JP3188483B2 - 質量流量を測定する方法及びそのためのセンサ - Google Patents

質量流量を測定する方法及びそのためのセンサ

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、現場で既に永久的に設置されている管導管
内あるいは管導管内に挿入される少なくとも１つの測定
管内を流れる流体の質量流量をコリオリ原理に基づいて
測定する方法及びそのためのセンサに関する。
現在普通の質量流量計の質量流量センサは測定器とし
て製作され、最終使用者によって初めて、測定の測定場
所でそこに設けられている管導管内に取り付けられる。
超音波流量計の形式では、要するに別の物理的な測定
原理に基づいて動作する流量計では、既に以前から、超
音波の発信器及びセンサを現場で既に永久的に設置され
ている管導管に外側から取り付けるのが普通であり、こ
のような装置は一般にクランプ・オン超音波流量センサ
と呼ばれている。
コリオリ型の質量流量センサ及び質量流量計において
も、クランプ・オンの構造原理を採用する要求、つまり
コリオリ原理によって、既に永久的に設置されている管
導管においてその質量流量を測定するという要望があ
る。
このために、US−A 53 21 991に記載されている相応
するセンサを有するコリオリ型質量流量計は、現場で既
に永久的に設置されていて少なくとも一時的に流体が流
れる管導管から次のようにして構成されている。すなわ
ち管導管が所定の相互間隔Ｌをおいた２つの箇所におい
て、管区分を形成する測定区間を規定するために、支持
体上に固定されており、管区分の一半部のほぼ中央に励
起装置が固定されており、この励起装置は、管区分の軸
線を含む第１の平面内で周波数ｆの第２次モードの振動
を管区分に励起し、管区分の中央にただ１つの運動セン
サが固定されているか、あるいは管区分の中央の近くに
第１及び第２の運動センサが互いに間隔をおいて固定さ
れており、その際評価電子装置が１つの運動センサによ
って生ぜしめられたただ１つのセンサ信号の振幅から、
若しくは両方の運動センサによって生ぜしめられたセン
サ信号の振幅から、質量流量を表す信号を生ぜしめる。
この装置は、単数又は複数のセンサ信号の振幅だけを
評価するので、別の１つのセンサを管導管の両方の固定
箇所の一方に固定して、これによって管導管に由来する
かく乱を抑制し、充分な測定精度を達成する必要があ
る。
本発明の一般的な課題は、クランプ・オン構造原理の
コリオリ型質量流量計を改善かつ洗練して、可及的に正
確な測定結果が得られるようにすることである。この一
般的な課題には、第一にセンサ信号の信幅を評価しない
こと、第二に常に互いに間隔をおいた２つのセンサを設
けること、及び第三に測定区間若しくは振動する管区分
の長さを正確に定めて設けること、が含まれる。このこ
とは、管導管の区分を、それが測定区間として役立ちか
つ作用し得るように、構成しかつ固定することを意味す
る。
本発明の別の課題は、既存の永久的に設置されている
管導管に対する本発明の根底をなす解決原理を、普通の
組み込まれるコリオリ型質量流量センサに適用するこ
と、つまり、完成した質量流量センサとして管導管内に
組み込むことのできる別個に製作された器具において利
用し得るようにすることである。
以下の本発明の構成は前記課題の解決に役立つもので
ある。
本発明による方法の第１の構成では、現場で既に永久
的に設置されている管導管内あるいは管導管内に挿入さ
れるただ１つの測定管内を少なくとも一時的に流れる流
体の質量流量を測定する方法において、 管区分を形成する測定区間を規定するために、管区分
の質量の少なくとも５倍の同一の質量を有する第１及び
第２の遮断体を相互間隔Ｌをおいて外側から管導管若し
くは測定管に固定し、 管区分の中央に励起装置を取り付け、この励起装置
が、管区分の軸線を含む第１の平面内で、管区分が流体
で満たされている場合にほぼ500Hzと1000Hzとの間にあ
る周波数ｆの第３次モードの振動を管区分に励起するよ
うにし、 前記相互間隔Ｌは次式： Ｌ＝5.5・２1/2・（２πｆ）−1/2・｛Ｅ（ra 4−
ri 4）／（dM＋dF）｝−1/4 （式中:raは管区分の外径を表し、riは管区分の内径を
表し、Ｅは管区分の材料の弾性係数を表し、dMは管区分
の材料の密度と管区分の壁の横断面との積を表し、dFは
流体の平均密度と管区分の内法横断面との積を表す） によって決定し、 各遮断体は、第１の平面内に位置する第１の軸線と、
この第１の軸線に対して垂直で管区分の軸線と同一であ
る第２の軸線と、これら第１及び第２の軸線に対して垂
直な第３の軸線とを有していて、各遮断体の第１の軸線
を中心とする面慣性モーメントは第３の軸線を中心とす
る面慣性モーメントよりも少なくとも１桁小さいように
し、 第１及び第２の加速度センサを、第３次モードの振動
が励起された場合に、管導管に由来するかく乱によって
生じる管区分の曲げが第１若しくは第２のゼロ箇所にな
る箇所において管区分若しくは測定管に固定し、 第１の加速度センサによって生ぜしめられる第１のセ
ンサ信号と、第２の加速度センサによって生ぜしめられ
る第２のセンサ信号との間の位相ずれ又は時間差を決定
し、 この位相ずれ又は時間差から質量流量に比例する信号
を生ぜしめる、 ようにする。
本発明による方法の第２の構成では、現場で既に永久
的に設置されている管導管内あるいは管導管内に挿入さ
れるただ１つの測定管内を少なくとも一時的に流れる流
体の質量流量をコリオリ原理に基づいて測定する方法に
おいて、 管区分を形成する測定区間を規定するために、管区分
の質量の少なくとも５倍の同一の質量を有する第１及び
第２の遮断体を相互間隔Ｌをおいて外側から管導管若し
くは測定管に固定し、 管区分の中央に励起装置を取り付け、この励起装置
が、管区分の軸線を含む第１の平面内で、管区分が流体
で満たされている場合にほぼ500Hzと1000Hzとの間にあ
る周波数ｆの第３次モードの振動を管区分に励起するよ
うにし、 前記相互間隔Ｌは次式： Ｌ＝5.5・２1/2・（２πｆ）−1/2・｛Ｅ（ra 4−
ri 4）／（dM＋dF）｝−1/4 （式中:raは管区分の外径を表し、riは管区分の内径を
表し、Ｅは管区分の材料の弾性係数を表し、dMは管区分
の材料の密度と管区分の壁の横断面との積を表し、dFは
流体の平均密度と管区分の内法横断面との積を表す） によって決定し、 各遮断体は、第１の平面内に位置する第１の軸線と、
この第１の軸線に対して垂直で管区分の軸線と同一であ
る第２の軸線と、これら第１及び第２の軸線に対して垂
直な第３の軸線とを有していて、各遮断体の第１の軸線
を中心とする面慣性モーメントは第３の軸線を中心とす
る面慣性モーメントよりも少なくとも１桁小さいように
し、 第１の遮断体に流入側の第１のセンサ保持体を固定し
て、その縦軸線が管区分若しくは測定管の軸線に対して
平行になるようにし、 第２の遮断体に流出側の第２のセンサ保持体を固定し
て、その縦軸線が管区分若しくは測定管の軸線に対して
平行になるようにし、 第１の距離又は速度センサ若しくは第２の距離又は速
度センサを、第３次モードの振動が励起された場合に、
管導管に由来するかく乱によって生じる第１若しくは第
２のセンサ保持体の曲げが第１若しくは第２のゼロ箇所
になる箇所において第１若しくは第２のセンサ保持体に
固定し、 第１のセンサによって生ぜしめられる第１のセンサ信
号と、第２のセンサによって生ぜしめられる第２のセン
サ信号との間の位相ずれ又は時間差を決定し、 この位相ずれ又は時間差から質量流量に比例する信号
を生ぜしめる、 ようにする。
本発明による方法の第３の構成では、管導管内に挿入
される第１及び第２の測定管内を少なくとも一時的に流
れる流体の質量流量をコリオリ原理に基づいて測定する
方法であって、 両方の測定管は互いに平行に延びており、各測定管の
軸線は第１の平面内に位置しており、両方の測定管は同
一の内径及び外径並びに壁厚を有し、同一の材料から成
っており、 測定管のそれぞれの管区分を形成する測定区間を規定
するために、同一の質量を有する第１及び第２の締め付
け体を所定の相互間隔Ｌをおいて外側から測定管に取り
付け、 管区分の中央に少なくとも１つの励起装置を固定し、
この励起装置が、第１の平面内で、管区分が流体で満た
されている場合にほぼ500Hzと1000Hzとの間にある周波
数ｆの第３次モードの互いに逆向きの振動を両方の管区
分に励起するようにし、 前記相互間隔Ｌは次式： Ｌ＝5.5・２1/2・（２πｆ）−1/2・｛Ｅ（ra 4−
ri 4）／（dM＋dF）｝−1/4 （式中:raは管区分の外径を表し、riは管区分の内径を
表し、Ｅは管区分の材料の弾性係数を表し、dMは管区分
の材料の密度と管区分の壁の横断面との積を表し、dFは
流体の平均密度と管区分の内法横断面との積を表す） によって決定し、 第１の距離又は速度センサ若しくは第２の距離又は速
度センサを、第３次モードの振動が励起された場合に、
管導管に由来するかく乱によって生じる管区分の曲げが
第１若しくは第２のゼロ箇所になる箇所において管区分
の間に固定し、 第１のセンサによって生ぜしめられる第１のセンサ信
号と、第２のセンサによって生ぜしめられる第２のセン
サ信号との間の位相ずれ又は時間差を決定し、 この位相ずれ又は時間差から質量流量に比例する信号
を生ぜしめる、 ようにする。
本発明による方法の第１及び第２の構成の第１の実施
形態では、 第１及び第２の遮断体を次のように、すなわち、 第１の遮断体が、第１の固定片と、第１の中間片と、
第２の中間片と、第１の端部直方体と、第２の端部直方
体とから成り、第２の遮断体が、第２の固定片と、第３
の中間片と、第４の中間片と、第３の端部直方体と、第
４の端部直方体とから成り、４つの端部直方体のそれぞ
れの縦軸線が管区分の軸線に対して平行に延び、第１及
び第２の端部直方体の縦軸線及び管区分の軸線が第１の
平面に対して垂直な第２の平面内に位置し、第３及び第
４の端部直方体の縦軸線及び管区分の軸線が第２の平面
内に位置し、それぞれの中間片はそれぞれの端部直方体
よりも著しく小さな横断面を有し、それぞれの固定片が
管導管若しくは測定管に固定されるように、 寸法を定めかつ配置する。
本発明による方法の第１及び第２の構成の第２の実施
形態並びに本発明による装置の第１の構成の実施形態で
は、直線状の測定管が使用される。
本発明による方法の第１及び第２の構成の第３の実施
形態並びに本発明による装置の第１の構成の別の実施形
態では、第１の平面内で曲げられている管区分を有する
測定管が使用される。
本発明による方法の第１及び第２の構成の第４の実施
形態並びに本発明による装置の第１の構成の更に別の実
施形態では、第２の平面内で曲げられている管区分を有
する測定管が使用される。
本発明による方法の第１及び第２の構成の第４の実施
形態並びに本発明による装置の第１の構成のなお更に別
の実施形態では、励起装置として、サイズモ質量体を有
