NL1036341C2

NL1036341C2 - Coriolis flowsensor met verend opgehangen balansmassa.

Info

Publication number: NL1036341C2
Application number: NL1036341A
Authority: NL
Inventors: Jan Wouter Geest; Marcel Ronald Katerberg; Jan Marinus Zwikker; Hemes Jacobs
Original assignee: Berkin Bv
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2010-06-22
Also published as: EP2199756B1; JP2010145393A; JP5442406B2; ES2370104T3; EP2199756A1; US20100154564A1; US8151652B2; ATE522794T1; DK2199756T3

Description

Coriolis flowsensor met verend opgehangen balansmassa

De uitvinding heeft betrekking op een Coriolis flowsensor met een in een behuizing bevestigde Coriolisbuis met twee uiteinden, welke uiteinden in een fixa-tiemiddel gefixeerd zijn, terwijl het tussen de uiteinden liggende deel van de buis vrij ligt, welke flowsensor excitatiemiddelen bevat om de buis te laten oscilleren 5 om een excitatie as, alsmede detectiemiddelen om in bedrijf verplaatsingen van delen van de buis te detecteren.

- Een Coriolis-flowsensor bevat tenminste één trillende buis, vaak Coriolisbuis, flowbuis of sensingbuis genoemd. Deze buis (of meerdere buizen) is aan zijn beide uiteinden bevestigd aan de behuizing van het instrument.

10 Deze buiseinden dienen tevens voor aan- en afvoer van de te meten vloeistof- of gasstroom.

- Behalve de flowbuis (of meerdere flowbuizen) bevat een Coriolis-flowsensor twee andere deelsystemen, namelijk voor excitatie en voor detectie. Met het excitatiesysteem (excitator) wordt de buis in trilling gebracht. Hier- 15 toe worden één of meerdere krachten of koppel(s) op delen van de buis uitgeoefend.

Met het detectiesysteem wordt doorgaans de verplaatsing van één of meerdere punten van de buis als functie van de tijd gedetecteerd. In plaats van de verplaatsing kan de door de buis op zijn omgeving uitgeoe- 20 fende kracht (of koppel) worden gedetecteerd; wat hieronder wordt be schreven voor verplaatsingsdetectie geldt ook voor krachtdetectie.

- Voor zowel excitatie als detectie zijn dezelfde twee plaatsingsalternatieven mogelijk. De ene houdt in dat de excitatie of detectie plaatsvindt tussen de behuizing en de stromingsbuis. De andere houdt in dat de excitatie of de- 25 tectie plaatsvindt tussen verschillende punten of secties van de bewe gende flowbuis, of - indien het instrument meerdere buizen heeft - tussen de verschillende flowbuizen.

- Voor een Coriolis flowsensor die bedoeld is voor het meten van kleine flows is het gewenst dat de gehele buis in één vlak ligt, zowel vanwege 30 meetnauwkeurigheid als vanwege produceerbaarheid.

1036341 2

De door de excitator opgewekte trilling van de buis vindt plaats bij een min of meer vaste frequentie, die alleen iets varieert met de dichtheid van het door de buis stromende medium. De trillingsfrequentie is vrijwel altijd een van de eigen-frequenties van de buis, om met minimale energietoevoer een maximale ampli-5 tude te bereiken.

De uitvinding berust op het inzicht, dat zonder aanvullende maatregelen door het trillen van de buis twee trillingsproblemen op kunnen treden: 1. Het gevoelig zijn voor externe trillingen: in de omgeving van de Coriolis flowmeter kunnen trillingsbronnen staan. Deze kunnen hun trillingen via vloer, ta- 10 fel of leidingen doorgeven aan de behuizing van de flowmeter. Aangezien de buis in de behuizing is gemonteerd wordt hierdoor ook die buis in trilling gebracht. Dit gebeurt in het bijzonder wanneer er in die omgevingstrillingen frequenties voorkomen in de buurt van een van de eigenfrequenties van de buis, met name degene die wordt aangestoten door de excitator. Daarbij speelt ook 15 de fase van de externe trillingen ten opzichte van de excitator-tri11ingen een rol. Behalve in het zeer uitzonderlijke geval dat die omgevingstrillingen precies dezelfde frequentie en fase zouden hebben als die van de excitator ontstaan er extra buistrillingen die tot een faseverschuiving van de Coriolisbewe-ging en dus een schijnbare extra flow leiden.

20 Een bijzonder geval hierbij is dat waarbij twee gelijke instrumenten vlakbij elkaar geplaatst zijn, waarbij de trillingsfrequenties vrijwel samenvallen. Het ene instrument exciteert hierbij via behuizing en ondergrond het andere instrument, en in het algemeen net naast zijn eigenfrequentie, met een fase die praktisch altijd zal afwijken van die van de eigen aanstoting. Dit is een reëel 25 probleem, omdat in de prakrtijk in bijvoorbeeld mengprocessen twee, drie, of soms tot twintig toe, flowmeters naast elkaar staan. Wat men constateert is dat de meetresultaten onafhankelijk van de flow met bepaalde periodiciteit kunnen variëren.

2. Het gevoelig zijn voor eigen trillingen: wanneer een Coriolis flowmeter op 30 een niet starre ondergrond gemonteerd wordt, bijvoorbeeld een dunne plaat, of in een leidingsysteem, kan die ondergrond gaan meetrillen. De eigentrillin-gen worden gezien als verschuiving van het nulpunt. Daardoor wordt de nauwkeurigheid van de sensor, en dus van de meting, onvoorspelbaar beïn- 3 vloed.

Doel van de uitvinding is het verminderen van de gevoeligheid voor trillingen van een Coriolis-flowsensor, met name bij Coriolis-flowsensoren van het type 5 waarbij detectie (en excitatie) plaatsvindt ten opzichte van de behuizing. In het bijzonder gaat het hierbij om het verminderen van de gevoeligheid voor eigen trillingen of voor trillingen van naburige flow sensor instrumenten.

Dit doel wordt bij een Coriolis flowsensor van de in de aanhef beschreven soort bereikt, doordat dat het fixatiemiddel is verbonden met een balansmassa 10 en dat het geheel van balansmassa en fixatiemiddel zodanig verend ten opzichte van de behuizing is opgehangen dat het om een as kan roteren die althans nagenoeg evenwijdig is aan, of samenvalt met, de excitatie-as van de buis.

Met balansmassa wordt hier en in het volgende bedoeld: een lichaam waarvan de massatraagheid ten opzichte van de genoemde as van rotatie aanzienlijk 15 groter (in het bijzonder een aantal malen groter) is dan die van de Coriolisbuis.

