JP2001241987A - ただ１つの湾曲した測定管を有するコリオリの質量流量／密度センサ - Google Patents

ただ１つの湾曲した測定管を有するコリオリの質量流量／密度センサ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 頂点弧の頂点と入口／出口軸線との間隔が実
際上任意の大きさであることができるコリオリの質量流
量／密度センサを提示する。 【解決手段】 １つの平面内でＶ形に湾曲せしめられた
測定管（１）は、入口片（１１）と、出口片（１２）
と、入口弧（１３）と、出口弧（１４）と、頂点弧（１
５）と、入口弧を頂点弧と継ぎ目なしに結合する直線状
の第１の管片（１６）と、出口弧を頂点弧と継ぎ目なし
に結合する直線状の第２の管片（１７）とを有してい
る。これにより大きな測定精度で、頂点弧と入口片並び
に出口片との間隔を任意の大きさにすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも一時的
に管導管内を流れる流体の質量流量及び又は密度測定す
るためのコリオリ原理で働く質量流量／密度センサ−以
下においてはコリオリの質量流量／密度センサと呼ぶ−
に関する。コリオリの質量流量／密度センサはこのため
に管導管内に挿入され、管導管内に例えばフランジによ
って固定される。
【０００２】
【従来の技術】WO-A 99/51946、特に図９及び１０には
コリオリの原理で働く質量流量センサが記載されてお
り、この質量流量センサはもちろん密度センサでもあ
り、流体により少なくとも一時的に流過される、管導管
軸線を有する管導管内に挿入することができ、１つの平
面内で対称線に関して湾曲せしめられたただ１つの測定
管を有しており、この測定管は： − 該平面内に位置する入口軸線を備えた直線状の入口
片と、 − 該平面内に位置しかつ該入口軸線と一直線をなす出
口軸線を備えた直線状の出口片と、 − 入口弧と、 − 出口弧と、 − 頂点弧とを有し、その際 − 入口片は継ぎ目なしに入口弧と結合され、かつ出口
片は継ぎ目なしに出口弧と結合されており、 − 入口弧は頂点弧に継ぎ目なしに移行し、かつ頂点弧
は出口弧に継ぎ目なしに移行しており、 −− 入口片上には、測定管の管区分を形成する測定区
間の第１の仕切りのために、第１及び第２の締め付け体
が互いに向き合って取り付けられており、 −− 出口片上には、測定区間の第２の仕切りのため
に、第３及び第４の締め付け体が互いに向き合って取り
付けられており、 −− その際各締め付け体は、測定管に接触する内面
と、この内面及び測定管とは逆の側の外面とを有してお
り、 −−− 第１及び第２の締め付け体には、その縦軸線が
入口軸線に対して平行に延びているところの入口側の第
１のセンサ支持体が固定されており、かつ −−− 第３及び第４の締め付け体には、その縦軸線が
出口軸線に対して平行に延びているところの出口側の第
１のセンサ支持体が固定されており、 −− 該頂点弧にはサイズモ励起器が固定されており、 ―−− 該励起装置は該管区分を、管区分が流体で満た
されている場合にほぼ５００ Hz と１０００ Hz との間
である所属の固有振動数ｆ３の第３振動モードの振動に
励起し、かつ −− 該第１の管片及び第１のセンサ支持体には第１の
速度又は距離センサが、かつ該第２の管片及び第２のセ
ンサ支持体には第２の速度又は距離センサが、それぞ
れ、第３の振動モードでの励起の際に管導管から由来す
る障害によって生ずる管区分の曲げが第１の若しくは第
２のゼロ箇所を有している箇所において固定されてい
る。
【０００３】このコリオリの質量流量センサの構造原理
は次のような頂点弧しか許容しない。その頂点弧とは、
大きな曲率半径を有しており、あるいは別の言い方をす
れば、頂点と入口／出口軸線との間の間隔がほぼ１０ c
m 程度に過ぎないものである。より大きな間隔、特に１
０ cm の位よりも１つの位だけ大きい間隔に対しては、
WO-A 99/51946 の構造原理は適していない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題は、前述の構造原理から出発して、頂点弧の頂点と入
口／出口軸線との間隔が実際上任意の大きさであること
ができるコリオリの質量流量／密度センサを提示するこ
とである。同時に、例えば測定値の０.５％程度の可及
的に正確な測定結果が達成可能であるようにする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の第１変化形では、流体により少なくとも一
時的に流過され、管導管軸線を有している管導管内に挿
入することのできるコリオリの質量流量／密度センサ
は、１つの平面内で対称線に関してＶ形に湾曲せしめら
れたただ１つの測定管を備え、この測定管は： − 該平面内に位置する入口軸線を備えた直線状の入口
片と、 − 該平面内に位置しかつ該入口軸線と一直線をなす出
口軸線を備えた直線状の出口片と、 − 入口弧と、 − 出口弧と、 − 頂点弧とを有し、 −− 入口片は継ぎ目なしに入口弧と結合され、かつ出
口片は継ぎ目なしに出口弧と結合されており、 − 入口弧を頂点弧と継ぎ目なしに結合する直線状の第
１の管片と、 − 出口弧を頂点弧と継ぎ目なしに結合する直線状の第
２の管片とを有し、 −− 第１の管片上には入口弧の近くで、測定管の管区
分を形成する測定区間の第１の仕切りのために、第１及
び第２の締め付け体が互いに向き合って取り付けられて
おり、 −− 第２の管片上には出口弧の近くで、測定区間の第
２の仕切りのために、第３及び第４の締め付け体が互い
に向き合って取り付けられており、 −− その際各締め付け体は、測定管に接触する内面
と、この内面及び測定管とは逆の側の外面とを有してお
り、 −−− 第１及び第３の締め付け体の外面には第１の偏
平体が固定され、かつ −−− 第２及び第４の締め付け体の外面には第２の偏
平体が固定されており、 −−−− 該両方の偏平体は第１のスペーサウェブを挟
んで第１の縦側縁において、かつ第２のスペーサウェブ
（３４）を挟んで第２の縦側縁において、互いにかつ締
め付け体とねじ結合されており、 −−−− 該両方の偏平体には対向振動体が固定されて
おり、この対向振動体は対称線に沿って頂点弧にまで延