する電気力学的励起器が使用される。
本発明による装置の第１の構成では、現場で既に永久
的に設置されていて少なくとも一時的に流体が流れる管
導管から形成されるコリオリ型の質量流量センサにおい
て、 管区分を形成する測定区間を規定するために、管区分
の質量の少なくとも５倍の同一の質量を有する第１及び
第２の遮断体が所定の相互間隔Ｌをおいて外側から管導
管に固定されており、 管区分の中央に励起装置が固定されており、 この励起装置は、管区分の軸線を含む第１の平面内
で、管区分が流体で満たされている場合にほぼ500Hzと1
000Hzとの間にある周波数ｆの第３次モードの振動を管
区分に励起し、 前記相互間隔Ｌは次式： Ｌ＝5.5・２1/2・（２πｆ）−1/2・｛Ｅ（ra 4−
ri 4）／（dM＋dF）｝−1/4 （式中:raは管区分の外径を表し、riは管区分の内径を
表し、Ｅは管区分の材料の弾性係数を表し、dMは管区分
の材料の密度と管区分の壁の横断面との積を表し、dFは
流体の平均密度と管区分の内法横断面との積を表す） によって決定されており、 各遮断体は、第１の平面内に位置する第１の軸線と、
この第１の軸線に対して垂直で管区分の軸線と同一であ
る第２の軸線と、これら第１及び第２の軸線に対して垂
直な第３の軸線とを有していて、各遮断体の第１の軸線
を中心とする面慣性モーメントは第３の軸線を中心とす
る面慣性モーメントよりも少なくとも１桁小さく、 第１及び第２の加速度センサが、第３次モードの振動
が励起された場合に、管導管に由来するかく乱によって
生じる管区分の曲げが第１若しくは第２のゼロ箇所にな
る箇所において管区分に固定されている。
本発明による装置の第２の構成では、現場で既に永久
的に設置されていて少なくとも一時的に流体が流れる管
導管から形成されるコリオリ型の質量流量センサにおい
て、 管区分を形成する測定区間を規定するために、管区分
の質量の少なくとも５倍の同一の質量を有する第１及び
第２の遮断体が所定の相互間隔Ｌをおいて外側から管導
管に固定されており、 管区分の中央に励起装置が固定されており、 この励起装置は、管区分の軸線を含む第１の平面内
で、管区分が流体で満たされている場合にほぼ500Hzと1
000Hzとの間にある周波数ｆの第３次モードの振動を管
区分に励起し、 前記相互間隔Ｌは次式： Ｌ＝5.5・２1/2・（２πｆ）−1/2・｛Ｅ（ra 4−
ri 4）／（dM＋dF）｝−1/4 （式中:raは管区分の外径を表し、riは管区分の内径を
表し、Ｅは管区分の材料の弾性係数を表し、dMは管区分
の材料の密度と管区分の壁の横断面との積を表し、dFは
流体の平均密度と管区分の内法横断面との積を表す） によって決定されており、 各遮断体は、第１の平面内に位置する第１の軸線と、
この第１の軸線に対して垂直で管区分の軸線と同一であ
る第２の軸線と、これら第１及び第２の軸線に対して垂
直な第３の軸線とを有していて、各遮断体の第１の軸線
を中心とする面慣性モーメントは第３の軸線を中心とす
る面慣性モーメントよりも少なくとも１桁小さく、 第１の遮断体に流入側の第１のセンサ保持体が固定さ
れていて、その縦軸線は管区分の軸線に対して平行に延
びており、 第２の遮断体に流出側の第２のセンサ保持体が固定さ
れていて、その縦軸線は管区分の軸線に対して平行に延
びており、 第１の距離又は速度センサ若しくは第２の距離又は速
度センサが、第３次モードの振動が励起された場合に、
管導管に由来するかく乱によって生じる第１若しくは第
２のセンサ保持体の曲げが第１若しくは第２のゼロ箇所
になる箇所において第１若しくは第２のセンサ保持体に
固定されている。
本発明による装置の第３の構成では、ただ１つの測定
管を有していて、少なくとも一時的に流体が流れる管導
管内に挿入されるコリオリ型の質量流量センサにおい
て、 管区分を形成する測定区間を規定するために、管区分
の質量の少なくとも５倍の同一の質量を有する第１及び
第２の遮断体が所定の相互間隔Ｌをおいて外側から測定
管に固定されており、 管区分の中央に励起装置が固定されており、 この励起装置は、管区分の軸線を含む第１の平面内
で、管区分が流体で満たされている場合にほぼ500Hzと1
000Hzとの間にある周波数ｆの第３次モードの振動を管
区分に励起し、 前記相互間隔Ｌは次式： Ｌ＝5.5・２1/2・（２πｆ）−1/2・｛Ｅ（ra 4−
ri 4）／（dM＋dF）｝−1/4 （式中:raは管区分の外径を表し、riは管区分の内径を
表し、Ｅは管区分の材料の弾性係数を表し、dMは管区分
の材料の密度と管区分の壁の横断面との積を表し、dFは
流体の平均密度と管区分の内法横断面との積を表す） によって決定されており、 各遮断体は、第１の平面内に位置する第１の軸線と、
この第１の軸線に対して垂直で管区分の軸線と同一であ
る第２の軸線と、これら第１及び第２の軸線に対して垂
直な第３の軸線とを有していて、各遮断体の第１の軸線
を中心とする面慣性モーメントは第３の軸線）を中心と
する面慣性モーメントよりも少なくとも１桁小さく、 第１及び第２の加速度センサが、第３次モードの振動
が励起された場合に、管導管に由来するかく乱によって
生じる管区分の曲げが第１若しくは第２のゼロ箇所にな
る箇所において管区分に固定されている。
本発明による装置の第４の構成では、ただ１つの測定
管を有していて、少なくとも一時的に流体が流れる管導
管内に挿入されるコリオリ型の質量流量センサにおい
て、 管区分を形成する測定区間を規定するために、管区分
の質量の少なくとも５倍の同一の質量を有する第１及び
第２の遮断体が所定の相互間隔Ｌをおいて外側から測定
管に固定されており、 管区分の中央に励起装置が固定されており、 この励起装置は、管区分の軸線を含む第１の平面内
で、管区分が流体で満たされている場合にほぼ500Hzと1
000Hzとの間にある周波数ｆの第３次モードの振動を管
区分に励起し、 前記相互間隔Ｌは次式： Ｌ＝5.5・２1/2・（２πｆ）−1/2・｛Ｅ（ra 4−
ri 4）／（dM＋dF）｝−1/4 （式中:raは管区分の外径を表し、riは管区分の内径を
表し、Ｅは管区分の材料の弾性係数を表し、dMは管区分
の材料の密度と管区分の壁の横断面との積を表し、dFは
流体の平均密度と管区分の内法横断面との積を表す） によって決定されており、 各遮断体は、第１の平面内に位置する第１の軸線と、
この第１の軸線に対して垂直で管区分の軸線と同一であ
る第２の軸線と、これら第１及び第２の軸線に対して垂
直な第３の軸線とを有していて、各遮断体の第１の軸線
を中心とする面慣性モーメントは第３の軸線を中心とす
る面慣性モーメントよりも少なくとも１桁小さく、 第１の遮断体に流入側の第１のセンサ保持体が固定さ
れていて、その縦軸線は測定管の軸線に対して平行に延
びており、 第２の遮断体に流出側の第２のセンサ保持体が固定さ
れていて、その縦軸線は測定管の軸線に対して平行に延
びており、 第１の距離又は速度センサ若しくは第２の距離又は速
度センサが、第３次モードの振動が励起された場合に、
管導管に由来するかく乱によって生じる第１若しくは第
２のセンサ保持体の曲げが第１若しくは第２のゼロ箇所
になる箇所において第１若しくは第２のセンサ保持体に
固定されている。
本発明による装置の第１、第２、第３及び第４の構成
の第１の実施形態では、遮断体が次のように、すなわ
ち、 第１の遮断体が、第１の固定片と、第１の中間片と、
第２の中間片と、第１の端部直方体と、第２の端部直方
体とから成り、第２の遮断体が、第２の固定片と、第３
の中間片と、第４の中間片と、第３の端部直方体と、第
４の端部直方体とから成り、４つの端部直方体のそれぞ
れの縦軸線が管区分の軸線に対して平行に延び、第１及
び第２の端部直方体の縦軸線及び管区分の軸線が第１の
平面に対して垂直な第２の平面内に位置し、第３及び第
４の端部直方体の縦軸線及び管区分の軸線が第２の平面
内に位置し、それぞれの中間片はそれぞれの端部直方体
よりも著しく小さな横断面を有し、それぞれの固定片が
管導管若しくは測定管に固定されているように、 寸法を定められかつ配置されている。
本発明による装置の前記４つの構成の第２の実施形態
では、測定管は直線状である。
本発明による装置の前記４つの構成の第３の実施形態
では、測定管は遮断体の間で、第１の平面内で曲げられ
ている。
本発明による装置の前記４つの構成の第４の実施形態
では、測定管は遮断体の間で、第２の平面内で曲げられ
ている。
本発明による装置の前記４つの構成の第５の実施形態
では、励起装置はサイズモ質量体を有している電気力学
的な励起器である。
本発明による装置の第５の構成では、第１及び第２の
測定管を有していて、少なくとも一時的に流体が流れる
管導管内に挿入されるコリオリ型の質量流量センサにお
いて、 両方の測定管は互いに平行に延びており、各測定管の
軸線は第１の平面内に位置しており、両方の測定管は同
一の内径及び外径並びに壁厚を有していて、同一の材料
から成っており、 各測定管の管区分を形成する測定区間を規定するため
に、同一の質量を有する第１及び第２の締め付け体が所
定の相互間隔Ｌをおいて外側から測定管に取り付けられ
ており、 管区分の中央に少なくとも１つの励起装置が固定され
ており、 この励起装置は、第１の平面内で、管区分が流体で満
たされている場合にほぼ500Hzと1000Hzとの間にある周
波数ｆの第３次モードの逆向きの振動を管区分に励起
し、 前記相互間隔Ｌは次式： Ｌ＝5.5・２1/2・（２πｆ）−1/2・｛Ｅ（ra 4−
ri 4）／（dM＋dF）｝−1/4 （式中:raは管区分の外径を表し、riは管区分の内径を
表し、Ｅは管区分の材料の弾性係数を表し、dMは管区分
の材料の密度と管区分の壁の横断面との積を表し、dFは
流体の平均密度と管区分の内法横断面との積を表す） によって決定されており、 第１の距離又は速度センサ若しくは第２の距離又は速
度センサが、第３次モードの振動が励起された場合に、
管導管に由来するかく乱によって生じる管区分の曲げが
第１若しくは第２のゼロ箇所になる箇所において管区分
の間に固定されている。
本発明の根本思想は、両方の遮断体若しくは両方の締
め付け体によって、管導管若しくは単数又は複数の測定
管に単数又は複数の管区分を構成し、この又はこれらの
管区分が実際上専らそれだけでコリオリの測定原理のた
めに必要な振動をせしめられることができ、したがって
振動を管区分だけに限定することができることである。
この場合、遮断体若しくは締め付け体は専ら管区分だけ
を介して互いに機械的に結合されている。
本発明の重要な利点は、管導管の振動せしめられる管
区分がその場所的な位置及びその長さに関して、管導管
の設置によって既に設けられている２つの固定箇所の間
で自由に選択を起い得ることである。
本発明の別の利点は、本発明によって選ばれた遮断体
若しくは締め付け体の大きな質量によって、管区分のほ
かの管導管部分若しくは測定管部分においては実際上何
らの振動も生じないこと、及び管導管の振動が本発明に
よって選ばれたセンサエレメントの位置によって、実際