Uit metingen blijkt onder andere dat door het hier beschreven ‘afveren’ van de Coriolisbuis in bedrijf de trillingsoverdracht van een Coriolisbuis naar de behuizing verkleind wordt en dat een met deze afvering uitgevoerd eerste instrument een in de nabijheid geplaatst tweede instrument minder verstoort. Tevens treedt 20 een verbetering op van de nauwkeurigheid van een alleenstaande flowsensor met afgeveerde Coriolisbuis.

Het detecteren van buisverplaatsingen kan plaatsvinden tussen buis en behuizing, of tussen verschillende delen van de buis. Het principe van de uitvinding is echter in het bijzonder geschikt om te worden toegepast in combinatie met de-25 tectie van verplaatsingen van de buis ten opzichte van de behuizing.

Een praktische uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt, doordat de flowsensor is voorzien van een draagplaat (meer algemeen: een draagmiddel), en dat op deze draagplaat tenminste één van het fixatiemiddel met de daarin gefixeerde uiteinden van de Coriolisbuis en de balansmassa is bevestigd, waarbij de draagplaat 30 door middel van twee op één lijn liggende torsieveermiddelen zodanig ten opzichte van de behuizing is opgehangen dat hij om de genoemde as kan roteren.

De torsieveermiddelen zorgen hier voor een ‘rotatie-flexibiliteit’ (een torsie).

4

In het kader van de uitvinding kunnen dus het fixatiemiddel en de balansmassa tezamen op de draagplaat bevestigd zijn, of één van hen kan op de draagplaat bevestigd zijn.

In het bijzonder in het geval dat óf het fixatiemiddel óf de balansmassa aan 5 de draagplaat is bevestigd, kan het voordelen bieden als de balansmassa en het fixatiemiddel flexibel (en in het bijzonder tordeerbaar) met elkaar zijn verbonden. De torsieveermiddelen die de gewenste beweging van de draagplaat moeten mogelijk maken, kunnen op verschillende manieren zijn uitgevoerd.

Een geschikte uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt, doordat de verende op-10 hanging torsieveermiddelen omvat, die de draagplaat direct of indirect met de behuizing verbinden en gevormd worden door, al of niet vlakke, torsiescharnie-ren, schuingeplaatste bladveren, of kruisveerscharnieren.

De flowsensor volgens de uitvinding kan een vast aan de behuizing bevestigde grondplaat omvatten en een aparte, ten opzichte van deze grondplaat be-15 weegbare, draagplaat.

Een voorkeursvorm wordt echter gekenmerkt, doordat de flowsensor is voorzien van een grondplaat uit veerkrachtig metaal die vast is verbonden met de behuizing, welke grondplaat een centrale opening bevat, en dat de draagplaat en de torsieveermiddelen zich binnen de opening uitstrekken en uit het materiaal 20 van de grondplaat gevormd zijn door middel van in de grondplaat aangebrachte doorsnijdingen, waarbij de torsieveermiddelen de vorm hebben van langwerpige strips die de enige verbinding tussen de draagplaat en de grondplaat vormen en waarbij de draagplaat door middel van de langwerpige strips is opgehangen in de opening van de grondplaat. Een voordeel hiervan is dat de grondplaat, de draag-25 plaat, en de torsieveermiddelen, met grote nauwkeurigheid, uit één stuk materiaal vervaardigd kunnen worden. In het kader van de uitvinding kan het samenstel van grondplaat en draagplaat een vlakke plaat vormen.

Een verdere voorkeursvorm word echter gekenmerkt, doordat het samenstel van grondplaat en draagplaat een omgevouwen plaat vormt. Een voordeel hier-30 van is de grotere stijfheid van het samenstel ten opzichte van een vlakke constructie. Een verder voordeel is dat het samenstel van draagplaat en grondplaat kan worden voorzien van geïntegreerde aanslagen om de amplitude van relatieve bewegingen van de draagplaat ten opzichte van de grondplaat in het vlak 5 van de grondplaat te beperken. Zoals nog nader zal worden uiteengezet is dit zowel mogelijk bij de vlakke constructie als bij de omgevouwen constructie.

Een extra voordeel van de omgevouwen constructie is, dat het samenstel van draagplaat en grondplaat kan worden voorzien van geïntegreerde aanslagen om 5 de amplitude van relatieve bewegingen van de draagplaat ten opzichte van de grondplaat zowel in, als dwars op, het vlak van de grondplaat te beperken.

Een verdere uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt, doordat de langwerpige strips elk aan weerszijden begrensd worden door een doorsnijding, welke doorsnijdingen een elastisch scharnier met geïntegreerde aanslag vormen.

10 Een verdere uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt, doordat de doorsnijdingen die de strips aan weerszijden begrenzen een zodanige breedte hebben, dat het plaatmateriaal aan de andere kant van de doorsnijdingen als aanslag functioneert om de amplitude van bewegingen in het vlak van de draagplaat te begrenzen.

15 Bij een uitvoering van het samenstel van grondplaat, draagplaat en stripvormige torsieveermiddelen als een vlakke constructie, is het verder van voordeel als boven en onder tenminste één langwerpige strip platen zijn gearrangeerd die elk op afstand van de strip worden gehouden door een vulplaat om als aanslag dienst te doen bij bewegingen van de draagplaat uit het vlak van de grondplaat.

20 Het gebruik van een verend opgehangen balansmassa is een essentieel onderdeel van de uitvinding.

Een verdere uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt, doordat de balansmassa is gearrangeerd dwars op, en met zijn zwaartepunt op de as waarom hij kan roteren. Bij voorkeur ligt daarbij de grootste massa van de balansmassa nabij zijn 25 van zijn rotatie as verwijderde uiteinden. Met andere woorden: de balansmassa heeft een brugdeel dat aan zijn uiteinden verzwaard is.

Een verdere uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt, doordat de balansmassa tenminste één onderdeel van een magneetjuk voor Lorentz excitatie van de Co-riolisbuis omvat, respectievelijk draagt.

30 Een zeer voordelig aspect van de inventieve verende ophanging van de balansmassa wordt gekenmerkt doordat de Coriolisbuis niet direct wordt geëxciteerd (in trilling wordt gebracht), maar indirect. Daartoe werkt één van de ba 6 lansmassa en het buisfixatiemiddel samen met actuatiemiddelen om de balansmassa en het buisfixatiemiddel om de genoemde as te doen roteren.

Een eerste uitvoeringsvorm van dit principe heeft als kenmerk, dat de genoemde actuatiemiddelen elektromagnetische actuatiemiddelen zijn.

5 Een tweede uitvoeringsvorm van dit principe heeft als kenmerk, dat de genoemde actuatiemiddelen Lorentzkracht actuatiemiddelen zijn.