びていて、そこで、主軸線を有する励起装置の第１の部
分を支持しており、この励起装置の第２の部分は頂点弧
に固定されており、 −−−− 該励起装置は該管区分を、所属の固有振動数
ｆ３の第３振動モードの振動に励起し、 −−−− 該第１の偏平体上には、その縦軸線が第１の
管片に対して平行に延びているところの入口側の第１の
センサ支持体が固定されており、かつその縦軸線が第２
の管片に対して平行に延びているところの出口側の第２
のセンサ支持体が固定されており、かつ −−−− 該第２の偏平体上には、その縦軸線が第１の
センサ支持体に対して平行に延びているところの入口側
の第１の固定支持体が固定されており、かつその縦軸線
が第２のセンサ支持体に対して平行に延びているところ
の出口側の第２の固定支持体が固定されており、 −− 該第１の管片及び第１のセンサ支持体には第１の
速度又は距離センサが、かつ該第２の管片及び第２のセ
ンサ支持体には第２の速度又は距離センサが、それぞ
れ、第３の振動モードでの励起の際に管導管から由来す
る障害によって生ずる管区分の曲げが第１の若しくは第
２のゼロ箇所を有している箇所において固定されてお
り、かつ −− 該入口片及び出口片は支持枠により保持されてお
り、 −−− 該支持枠にはケーシングが固定されており、こ
のケーシングはその都度の固定支持体において、第１の
若しくは第２の速度又は距離センサに向き合って位置し
ている第１の若しくは第２のスペーサによって固定され
ている。
【０００６】前記課題を解決するために、本発明の第２
変化形では、流体により少なくとも一時的に流過され、
管導管軸線を有している管導管内に挿入することのでき
るコリオリの質量流量／密度センサは、１つの平面内で
対称線に関してＶ形に湾曲せしめられたただ１つの測定
管を備え、この測定管は： − 該平面内に位置する入口軸線を備えた直線状の入口
片と、 − 該平面内に位置しかつ該入口軸線と一直線をなす出
口軸線を備えた直線状の出口片と、 − 入口弧と、 − 出口弧と、 − 頂点弧とを有し、 −− 入口片は継ぎ目なしに入口弧と結合され、かつ出
口片は継ぎ目なしに出口弧と結合されており、 − 入口弧を頂点弧と継ぎ目なしに結合する直線状の第
１の管片と、 − 出口弧を頂点弧と継ぎ目なしに結合する直線状の第
２の管片とを有し、 −− 第１の管片上には入口弧の近くで、測定管の管区
分を形成する測定区間の第１の仕切りのために、第１及
び第２の締め付け体が互いに向き合って取り付けられて
おり、 −− 第２の管片上には出口弧の近くで、測定区間の第
２の仕切りのために、第３及び第４の締め付け体が互い
に向き合って取り付けられており、 −− その際各締め付け体は、測定管に接触する内面
と、この内面及び測定管とは逆の側の外面とを有してお
り、 −−− 第１及び第３の締め付け体の外面には第１の偏
平体が固定され、かつ −−− 第２及び第４の締め付け体の外面には第２の偏
平体が固定されており、 −−−− 該両方の偏平体は第１のスペーサウェブを挟
んで第１の縦側縁において、かつ第２のスペーサウェブ
を挟んで第２の縦側縁において、互いにかつ締め付け体
とねじ結合されており、 −−−− 該両方の偏平体には対向振動体が固定されて
おり、この対向振動体は対称線に沿って頂点弧に向かっ
て延びていて、頂点弧の前で終わっており、 −−−− 該第１の偏平体上には、その縦軸線が第１の
管片に対して平行に延びているところの入口側の第１の
センサ支持体が固定されており、かつその縦軸線が第２
の管片に対して平行に延びているところの出口側の第２
のセンサ支持体（６２）が固定されており、かつ −−−− 該第２の偏平体上には、その縦軸線が第１の
センサ支持体に対して平行に延びているところの入口側
の第１の固定支持体が固定されており、かつその縦軸線
が第２のセンサ支持体に対して平行に延びているところ
の出口側の第２の固定支持体が固定されており、 −− 該頂点弧にはサイズモ励起器が固定されており、 −−− このサイズモ励起器は該管区分を、所属の固有
振動数ｆ３の第３振動モードの振動に励起し、 −− 該第１の管片及び第１のセンサ支持体には第１の
速度又は距離センサが、かつ該第２の管片及び第２のセ
ンサ支持体には第２の速度又は距離センサが、それぞ
れ、第３の振動モードでの励起の際に管導管から由来す
る障害によって生ずる管区分の曲げが第１の若しくは第
２のゼロ箇所を有している箇所において固定されてお
り、かつ −− 該入口片及び出口片は支持枠により保持されてお
り、 −−− 該支持枠にはケーシングが固定されており、こ
のケーシングはその都度の固定支持体において、第１の
若しくは第２の速度又は距離センサに向き合って位置し
ている第１の若しくは第２のスペーサによって固定され
ている。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の両方の変化形の第１の好
ましい実施の形態によれば、第１の管片上において頂点
弧の近くに、かつほぼ、第３の振動モードの振動の節が
生ずるところに、第１の負荷質量が固定され、かつ対称
線に対して対称的に第２の管区分上に第２の負荷質量が
固定されている。
【０００８】本発明の第２の好ましい実施の形態によれ
ば、励起装置は頂点弧及び対向振動体に次のように、す
なわち励起装置の主軸線が頂点弧の直径の方向で対称線
に対して垂直に延びるように、固定されている。
【０００９】本発明の第３の好ましい実施の形態によれ
ば、励起装置が頂点弧及び対向振動体に次のように、す
なわち励起装置の主軸線が頂点弧の直径に対して平行に
かつ対称線に対して垂直に延びかつ頂点弧とケーシング
との間に位置するように、固定されている。
【００１０】本発明の別の好ましい実施の形態によれ
ば、対向振動体上で偏平体の近くに補償体が固定されて
おり、この補償体の縦軸線は対称線に対して垂直に延
び、かつこの補償体は、第３の振動モードに所属するコ
リオリモードの動的なバランスに役立つ。
【００１１】本発明の別の好ましい実施の形態によれ
ば、両方の偏平体及び第１のスペーサウェブが対称線に
沿って第１の切り欠きを、かつ両方の偏平体、第２のス
ペーサウェブ及び対向振動体が対称線に沿って第２の切
り欠きを、それぞれトーション片を残して、有してい
る。
【００１２】本発明の別の好ましい実施の形態によれ