上測定精度を悪くすることがないことである。
本発明の更に別の利点は、クランプ・オン型の質量流
量計のために見出された解決構成を組み込み型の質量流
量計に適用して、組み込み型の質量流量計を簡単に製作
できることである。例えば遮断体若しくは締め付け体を
例えばねじによって測定管に固定するだけでよい。
以下においては実施例を示した図面によって本発明を
詳細に説明する。機能が同じ部分には異なった図面にお
いて同じ符号が使用されているが、図面においては符号
は意味がある場合にだけ記載されている。
図１は第１実施例として、クランプ・オン型のコリオ
リの質量流量センサを概略的にかつ部分的に断面して示
した側面図である。
図２は図１に所属する平面図である。
図３は図１に所属する端面図である。
図４は第２実施例として、ただ１つの直線状の測定管
を有する組み込み型のコリオリの質量流量センサを概略
的にかつ部分的に断面して示した側面図である。
図５は図４に所属する平面図である。
図６は図５に所属する端面図である。
図７は第３実施例として、クランプ・オン型のコリオ
リの質量流量センサ、あるいはただ１つの直線状の測定
管を有する組み込み型のコリオリの質量流量センサの重
要な部分を示した斜視図である。
図８は図７の一部分を平面図でかつ部分的に断面して
示した図である。
図９は第４実施例として、振動平面図で曲げられたた
だ１つの管区分を有する組み込み型のコリオリの質量流
量センサの重要な部分を示した斜視図である。
図10は第５実施例として、振動平面に対して垂直に曲
げられたただ１つの管区分を有する組み込み型のコリオ
リの質量流量センサの重要な部分を示した斜視図であ
る。
図11は第６実施例として、２つの平行な直線状の測定
管を有する組み込み型のコリオリの質量流量センサの重
要な部分を示した斜視図である。
図12は第７実施例として、２つの平行な曲げられた測
定管を有する組み込み型のコリオリの質量流量センサの
重要な部分を示した斜視図である。
図13は図７〜10の実施例の、ケーシングによって取り
囲まれた組み込み型のコリオリの質量流量センサを概略
的にかつ部分的に断面して示した側面図である。
図14は図11又は図12の実施例の、ケーシングによって
取り囲まれた組み込み型のコリオリの質量流量センサを
概略的にかつ部分的に断面して示した側面図である。
図15はケーシングが測定管の方向で剛性的に測定管に
固定されている、図７〜図10の実施例の一部分を示した
図である。
図16はケーシングが測定管の方向で可動に測定管に固
定されている、図７〜図10の実施例の一部分を示した図
である。
図17はサイズモ質量体を有する電気力学的な励起器の
構造を部分的に断面して示した図である。
図１は側面図で、図２は平面図で、かつ図３は端面図
で、第１実施例として、請求項９に記載したコリオリ型
質量流量センサを示す。
請求項９のセンサは、現場で永久的に設置されている
管導管１内を少なくとも一時的に流れる流量の質量流量
を測定するのに役立つ。つまりこのセンサはクランプ・
オン型のコリオリの流量センサである。
管導管１の永久的な設置は、図１において例えば管取
り付け金具のような２つの固定装置2,3によって示され
ており、これらの固定装置によって管導管１は建物壁あ
るいはフレームなどに固定されている。しかし、固定装
置2,3は管設備のそれ自体不動に固定されている部品、
例えば弁、ポンプ、分岐部などのような、管導管１が固
定されている部分であることもできる。
図４は側面図で、図５は平面図で、かつ図６は端面図
で、第２実施例として、請求項11に記載したコリオリ型
質量流量センサを示す。
このセンサは図示していない管導管内を少なくとも一
時的に流れる流体の質量流量を測定するのに役立ち、製
作されたコリオリ型質量流量センサが管導管内に挿入さ
れるものである。つまりこのセンサは組み込み型のコリ
オリの流量センサである。この組み込みは例えば第１及
び第２のフランジ6,7によって行われ、これらのフラン
ジ内に測定管10のそれぞれ一端部が固定されている。
管導管１若しくは測定管10には測定区間として管区分
11がその長さＬに関して規定されている。このために次
式： Ｌ＝5.5・２1/2・（２πｆ）−1/2・｛Ｅ（ra 4−
ri 4）／（dM＋dF）｝−1/4 （式中:raは管区分の外径を表し、riは管区分の内径を
表し、Ｅは管区分の材料の弾性係数を表し、dMは管区分
の材料の密度と管区分の壁の横断面との積を表し、dFは
流体の平均密度と管区分の内法横断面との積を表す） が使用される。
第１及び第２の遮断体4,4′若しくは5,5′はそれぞれ
同一の質量を有してていて、長さＬに等しい所定の相互
間隔で外側から管導管１若しくは管片に固定されてい
る。各遮断体4,5若しくは４′,5′の質量は管区分11の
質量の少なくとも５倍である。
強調すべきことは、遮断体4,5若しくは４′,5′が管
区分11自体による以外には、相互に何らの機械的な結合
をされていないことである。この点に関し、請求項11の
センサの遮断体４′,5′は異なっており、この場合振動
する管区分11は内側の支持管内に、あるいは支持フレー
ム内に、あるいは板上に固定されている（EP−A 803 71
3若しくはUS−A 57 05 754参照）。
図１においては遮断体4,5の孔によって、これらの遮
断体が有利には２部分から成っていて、ねじ23,24によ
って管導管１に締め付けることができることが暗示され
ている（図３参照）。
これに対し、図４〜６に示した実施例では、遮断体
４′,5′は一体に構成されていて、例えば溶接、ろう接
あるいは硬ろう接によって管区分11上に固定することが
できる。
管区分11のほぼ、有利には正確に、中央に、励起装置
12が取り付けられており、この励起装置は管区分11の軸
線を含む第１の平面内で、管区分11に第３次モードの振
動を励起する。このことは、二重矢印によって示されて
いる。図１及び４においては、この第１の平面は図平面
である。
第３次振動モードとは、遮断体4,5若しくは４′,5′
の間で同時に単に２つの振動節点及び３つの振動腹だけ
が生ずる管区分11の振動である。第３次振動モードは振
動する弦の第２上音と比較することができる。
これに対し、前述のUS−A 53 21 991に記載され、利
用されている第２次振動モードは、管区分の締め込み箇
所の間で同時に単にただ１つの振動節点と２つの振動腹
だけが生ずる管区分の振動である。第２次振動モードは
弦の第１の上音に比較することができる。
第３次振動モードは、本発明においては、基本振動モ
ードである第１次振動モードのほぼ５倍の周波数を有し
ている。第１次振動モードはただ１つの振動腹と、第１
の遮断体における第１の振動節点及び第２の遮断体にお
ける第２の振動節点を有している。
各遮断体4,5若しくは４′,5′は３つの立体軸線を有
しており、これらの立体軸線は、簡単にするために、単
に図１〜３だけに記載されている。第１の軸線4x若しく
は5xは振動平面内にあり、前述の二重矢印に相応する振
動方向に対して平行に延びている。
第１の軸線4x,5xに対して垂直な第２の軸線4y若しく
は5yは管区分11の軸線と同一である。第３の軸線4z若し
くは5zは第１の軸線4x若しくは5x及び第２の軸線4y若し
くは5y,つまり管区分11の軸線に対して垂直である。
軸線4x,4y;5x,5yは図１に示されており、図１の図平
面内に位置している。軸線4y,4z;5y,5zは図２に示され
ており、図２の図平面内にある。軸線4x,5x;4z,5zは図
３に示されており、図３の図平面内に位置していて、互
いに交差している。
各遮断体4,5若しくは４′,5′はその幾何学的形状及
び寸法に関して次のように設計されている。すなわち遮
断体の第１の軸線4x,5xを中心とする面慣性モーメント
が、第３の軸線4z,5zを中心とする面慣性モーメントよ
りも少なくとも１桁小さいようになっている。したがっ
て、図１〜３及び図４〜６に示した実施例では、遮断体
4,5若しくは４′,5′は幅狭く、高い直方体である。
第１及び第２のセンサエレメント13若しくは14が振動
平面内で、第３次モードの振動が励起された場合に、管
導管１に由来するかく乱によって生ずる管区分11の曲げ
が第１若しくは第２のゼロ箇所になる箇所において、管
区分11に固定されている。
管区分11におけるこれらのゼロ箇所の位置は経験的に
容易に調べることができる。ゼロ箇所は、励起装置12が
管区分11の中央に固定されている場合、遮断体４若しく
は５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、この間隔は管区分の長さの0.21に等しい。ゼ
ロ箇所のその都度の位置は、第３次モードの振動節点の
その都度の場所とは相関していない。換言すればこれら
の場所は互いに無関係である。
センサエレメント13,14は図１及び４においては加速
度センサであって、単に管区分11に取り付けるだけでよ
い。しかしながら加速度センサを使用することは、図７
〜16の距離又は速度センサの説明から分かるように、必
ずしも必要なことではない。
距離センサは正弦形のセンサ信号を生ぜしめ、このセ
ンサ信号の、励起装置12によって生ぜしめられる管区分
11の正弦形の運動に対する位相ずれは、ゼロである。
速度センサは正弦形のセンサ信号を生ぜしめ、このセ
ンサ信号の、励起装置12によって生ぜしめられる管区分
11の正弦形の運動に対する位相ずれは、90゜である。
加速度センサは正弦形のセンサ信号を生ぜしめ、この
センサ信号の、励起装置12によって生ぜしめられる管区
分11の正弦形の運動に対する位相ずれは、180゜であ
る。
したがってこれらの正弦形のセンサ信号は、それらが
加速度センサによって生ぜしめらられるか、あるいは速
度センサによって生ぜしめられるか、あるいは距離セン
サによって生ぜしめられるかに無関係に、正弦信号であ
るので、センサエレメント13,14の間の流量に基づく相
互の位相ずれから、あるいはこれらの正弦信号の時間間
隔から、つまり時間差から、普通の評価電子装置によっ
て質量流量を表す信号を極めて正確に形成することがで
きる。
管導管１に由来するかく乱によって、遮断体4,5は振
動平面内で第３の軸線4z若しくは5zを中心としてねじら
れる。管区分11はこのねじりによって曲げられて、前述
の第１及び第２のゼロ箇所が生ずる。管区分11における
これら両方のゼロ箇所の位置は遮断体4,5のねじりの強
さとは無関係である。
したがって本発明によりこれらのゼロ箇所にセンサエ
レメント13,14が取り付けられると、センサエレメント
は振動平面内でかく乱に由来する信号成分を受け取ら
ず、乱されていないセンサ信号を生ぜしめる。センサエ
レメント13,14は実際上単に振動平面内での運動だけを
受け取るので、かく乱に基づく管区分の、振動平面とは
別の平面内での振動は測定信号に何らの影響も及ぼさな
い。
前述の位相ずれの評価によって質量流量を表す信号を
