesetzten Dichtemesser'.5 shows a bypass line of a pipeline used densitometer '.

Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte, als offene Eintaucheinheit ausgebildete Dichtemesser für Flüssigkeiten besteht aus einem hängenden Trägerstab 1. an dem seitlich eine Schwingzunge 2 befestigt ist. Diese Schwingzunge 2 besitzt oben einen Einspannicopf 3, der mittels Schrauben 4 fest an der abgeflachten Seitenwand ;5 des im übrigen zylindrischen Trägeistabes 1 angeschraubt ist. Der freisohwingende Teil 6 der Schwingzunge 2 erstreckt sich nach unten bis über die Unterkante 7 des Trägerstabes 1 hinaus und steht senkrecht zur Seitenwand 5_; so daß die Schwingzunge auf ihren beiden Breitflächen frei von der zu messenden Flüssigkeit beaufschlagt wird. Der freischwingende Teil 6 der Schwingzunge 2 besitzt vorstehende dünne Über tragungsstifte 8 und 9 aus ferromagnetischern Werkstoff, die bisThe density meter for liquids shown in FIGS. 1 and 2, designed as an open immersion unit, consists of a hanging support rod 1 to which a vibrating tongue 2 is attached to the side. This oscillating tongue 2 has a clamping head 3 at the top, which is firmly screwed to the flattened side wall 5 of the rest of the cylindrical support rod 1 by means of screws 4. The freely oscillating part 6 of the oscillating tongue 2 extends downward beyond the lower edge 7 of the support rod 1 and is perpendicular to the side wall 5 _; so that the vibrating tongue is freely acted upon by the liquid to be measured on both of its broad surfaces. The free-swinging part 6 of the vibrating tongue 2 has protruding thin over tragungsstifte 8 and 9 made of ferromagnetic material, the up

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aui' einen Spalt Io an die Erregerspule 11 bz,w. die Aui'nehmerspule 12 heranreichen. Diese beiden Spulen 11 und 12 sind in seitliche Halteansätze 13 und 14 des Trägerstabes 1 eingesetzt und die AnschlußKabel 15 für die Spulen 11 und 12 sind über die Innenbohrungen l6 und 17 im Innern des Trägerstabes nach oben geführt. Der Kopf des Trägerstabes 1 besitzt ein Anschlußende 18, Über¹ das der Tra'gerstab 1 an einem dünnen Trägerrohr 19 aufgehängt ist. Das Anschlußkabel 15 ist im Innern dieses Trägerrohres 19 nach außen geführt.aui 'a gap Io to the excitation coil 11 or, respectively, w. reach the pickup coil 12. These two coils 11 and 12 are inserted into lateral holding lugs 13 and 14 of the support rod 1 and the connection cables 15 for the coils 11 and 12 are guided upwards via the inner bores 16 and 17 in the interior of the support rod. The head of the support rod 1 has a connection end 18, via ¹ which the support rod 1 is suspended from a thin support tube 19. The connection cable 15 is led inside this support tube 19 to the outside.

Der Dichtemesser bildet eine Eintaucheinheit für die zu messende Flüssigzeit mit nach unten offener Schwingzunge 2, so daß der freischwingende Zungenabschnitt 6 in Schwingrichtung auf seiner ganzen Angriffsfläche dickschichtig von Flüssigkeit umgeben ist. Die elektromacnetisohe Erregung des Schwingungssystems erfolgt über die dünnen Übertragungsstifte 8 und 9 in Verbindung mit den SpulenThe densitometer forms an immersion unit for the liquid time to be measured with the oscillating tongue 2 open at the bottom, so that the freely oscillating tongue section 6 is surrounded in a thick layer of liquid in the direction of oscillation on its entire contact surface. The electromacnetisohe excitation of the oscillation system takes place via the thin transmission pins 8 and 9 in connection with the coils

11 und 12. Die Spulen 11 und 12 sind flüssigkeits- und druckdicht gekapselt ausgebildet und liegen im Flüssigkeitsraum. Sie sind bis nahe an die Übertragungsstifte 8 und 9 herangesetzt und lösen somit keine großen elektromagnetischen Verluststrecken aus. Dadurch sind trotz der kleinen Querschnitte der Übertragungsstifte 8 und 9 ausreichend starke mechanische Schwingungen erzielbar. Die Übertragungsstifte 8 und 9 liegen in Höhe der Kerne der Spulen 11 und11 and 12. The coils 11 and 12 are encapsulated in a liquid-tight and pressure-tight manner and are located in the liquid space. You are up placed close to the transmission pins 8 and 9 and loosen them thus no large electromagnetic loss distances. As a result, despite the small cross-sections of the transmission pins 8 and 9 sufficiently strong mechanical vibrations can be achieved. The transmission pins 8 and 9 are at the level of the cores of the coils 11 and

12 und der im Kern der Spulen sitzende Stabmagnet 2o entspricht in etwa dem Durchmesser der Ubertragungsstifte 8 und 9.12 and the bar magnet 2o located in the core of the coils corresponds approximately to the diameter of the transmission pins 8 and 9.