ば、トーション片は共通の回り継ぎ手として構成されて
いる。
【００１３】本発明の別の好ましい実施の形態によれ
ば、第１の、第２の、第３の及び第４の締め付け体は同
じ質量を有している。
【００１４】本発明の更に別の好ましい実施の形態によ
れば、ケーシングは平らな薄板から組み立てられてい
て： − 第１の中心平面を有する前方薄板、 − 第２の中心平面を有する後方薄板、 − 第３の中心平面を有する頂部薄板、 − 第４の中心平面を有する第１の側方薄板、及び − 第５の中心平面を有する第２の側方薄板を有し、そ
の際 −− 第１及び第２の中心平面は偏平体に対して平行で
あり、 −− 第３の中心平面は測定管が湾曲せしめられている
平面に対して垂直であり、 −− 第４の中心平面は第１の管片に対して平行であ
り、 −− 第５の中心平面は第２の管片に対して平行であ
り、 −− 後方薄板はスペーサを介して固定支持体に固定さ
れている。
【００１５】
【発明の効果】本発明の１つの利点は、コリオリの質量
流量／密度センサの構造長さ、要するに入口／出口軸線
に沿った長さを、WO-A 99/51946 に記載されている配置
の構造長さに比較して、著しく短くし得ることである。
このことは、なかんずく測定管のＶ形状に帰することが
できる。したがって全体として所望の測定精度を有する
コンパクトなセンサが生ずる。
【００１６】本発明の別の利点は、従来の配置において
生じることが可能であった効果が生じないことである。
この効果とは、測定管が管導管から由来する振動によ
り、単に測定管を介して機械的に互いに結合されている
だけであって、しかしながらそれ以外には互いに無関係
である締め付け体によって、機械的な振動を励起せしめ
られ、この機械的な振動は第３の振動モードの振動数よ
りも低い振動数を有しているという、効果である。低い
振動数の振動は、第３の振動モードの振動と同じように
センサにより電気信号に変換せしめられ、この電気信号
内で妨害信号として含まれている。しかしながら本発明
の配置では、入口側の締め付け体は出口側の締め付け体
となかんずく偏平体によって充分に剛性的に結合されて
おり、したがって低振動数の振動の励起は実際上抑制さ
れている。
【００１７】
【実施例】以下においては、図面に示した実施例によっ
て本発明を詳細に説明する。機能の同じ部分には種々の
図において同じ符号が付けられているが、後続の図の説
明においては必要な場合にだけ説明を繰り返す。
【００１８】図１〜３には、本発明の第１変化形による
コリオリの質量流量／密度センサ１０の１実施例がそれ
ぞれ部分的に断面して示されている。図１においては後
述するケーシングの部分は取り除かれており、コリオリ
の質量流量／密度センサ１０の内部構造を見ることがで
きる。図３においては図１のこの内部構造から若干のコ
ンポーネントが取り除かれており、したがってこれらの
コンポーネントにより図１において隠されていたコンポ
ーネントを見ることができる。図１には図２の部分的に
断面した側面図が所属しており、その際断面は図１のＩ
−Ｉ線に沿って行われている。図１〜３は以下において
一緒に説明するので、一緒に見られたい。
【００１９】コリオリの質量流量／密度センサ１０はた
だ１つの測定管１を有し、この測定管は１つの平面−こ
れは図１の図平面である−内で、同時に図２のための断
面線である対称線Ｉ−Ｉに関してＶ形に湾曲せしめられ
ている。測定管１は直線状の入口片１１を有しており、
これは前記平面内に位置する入口軸線を有している。更
に測定管１は直線状の出口片１２を有しており、これ
は、前記平面内に位置していて入口軸線と一直線をなす
出口軸線を有している。これによりコリオリの質量流量
／密度センサ１０は直線状の管導管内に挿入することが
できる。
【００２０】測定管１は更に入口弧１３，出口弧１４及
び頂点弧１５を有し、その際入口片１１は継ぎ目なしに
入口弧１３と結合されており、かつ出口片１２は継ぎ目
なしに出口弧１４と結合されている。
【００２１】測定管１は最後に直線状の第１の管片１６
及び直線状の第２の管片１７を有している。管片１６は
継ぎ目なしに入口弧１３を頂点弧１５と結合し、かつ管
片１７は継ぎ目なしに頂点弧１５を出口弧１４と結合し
ており、したがって測定管１はただ１つの部品から成っ
ていて、適当な曲げ装置内で直線状の管片から曲げるこ
とができる。測定管１はＶ形に曲げられており、要する
に直線状でないので、測定管は特に鋼、好ましくは特殊
鋼から製作することができる。
【００２２】この実施例では、入口片１１は第１のフラ
ンジ１１０内に、かつ出口片１２は第２のフランジ１２
０内に、開口している。既に最初に述べたように、コリ
オリの質量流／密度センサ１０はフランジ１１０，１２
０によって管導管内に挿入され、圧力密に固定される。
【００２３】フランジ１１０の内面内にはスリーブ１１
１が開口しており、このスリーブは入口片１１を取り囲
んでいて、入口片の補強に役立っており、かつ例えば入
口片上に押しはめられ、その際シールリング１１２が入
口片１１とスリーブ１１１との間に挿入されている。
【００２４】同じような形式で、フランジ１２０の内面
内にスリーブ１２１が開口しており、このスリーブは出
口片１２を取り囲んでおり、出口片の補強に役立ち、か
つ例えば出口片上に押しはめられ、その際シールリング
１２２が出口片１２とスリーブ１２１との間に挿入され
ている。
【００２５】管片１６上には入口弧１３の近くで、第１
及び第２の締め付け体が互いに向き合って取り付けられ
ている。図２においてはこれらの締め付け体は、隠され
ているので、見ることができず、これに対し図３におい
ては第２の締め付け体２２だけを見ることができる。こ
れら両方の締め付け体は第１の締め付け体対２を形成し
ており、測定管１の管区分を形成する測定区間の第１の
仕切りを形成している。
【００２６】測定管１７上には出口弧１４の近くで、第
３及び第４の締め付け体２３，２４が互いに向き合って
取り付けられている。図２においては両方の締め付け体
２３，２４を見ることができ、これに対し図３において
は第４の締め付け体２４しか見えない。これら両方の締
め付け体は第２の締め付け体対３を形成しており、測定
管１の管区分を形成する測定区間の第２の仕切りを形成
している。これら４つの締め付け体は好ましくは同じ質
量を有している。