電子的に生ぜしめることは、例えばUS−A 56 48 616に
記載されているような回路によって行うことができる。
しかしながら、例えばUS−A 49 14 956に記載されてい
る回路のような、別の回路装置も適している。
図７には、第３実施例として、請求項10に記載したク
ランプ・オン型のコリオリの質量流量センサあるいは請
求項12に記載したただ１つの直線状の測定管を有する組
み込み型のコリオリの質量流量センサの重要な部分が斜
視図で示されている。この構成は本発明による方法の第
２の構成を適用することによって生じたものである。
図７の実施例では、センサエレメントとして、第１の
距離又は速度センサ13′若しくは第２の距離又は速度セ
ンサ14′が設けられている。このためには特別な電気力
学的なセンサエレメントが適している。距離又は速度セ
ンサは、その一部分が、それに対して相対的に動くとこ
ろの空間的な固定点を必要とするので、遮断体４′に流
入側の第１のセンサ保持体15が固定されており、このセ
ンサ保持体15の縦軸線は管区分11の軸線に対して平行に
延びている。遮断体５′には流出側の第２のセンサ保持
体16が同じ形式で固定されており、このセンサ保持体16
の縦軸線はやはり管区分11の軸線に対して平行に延びて
いる。
センサ13′若しくは14′の管区分11に固定される部分
はかく乱に基づき前述の曲げのゼロ箇所に固定されてい
る。センサ13′若しくは14′の他方の部分はセンサ保持
体15若しくは16に固定されている。センサ保持体は、特
にその長さ及び又はその横断面は、次のように設計され
ている。すなわち管区分11が第３次振動モードで励起さ
れた場合に、管導管１に由来するかく乱によって生ずる
センサ保持体15若しくは16の曲げがセンサ13′若しくは
14′の固定箇所に第１若しくは第２のゼロ箇所を有する
ように、設計されている。この設計は実験によって容易
に行うことができる。
図７において、遮断体４′,5′は有利な立体的な形状
を有している。遮断体４′は第１の固定片40と、第１の
中間片41と、第２の中間片42と、第１の端部直方体43
と、第２の端部直方体44とから成っている。図７の第２
の中間片は固定片40によって覆われていて、見えない
が、製図上の理由からこの第２の中間片に符号42が付け
られており、この符号の矢印は覆われた位置を暗示して
いる。
遮断体５′は第２の固定片50と、第３の中間片51と、
第４の中間片52と、第３の端部直方体53と、第４の端部
直方体54とから成っている。この場合には中間片42に相
応する中間片52ははっきりと見える。
４つの端部直方体43,44,53,54のそれぞれの縦軸線は
管区分11の軸線に対して平行に延びている。端部直方体
43,44の縦軸線及び管区分11の軸線は管区分の振動平面
に対して垂直な第２の平面内に位置している（振動平面
は前述のように規定された第１の平面である）。端部直
方体53,54の縦軸線及び管区分11の軸線は管区分の振動
平面に対して垂直な第２の平面内に位置している。
中間片41,42,51,52は所属の端部直方体43,44,53,54よ
りも著しく小さい横断面を有している。固定片40,50は
管導管１若しくは測定管10に固定されている。このため
に固定片は有利には次のように構成されている。すなわ
ち、固定片は所属のねじ20をねじ締めることによって管
導管若しくは測定管に固く締め付けられる（図15及び16
参照）。
中間片に基づいて、固定片は移行部なしに端部直方体
に移行しているのではなしに、固定片と端部直方体との
間には上面及び下面にそれぞれ溝がある。これらの溝
は、振動が振動平面とは別の平面内で生ずることを阻止
し、要するに管区分が実地において専ら振動平面内で振
動することを保証する。
図８は図７の一部を平面図で、かつ部分的に断面し
て、それも前述の両方の機能部分を有する電気力学的な
センサエレメント13″の形状を概略的に示す。センサ保
持体15に固定されている部分はコイル131であり、この
コイル内に、管区分11若しくは測定管10に固定されてい
る永久磁石が突入している。この永久磁石は振動に基づ
いてコイル131内に深くあるいは浅く突入して、コイル
内に電圧を誘導する。
両方のセンサ13′,14′を同じように構成しかつ寸法
を定めるのが有利であるので、センサ13′が電気力学的
なセンサである場合には、センサ14′もやはり電気力学
的なセンサである。
図９においては第４実施例として、請求項12に記載し
た、振動平面内で曲げられたただ１つの管区分11′を有
する組み込み型のコリオリの質量流量センサが斜視図で
示されている。
振動平面は図９においては、測定管10′の軸線、セン
サ保持体15,16の縦軸線及び管区分11′の軸線を含む平
面である。管区分11′の軸線はやはり曲げられている
が、管の曲げに従っていて、振動平面内に位置してい
る。励起装置12′によって生ぜしめられる振動は二重矢
印によって示されている。
図10においては第５実施例として、請求項12に記載し
た振動平面に対して垂直に曲げられたただ１つの管区分
11″を有する組み込み型のコリオリの質量流量センサが
斜視図で示されている。
この場合、図９におけるように、測定管10″の軸線及
びセンサ保持体15,16の縦軸線によって第１の平面が定
められる。しかしながら図９と異なって、管区分11″は
この第１の平面内ではなしに、第１の平面に対して垂直
な第２の平面内で曲げられており、この第２の平面は端
部直方体43,44,53,54の縦軸線も含んでいる。したがっ
てこの場合においても管区分の軸線は曲げられている。
ところで振動の励起は次のように行われる。すなわち
励起装置12″によって、管区分11″の休止位置から第１
の平面に対して平行な力が作用せしめられる（二重矢印
参照）。したがって管区分11″の曲げられた軸線ひいて
は第２の平面も、測定管10″の軸線と等しい回転軸線を
中心として振動する。
ただ１つの測定管を有する組み込み型のコリオリの流
量センサの場合には、測定管は、普通は適当な金属、特
にチタン、ジルコンあるいは特殊鋼から成っている。
図11においては第６実施例として、請求項18に記載し
た、互いに平行な２つの直線状の測定管101,102を有す
る組み込み型のコリオリの質量流量センサの重要な部分
が示されている。この場合、管区分111,112は遮断体の
間にあるのではなしに、締め付け体４″,5″の間にあ
る。
測定管101,102のそれぞれの軸線はやはり第１の平面
内に位置している。この第１の平面は振動平面であり、
この第１の平面内で両方の測定管に共通な対称線も延び
ている。測定管101,102は同一の内径及び外径並びに同
一の壁厚を有していて、同一の材料、特にチタン、ジル
コン又は特殊鋼から成っている。
同一の質量をする締め付け体４″,5″は前述の式に相
応する間隔Ｌを介して、やはり管区分111,112の長さを
規定し、外側から測定管101,102に締め付けられてい
る。このことは例えばねじ結合によって行うことができ
るが、見やすくするために図示されていない。
管区分111,112の中央には励起装置12′が固定されて
おり、この励起装置は、第１の平面内で、管区分が流体
で満たされている場合にほぼ500Hzと1000Hzとの間にあ
る周波数ｆの第３次モードの逆向きの振動を管区分に励
起する。
励起装置12′は普通は電気動力学的な励起器であり、
互いに相対的に可動な２つの部分から成っている。これ
らの励起器は例えば両方の管区分111,112の間に配置す
ることができ、したがって励起器の両方の部分は振動を
生ぜしめるために、互いに接近する方向にあるいは互い
に離れる方向に動く。この場合には単にただ１つの励起
器が必要である。
しかしながら各管区分に固有の励起器を配属して、両
方の可動の部分を振動平面内でその都度一方の管区分の
その都度他方の管区分とは逆の側に設けることも可能で
ある。この場合には両方の励起器の不動の部分は図11に
は示されていないケーシングに固定される。このような
ケーシングは図13及び14によって後で説明する。
第１の距離又は速度センサ131′若しくは第２の距離
又は速度センサ141′が管区分111若しくは112の第１若
しくは第２の固定箇所、すなわち第３次振動モードが励
起された場合に、管導管に由来するかく乱によって生ず
る管区分の曲げが第１若しくは第２のゼロ箇所になる箇
所、に固定されている。
センサ131′,141′はやはり互いに相対的に可動な２
つの部分から成っているので、これらのセンサは例えば
両方の管区分111,112の間に配置しておいて、センサの
両方の部分が振動によって互いに接近する方向又は互い
に離反する方向に動くようにすることができる。
しかしながら、管区分の各固定箇所にそれぞれ固有の
センサを配属して、全部で４つのセンサを設けることも
可能である。その場合、１つの固定箇所の他方のセンサ
は、所属の管区分の、それぞれ他方の管区分とは逆の側
に配置される。そしてセンサの不動の部分は前記のケー
シングに固定される。
図12においては第７実施例として、２つの折り曲げら
れた平行な測定管101′,102′を有する組み込み型のコ
リオリの質量流量センサの重要な部分が斜視図で示され
ている。この場合においても、管区分111′,112′は遮
断体の間ではなしに、締め付け体４＊,5＊の間にある。
測定管101′の曲げられた軸線は１つの平面内に位置
しており、測定管102′の曲げられた軸線はこの平面に
対して平行な平面内に位置している。これら両方の平面
の間に対称平面がある。測定管101′,102′は同一の内
径及び外径並びに同一の壁厚を有し、かつ同一の材料、
特にチタン、ジルコン又は特殊鋼から成っている。
同一の質量を有する締め付け体４＊,5＊は、前述の式
に相応する間隔Ｌを介して、やはり両方の管区分101′,
102′の長さを規定し、外側から測定管101′,102′に締
め付けられている。この締め付けはねじによって行うこ
とができるが、見やすくするために図示されていない。
管区分111′,112′の中央には励起装置12″が固定さ
れており、この励起装置は、管区分が流体で満たされて
いる場合にほぼ500Hzと1000Hzとの間の周波数ｆの第３
次モードの互いに逆向きの振動を管区分に励起する。
強調すべきことは、この実施例においては振動平面を
規定することができないことである。なぜなら管区分11
1′,112′はそれぞれねじり振動を行うからである。管
区分111′のねじり振動の回転軸線は、管区分111′の軸
線が締め付け体４＊,5＊の互いに向き合う面に突き当た
る点を結ぶ直線である。管区分112′のねじり振動の回
転軸線は、管区分112′の軸線が締め付け体４＊,5＊の
互いに向き合う面に突き当たる点を結ぶ直線である。
ここに述べた管区分111′,112′の立体的な配置に基
づいて、励起装置12″は休止位置から、前記の対称平面
に対して垂直に向いた力を管区分111′,112′に作用さ
せる。
励起装置12″はこの場合においても有利には、互いに