Enkele uitvoeringsvormen van de uitvinding zullen bij wijze van voorbeeld nader worden beschreven aan de hand van de tekening. Hierin toont:

Fig. 1 een massa flowsensor met een Coriolisbuis; 10 Fig. 2 toont een uit één stuk gemaakte grondplaat met een verend opgehangen middendeel voor het ophangen van een Coriolisbuis;

Fig.3 A en 3 B tonen een zelfde constructie als Fig. 2, waarbij twee verschillende typen Coriolisbuizen en een balansmassa op het middendeel zijn aangebracht; 15 Fig.4A toont een grondplaat met verend middendeel met geïntegreerde aanslagen;

Fig. 4B toont de grondplaat van Fig. 4A met balansmassa en Coriolisbuis;

Fig.5 A toont een grondplaat met een daaraan d.m.v. torsieveerelementen opgehangen draagplaat; 20 Fig. 5 B en 5 C tonen resp. grondplaten met door middel van platte veren opgehangen draagplaten;

Fig.6A toont een aanzicht van een grondplaat-draagplaatconstructie met externe aanslagen;

Fig.6B toont een aanzicht van een dwarsdoorsnede door een deel van de 25 constructie van Fig.6 A;

Fig.7 A en B tonen aanzichten van balansmassa’s met twee verschillende aanslagmiddelen;

Fig.8 toont een langs een middellijn omgevouwen grondplaat met een verend middendeel; 30 Fig.9 toont de grondplaat van Fig. 8 voorzien van een balansmassa en een Coriolisbuis; 7

Fig. 10A en Fig. 10B tonen verschillende uitvoeringsvormen van de balansarm van een balansmassa met een uitsteeksel dat een flexibele, res- | pectievelijk een starre, verbinding vormt;

Fig. 11 toont een met een balansmassa gekoppeld buisfixatiebkok waarbij het 5 buisfixatieblok met een verende drager is verbonden;

Fig. 12 toont een balansmassa met middelen voor Lorentzkracht actuatie; en Fig. 13A en 13B tonen twee verschillende uitvoeringsvormen van balansmassa’s met middelen voor elektro-magnetische actuatie.

Fig.1 toont een uitvoeringsvorm van een flowsensor 1 van het Coriolistype 10 met een lusvormige, in de vorm van een rechthoek gebogen, Coriolis (of: sensing) buis 2 die een nagenoeg rondlopende weg volgt (een nagenoeg volledige winding vormt). De lusvormige flow (of sensing) buis 2 omvat bij deze uitvoeringsvorm twee evenwijdige laterale (of zij-) buisdelen 2c, 2d die aan één zijde verbonden zijn met een eerste dwarsbuisdeel 2e en aan de andere zijde met 15 twee tweede dwarsbuisdelen 2a, 2b. De laatste zijn tegenover de zijde waar ze met de laterale buizen 2c, 2d zijn verbonden, verbonden met een - buigzame - | aanvoerbuis 3 en een - buigzame - afvoerbuis 4 voor een stromend medium. Bij ! voorkeur zijn de lus 2 en de aan- en afvoerbuizen 3,4 delen van een en dezelfde buis. De buis 2 als geheel is in de vorm van een rechthoek gebogen, waarbij de 20 hoeken zijn afgerond om het in deze vorm buigen mogelijk te maken. Via een aan- en afvoerblok 20 is de aanvoerbuis 3 verbonden met een aanvoerleiding 6 en de afvoerbuis 4 is verbonden met een afvoerleiding 7. De aanvoer- en de af- j voerbuis 3,4 strekken zich in deze uitvoeringsvorm binnen de lus 2 uit en zijn met j behulp van bevestigingsmiddelen 12 aan een frame 13 bevestigd. De buigzame 25 aan- en afvoerbuis 3,4 maken geen deel uit van de lusvorm van de sensingbuis 2, maar zorgen voor een flexibele bevestiging van de lus 2 aan het frame 13. De lus 2 is derhalve als ‘flexibel’ opgehangen via de aan- en afvoerbuis te beschouwen. De lus 2 en de aan- en afvoerbuizen 3,4 kunnen met voordeel uit één stuk buis zijn vervaardigd. Dat kan bijvoorbeeld een roestvast stalen buis zijn met een 30 buitendiameter van ongeveer 0,7 mm, en een wanddikte van ongeveer 0,1 mm. ! |

De uitvinding is niet alleen geschikt voor toepassing j bij kleinere buismaten ( buitendiameter bijv. kleiner dan 1 a 1,5 mm, maar n het bijzonder ook voor toepassing bij buizen met grotere diameters.

8

De buizen 3 en 4, die dicht naast elkaar lopen aan weerszijden van, en symmetrisch ten opzichte van, de hoofdsymmetrie as S van de buis 2 zijn, bijvoorbeeld door middel van vastklemmen, of door middel van solderen, lijmen of lassen, bevestigd aan het bevestigingsmiddel 12 dat zelf aan frame 13 is beves-5 tigd. Een alternatief is om de buizen 3, 4 direct aan het frame 13 te bevestigen.

Aanstootmiddelen om de lus 2 om de hoofdsymmetrie as (in dit geval de primaire, of aanstoot) rotatie-as te laten roteren, omvatten bij de constructie van Fig.1 een op het frame 13 bevestigd, van een permanente magneet 19 voorzien magnetisch juk 8 met twee luchtspleten 9 en 10 waardoorheen delen 2a en 2b 10 (hierboven genoemd de tweede dwarsbuizen) van de lusvormige buis 2 lopen, alsmede middelen om een elektrische stroom in de buis 2 te introduceren. In Fig.1 zijn dat middelen om stroom in de buis 2 door middel van inductie op te wekken. Het permanent magnetische magneetjuk 8 heeft twee bovenste jukde-len 8a en 8a' die van een onderste jukdeel 8b gescheiden zijn door luchtspleten 15 9 en 10. De permanente magneet 19 is tussen de jukdelen 8a en 8a' gearran geerd met zijn ene (Noord)pool gericht naar jukdeel 8a en met zijn andere (Zuid)pool gericht naar jukdeel 8a’.

Stroom wordt in dit geval in de buis geïnduceerd met behulp van twee, elk van een elektrische spoel 18a, respectievelijk18b voorziene, transformatorkernen 20 17,17a waar de respectieve laterale buisdelen 2c en 2d doorheen lopen. Desge wenst kan met één transformatorkern volstaan worden. De spoelen 18a, 18b kunnen op de binnenzijden van de transformatorkernen gewikkeld zijn, zoals getoond, op of één van de andere zijden. Door de combinatie van de in de spleten 9 en 10 van het permanent magnetische juk 8 opgewekte, dwars op de stroom-25 richting staande en onderling tegengesteld gerichte magneetvelden en een in de buis 2 geïnduceerde (wissel) stroom wordt een koppel op de buis uitgeoefend waardoor hij om de rotatie-as (oscillerend) gaat roteren (trillen, zogenaamde twist modus).