【００２７】したがって測定区間は図３において締め付
け体対２の下縁から締め付け体対３の下縁にまで延びて
おり、これらの締め付け体対は、次のような管区分、す
なわち運転中振動せしめられ、かつそれに、流体が流れ
ている場合に、コリオリの力が作用する管区分を仕切
る。
【００２８】各締め付け体は、測定管１の外面の形状に
適合させておくことができる測定管１に接触する内面
と、測定管の外面及び測定管１とは逆の側の、好ましく
は平らな、外面とを有している。第１及び第３の締め付
け体２３の外面には第１の偏平体３１が、かつ第２及び
第４の締め付け体２２，２４には第２の偏平体３２が固
定されている。
【００２９】両方の偏平体３１，３２は第１のスペーサ
ウェブ３３を挟んで第１の縦側縁において、かつ第２の
スペーサウェブ３４を挟んで第２の縦側縁において、互
いにかつ締め付け体とねじ結合されている。このために
は図面に示したねじ（その１つが符号３１１で示されて
いる）が役立つ。
【００３０】スペーサウェブ３３，３４の厚さ及び測定
管１を締め込んだ締め付け体対２，３の厚さは互いに調
和せしめられていて、両方の偏平体が実際上ねじれなし
に互いにねじ結合されているようになっている。更に各
締め付け体対２，３の締め付け体の厚さは測定管１の外
径に調和せしめられていて、所属の締め付け体が測定管
１を、ねじ結合された状態において、固く締め付け、か
つそれらの内面が互いにぴったりと接触するようになっ
ている。
【００３１】対向振動体４１は両方の偏平体３１，３２
に固定されており、この対向振動体は対称線Ｉ−Ｉに沿
ってかつ好ましくは対称線に対して対称的に頂点弧１５
にまで延びていて、そこで、主軸線５３を有している励
起装置５０の第１の部分５１を支持しており、この励起
装置の第２の部分５２は頂点弧１５に固定されている。
部分５１は例えば電気力学的な励起装置の永久磁石若し
くはコイルであり、かつ部分５２はコイル若しくは永久
磁石である。
【００３２】本発明の第１変化形の好ましい実施形態で
は、図１〜３に示されているように、励起装置５０は頂
点弧１６５及び対向振動体４１に、その主軸線５３が頂
点弧１５の直径の方向に延びているように、固定されて
いる。
【００３３】本発明の第１変化形の別の好ましい実施形
態においては、図１〜３には図面を見やすくするために
示されていないが、励起装置は頂点弧及び対向振動体
に、その主軸線が頂点弧の直径に対して平行に延びかつ
頂点弧とケーシングとの間に位置しているように、固定
されている。これによって励起装置の効率を改善するこ
とができ、例えば励起装置の主軸線が図１〜３に示した
位置に対して測定管のほぼ直径だけずらされていると、
約２５％だけの改善が生じる。
【００３４】励起装置５０は管区分ひいては測定区間
を、所属の固有振動数ｆ３の第３の振動モードの振動に
励起する。流体で満たされている管区分の場合には、こ
れは普通はほぼ５００ Hz と１０００ Hz との間であ
る。
【００３５】第３の振動モードは、締め付け体対２，３
の間に同時に単に２つの振動の節及びその１つが頂点弧
１５にある３つの振動の腹が生じるような、管区分の振
動でる。この第３の振動モードは所属の固有振動数ｆ３
を有し、振動する弦の第２の上音と比較可能である。
【００３６】これに対し第２の振動モードは、締め付け
体２，３の間に同時に単にただ１つの、それも頂点弧１
５における振動の節及び２つの振動の腹が生じるよう
な、管区分の振動である。この第２の振動モードは固有
振動数ｆ２を有し、弦の第１の上音と比較可能である。
【００３７】第３の振動モードの固有振動数ｆ３は本発
明においては、固有振動数ｆ１を有する基本振動モード
である第１の振動モードの振動数のほぼ５倍の値であ
る。この第１の振動モードは締め付け体対２，３の間で
頂点弧１５にただ１つの振動の腹を有し、振動の節は有
していない。
【００３８】本発明によりその固有振動数ｆ３に励起さ
れる第３の振動モードに対して付加的に、流体が流動す
る場合には、前述の第２の振動モード及びまた固有振動
数ｆ ４を有する相応する第４の振動モードが生じる。こ
れら両方のモードはコリオリのモードと呼ぶことができ
る。固有振動数ｆ２，ｆ４については、本発明では近似
的に次の数値が当てはまる： ｆ２≒０.６ｆ３； ｆ４≒１.７ｆ３ 両方の固有振動数ｆ２，ｆ４を有する信号は後述するセ
ンサによっては個々に受け取ることはできない。それは
これらのセンサは、単に測定管１だけが振動するところ
の前述の第３の振動モードの固有振動数ｆ３だけを有し
ているからである。しかし両方のコリオリのモードは、
流体が流動する場合に生じかつ質量流量のための尺度と
なるセンサ信号の間の位相ずれを生ぜしめる。
【００３９】測定管１の第３の振動モードをバランスす
るために対向振動体４１が役立つ。これら両方のコンポ
ーネントは要するに実際上互いに同じ振動数で、しかし
互いに逆向きに振動する。
【００４０】偏平体３１上には、縦軸線が管片１６に対
して平行に延びているところの入口側の第１のセンサ支
持体６１及び縦軸線が管片１７に対して平行に延びてい
るところの出口側の第２のセンサ支持体６２が固定され
ている。
【００４１】偏平体３２上には、縦軸線がセンサ支持体
６１に対して平行に延びているところの入口側の第１の
固定支持体及び縦軸線がセンサ支持体６２に対して平行
に延びているところの第２の固定支持体６４が固定され
ている。第１の固定支持体は図１〜３においては、隠さ
れているので、示されていないが、対称線Ｉ−Ｉに対し
て鏡像対称的に位置しており、したがって固定支持体６
４によって極めて簡単に推測することができる。
【００４２】管片１６及びセンサ支持体６１には第１の
速度又は距離センサ７１が、かつ管片１７及びセンサ支
持体６２には第２の速度又は距離センサ７２が、それぞ
れ、第３の振動モードにおける励起の際に、管導管に由
来する妨害によって生ずる管区分の曲げが第１の若しく
は第２のゼロ箇所を有しているところに、固定されてい
る。
【００４３】管片１６，１７におけるこれらのゼロ箇所
の位置は経験的に簡単に調べることができる。これらの
ゼロ箇所は、励起装置５０が頂点弧１５の頂点に、ひい
ては測定区間の中心に固定されているので、締め付け体
対２，３から同じ間隔のところに位置しており、均質な
測定管の場合にはこの間隔は測定区間の長さのほぼ０.