相対的に可動である２つの部分から成っている電気力学
的な励起器である。これらの２つの部分は例えば両方の
管区分111′,112′の管に配置しておくことができ、し
たがって励起器の両方の部分は振動を生ぜしめるため
に、互いに接近する方向あるいは互いに離反する方向に
動く。
しかしながら各管区分に固有の励起器を配置して、両
方の可動の部分を振動平面内でのその都度一方の管区分
のその都度他方の管区分とは逆の側に設けることも可能
である。この場合には両方の励起器の不動の部分は図11
におけるように、図示されていないケーシングに固定さ
れる（図13及び14参照）。
第１の距離又は速度センサ131″若しくは第２の距離
又は速度センサ141″が管区分111′若しくは112′の第
１若しくは第２の固定箇所、すなわち第３次振動モード
が励起された場合に、管導管に由来するかく乱によって
生ずる管区分の曲げが第１若しくは第２のゼロ箇所にな
る箇所、に固定されている。
センサ131″,141″はやはり互いに相対的に可動な２
つの部分から成っているので、これらのセンサは例えば
両方の管区分111′,112′の間に配置しておいて、セン
サの両方の部分が振動によって互いに接近する方向又は
互いに離反する方向に動くようにすることができる。
しかしながら、管区分の各固定箇所にそれぞれ固有の
センサを配属して、全部で４つのセンサを設けることも
可能である。その場合、１つの固定箇所の両方のセンサ
は、所属の管区分の、それぞれ他方の管区分とは逆の側
に配置される。そしてセンサの不動の部分は前記のケー
シングに固定される。
図13においては、図７〜10の実施例の１つに相応す
る、ケーシング17によって取り囲まれた組み込み型のコ
リオリの質量流動センサが概略的にかつ部分的に断面し
て示されている。
ケーシング17は支持管171の形状を有しており、この
支持管がその両端部をそれぞれ端板172若しくは173によ
って閉じられており、これらの端板内に測定管10が固定
されている。端板172,173の外方で普通の形式で管導管
への接続が行われる。このためには、例えばフランジ、
ねじ結合、締め付け結合のような複数の可能性があるの
で、接続形式は図13には示されていない。
ケーシング17には短管18を介して電子装置ケーシング
19が取り付けられており、この電子装置ケーシング内に
は普通の操作電子装置、駆動電子装置、評価電子装置及
び表示電子装置が収容されている。
図14には、図11又は12に実施例に相応するケーシング
17′によって取り囲まれた組み込み型のコリオリの質量
流量センサが概略的にかつ部分的に断面して側面図で示
されている。
ケーシング17′は支持管171′の形状を有しており、
この支持管は両端部においてそれぞれ端部球冠体174若
しくは175によって閉じられており、これらの端部球冠
体にはそれぞれフランジ176若しくは177が形成されてい
る。両方の測定管101,102はそれぞれ分配片178若しくは
179を介して端部球冠体174若しくは175及びフランジ176
若しくは177に結合されている。フランジ176,177によっ
て管導管への接続が普通の形式で行われる。
分配片178,179は図14においてはホッパ形に示されて
いて、２つの測定管101,102から管導管の幅に連続的に
移行しているけれども、この構成は強制的なものではな
い。測定管の管導管側の端部を同一平面において開口さ
せることも普通のことである（US−A 56 02 345参
照）。
ケーシング17′には、短管18′を介して電子装置ケー
シング19′が取り付けられており、この電子装置ケーシ
ング内には普通の操作電子装置、駆動電子装置、評価電
子装置及び表示電子装置が収容されている。
図15には、図13の一部分が示されており、この場合ケ
ーシングは、既に簡単に述べたように、測定管10の方向
で剛性的に測定管10に固定されている。図15においては
４つのねじ20が示されているが、これらのねじは既に述
べたように、固定片40を測定管10に外側から固く締め付
けるのに役立つ。
端板172と測定管10との剛性的な固定は普通はろう
接、硬ろう接あるいは溶接によって達成され、測定管が
ジルコンあるいはチタンから成り、ケーシング17が特殊
鋼から成っている場合に、大抵適用される（溶接継ぎ目
参照）。もちろん、図15においては見えない図13の端板
173についても同じことが当てはまる。端板172,173を測
定管10に焼きばめすることも可能である。
前述の剛性的な固定がチタン又はジルコンの場合に可
能であるのは、これら両方の材料のそれぞれの熱的な長
さ変化が特殊鋼に比較してわずかであるからである。剛
性的な固定の場合に、チタン又はジルコンの測定管と特
殊鋼のケーシングとの間の200℃までの温度差を許容す
ることができる。
図16は図13の一部分において、ケーシング17が測定管
の方向で可能に測定管10に固定されている状態を示す。
この場合測定管10も、またケーシング17も特殊鋼から成
っている。チタン又はジルコンと比較して特殊鋼の熱膨
張率がほぼ２倍であるために、また、チタン又はジルコ
ンと比較して特殊鋼の機械的強度がほぼ半分に過ぎない
ために、特殊鋼の測定管を特殊鋼のケーシングに剛性的
に固定する場合の許容し得る温度差は前述の値のほぼ1/
4、つまりほぼ50℃に減少することになる。しかしこの
ような流量センサは市販できないであろう。
したがって、測定管10を端板172に対してその軸線の
方向に可動に固定することが必要である。このために図
16の実施例では２つのＯリング25,26が設けられてい
て、これらのＯリングは端板172の孔の内壁の溝内には
め込まれており、測定管10はこれらのＯリングを貫通し
て延びている。もちろん同じことが図16では見えない図
13の端板173についても当てはまる。
図17においては、図１〜10の実施例において有利に使
用されるような、サイズモ質量体130を有する電気力学
的な励起器120の構造が部分的に断面して示されてい
る。
励起器120は第１及び第２の締め付けジョー121,122を
有しており、これらの締め付けジョーによって励起器12
0が測定管10に固く締め付けられる。この締め付けはね
じボルト123,124及び所属のナットによって行われる。
締め付けジョー121の測定管とは逆の側には、中央の
永久磁石126を有する磁石鉢125が固定されている。この
磁石鉢内にはコイル127が突入しており、このコイルは
第１のばね板の一方の側に固定されている。サイズモ質
量体130は一面では第１のばね板128の他方の側に、かつ
他面では第２のばね板129に固定されている。更に、ば
ね板128,129はねじボルト123,124に固定されており、し
たがってサイズモ質量体130はばね板128,129の間に締め
込まれていて、これらのばね板と一緒に振動可能であ
る。ところで、コイル127に交流が供給されると、磁石
鉢124に対するコイルの運動が測定管10に伝達され、測
定管が振動する。
サイズモ質量体130、ばね板128,129及びコイル127を
有する振動系の共振系質を測定する場合に、具体的なそ
の都度の条件に応じて、共振上方のセットと共振下方の
セットとの間で選択をしなければならない。
共振下方のセットとは、励起器120の機械的な共振周
波数が第３次振動モード内のその都度の共振区分の周波
数ｆの1/3よりも小さいことである。このような設定は
最適な励起器効率を生ぜしめけれども、しかし励起器
は、コリオリ型流量センサ全体の振動状態に不利に作用
することがある低い周波数の源である。
共振上方のセットとは、励起器120の機械的な周波数
が第３次振動モード内の振動区分の周波数ｆの1.5倍よ
りも大きいことである。この場合励起器の効率は最適で
はないが、しかし受け入れることができるものであり、
低い周波数の問題は生ぜず、励起器の全体構造は共振下
方のセットの場合よりもコンパクトである。
図７〜10,13,15及び16に相応する組み込み型の単管の
コリオリ型流量センサにおいては、その都度のセンサ保
持体が測定管と同一の材料から成っている場合、並びに
測定管と同一の直径及び同一の壁厚を有している場合
に、その都度のセンサ保持体の、所属の遮断体から突出
している部分の長さは、管区分の長さに無関係に、管区
分の長さの3/10である。
もちろん図面に示した管導管、測定管及び導管区分は
普通のように円筒形である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 オレ コウダル スイス国 ライナッハ ロークヴェーク 13 (56)参考文献 特開 平６−138150（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−38655（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−62014（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−324960（ＪＰ，Ａ) 特表 平６−509649（ＪＰ，Ａ) 特表 平10−500217（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01F 1/84

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】現場で既に永久的に設置されている管導管
    （１）内あるいは管導管内に挿入されるただ１つの測定
    管（10）内を少なくとも一時的に流れる流体の質量流量
    をコリオリ原理に基づいて測定する方法であって、 管区分（11,11′,11″）を形成する測定区間を規定する
    ために、管区分の質量の少なくとも５倍の同一の質量を
    有する第１及び第２の遮断体（4,5;4′,5′）を相互間
    隔Ｌをおいて外側から管導管若しくは測定管に固定し、 管区分の中央に励起装置（12）を取り付け、この励起装
    置が、管区分の軸線を含む第１の平面内で、管区分が流
    体で満たされている場合にほぼ500Hzと1000Hzとの間に
    ある周波数ｆの第３次モードの振動を管区分に励起する
    ようにし、 前記相互間隔Ｌは次式： Ｌ＝5.5・２1/2・（２πｆ）−1/2・｛Ｅ（ra 4−ri 4）
    ／（dM＋dF）｝−1/4 （式中:raは管区分の外径を表し、riは管区分の内径を
    表し、Ｅは管区分の材料の弾性係数を表し、dMは管区分
    の材料の密度と管区分の壁の横断面との積を表し、dFは
    流体の平均密度と管区分の内法横断面との積を表す） によって決定し、 各遮断体（4,5:4′,5′）は、第１の平面内に位置する
    第１の軸線（4x,5x）と、この第１の軸線に対して垂直
    で管区分の軸線と同一である第２の軸線（4y,5y）と、
    これら第１及び第２の軸線に対して垂直な第３の軸線
    （4z,5z）とを有していて、各遮断体の第１の軸線（4x,