Wanneer er een medium door de buis stroomt, gaat onder de invloed van 30 Corioliskrachten de buis om een responsie-as, dwars op de rotatie-as oscilleren (zogenaamde swing- of schommel modus). In bedrijf worden de (sinusvormige) verplaatsingen van punten van buisdeel 2e, welke representatief zijn voor de flow, gedetecteerd met behulp van een Corioliseffect sensor, die een nabij het 9 buisdeel 2e geplaatste eerste sensor 11a en een tweede sensor 11b omvat. De eerste en tweede sensor zijn symmetrisch aan weerszijden van de aanstoot rota-tie-as gearrangeerd nabij het snijpunt daarvan met het buisdeel 2e. Een derde sensor 11c kan voor correctiedoeleinden dienen. De sensoren kunnen bijvoor-5 beeld elektromagnetisch, inductief, capacitief, of ultrasoon van aard zijn. In de uitvoering van Fig.1 is echter gekozen voor optische sensoren. Voor de optische sensoren worden zogenaamde opto-elektronische sensoren 11a, 11b en 11c gebruikt die elk een U-vormig, op het frame 13 bevestigd huis met in het ene been van de U een lichtbron (bijvoorbeeld een LED) en in het andere been een tegen-10 over de lichtbron geplaatste lichtmeetcel (bijvoorbeeld een fototransistor) bevatten. Het buisdeel 2e, of een daaraan bevestigde vaan, kan tussen de benen van de U-vormige sensor huizen 11a,11b (en indien aanwezig: 11c) bewegen en meer of minder licht van de lichtbron tegenhouden.

Essentieel voor de onderhavige uitvinding is dat de vaste uiteinden van de 15 Coriolis-buis 2 niet direct aan de behuizing van het instrument zijn vastgeschroefd, maar (via een buisfixatiemiddel) gekoppeld zijn met een balansmassa die verend in de behuizing is opgehangen. De eigenfrequentie waarmee die massa is opgehangen moet aanzienlijk lager zijn dan de frequentie waarmee het buisje trilt. (De eigenfrequentie is evenredig met de stijfheid gedeeld door dê 20 massa.) De trilling van zowel het buisje als de balansmassa is een rotatiebewe-ging De rotatie-as van de excitatie trilling van het buisje en de rotatie-as van de verende ophanging vallen samen of althans nagenoeg samen. Het is verder gunstig, maar niet essentieel, dat de massatraagheid van de balansmassa rond de rotatie-as aanzienlijk groter is dan de massatraagheid van het buisje rond zijn 25 rotatie-as.

Volgens een uitvoeringsvorm worden de balansmassa en het buisfixatiemiddel op een draagplaat gemonteerd die verend ten opzichte van de behuizing is opgesteld.

Volgens een eerst aspect van de uitvinding is de draagplaat een vlak 30 plaatje dat met behulp van verende elementen die een torsieveerwerking hebben is opgehangen.

Figuur 2 toont een gunstige uitvoering van een component waarin deze verende elementen zijn opgenomen. Deze bestaat uit een vlak metalen plaatje 10 20 van een veerkrachtig materiaal, zoals bijvoorbeeld verenstaal, waarin door middel van een bewerkingsstap (zoals lasersnijden of etsen) doorsnijdingen (cross cuts) gemaakt zijn. In het plaatje is hierdoor binnen een vast (omtreks)deel (of grondplaat) 21 een beweegbaar (midden)deel (of draagplaat) 22 ontstaan.

5 Deze tvyee delen zijn uitsluitend met elkaar verbonden via twee (lange en smalle) stripvormige elementen (ook wel brugjes genoemd) 23, 23’ met rechthoekige doorsnede, welke in lijn liggen op een rotatie-as 24. Deze brugjes werken als tor-sieveerelementen. De gewenste flexibiliteit is die van een torsiebeweging om de rotatieras 24. Een vakman kan eventuele andere, ongewenste, flexibiliteiten van 10 de brugjes 23, 23', zoals een translatie uit het vlak van het metalen plaatje, minimaliseren door de geometrie van de brugjes23, 23’ in combinatie met een aan beweegbaar deel 22 te bevestigen balansmassa zodanig te kiezen dat de eigen-frequenties behorend bij die ongewenste flexibiliteiten aanzienlijk hoger zijn dan die welke behoort bij de gewenste torsie-flexibiliteit.

15 Het beweegbare deel 22 kan ten opzichte van het vaste deel 21 slechts over een beperkte hoek roteren, waardoor in de toepassing de beweging ervan een oscillerend (heen-en-weer gaand) karakter heeft. Het vaste deel 21 is stijf aan een onderdeel van de behuizing (in dit geval frame 13) van het flowsensing-instrument bevestigd, minimaal op drie punten. Beter is, zoals in Figuur 2 ge-20 toond, langs minimaal twee randen. Dit bevestigen kan met behulp van bouten, lassen, klemmen of lijmen. Aan het bewegend deel 22 worden zowel een Corio-lis-buisje als een extra massa, de zogenaamde balansmassa, bevestigd. Samen vormen zij een star geheel dat om de rotatie-as 24 kan oscilleren. In Figuur 2 is te zien dat voor de bevestiging van het buisje gaten 27 en voor de bevestiging 25 van de balansmassa gaten 28 in het bewegende deel 22 zijn aangebracht. Ook hierbij zijn andere bevestigingstechnieken zoals hierboven genoemd mogelijk.

Figuur 3A toont het metalen plaatje 20 van Fig.2 met vast deel 21 en bewegend deel 22 verbonden door de verende brugjes 23, 23’. Op het bewegend 30 deel 22 zijn nu een Coriolisbuisje 29 en een balansmassa 30 bevestigd. De balansmassa 30 is uitgevoerd als een soort halter, waarbij de meeste massa zo ver mogelijk van de rotatie-as 24 is verwijderd. Dit is gunstig om, zoals hierboven genoemd, de eigenfrequenties van ongewenste flexibiliteiten aanzienlijk hoger te 11 doen worden dan de eigenfrequentie van de gewenste rotatie om as 24. Het buisje 29 is aan het bewegend deel 22 bevestigd via een buisfixatiemiddel (blok) 31.

Figuur 3A toont een in de vorm van een rechthoekige lus gebogen buisje 5 29 (in de vorm van een raamantenne) met buiseinden 32, 32’ welke dicht bij el kaar in het buisfixatieblok 31 bevestigd zijn. In een voorkeursuitvoering is hierbij het fixatiemiddel voorzien van een groef waar de buis (deels) in ligt. Met een groef is een groter contactvlak tussen buis en fixatiemiddel mogelijk dan met een vlak oppervlak, en kan tevens zonder hulpgereedschappen een nauwkeuriger 10 positionering worden bereikt. De buis kan daarbij door middel van lassen, lijmen of solderen in de groef bevestigd zijn. Een alternatieve bevestigingswijze is het klemmen tussen twee subfixatiemiddelen of tussen een subfixatiemiddel en het bevestigingspunt, waarbij deze onderdelen al dan niet voorzien kunnen zijn van een groef voor nauwkeuriger positionering.