２１倍である。ゼロ箇所のその都度の位置は第３の振動
モードの振動の節のその都度の場所とは関係がなく、換
言すればこれらの場所は互いに無関係である。
【００４４】センサ７１，７２は速度又は距離センサで
ある。速度センサは正弦波形のセンサ信号であり、この
センサ信号の、励起装置５０により生ぜしめられる正弦
波形の測定区間運動に対する位相ずれは９０°に等し
い。これに対し距離センサが生ぜしめる正弦波形のセン
サ信号の、励起装置５０により生ぜしめられる正弦波形
の測定区間運動に対する位相ずれはゼロに等しい。
【００４５】入口片１１及び出口片１２は１つの支持枠
３５によって保持されている。この実施例ではこの保持
は、専ら支持枠３５に溶接又は硬ろう接されているスリ
ーブ１１１，１２１を介して行われ、換言すれば支持枠
３５は入口片１１及び出口片１２には接触していない。
【００４６】支持枠３５にはケーシング８が例えば溶接
又は硬ろう接によって固定されており、このケーシング
は第１の固定支持体に、第１の速度又は距離センサ７１
と向き合っている第１のスペーサによって固定されてい
る。ケーシング８は更に固定支持体６４に、第２の速度
又は距離センサ７２と向き合っている第２のスペーサ９
２によって固定されている。
【００４７】第１のスペーサは図１〜３においては、隠
されているので、やはり示されていないが、対称線Ｉ−
Ｉに対して鏡像対称的に位置しており、したがってスペ
ーサ９２によって極めて簡単に推測することができる。
【００４８】ケーシング８は本発明の好ましい実施形態
では平らな薄板を特に溶接又は硬ろう接によって互いに
結合して構成されている。ケーシング８は、第１の中心
平面を有する前方薄板８１と、第２の中心平面を有する
後方薄板８２と、第３の中心平面を有する頂部薄板８３
と、第４の中心平面を有する第１の側方薄板８４と、第
５の中心平面を有する第２の側方薄板８５を有してい
る。
【００４９】第１の中心平面及び第２の中心平面は第１
及び第２の偏平体３１，３２に対して平行である。第３
の中心平面は、測定管１が曲げられている平面に対して
垂直である。第４の中心平面は管片１６に対して平行で
あり、第５の中心平面は管片１７に対して平行である。
後方の薄板８２はスペーサを介して固定支持体に固定さ
れている。
【００５０】図３においてはなお、本発明の第１変化形
の好ましい実施の形態が破線で示されている。第１の管
片１６上には頂点弧１５の近くで、かつほぼ、運転中第
３の振動モードの振動の節が生ずるところに、第１の負
荷質量１６１が固定されており、かつ対称線Ｉ−Ｉに対
して対称的に第２の管片１７上に第２の負荷質量１７１
が固定されている。前述の振動の節の箇所は経験的にあ
るいは計算により簡単に調べることができ、その際負荷
質量の正確な位置決めは重要ではない。
【００５１】負荷質量１６１，１７１によって、前述の
振動の節の位置を、負荷質量のない配置に対して、測定
管１に沿って簡単にずらすことができる。負荷質量１６
１，１７１により励起装置５０の効率を負荷質量のない
配置に対して著しく高めることができる。測定の示した
ところでは、この効率の上昇は５０％にまで達すること
ができる。
【００５２】励起装置の効率は、負荷質量１６１，１７
１に対して付加的に前述の励起装置の好ましい構成を適
用すると、更に高めることができる。すなわち、励起装
置を頂点弧及び対向振動体に、その主軸線が頂点弧の直
径に対して平行に延びるように、固定するのである。
【００５３】図４においては部分的に断面して、本発明
の第２変化形によるコリオリの質量／密度センサ１０′
の縦方向の図が示されており、かつ図５には図４のII−
II線に沿って部分的に断面した側面図が示されている。
コンポーネントの図示に関しては、図４及び５は図１及
び２に相応する。図４及び５においては、図１〜３のコ
ンポーネントに相応するコンポーネントには同じ符号に
ダッシュ記号を付けて示してある。
【００５４】本発明の第２の変化形が第１の変化形と異
なる点は、一面では、対向振動体１′が頂点弧１５′に
まで導かれておらず、その前で終わっていることであ
る。したがって、図１〜３の励起装置５０の一部を対向
振動体４１′に固定することは不可能である。
【００５５】したがって本発明の第２の変化形では他面
において、図１〜３の励起装置５０の代わりに、最初に
指摘した WO-A 99/51946 に詳細に記載されているよう
なサイズモ励起器５０′が使用される。
【００５６】対向振動体４１若しくは４１′の、図１〜
３の偏平体３１，３２における固定箇所若しくは図４及
び５の相応する偏平体３１′，３２′における固定箇所
を超えて延びている長さ、立体的な形状及び質量は全体
として、コリオリの質量流量／密度センサ１０若しくは
１０′の寸法、特に測定管１若しくは１′の所定の公称
口径、その壁厚ひいてはその質量並びに締め付け体、ス
ペーサウェブ及び偏平体の質量に関連している。
【００５７】対向振動体４１若しくは４１′の長さ、立
体的な形状及び質量は、コリオリの質量流量／密度セン
サを製作する各公称口径に対して、運転中、つまり測定
管１が振動している場合に、入口片１１若しくは１１′
及び又はフランジ１１０若しくは１１０′及び出口片１
２若しくは１２′及び又はフランジ１２０若しくは１２
０′において可及的に振動が生じないようにするという
基準によって調べられる。
【００５８】振動がないことは、例えば経験的に、その
都度のフランジ範囲に加速度センサを取り付けておくこ
とによって、調べることができる。もちろんよりスマー
トには、対向振動体４１若しくは４１′を有限要素法に
よる計算プログラムによって寸法決めすることである。
【００５９】図３には更になお、別の好ましい実施形態
が破線で示されており、これは本発明の両方の変化形に
おいて適用することができる。対向振動体４１上におい