    5x）を中心とする面慣性モーメントは第３の軸線（4z,5
    z）を中心とする面慣性モーメントよりも少なくとも１
    桁小さいようにし、 第１及び第２の加速度センサ（13,14）を、第３次モー
    ドの振動が励起された場合に、管導管（１）に由来する
    かく乱によって生じる管区分の曲げが第１若しくは第２
    のゼロ箇所になる箇所において管区分（11）若しくは測
    定管（10）に固定し、 第１の加速度センサ（13）によって生ぜしめられる第１
    のセンサ信号と、第２の加速度センサ（14）によって生
    ぜしめられる第２のセンサ信号との間の位相ずれ又は時
    間差を決定し、 この位相ずれ又は時間差から質量流量に比例する信号を
    生ぜしめる、質量流量を測定する方法。
  2. 【請求項２】現場で既に永久的に設置されている管導管
    （１）内あるいは管導管内に挿入されるただ１つの測定
    管（10）内を少なくとも一時的に流れる流体の質量流量
    をコリオリ原理に基づいて測定する方法であって、 管区分（11,11′,11″）を形成する測定区間を規定する
    ために、管区分の質量の少なくとも５倍の同一の質量を
    有する第１及び第２の遮断体（4,5;4′,5′）を相互間
    隔Ｌをおいて外側から管導管若しくは測定管に固定し、 管区分の中央に励起装置（12）を取り付け、この励起装
    置が、管区分の軸線を含む第１の平面内で、管区分が流
    体で満たされている場合にほぼ500Hzと1000Hzとの間に
    ある周波数ｆの第３次モードの振動を管区分に励起する
    ようにし、 前記相互間隔Ｌは次式： Ｌ＝5.5・２1/2・（２πｆ）−1/2・｛Ｅ（ra 4−ri 4）
    ／（dM＋dF）｝−1/4 （式中:raは管区分の外径を表し、riは管区分の内径を
    表し、Ｅは管区分の材料の弾性係数を表し、dMは管区分
    の材料の密度と管区分の壁の横断面との積を表し、dFは
    流体の平均密度と管区分の内法横断面との積を表す） によって決定し、 各遮断体（4,5:4′,5′）は、第１の平面内に位置する
    第１の軸線（4x,5x）と、この第１の軸線に対して垂直
    で管区分の軸線と同一である第２の軸線（4y,5y）と、
    これら第１及び第２の軸線に対して垂直な第３の軸線
    （4z,5z）とを有していて、各遮断体の第１の軸線（4x,
    5x）を中心とする面慣性モーメントは第３の軸線（4z,5
    z）を中心とする面慣性モーメントよりも少なくとも１
    桁小さいようにし、 第１の遮断体（４）に流入側の第１のセンサ保持体（1
    5）を固定して、その縦軸線が管区分（11）若しくは測
    定管（10）の軸線に対して平行になるようにし、 第２の遮断体（５）に流出側の第２のセンサ保持体（1
    6）を固定して、その縦軸線が管区分（11）若しくは測
    定管（10）の軸線に対して平行になるようにし、 第１の距離又は速度センサ（13′）若しくは第２の距離
    又は速度センサ（14′）を、第３次モードの振動が励起
    された場合に、管導管（１）に由来するかく乱によって
    生じる第１若しくは第２のセンサ保持体の曲げが第１若
    しくは第２のゼロ箇所になる箇所において第１若しくは
    第２のセンサ保持体（15,16）に固定し、 第１のセンサ（13′）によって生ぜしめられる第１のセ
    ンサ信号と、第２のセンサ（14′）によって生ぜしめら
    れる第２のセンサ信号との間の位相ずれ又は時間差を決
    定し、 この位相ずれ又は時間差から質量流量に比例する信号を
    生ぜしめる、質量流量を測定する方法。
  3. 【請求項３】第１及び第２の遮断体（4,5:4′,5′）を
    次のように、すなわち、 第１の遮断体（4;4′）が、第１の固定片（40）と、第
    １の中間片（41）と、第２の中間片（42）と、第１の端
    部直方体（43）と、第２の端部直方体（44）とから成
    り、第２の遮断体（5,5′）が、第２の固定片（50）
    と、第３の中間片（51）と、第４の中間片（52）と、第
    ３の端部直方体（53）と、第４の端部直方体（54）とか
    ら成り、４つの端部直方体（43,44,53,54）のそれぞれ
    の縦軸線が管区分（11）の軸線に対して平行に延び、第
    １及び第２の端部直方体（43,44）の縦軸線及び管区分
    （11）の軸線が第１の平面に対して垂直な第２の平面内
    に位置し、第３及び第４の端部直方体（53,54）の縦軸
    線及び管区分（11）の軸線が第２の平面内に位置し、そ
    れぞれの中間片（41,42,51,52）はそれぞれの端部直方
    体（43,44,53,54）よりも著しく小さな横断面を有し、
    それぞれの固定片（40,50）が管導管（１）若しくは測
    定管（10）に固定されるように、 寸法を定めかつ配置する、請求項１又は２記載の方法。
  4. 【請求項４】直線状の測定管（10）を使用する、請求項
    １から３までのいずれか１項記載の方法。
  5. 【請求項５】第１の平面内で曲げられている管区分（1
    1′）を有する測定管（10′）を使用する、請求項１か
    ら３までのいずれか１項記載の方法。
  6. 【請求項６】第２の平面内で曲げられている管区分（1
    1″）を有する測定管（10″）を使用する、請求項１か
    ら３までのいずれか１項記載の方法。
  7. 【請求項７】励起装置として、サイズモ質量体（130）
    を有する電気力学的な励起器（120）を使用する、請求
    項１から６までのいずれか１項記載の方法。
  8. 【請求項８】管導管（１）内に挿入される第１及び第２
    の測定管（101,102;101′,102′）内を少なくとも一時
    的に流れる流体の質量流量をコリオリ原理に基づいて測
    定する方法であって、 両方の測定管は互いに平行に延びており、各測定管の軸
    線は第１の平面内に位置しており、両方の測定管は同一
    の内径及び外径並びに壁厚を有し、同一の材料から成っ
    ており、 測定管のそれぞれの管区分（111,112,111′,112′）を
    形成する測定区間を規定するために、同一の質量を有す
    る第１及び第２の締め付け体（４″,5″;4＊,5＊）を所
    定の相互間隔Ｌをおいて外側から測定管に取り付け、 管区分の中央に少なくとも１つの励起装置（12′,1
    2″）を固定し、この励起装置が、第１の平面内で、管
    区分が流体で満たされている場合にほぼ500Hzと1000Hz
    との間にある周波数ｆの第３次モードの互いに逆向きの
    振動を両方の管区分に励起するようにし、 前記相互間隔Ｌは次式： Ｌ＝5.5・２1/2・（２πｆ）−1/2・｛Ｅ（ra 4−ri 4）
    ／（dM＋dF）｝−1/4 （式中:raは管区分の外径を表し、riは管区分の内径を
    表し、Ｅは管区分の材料の弾性係数を表し、dMは管区分
    の材料の密度と管区分の壁の横断面との積を表し、dFは
    流体の平均密度と管区分の内法横断面との積を表す） によって決定し、 第１の距離又は速度センサ（131′;131″）若しくは第
    ２の距離又は速度センサ（141′;141″）を、第３次モ
    ードの振動が励起された場合に、管導管に由来するかく
    乱によって生じる管区分の曲げが第１若しくは第２のゼ
    ロ箇所になる箇所において管区分の間に固定し、 第１のセンサによって生ぜしめられる第１のセンサ信号
    と、第２のセンサによって生ぜしめられる第２のセンサ
    信号との間の位相ずれ又は時間差を決定し、 この位相ずれ又は時間差から質量流量に比例する信号を
    生ぜしめる、質量流量を測定する方法。
  9. 【請求項９】現場で既に永久的に設置されていて少なく
    とも一時的に流体が流れる管導管（１）から形成される
    コリオリ型の質量流量センサであって、 管区分（11）を形成する測定区間を規定するために、管
    区分の質量の少なくとも５倍の同一の質量を有する第１
    及び第２の遮断体（4,5）が所定の相互間隔Ｌをおいて
    外側から管導管（１）に固定されており、 管区分（11）の中央に励起装置（12）が固定されてお
    り、 この励起装置は、管区分の軸線を含む第１の平面内で、
    管区分が流体で満たされている場合にほぼ500Hzと1000H
    zとの間にある周波数ｆの第３次モードの振動を管区分
    に励起し、 前記相互間隔Ｌは次式： Ｌ＝5.5・２1/2・（２πｆ）−1/2・｛Ｅ（ra 4−ri 4）
    ／（dM＋dF）｝−1/4 （式中:raは管区分の外径を表し、riは管区分の内径を
    表し、Ｅは管区分の材料の弾性係数を表し、dMは管区分
    の材料の密度と管区分の壁の横断面との積を表し、dFは
    流体の平均密度と管区分の内法横断面との積を表す） によって決定されており、 各遮断体（4,5）は、第１の平面内に位置する第１の軸
    線（4x,5x）と、この第１の軸線に対して垂直で管区分
    の軸線と同一である第２の軸線（4y,5y）と、これら第
    １及び第２の軸線に対して垂直な第３の軸線（4z,5z）
    とを有していて、各遮断体の第１の軸線（4x,5x）を中
    心とする面慣性モーメントは第３の軸線（4z,5z）を中
    心とする面慣性モーメントよりも少なくとも１桁小さ
    く、 第１及び第２の加速度センサ（13,14）が、第３次モー
    ドの振動が励起された場合に、管導管に由来するかく乱
    によって生じる管区分の曲げが第１若しくは第２のゼロ
    箇所になる箇所において管区分（11）に固定されてい
    る、コリオリ型の質量流量センサ。
  10. 【請求項１０】現場で既に永久的に設置されていて少な
    くとも一時的に流体が流れる管導管（１）から形成され
    るコリオリ型の質量流量センサであって、 管区分（11）を形成する測定区間を規定するために、管
    区分の質量の少なくとも５倍の同一の質量を有する第１
    及び第２の遮断体（4,5）が所定の相互間隔Ｌをおいて
    外側から管導管（１）に固定されており、 管区分（11）の中央に励起装置（12）が固定されてお
    り、 この励起装置は、管区分の軸線を含む第１の平面内で、
    管区分が流体で満たされている場合にほぼ500Hzと1000H
    zとの間にある周波数ｆの第３次モードの振動を管区分
    に励起し、 前記相互間隔Ｌは次式： Ｌ＝5.5・２1/2・（２πｆ）−1/2・｛Ｅ（ra 4−ri 4）
    ／（dM＋dF）｝−1/4 （式中:raは管区分の外径を表し、riは管区分の内径を