15 Hoewel de uitvinding uitermate geschikt is om met een buis zoals getoond in Fig. 3A met een lusvormige omtreksvorm met twee naast elkaar gelegen uiteinden toegepast te worden, is de uitvinding niet tot toepassing van een dergelijke buis beperkt. Het inventieve principe van de verende ophanging is ook toepasbaar op andere buisvormen zoals buizen met U-vormige omtreksvorm, bui-20 zen met ronde omtreksvorm of buizen met driehoekige omtreksvorm, waarvan voorbeelden bijvoorbeeld zijn getoond in Figuren 5 en 6 van EP1719982A1, waarbij het een voordeel is als de buisuiteinden naast elkaar liggen. Het gebruik van een bijzonder praktische uitvoeringsvorm, overeenkomend met de buisvorm in Fig. 1, in combinatie met verende ophanging wordt getoond in Fig. 3B. De buis 25 wordt daar als het ware gevormd door twee naast elkaar gelegen in serie geschakelde lussen met in het midden naast elkaar liggende uiteinden voor aan- en afvoer van de te meten flow.

Opgemerkt wordt dat bij de uitvoeringsvormen van Fig. 3A en 3B in een balkvormig element 33 is voorzien waarmee de balansmassa 30 en het buisfixa-30 tiemiddel 31 op het beweegbare deel 22 zijn bevestigd. Een alternatief is om de balansmassa 30 en/of het fixatiemiddel 31 direct op het beweegbare deel 22 te bevestigen. Een andere mogelijkheid is om het fixatiemiddel met de Coriolisbuis direct aan een verend opgehangen balansmassa te bevestigen. In Fig. 3A en 3B

12 is verder de rotatie as van het bewegende deel 22 met verwijzingscijfer 24 aangegeven. De excitatie as waar de Coriolisbuis om roteert is met X aangegeven. Het zal duidelijk zijn dat het bij deze constructie niet wel mogelijk is om de assen X en 24 precies te laten samenvallen. Echter, het doel van de uitvinding wordt 5 ook bereikt als de assen 24 en X althans nagenoeg evenwijdig zijn en nabij elkaar liggen. De boven besproken buisvormen hebben alle twee dicht naast elkaar liggende uiteinden die nabij (in het bijzonder symmetrisch ten opzichte van) de rotatie-as van de buis liggen. Hierdoor zijn ze in het bijzonder geschikt voor de onderhavige verende buisophanging volgens de uitvinding.

10 Figuur 2 toont een basisuitvoering van een vlakke metalen draagplaat met geïntegreerde torsieveerelementen. Deze basisuitvoering kan met behulp van één of meer toevoegingen worden verfijnd. Dit wordt uiteengezet aan de hand van Figuur 4. Fig. 4A toont een grondplaat 41 waarin door het aanbrengen van doorsnijdingen een rechthoekige centrale opening 40 is gevormd. Binnen de cen-15 trale opening 40 is na het aanbrengen van de doorsnijdingen een beweegbaar deel, de draagplaat 42, blijven staan. Deze is ten opzichte van het vaste deel 41 beweegbaar door middel van mee uitgesneden op één lijn liggende langwerpige strips (brugjes) 43, 43’ die als torsieveermiddelen fungeren. Vergeleken met Fig.2 is er naast de langwerpige strips 43,43’ materiaal blijven staan en wel zo-20 danig dat er slechts een nauwe spleet tussen de langwerpige strips en het materiaal er om heen overblijft. In Fig. 4A maakt dit materiaal aan de bovenkant van de figuur deel uit van de grondplaat 41, en aan de onderkant van de figuur van de draagplaat 42, doch ook andere combinaties zijn mogelijk.

Dit is de eerste verfijning, welke is aangegeven met verwijzingscijfer 48 25 (vier stuks). Op deze plaatsen zijn er zeer smalle doorsnijdingen aangebracht om de torsieveerstrips te vormen. Doordat rond de strips 43,43’ het materiaal van het vaste deel 41, respectievelijk het bewegende deel 42 in tegenstelling tot de uitvoering van Fig.2 niet weggehaald is, kan het dienen als aanslag om de amplitude van de relatieve beweging tussen de draagplaat en de grondplaat in het 30 vlak van de grondplaat te begrenzen. Door deze begrenzing worden de materi-aalsparpngen in de torsieveermiddelen , die bijv. bij een val zouden kunnen optreden, beperkt, doordat de krachten via de elkaar rakende zijwanden van de 13 spleet geleid worden. Dit voorkomt plastische vervormingen van de langwerpige strips bij te grote versnellingen.

Verderop in de beschrijving wordt een constructie gepresenteerd met aanslagen tegen het bij bijvoorbeeld een val van het instrument optreden van te gro-5 te bewegingen uit het vlak van de grondplaat.

Een alternatief voor het aanbrengen van aanslagen is het uitvoeren van de veerplaat in superelastisch materiaal, zoals Nitinol S. Dit materiaal maakt het mogelijk om de tengevolge van vallen van het instrument in de veerplaat op te nemen bewegingsenergie te verwerken zonder blijvende (plastische) vervorming. 10 De tweede toevoeging aan de basisuitvoering is in Fig. 4A aangegeven met verwijzingscijfers 44 en 45 (beide twee stuks) Het gaat daarbij om aan de grondplaat 41 toegevoegde thermische ontkoppelingen tegen opgedrongen vervormingen van het vaste deel 41 van het metalen plaatje ten gevolge van vervormingen van de behuizing van het instrument, bijvoorbeeld als gevolg van 15 temperatuurveranderingen. Element 44 stelt een labyrint voor om vervormingen in de richting van de rotatie-as Y mogelijk te maken; element 45 stelt een paral-lellogramconstructie voor om vervormingen in dwarsrichting mogelijk te maken.

Fig. 4B toont de afveringsconstructie met verende draagplaat 42 van Fig. 4A nadat er een balansmassa 46 en een buisfixatiemiddel 47 met een Coriolis-20 buis 49 op zijn aangebracht. De balansmassa 46 bestaat in dit geval uit twee evenwijdige verbindingselementen L1 en L2 die zich dwars op en symmetrisch ten opzichte van de rotatie as Y van de draagplaat 42 uitstrekken, waarbij het ene met behulp van een brugvormig tussenstuk op de plaatsen p en q en het andere met behulp van een I -vormig tussenstuk op de plaats r met de verende 25 draagplaat 42 is verbonden. De uiteinden van de verbindingselementen steken in dit voorbeeld buiten de omtrek van de buis 49 uit en zijn van (balans)gewichten W1 en W2 voorzien. Het zwaartepunt van de balansconstructie ligt hierbij op de rotatieas Y.