て偏平体３１，３２の近くに補償体４１１が固定されて
いる。補償体４１１の縦軸線は対称線Ｉ−Ｉに対して垂
直に延びている。この補償体は、第３の振動モードに所
属する振動数ｆｃの前述のコリオリモードの動力学的な
バランスに役立ち、この振動数において対向振動体４１
に対して逆位相で振動する。補償体４１１の寸法、立体
的な形状及び質量はやはり経験的にあるいは有限要素法
の計算プログラムによって調べることができる。
【００６０】図６には、図３と比較し得る形式でかつ部
分的に断面して、本発明の両方の変化形の好ましい実施
の形態の縦方向の図が示されている。図６においては、
そのうちの偏平体３２しか示されていない両方の偏平体
及びスペーサウェブ３３は対称線Ｉ−Ｉに沿って第１の
切り欠き３６を備えている。
【００６１】更に両方の偏平体、スペーサウェブ３４及
び対向振動体は対称線Ｉ−Ｉに沿って第２の切り欠き３
７を備えている。切り欠き３６，３７は、各偏平体にお
いてトーション片（図６においてはトーション片３８が
示されている）が残されるような程度にだけ、互いに接
近せしめられて形成されている。好ましくは、両方のト
ーション片は回り継ぎ手として構成されている。完全に
対向振動体内にも延びている切り欠き３７によって、対
向振動体は２つの部分４１１，４１２に分割されてい
る。
【００６２】図６に示した実施の形態は、やはり既に述
べたコリオリモードの動力学的なバランスに役立つ。そ
れは、トーション片は、図６の左側の偏平体部分が右側
の偏平体部分に対して図平面に関して測定管１のコリオ
リモードに対して逆位相で前後に動くことを可能にする
からである。
【００６３】どのような励起回路からサイズモ励起器５
０′若しくは励起装置５０が給電され、かつどのような
測定チャンネル回路により速度又は距離センサ７１，７
２から取り出された電圧が質量流信号及び密度信号に処
理されるかは、本発明の範囲外であるので、励起回路及
び測定チャンネル回路はここでは詳細に説明することは
しない。既に以前からこのために使用されている普通
の、かつ当業者にとって周知の回路を利用することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１変化形によるコリオリの質量流量
／密度センサの縦方向の図を部分的に断面して示す。
【図２】図１のＩ−Ｉ線に沿った部分的に断面した側面
図を示す。
【図３】図１のコリオリの質量流量／密度センサの別の
縦方向の図を部分的に断面して示し、その際図１の若干
の部分は示されていない。
【図４】本発明の第２変化形によるコリオリの質量流量
／密度センサの縦方向の図を部分的に断面して示す。
【図５】図４のII−II線に沿った部分的に断面した側面
図を示す。
【図６】本発明の両方の変化形の好ましい実施形態の縦
方向の図を、図３と比較し得る形式でかつ部分的に断面
して示す。
【符号の説明】
１ 測定管、 １′ 測定管、 ２ 第１の締め付け体
対、 ３ 第２の締め付け体対、 ８ ケーシング、
８′ ケーシング、 １０ コリオリの質量流量／密度
センサ、 １０′ コリオリの質量流量／密度センサ、
１１ 入口片、１１′ 入口片、 １２ 出口片、
１２′出口片、 １３ 入口弧、 １４出口弧、 １５
頂点弧、 １５′ 頂点弧、 １６ 管片、 １７
管片、２２ 第２の締め付け体、 ２３ 第３の締め付
け体、 ２４ 第４の締め付け体、 ３１ 第１の偏平
体、 ３１′ 第１の偏平体、 ３２ 第２の偏平体、
３２′ 第２の偏平体、 ３３ 第１のスペーサウェ
ブ、 ３４ 第２のスペーサウェブ、 ３５ 支持枠、
３６ 第１の切り欠き、 ３７ 第２の切り欠き、
３８ トーション片、 ４１ 対向振動体、 ４１′
対向振動体、４１１ 部分、 ４１２ 部分、 ５０
励起装置、 ５０′ 励起装置、サイズモ励起器、 ５
１ 第１の部分、 ５２ 第２の部分、 ５３ 主軸
線、 ６１ 第１のセンサ支持体、 ６２ 第２のセン
サ支持体、 ６４ 固定支持体、７１ 第１の速度又は
距離センサ、 ７２ 第２の速度又は距離センサ、 ８
１ 前方薄板、 ８２ 後方薄板、 ８３ 頂部薄板、
８４ 第１の側方薄板、 ８５ 第２の側方薄板、
９２ スペーサ、 １１０ フランジ、 １１０′ フ
ランジ、 １１１ スリーブ、 １１２ シールリン
グ、 １２０ フランジ、 １２０′ フランジ、 １
２１ スリーブ、 １２２ シールリング、１６１ 第
１の負荷質量、 １７１ 第２の負荷質量、 ３１１
符号（ねじ）、 ４１１ 補償体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルフレート リーダー ドイツ連邦共和国 ランツフート ブーヘ ンシュトラーセ ９ (72)発明者 アルフレート ヴェンガー スイス国 ネフテンバッハ シュールシュ トラーセ 170 (72)発明者 ライナー ローレンツ ドイツ連邦共和国 レルラッハ バスラー シュトラーセ 69

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流体により少なくとも一時的に流過さ
    れ、管導管軸線を有している管導管内に挿入することの
    できるコリオリの質量流量／密度センサであって、１つ
    の平面内で対称線に関してＶ形に湾曲せしめられたただ
    １つの測定管を備え、この測定管は： − 該平面内に位置する入口軸線を備えた直線状の入口
    片と、 − 該平面内に位置しかつ該入口軸線と一直線をなす出
    口軸線を備えた直線状の出口片と、 − 入口弧と、 − 出口弧と、 − 頂点弧とを有し、 −− 入口片は継ぎ目なしに入口弧と結合され、かつ出
    口片は継ぎ目なしに出口弧と結合されており、 − 入口弧を頂点弧と継ぎ目なしに結合する直線状の第
    １の管片と、 − 出口弧を頂点弧と継ぎ目なしに結合する直線状の第