    表し、Ｅは管区分の材料の弾性係数を表し、dMは管区分
    の材料の密度と管区分の壁の横断面との積を表し、dFは
    流体の平均密度と管区分の内法横断面との積を表す） によって決定されており、 各遮断体（4,5）は、第１の平面内に位置する第１の軸
    線（4x,5x）と、この第１の軸線に対して垂直で管区分
    の軸線と同一である第２の軸線（4y,5y）と、これら第
    １及び第２の軸線に対して垂直な第３の軸線（4z,5z）
    とを有していて、各遮断体の第１の軸線（4x,5x）を中
    心とする面慣性モーメントは第３の軸線（4z,5z）を中
    心とする面慣性モーメントよりも少なくとも１桁小さ
    く、 第１の遮断体（４）に流入側の第１のセンサ保持体（1
    5）が固定されていて、その縦軸線は管区分（11）の軸
    線に対して平行に延びており、 第２の遮断体（５）に流出側の第２のセンサ保持体（1
    6）が固定されていて、その縦軸線は管区分（11）の軸
    線に対して平行に延びており、 第１の距離又は速度センサ（13′）若しくは第２の距離
    又は速度センサ（14′）が、第３次モードの振動が励起
    された場合に、管導管に由来するかく乱によって生じる
    第１若しくは第２のセンサ保持体の曲げが第１若しくは
    第２のゼロ箇所になる箇所において第１若しくは第２の
    センサ保持体に固定されている、コリオリ型の質量流量
    センサ。
  11. 【請求項１１】ただ１つの測定管（10）を有していて、
    少なくとも一時的に流体が流れる管導管内に挿入される
    コリオリ型の質量流量センサであって、 管区分（11）を形成する測定区間を規定するために、管
    区分の質量の少なくとも５倍の同一の質量を有する第１
    及び第２の遮断体（４′,5′）が所定の相互間隔Ｌをお
    いて外側から測定管に固定されており、 管区分の中央に励起装置（12）が固定されており、 この励起装置は、管区分の軸線を含む第１の平面内で、
    管区分が流体で満たされている場合にほぼ500Hzと1000H
    zとの間にある周波数ｆの第３次モードの振動を管区分
    に励起し、 前記相互間隔Ｌは次式： Ｌ＝5.5・２1/2・（２πｆ）−1/2・｛Ｅ（ra 4−ri 4）
    ／（dM＋dF）｝−1/4 （式中:raは管区分の外径を表し、riは管区分の内径を
    表し、Ｅは管区分の材料の弾性係数を表し、dMは管区分
    の材料の密度と管区分の壁の横断面との積を表し、dFは
    流体の平均密度と管区分の内法横断面との積を表す） によって決定されており、 各遮断体（４′,5′）は、第１の平面内に位置する第１
    の軸線（4x,5x）と、この第１の軸線に対して垂直で管
    区分の軸線と同一である第２の軸線（4y,5y）と、これ
    ら第１及び第２の軸線に対して垂直な第３の軸線（4z,5
    z）とを有していて、各遮断体の第１の軸線（4x,5x）を
    中心とする面慣性モーメントは第３の軸線（4z,5z）を
    中心とする面慣性モーメントよりも少なくとも１桁小さ
    く、 第１及び第２の加速度センサ（13,14）が、第３次モー
    ドの振動が励起された場合に、管導管に由来するかく乱
    によって生じる管区分の曲げが第１若しくは第２のゼロ
    箇所になる箇所において管区分に固定されている、コリ
    オリ型の質量流量センサ。
  12. 【請求項１２】ただ１つの測定管（10）を有していて、
    少なくとも一時的に流体が流れる管導管内に挿入される
    コリオリ型の質量流量センサであって、 管区分（11）を形成する測定区間を規定するために、管
    区分の質量の少なくとも５倍の同一の質量を有する第１
    及び第２の遮断体（４′,5′）が所定の相互間隔Ｌをお
    いて外側から測定管に固定されており、 管区分の中央に励起装置（12）が固定されており、 この励起装置は、管区分の軸線を含む第１の平面内で、
    管区分が流体で満たされている場合にほぼ500Hzと1000H
    zとの間にある周波数ｆの第３次モードの振動を管区分
    に励起し、 前記相互間隔Ｌは次式： Ｌ＝5.5・２1/2・（２πｆ）−1/2・｛Ｅ（ra 4−ri 4）
    ／（dM＋dF）｝−1/4 （式中:raは管区分の外径を表し、riは管区分の内径を
    表し、Ｅは管区分の材料の弾性係数を表し、dMは管区分
    の材料の密度と管区分の壁の横断面との積を表し、dFは
    流体の平均密度と管区分の内法横断面との積を表す） によって決定されており、 各遮断体（４′,5′）は、第１の平面内に位置する第１
    の軸線（4x,5x）と、この第１の軸線に対して垂直で管
    区分の軸線と同一である第２の軸線（4y,5y）と、これ
    ら第１及び第２の軸線に対して垂直な第３の軸線（4z,5
    z）とを有していて、各遮断体の第１の軸線（4x,5x）を
    中心とする面慣性モーメントは第３の軸線（4z,5z）を
    中心とする面慣性モーメントよりも少なくとも１桁小さ
    く、 第１の遮断体（４′）に流入側の第１のセンサ保持体
    （15）が固定されていて、その縦軸線は測定管（10）の
    軸線に対して平行に延びており、 第２の遮断体（５′）に流出側の第２のセンサ保持体
    （16）が固定されていて、その縦軸線は測定管（10）の
    軸線に対して平行に延びており、 第１の距離又は速度センサ（13′）若しくは第２の距離
    又は速度センサ（14′）が、第３次モードの振動が励起
    された場合に、管導管に由来するかく乱によって生じる
    第１若しくは第２のセンサ保持体の曲げが第１若しくは
    第２のゼロ箇所になる箇所において第１若しくは第２の
    センサ保持体に固定されている、コリオリ型の質量流量
    センサ。
  13. 【請求項１３】遮断体（４′,5′）が次のように、すな
    わち、第１の遮断体（４′）が、第１の固定片（40）
    と、第１の中間片（41）と、第２の中間片（42）と、第
    １の端部直方体（43）と、第２の端部直方体（44）とか
    ら成り、第２の遮断体（５′）が、第２の固定片（50）
    と、第３の中間片（51）と、第４の中間片（52）と、第
    ３の端部直方体（53）と、第４の端部直方体（54）とか
    ら成り、４つの端部直方体（43,44,53,54）のそれぞれ
    の縦軸線が管区分（11）の軸線に対して平行に延び、第
    １及び第２の端部直方体（43,44）の縦軸線及び管区分
    （11）の軸線が第１の平面に対して垂直な第２の平面内
    に位置し、第３及び第４の端部直方体（53,54）の縦軸
    線及び管区分の軸線が第２の平面内に位置し、それぞれ
    の中間片（41,42,51,52）はそれぞれの端部直方体（43,
    44,53,54）よりも著しく小さな横断面を有し、それぞれ
    の固定片（40,50）が管導管（１）若しくは測定管（1
    0）に固定されているように、 寸法を定められかつ配置されている、請求項９から12ま
    でのいずれか１項記載のコリオリ型の質量流量センサ。
  14. 【請求項１４】測定管が直線状である、請求項９から13
    までのいずれか１項記載のコリオリ型の質量流量セン
    サ。
  15. 【請求項１５】測定管が遮断体（4,4′:5,5′）の間
    で、第１の平面内で曲げられている、請求項９から13ま
    でのいずれか１項記載のコリオリ型の質量流量センサ。
  16. 【請求項１６】測定管が遮断体（4,4′:5,5′）の間
    で、第２の平面内で曲げられている、請求項９から13ま
    でのいずれか１項記載のコリオリ型の質量流量センサ。
  17. 【請求項１７】励起装置がサイズモ質量体（130）を有
    している電気力学的な励起器（120）である、請求項９
    から16までのいずれか１項記載のコリオリ型の質量流量
    センサ。
  18. 【請求項１８】第１及び第２の測定管（101,102:101′,
    102′）を有していて、少なくとも一時的に流体が流れ
    る管導管内に挿入されるコリオリ型の質量流量センサで
    あって、 両方の測定管は互いに平行に延びており、各測定管の軸
    線は第１の平面内に位置しており、両方の測定管は同一
    の内径及び外径並びに壁厚を有していて、同一の材料か
    ら成っており、 各測定管の管区分（111,112:111′,112′）を形成する
    測定区間を規定するために、同一の質量を有する第１及
    び第２の締め付け体（４″,5″;4＊,5＊）が所定の相互
    間隔Ｌをおいて外側から測定管に取り付けられており、 管区分の中央に少なくとも１つの励起装置（12′;1
    2″）が固定されており、 この励起装置は、第１の平面内で、管区分が流体で満た
    されている場合にほぼ500Hzと1000Hzとの間にある周波
    数ｆの第３次モードの振動を管区分に励起し、 前記相互間隔Ｌは次式： Ｌ＝5.5・２1/2・（２πｆ）−1/2・｛Ｅ（ra 4−ri 4）
    ／（dM＋dF）｝−1/4 （式中:raは管区分の外径を表し、riは管区分の内径を
    表し、Ｅは管区分の材料の弾性係数を表し、dMは管区分
    の材料の密度と管区分の壁の横断面との積を表し、dFは
    流体の平均密度と管区分の内法横断面との積を表す） によって決定されており、 第１の距離又は速度センサ（131′;131″）若しくは第
    ２の距離又は速度センサ（141′;141″）が、第３次モ
    ードの振動が励起された場合に、管導管に由来するかく
    乱によって生じる管区分の曲げが第１若しくは第２のゼ
    ロ箇所になる箇所において管区分の間に固定されてい
    る、コリオリ型の質量流量センサ。
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Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19936008B4 (de) 1999-08-04 2014-01-09 Krohne Ag Verfahren zum Anbringen eines Metallkörpers auf ein Meßrohr eines Coriolis-Massendurchflußmeßgeräts
JP2001289683A (ja) * 2000-04-07 2001-10-19 Onishi Kazumasa コリオリ式流量計
US6484591B2 (en) 2000-05-04 2002-11-26 Flowtec Ag Mass flow rate/density sensor with a single curved measuring tube