Figuur 5A toont een andere uitvoeringsvorm van de afveringsconstructie 30 volgens de uitvinding. Hierbij is geen gebruik gemaakt van één enkel van insnijdingen voorzien plaatje met een beweegbaar middendeel zoals in Figuur 2, maar zijn het vaste deel 51 en het bewegende deel 52 aparte onderdelen. Het vaste deel 51 heeft in dit geval twee tegenover elkaar liggende randen 52,53. Dit kun- 14 nen de randen van een opening zijn, of op een grondvlak opstaande randen. Het bewegende deel 54 strekt zich tussen deze randen uit en is daarmee verbonden via twee in eikaars verlengde liggende torsieveerelementen 56,56’. De elementen 56, 56’, die van een veerkrachtig metaal, zoals verenstaal, vervaardigd zijn, 5 zijn enerzijds aan de randen van het vaste deel bevestigd (bij voorkeur door klemmen) door middel van (in dit geval blokvormige, maar de uitvinding is hiertoe niet beperkt) bevestigingselementen 55, 55’, en anderzijds aan twee tegenover elkaar liggende kanten van het bewegende deel door middel van bevestigingselementen 57, 57’. De torsieveerelementen 56, 56’ kunnen een ronde 10 dwarsdoorsnede hebben zoals getekend, doch een rechthoekige zoals in figuur 2, driehoekige, hol cilindrische, enz, dwarsdoorsnede zijn mogelijke alternatieven. Qe dwarsdoorsnede kan over de lengte van het torsieveerelement constant zijn, maar voor bepaalde toepassingen kan hij ook variëren. De delen 51 en 52 kunnen uit een metaal of een (hard) kunststof materiaal vervaardigd zijn, mits 15 stijver dan het materiaal van de torsieveerelementen. De rotatie as is met het verwijzingscijfer 58 aangegeven.

Een alternatief voor de torsieveerelement constructie bij gebruik van een aparte grondplaat (vaste deel) en draagplaat (bewegende deel), zoals aan de hand van Fig. 5A beschreven, wordt gevormd door het gebruik van twee onder 20 een hoek ten opzichte van elkaar geplaatste platte veerelementen (bladveren) bevestigd aan elk van twee tegenover elkaar gelegen uiteinden van de draagplaat en aan de grondplaat. De veerelementen van een paar kunnen elkaar daarbij kruisen, zoals getoond in Fig. 5B (veren a,b), waarbij de rotatie-as echter tussen de grondplaat 50 en de draagplaat 59 komt te liggen, of hun verlengden 25 kunnen elkaar snijden, zoals getoond in Fig. 5C (veren c,d), waarbij de hoek tussen c en d zo gekozen kan worden dat de rotatie as in hun snijpunt nabij het bovenvlak van de draagplaat 59’ ligt,. Bij de getoonde uitvoeringsvormen zijn de veren verbonden met evenwijdig aan de rotatie-as liggende uitsteeksels aan het beweegbare deel 59 resp. 59’, doch de uitvinding is niet hier toe beperkt.

30 Een belangrijke toevoeging aan de afvering van de balansmassa is die van de aanslagen welke plastische vervorming van de verende elementen moeten voorkomen in het geval van hoge versnellingen. Aan de hand van Figuur 4 is reeds het gunstige effect besproken van aanslagen in het vlak van het plaatje.

15

Daarnaast is het van voordeel als aanslagen loodrecht op dat vlak worden toegevoegd.

Figuur 6 toont hiervoor een mogelijke uitvoering. Fig. 6A toont een aanzicht van het metalen plaatje van Fig.4 met middendeel dat om brugjes kan rote-5 ren waaraan aanslagen zijn toegevoegd en Fig. 6 B een aanzicht van een doorsnede V loodrecht op het vlak van het metalen plaatje van Fig.6 A ter plaatse van één van de brugjes, te weten het brugje 43’. Boven en onder het brugje 43’ zijn relatief dikke platen 61, 62 gearrangeerd die als aanslagen dienst doen bij te grote bewegingen van het bewegende deel ten opzichte van het vaste deel, waarbij 10 de afstand van de platen tot het brugje nauwkeurig wordt gedefinieerd met behulp van dunne vulplaatjes (‘shims’) 63,64. Bij een val in de richting dwars op het plaatje zullen de optredende massakrachten nu niet via de brugjes (tor-sieveermiddelen), maar via de veel dikker uitgevoerde aanslagplaten doorgeleid worden.

15 Figuren 7A en 7B tonen twee andere uitvoeringen van aanslagen, zowel in als uit het vlak werkend. In Figuur 7A, die een aanzicht dwars op de rotatie-as van de balansmassa 30 uit Fig. 3 toont, is in het midden van het brugdeel 71 van de balansmassa 30 een gat 72 aangebracht. Dit gat kan bijvoorbeeld cilindrisch van vorm zijn. Daarin is een pen 73 gearrangeerd die aan zijn andere einde aan 20 de behuizing van het flowsensing instrument is bevestigd. Tussen pen en gat is rondom een nauwkeurig gedefinieerde en afgestelde spleet 74 aanwezig die de bewegingsamplitude van de balansmassa 30 bepaalt. In Figuur 7 B, die eveneens een aanzicht dwars op de rotatie-as van de balansmassa 30 uit Fig. 3 toont, zit om beide einden 75, 76 van de balansmassa een klauw 77, 77’ met op-25 nieuw een goed gedefinieerde spleet 78. Dit werkt met name goed als de normale rotatie-amplitude van de balansmassa aanzienlijk kleiner is dan de maximaal toegestane schokamplitude. Dit is bij een voldoend grote verhouding van de traagheden van balansmassa tot buis het geval (vanaf ongeveer een factor 25).