    ２の管片とを有し、 −− 第１の管片上には入口弧の近くで、測定管の管区
    分を形成する測定区間の第１の仕切りのために、第１及
    び第２の締め付け体が互いに向き合って取り付けられて
    おり、 −− 第２の管片上には出口弧の近くで、測定区間の第
    ２の仕切りのために、第３及び第４の締め付け体が互い
    に向き合って取り付けられており、 −− 各締め付け体は、測定管に接触する内面と、この
    内面及び測定管とは逆の側の外面とを有しており、 −−− 第１及び第３の締め付け体の外面には第１の偏
    平体が固定され、かつ −−− 第２及び第４の締め付け体の外面には第２の偏
    平体が固定されており、 −−−− 該両方の偏平体は第１のスペーサウェブを挟
    んで第１の縦側縁において、かつ第２のスペーサウェブ
    を挟んで第２の縦側縁において、互いにかつ締め付け体
    とねじ結合されており、 −−−− 該両方の偏平体には対向振動体が固定されて
    おり、この対向振動体は対称線に沿って頂点弧にまで延
    びていて、そこで、主軸線を有する励起装置の第１の部
    分を支持しており、この励起装置の第２の部分は頂点弧
    に固定されており、 −−−− 該励起装置は該管区分を、所属の固有振動数
    ｆ３の第３振動モードの振動に励起し、 −−−− 該第１の偏平体上には、その縦軸線が第１の
    管片に対して平行に延びているところの入口側の第１の
    センサ支持体が固定されており、かつその縦軸線が第２
    の管片に対して平行に延びているところの出口側の第２
    のセンサ支持体が固定されており、かつ −−−− 該第２の偏平体上には、その縦軸線が第１の
    センサ支持体に対して平行に延びているところの入口側
    の第１の固定支持体が固定されており、かつその縦軸線
    が第２のセンサ支持体に対して平行に延びているところ
    の出口側の第２の固定支持体が固定されており、 −− 該第１の管片及び第１のセンサ支持体には第１の
    速度又は距離センサが、かつ該第２の管片及び第２のセ
    ンサ支持体には第２の速度又は距離センサが、それぞ
    れ、第３の振動モードでの励起の際に管導管から由来す
    る障害によって生ずる管区分の曲げが第１の若しくは第
    ２のゼロ箇所を有している箇所において固定されてお
    り、 −− 該入口片及び出口片は支持枠により保持されてお
    り、 −−− 該支持枠にはケーシングが固定されており、こ
    のケーシングはその都度の固定支持体において、第１の
    若しくは第２の速度又は距離センサに向き合って位置し
    ている第１の若しくは第２のスペーサによって固定され
    ている、コリオリの質量流量／密度センサ。
  2. 【請求項２】 第１の管片上において頂点弧の近くに、
    かつほぼ、第３の振動モードの振動の節が生ずるところ
    に、第１の負荷質量が固定され、かつ対称線に対して対
    称的に第２の管区分上に第２の負荷質量が固定されてい
    る、請求項１記載のコリオリの質量流量／密度センサ。
  3. 【請求項３】 励起装置が頂点弧及び対向振動体に次の
    ように、すなわち励起装置の主軸線が頂点弧の直径の方
    向で対称線に対して垂直に延びるように、固定されてい
    る、請求項１記載のコリオリの質量流量／密度センサ。
  4. 【請求項４】 励起装置が頂点弧及び対向振動体に次の
    ように、すなわち励起装置の主軸線が頂点弧の直径に対
    して平行で対称線に対して垂直に延びかつ頂点弧とケー
    シングとの間に位置するように、固定されている、請求
    項１記載のコリオリの質量流量／密度センサ。
  5. 【請求項５】 対向振動体上で偏平体の近くに補償体が
    固定されており、この補償体の縦軸線は対称線に対して
    垂直に延び、かつこの補償体は、第３の振動モードに所
    属するコリオリモードの動的なバランスに役立つ、請求
    項１記載のコリオリの質量流量／密度センサ。
  6. 【請求項６】 両方の偏平体及び第１のスペーサウェブ
    が対称線に沿って第１の切り欠きを、かつ両方の偏平
    体、第２のスペーサウェブ及び対向振動体が対称線に沿
    って第２の切り欠きを、それぞれトーション片を残し
    て、有している、請求項１記載のコリオリの質量流量／
    密度センサ。
  7. 【請求項７】 トーション片が共通の回り継ぎ手として
    構成されている、請求項７記載のコリオリの質量流量／
    密度センサ。
  8. 【請求項８】 第１の、第２の、第３の及び第４の締め
    付け体が同じ質量を有している、請求項１記載のコリオ
    リの質量流量／密度センサ。
  9. 【請求項９】 ケーシングが平らな薄板から組み立てら
    れていて： − 第１の中心平面を有する前方薄板、 − 第２の中心平面を有する後方薄板、 − 第３の中心平面を有する頂部薄板、 − 第４の中心平面を有する第１の側方薄板、及び − 第５の中心平面を有する第２の側方薄板を有し、そ
    の際 −− 第１及び第２の中心平面は偏平体に対して平行で
    あり、 −− 第３の中心平面は測定管が湾曲せしめられている
    平面に対して垂直であり、 −− 第４の中心平面は第１の管片に対して平行であ
    り、 −− 第５の中心平面は第２の管片に対して平行であ
    り、かつ −− 後方薄板はスペーサを介して固定支持体に固定さ
    れている、請求項１記載のコリオリの質量流量／密度セ
    ンサ。
  10. 【請求項１０】 流体により少なくとも一時的に流過さ
    れ、管導管軸線を有している管導管内に挿入することの
    できるコリオリの質量流量／密度センサであって、１つ