JP2002031554A (ja) * 2000-05-12 2002-01-31 Kazumasa Onishi コリオリ流量計
US6776053B2 (en) * 2001-11-26 2004-08-17 Emerson Electric, Inc. Flowmeter for the precision measurement of an ultra-pure material flow
DE10220734C1 (de) * 2002-03-06 2003-04-24 Krohne Ag Basel Massendurchflußmeßgerät
US6598489B1 (en) * 2002-03-29 2003-07-29 Micro Motion, Inc. Balance bar having a reduced axial thermal stress resulting from high temperature manufacturing methods
EP1431719A1 (de) * 2002-12-20 2004-06-23 ABB Research Ltd. Coriolis Massendurchfluss/Dichteaufnehmer mit einem einzigen geraden Messrohr
DE10351311B3 (de) * 2003-10-31 2005-06-30 Abb Patent Gmbh Coriolis-Massendurchflussmessgerät
CN1328578C (zh) * 2005-03-28 2007-07-25 哈尔滨工业大学 用振动方法测量流体密度的实验装置
US7472607B2 (en) 2005-11-15 2009-01-06 Endress + Hauser Flowtec Ag Measurement transducer of vibration type
US7475603B2 (en) 2005-11-15 2009-01-13 Endress + Hauser Flowtec Ag Measurement transducer of vibration-type
US7490521B2 (en) 2005-11-15 2009-02-17 Endress + Hauser Flowtec Ag Measurement transducer of vibration type
EP2026042A1 (en) * 2005-12-27 2009-02-18 Endress+Hauser Flowtec AG In-line measuring devices and method for compensating measurement errors in in-line measuring devices
US7874220B2 (en) * 2006-11-16 2011-01-25 Abb Patent Gmbh Coriolis mass flowmeter with an oscillatable straight measuring tube
DE102008034412A1 (de) * 2008-07-23 2010-01-28 Endress + Hauser Flowtec Ag Ultraschallsensor eines Messsystems zur Bestimmung und/oder Überwachung des Durchflusses eines Messmediums durch ein Messrohr
DE102008039045A1 (de) * 2008-08-21 2010-02-25 Endress + Hauser Flowtec Ag Sensor in mikromechanischer Bauweise
EP2406591A1 (de) * 2009-03-11 2012-01-18 Endress+Hauser Flowtec AG Messaufnehmer vom vibrationstyp sowie in-line-messgerät mit einem solchen messaufnehmer
DE102009028006A1 (de) * 2009-07-24 2011-01-27 Endress + Hauser Flowtec Ag Meßwandler vom Vibrationstyp sowie Meßgerät mit einem solchen Meßwandler
US8340791B2 (en) * 2009-10-01 2012-12-25 Rosemount Inc. Process device with sampling skew
EP2461079B1 (de) * 2010-12-03 2019-04-10 Levitronix GmbH Durchflussmesser
EP2659236B1 (de) * 2010-12-30 2019-07-03 Endress+Hauser Flowtec AG Messaufnehmer vom vibrationstyp sowie damit gebildetes messsystem
DE202011109511U1 (de) * 2011-12-23 2012-02-02 Bürkert Werke GmbH Massendurchflussmess- oder -regelgerät
DE102013102708A1 (de) 2013-03-18 2014-09-18 Endress + Hauser Flowtec Ag Meßwandler vom Vibrationstyp sowie damit gebildetes Meßsystem
DE102013102711A1 (de) 2013-03-18 2014-09-18 Endress + Hauser Flowtec Ag Meßwandler vom Vibrationstyp sowie damit gebildetes Meßsystem
DE102014107849A1 (de) 2014-06-04 2015-12-17 Endress+Hauser Flowtec Ag Messrohr, Coriolis-Durchflussmessgerät und Verfahren zur Herstellung eines Messrohres für ein Durchflussmessgerät
US10962396B2 (en) * 2017-03-07 2021-03-30 Micro Motion, Inc. Repositionalble brace bar for vibratory flow meter conduits
JP7331468B2 (ja) * 2019-05-31 2023-08-23 セイコーエプソン株式会社 慣性センサーユニットの取り付け方法、および慣性センサーユニット
CN114818148B (zh) * 2022-06-24 2022-09-13 中国飞机强度研究所 飞机关键构件在振动试验中的等效设计方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3505166A1 (de) * 1985-02-15 1986-08-21 Danfoss A/S, Nordborg Massendurchfluss-messgeraet nach dem coriolis-prinzip
US4823614A (en) * 1986-04-28 1989-04-25 Dahlin Erik B Coriolis-type mass flowmeter
GB2192714A (en) 1986-07-16 1988-01-20 Schlumberger Electronics Coriolis mass flow meter
GB8705758D0 (en) 1987-03-11 1987-04-15 Schlumberger Electronics Uk Mass flow measurement
US4914956A (en) 1987-07-22 1990-04-10 Exac Corporation Method and circuit for processing sensory input signals of the type obtained from coriolis mass flow rate sensors and the like
GB8829825D0 (en) * 1988-12-21 1989-02-15 Schlumberger Ind Ltd A combined output and drive circuit for a mass flow transducer
DE69210244T2 (de) * 1991-08-01 1996-10-31 Micro Motion Inc., Boulder, Col. Massendurchflussmesser nach dem Coriolsprinzip
EP0685712B1 (de) 1994-05-26 2000-05-10 Endress + Hauser Flowtec AG Massedurchflussaufnehmer nach dem Coriolis-Prinzip
US5497666A (en) * 1994-07-20 1996-03-12 Micro Motion, Inc. Increased sensitivity coriolis effect flowmeter using nodal-proximate sensors
EP0698783A1 (de) 1994-08-16 1996-02-28 Endress + Hauser Flowtec AG Auswerte-Elektronik eines Coriolis-Massedurchflussaufnehmers
ES2139985T3 (es) * 1995-10-26 2000-02-16 Flowtec Ag Sensor de caudal segun el principio de coriolis con un solo tubo de medida.
DE59700779D1 (de) * 1996-04-27 2000-01-05 Flowtec Ag Coriolis-Massedurchflussaufnehmer
US5854430A (en) 1996-05-07 1998-12-29 Endress + Hauser Flowtec Ag Coriolis mass flow sensor
US6178828B1 (en) * 1998-02-11 2001-01-30 Wade M. Mattar Free standing Coriolis driver

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