30 Een tweede uitvoeringsvorm betreft een omgezet verend plaatje met ge ïntegreerde aanslagen. Bij deze uitvoeringsvorm zijn de beide torsieveerele-menten en de aanslagen in alle drie orthogonale translatierichtingen gecombineerd in één enkel onderdeel: een omgezet metalen plaatje van veerkrachtig ma- 16 teriaal. Een en ander wordt verduidelijkt aan de hand van Fig. 8 en 9. Figuur 8 toont een rechthoekige plaat 80 van veerkrachtig materiaal, zoals verenstaal, waaruit door middel van het maken van twee deels in de lengterichting en deels dwars daarop lopende, symmetrisch ten opzichte van de langsas gelegen, door-5 snijdingen een vast deel 81 (grondplaat) met daarbinnen een beweegbaar deel 82 (draagplaat) is gevormd. De plaat 80 is over een vouwlijn 87 omgevouwen en de langsranden 88, 88’ zijn in dit geval teruggevouwen en liggen in één vlak. De paren van tegenover elkaar liggende doorsnijdingen definiëren verende brugjes 83, 83’ cjie nabij de uiteinden van de vouw lijn 87 het vaste en het beweegbare 10 deel verbinden. Alternatieve constructies kunnen langsranden hebben die niet in één vlak liggen, of langsranden die niet teruggevouwen zijn. Eventueel kan de grondplaat ook langs twee lijnen omgevouwen zijn, in plaats van langs één, waardoor er tussen de omgezette zijden een plat vlak aanwezig is. De grondplaat wordt aan de behuizing bevestigd, bijvoorbeeld met zijn langsranden. De 15 doorsnijdingen die elk brugje begrenzen, vormen elk ongeveer de helft van de rand van een gat. Wat is blijven staan van het gat vormt een aanslag. De gaten kunnen bijvoorbeeld rond zijn, ovaal of langwerpig. Twee van deze gaten vormen een elastische scharnier (Engels: elastic hinge) met geïntegreerde aanslagen. Bovendien is het een gevouwen scharnier, waarbij met de vouw bereikt 20 wordt dat de constructie in twee translatierichtingen (gelegen in een vlak dwars op de vouwlijn 87 die een rotatie as definieert) in plaats van in één stijf is, en de geïntegreerde aanslagen ook in die beide translatierichtingen werkzaam zijn. De / rotatie-as van aldus gevormde constructie ligt ongeveer in de punt van de vouwlijn 87 van de plaat 80. De door de uitsnijdingen gevormde spleten 89 (vier stuks) 25 bepalen de maximaal mogelijke bewegingsamplitude tussen het vaste en het bewegende deel. De relatieve beweging is het grootst bij de punten 86: door hier de weg van de insnijdingen terug te laten lopen, wordt voor ieder van de vier punten 86 in twee richtingen een aanslag gecreëerd. Gaten 84 die in de langsranden 88,88’ zijn gearrangeerd dienen om met behulp van bouten het vaste 30 deel 81 in de behuizing van een flowsensinginstrument te bevestigen. Een alternatief voor het bevestigen met bouten is bijv. puntlassen. Aan het beweegbare deel 82 wordt op de punten 85 een balansmassa bevestigd, waarbij de kruisjes hier puntlassen aangeven. Het metalen plaatje 80 met daarin de getoonde uit- 17 sneden (doorsnijdingen) kan door middel van lasersnijden of etsen vervaardigd worden, en vervolgens in een zetbank of ander buiggereedschap gevouwen worden.

Figuur 9 toont nogmaals de omgezette plaat 80 van Fig.8 met verend 5 middendeel 82. Het verend middendeel 82 draagt hier een balansmassa 92, terwijl een Coriolisbuisje 90 van het in Fig. 1, resp, 3B getoonde type, met zijn uiteinden in een buisfixatieblok 91 is gefixeerd.. De balansmassa 92 wordt in dit geval gevormd door een verbindingselement (brug) 94, aan de uiteinden waarvan zich twee gewichten (of eindmassa’s) 96, 97 bevinden. Het verbindingsele-10 ment 94 heeft een uitsteeksel 93 dat er deel van uitmaakt of er aan is bevestigd. Het buisfixatieblok 91 is aan fixatiepunt 98 van het uitsteeksel 93 bevestigd., waardoor balansmassa 92 en buisfixatieblok 91 met elkaar zijn verbonden (gekoppeld). Dit betekent dat bij deze uitvoeringsvorm het buisfixatieblok aan de balansmassa is bevestigd, welke balansmassa verend in de behuizing is opge-15 hangen. Dit in tegenstelling tot bijv. de uitvoeringsvormen van Fig. 3A, 3 B en 4 B, waar het fixatieblok en de balansmassa samen op een draagplaat zijn bevestigd en de draagplaat verend is opgehangen. Het buisje 90 is zodanig in het fixatieblok 91 gearrangeerd dat het geen contact met het beweegbare middendeel (de draagplaat) 82 heeft, maar daar net boven ligt, zodanig dat het midden van 20 de twee centrale buisdelen zich net boven de punt van het omgezette plaatje bevindt. Op deze manier vallen de rotatie-assen van Coriolisbuisje en vering zo goed mogelijk samen. (Bij de constructies van Fig. 3A en 3B is deze situatie minder optimaal.)

Fig. 9 toont verder twee wigvormige blokjes 95 van magnetiseerbaar ma-25 teriaal die onderdeel vormen van de balansmassa. Zij vormen tevens, tezamen met een tussenplaat van magnetiseerbaar materiaal, het onderste deel van een magneetjuk, te vergelijken met het magneetjukdeel 8b in Fig. 1, dat voor de Lorentz-excitatie van de trilling van de buis gebruikt wordt.

Fig. 10A toont het verbindingselement (de brug) 94 van de balansmassa 30 92 van Fig.9. In deze Fig. is uitsteeksel 93, dat deel kan uitmaken van de brug 94 of er als los onderdeel mee verbonden kan zijn, beter te zien. Het uitsteeksel 93 heeft aan zijn uiteinde een bevestigingspunt 98 dat dient om het buisfixatieblok 91 op te bevestigen. Afhankelijk van het materiaal en de afmetingen van het uit- 18 steeksel 93 vormt dit een starre of een flexibele verbinding tussen de brug 94 en het buisfixatieblok 91. In Fig. 10A is het uitsteeksel, althans plaatselijk, dun uitgevoerd om een flexibele verbinding te verschaffen, in Fig. 10B is het uitsteeksel 99, bij verder gelijkblijvend materiaal en afmetingen, dikker uitgevoerd om een 5 starre verbinding te verschaffen. Bij de flexibele constructie van Figuur 10A zijn materiaal en dimensionering van de verende verbinding tussen de brug van de balansmassa en het bevestigingspunt van het buisfixatiemiddel zodanig gekozen dat de eigenfrequentie van rotatie om de excitatie-as van het buisfixatiemiddel zo goed mogelijk midden tussen diezelfde eigenfrequenties van de buis en de ba-10 lansmassa ligt. Bij de stijve verbinding van Fig. 10B zijn materiaal en dimensionering van de verbinding tussen de brug van de balansmassa en het bevestigingspunt van het buisfixatiemiddel zodanig gekozen dat de eigenfrequenties van de bevestiging van het buisfixatiemiddel substantieel (minimaal 20%) hoger zijn dan die van de excitatie-trilling van de buis en die van de verende ophanging van de 15 gehele balansmassa-samenstelling ten opzichte van de behuizing.