    の平面内で対称線に関してＶ形に湾曲せしめられたただ
    １つの測定管を備え、この測定管は： − 該平面内に位置する入口軸線を備えた直線状の入口
    片と、 − 該平面内に位置しかつ該入口軸線と一直線をなす出
    口軸線を備えた直線状の出口片と、 − 入口弧と、 − 出口弧と、 − 頂点弧とを有し、 −− 入口片は継ぎ目なしに入口弧と結合され、かつ出
    口片は継ぎ目なしに出口弧と結合されており、 − 入口弧を頂点弧と継ぎ目なしに結合する直線状の第
    １の管片と、 − 出口弧を頂点弧と継ぎ目なしに結合する直線状の第
    ２の管片とを有し、 −− 第１の管片上には入口弧の近くで、測定管の管区
    分を形成する測定区間の第１の仕切りのために、第１及
    び第２の締め付け体が互いに向き合って取り付けられて
    おり、 −− 第２の管片上には出口弧の近くで、測定区間の第
    ２の仕切りのために、第３及び第４の締め付け体が互い
    に向き合って取り付けられており、 −− 各締め付け体は、測定管に接触する内面と、この
    内面及び測定管とは逆の側の外面とを有しており、 −−− 第１及び第３の締め付け体の外面には第１の偏
    平体が固定され、かつ −−− 第２及び第４の締め付け体の外面には第２の偏
    平体が固定されており、 −−−− 該両方の偏平体は第１のスペーサウェブを挟
    んで第１の縦側縁において、かつ第２のスペーサウェブ
    を挟んで第２の縦側縁において、互いにかつ締め付け体
    とねじ結合されており、 −−−− 該両方の偏平体には対向振動体が固定されて
    おり、この対向振動体は対称線に沿って頂点弧に向かっ
    て延びていて、頂点弧の前で終わっており、 −−−− 該第１の偏平体上には、その縦軸線が第１の
    管片に対して平行に延びているところの入口側の第１の
    センサ支持体が固定されており、かつその縦軸線が第２
    の管片（１７）に対して平行に延びているところの出口
    側の第２のセンサ支持体（６２）が固定されており、か
    つ −−−− 該第２の偏平体上には、その縦軸線が第１の
    センサ支持体に対して平行に延びているところの入口側
    の第１の固定支持体が固定されており、かつその縦軸線
    が第２のセンサ支持体に対して平行に延びているところ
    の出口側の第２の固定支持体が固定されており、 −− 該頂点弧にはサイズモ励起器が固定されており、 −−− このサイズモ励起器は該管区分を、所属の固有
    振動数ｆ３の第３振動モードの振動に励起し、 −− 該第１の管片及び第１のセンサ支持体には第１の
    速度又は距離センサが、かつ該第２の管片及び第２のセ
    ンサ支持体には第２の速度又は距離センサが、それぞ
    れ、第３の振動モードでの励起の際に管導管から由来す
    る障害によって生ずる管区分の曲げが第１の若しくは第
    ２のゼロ箇所を有している箇所において固定されてお
    り、かつ −− 該入口片及び出口片は支持枠により保持されてお
    り、 −−− 該支持枠にはケーシングが固定されており、こ
    のケーシングはその都度の固定支持体において、第１の
    若しくは第２の速度又は距離センサに向き合って位置し
    ている第１の若しくは第２のスペーサによって固定され
    ている、コリオリの質量流量／密度センサ。
  11. 【請求項１１】 第１の管片上において頂点弧の近く
    に、かつほぼ、第３の振動モードの振動の節が生ずると
    ころに、第１の負荷質量が固定され、かつ対称線に対し
    て対称的に第２の管区分上に第２の負荷質量が固定され
    ている、請求項１０記載のコリオリの質量流量／密度セ
    ンサ。
  12. 【請求項１２】 対向振動体上で偏平体の近くに補償体
    が固定されており、この補償体の縦軸線は対称線に対し
    て垂直に延び、かつこの補償体は、第３の振動モードに
    所属するコリオリモードの動的なバランスに役立つ、請
    求項１０記載のコリオリの質量流量／密度センサ。
  13. 【請求項１３】 両方の偏平体及び第１のスペーサウェ
    ブが対称線に沿って第１の切り欠きを、かつ両方の偏平
    体、第２のスペーサウェブ及び対向振動体が対称線に沿
    って第２の切り欠きを、それぞれトーション片を残し
    て、有している、請求項１０記載のコリオリの質量流量
    ／密度センサ。
  14. 【請求項１４】 トーション片が共通の回り継ぎ手とし
    て構成されている、請求項１０記載のコリオリの質量流
    量／密度センサ。
  15. 【請求項１５】 第１の、第２の、第３の及び第４の締
    め付け体が同じ質量を有している、請求項１０記載のコ
    リオリの質量流量／密度センサ。
  16. 【請求項１６】 ケーシングが平らな薄板から組み立て
    られていて： − 第１の中心平面を有する前方薄板、 − 第２の中心平面を有する後方薄板、 − 第３の中心平面を有する頂部薄板、 − 第４の中心平面を有する第１の側方薄板、及び − 第５の中心平面を有する第２の側方薄板を有し、そ
    の際 −− 第１及び第２の中心平面は偏平体に対して平行で
    あり、 −− 第３の中心平面は測定管が湾曲せしめられている
    平面に対して垂直であり、 −− 第４の中心平面は第１の管片に対して平行であ
    り、 −− 第５の中心平面は第２の管片に対して平行であ
    り、かつ −− 後方薄板はスペーサを介して固定支持体に固定さ
    れている、 請求項１０記載のコリオリの質量流量／密度センサ。
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