Bei dem in der Fig 3 gezeigten Anwendungsfall ist die aus dem Trägerstab 1. der Schwingzunge 2 mit den Übertragungsstiften 8 und 9 und den Spulen 11 und 12 bestehende Eintaucheinheit 21 für Labormessungen in ein mit Flüssigkeit gefülltes Laborgefäß 22 eingesetzt. Über das Trägerrohr 19 ist die Eintaucheinheit 21 an einem höhenverstellbaren Querarm.23 aufgehängt. Der Querarm 2j5 wird von einer Säule 24 gehalten, die im Fuß 25 verankert ist.In the application shown in FIG. 3, that is from the support rod 1. the vibrating tongue 2 with the transmission pins 8 and 9 and the coils 11 and 12, the immersion unit 21 for laboratory measurements inserted into a laboratory vessel 22 filled with liquid. The immersion unit 21 is attached to a support tube 19 Height-adjustable cross arm. 23 suspended. The cross arm 2j5 is of a column 24, which is anchored in the foot 25.

Beim Anwendungsfall nach der Fig. 4 dient die Eintaucheinheit 21 zur Messung der Dichte von in der Rohrleitung 26 strömenden Flüssig-In the application according to FIG. 4, the immersion unit 21 is used for measuring the density of liquid flowing in the pipeline 26

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keiten. Die Eintaucheinheit 21 hängt hler In einem in die Rohrleitung 26 eintauchenden Einsatz 27. dem ciie Flüssigkeit über die Abzweigleitung 28 zugeführt wird. Der Einsatz 27 1st noch mit einem Zwischenrohr 29 versehen, so daß die Flüssigkeit über die Abzweigleitung 28 In die Ringkammer 30 strömt und dann von unten nach oben in den Meßraum 3I fließen kann, über die Abzweigleitung 32 gelangt die Flüssigkeit wieder In die Rohrleitung 26. Die Durchströ.nung des Meßraumes 31 wird durch das vorhandene Druckgefälle in der¹ Rohrleitung 26 zwischen der Eintrittsstelle 33 und der Austrittsstelle 34 erreicht. Der weit in die Rohrleitung 26 hineinragende Meßeinsatz 27 hält die Flüssigkeit im Meßraum 31 auf die Temperatur der Flüssigkeit in der Rohrleitung 26. so daß keine Meßfehler bei Änderung der Temperatur der Flüssigkeit auftreten können.opportunities. The immersion unit 21 hangs in an insert 27 which is immersed in the pipeline 26 and to which the liquid is supplied via the branch line 28. The insert 27 is also provided with an intermediate pipe 29 so that the liquid flows via the branch line 28 into the annular chamber 30 and can then flow from bottom to top into the measuring chamber 3I; via the branch line 32 the liquid returns to the pipeline 26. the Durchströ.nung the measuring space 31 is achieved by the existing pressure gradient in the pipe ¹ 26 between the point of entry 33 and the exit point 34th The measuring insert 27, which projects far into the pipeline 26, keeps the liquid in the measuring space 31 at the temperature of the liquid in the pipeline 26, so that no measuring errors can occur when the temperature of the liquid changes.

Bei dem Anwendungsfall nach Fig. 5 ist die Eintaucheinheit 21 für die Messung der Dichte der in der Rohrleitung 26 strömenden Flüssigkeit in einem getrennten Behälter 35 untergebracht, dem die Flüssigkeit über die By-pass-Leitungen 36 und 37 zugeführt wird. Die Drosselblende 38 dient zur Erzeugung des für die Durchströmung der By-pass-Leitungen erforderlichen Differenzdruckes.In the application according to FIG. 5, the immersion unit 21 is for the Measurement of the density of the liquid flowing in the pipeline 26 housed in a separate container 35, which the liquid is supplied via the by-pass lines 36 and 37. The throttle 38 is used to generate the differential pressure required for flow through the by-pass lines.

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Claims

1. Density meter for fluids, especially for liquids, in which the change in frequency of one of the inertial forces of the fluid to be determined which occurs when the density changes exposed vibrating body is measured, whereby the vibrating body as part of an electromagnetic vibratory system is excited in its natural frequency and its clamping end seated on a non-vibrating carrier, which also carries the excitation and pick-up coil, characterized in that, that a vibrating tongue (2) is provided as a vibrating body, the top with its clamping end (3) on the Side wall (5) of a rod carrier (1) is attached and at its freely swinging Zungenabsc'mitt (6) on both of them perpendicular to the side wall (5) of the rod carrier (1) standing broad, thin transmission pins (8, 9) made of ferromagnetic material rarely protrude Material carries that up close to the cores of the encapsulated, attached to the side of the bar support (l) Excitation coil (ll) and pick-up coil (12) are sufficient.

2. Density meter according to claim 1, characterized in that as magnets for the excitation coil (11) and bar magnets seated in the coil core for the pick-up coil (12) (2o) are provided, which are adapted in diameter approximately to the diameter of the thin transmission pins (8, 9).

J>. Density meter according to claims 1 and 2, characterized

characterized that the electrical connection

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