Fig. 11 toont een balansmassa 100 met een balansbrug 101 en eindge-wichten 102,103. In dit geval is een verend draagsysteem 110, vergelijkbaar met draagsysteem 80 van Fig.9 aan fixatieblok 106 met Coriolisbuis 105 bevestigd. Voor de bevestiging dient een verbindingsblok 108 met poten 109,109’, waarbij 20 het beweegbare deel 111 van het draagsysteem 110 aan de poten 109,109’is bevestigd, bijvoorbeeld door middel van puntlassen. Verbindingsblok 108 is verbonden met onderdeel 107, het zogenaamde bevestigingspunt dat, net als onderdeel 98 in Fig. 9 en 10, star of flexibel is verbonden met de balansbrug (101 in dit geval). De verbinding tussen verbindingsblok 107, dat ook het fixatieblok 106 25 draagt, met de balansbrug 101 is in Fig. 11 niet zichtbaar. Figuur 11 toont dus de situatie dat het beweegbare deel van het draagsysteem met het fixatieblok met buis is verbonden in plaats van met de balansmassa, zoals in Fig.9. Ten opzichte van Fig.9 is onder het bevestigingspunt van het buisfixatieblok een extra blokje toegevoegd dat met twee pootjes over het omgezette veertje is geplaatst, en 30 waaraan aan de onderzijde bij voorkeur met puntlassen dat veertje wordt bevestigd. Het extra blokje, het bevestigingspunt van het buisfixatieblok en het buisfixatieblok kunnen uit één stuk materiaal vervaardigd zijn.

19

Figuur 12 toont een balansmassa 112 die vergelijkbaar is met de met een Coriolisbuis 90 verbonden balansmassa 92 in Figuur 9. In dit geval is er echter niet een Lorentzkracht actuator die de Coriolisbuis exciteert, zoals in Figuur 1, maar een Lorentzkracht actuator die de balansmassa 112 exciteert. Daartoe is 5 een magneetconfiguratie 113 aan de verbindingsbrug (119) van de balansmassa 112 bevestigd die samenwerkt met een vast in de behuizing geplaatste elektrische spoel 114 waarvan een deel zodanig ten opzichte van de magneetconfiguratie 113 is gearrangeerd dat bij bekrachtiging van de spoel 114 met een wisselstroom i de magneetconfiguratie 113 met de eraan vast zittende balansmassa 10 112 om de as 115 gaat oscilleren. In Figuur 12 wordt de magneetconfiguratie (113) gevormd door een in twee helften 116a, 116b gedeeld magneetjuk, waarbij tussen de twee, door een niet-magnetisch verbindingsstuk 118 met elkaar verbonden, helften 116a, 116b twee spleten zijn gevormd waardoorheen een deel van de spoel 114 loopt. In de speten heersen tegengesteld gerichte magneetvel-15 den, opgewekt door een in het pad van het juk 116a, 116b geplaatste magneet 117. Onder magneetjuk wordt hier verstaan een rondlopende (ringvormige) kern van zachtmagnetisch materiaal. Een alternatieve uitvoering van de magneetconfiguratie omvat twee op een kleine afstand, met tegengestelde polen tegenover elkaar geplaatste U-vormige permanente magneten. De spoel 114 heeft bij 20 voorkeur een aantal wikkelingen. De spoel 114 zit bij deze uitvoeringsvorm aan de vaste wereld, en het juk 116a, 116b helemaal aan de bewegende. De balansmassa 112 heeft een uitsteeksel (staart) (120) dat uitloopt in een buisfixatie-punt (121) met gaatjes voor bevestiging van een buisfixatieblok met buis zoals in Fig.10. Het magneetjuk 116a, 116b brengt de balansmassa 112 in trilling en die 25 stoot weer de (niet getekende) Coriolisbuis aan.

In Figuur 12 staat het magneetjuk 116a, 116b van de magneetconfiguratie 113 dwars op het vlak van de (niet getekende) Coriolisbuis. Een alternatief is om een in twee helften gedeeld magneetjuk evenwijdig aan het vlak van de Coriolisbuis te plaatsen, en het te laten samenwerken met een elektrische spoel waar- 30 van een deel door de twee spleten tussen de helften van het juk loopt. Een andere mogelijkheid voor het exciteren van de balansmassa is het bevestigen van een enkele magneet aan de verbindingsbrug of aan het staartstuk van de ba-lansmgssa en deze te laten samenwerken met een aan de behuizing bevestigde, 20 door een wisselstroom bekrachtigde, spoel die een elektromagnetisch veld dwars op het veld van de magneet opwekt. Een basisuitvoering van deze vorm van elektromagnetische excitatie wordt getoond in figuur 13A. Hierin is een elektrische spoel (122) in een (niet getekende) behuizing bevestigd. Deze spoel 122 5 wordt door een wisselstroombron 123 bekrachtigd. In het verlengde van de hartlijn (124) van de spoel (122), of eventueel (deels) binnen de spoel, is een aan het brugdeel van de balansmassa (125) bevestigde permanente magneet (126) met een Noordpool N en een Zuidpool S gearrangeerd. De noord-zuid-as van de magneet (126) staat zowel loodrecht op de hartlijn (124) door de spoel (122) als 10 op de rptatie-as (127) van de balansmassa (125). Wanneer er een stroom door de spoel 122 wordt gevoerd ontstaat er een magnetisch veld. De in het veld van de spoel 122 geplaatste magneet 126 wil zich naar dat magnetische veld richten. Wanneer geen gelijkstroom maar een wisselstroom door de spoel 122 gevoerd wordt, ontstaat een wisselend magneetveld en gaat de magneet 126 en dus de 15 balansmassa 125 en de daar mee via de buisfixatie verbonden Coriolisbuis een rotatietrilling uitvoeren.

Figuur 13B toont een variant op de elektromagnetische excitatie van de balansmassa van Fig. 13A. In dit geval wordt een op een balansmassa (128) werkend krachtenkoppel gegenereerd door de samenwerking van twee op een 20 zekere afstand van elkaar en van de rotatie-as geplaatste elektrische spoelen (129.130) met twee permanente magneten (131,132) waarvan de noord-zuid assen evenwijdig liggen aan, of in het verlengde liggen van, de door de spoelen (129.130) bij bekrachtiging opgewekte elektromagnetische velden. Bij voorkeur zijn de elektrische spoelen nabij de uiteinden van de balansmassa gearrangeerd.

25 De krachten van het koppel worden in tegenfase gebracht door (zoals getekend) de magneten tegengesteld te oriënteren (bij gelijkgerichte elektromagnetische velden van de spoelen). Een alternatief is om (bij gelijk gerichte permanente magneten) de stroom door de spoelen zodanig tegengesteld te laten verlopen dat de opgewekte elektromagnetische velden tegengesteld gericht zijn.

30 Voor het in trilling brengen van de Coriolisbuis wordt de spoel (of spoelen) vast in de behuizing gemonteerd en wordt de magneetconfiguratie aan de 'bewegende wereld’ vastgezet. Bij de uitvinding, met de verend opgehangen balansmassa, is dat bijvoorbeeld aan de balansmassa. Door de frequentie van de 21 wisselstroom door de spoel gelijk te maken aan de rotatie-eigenfrequentie van de buis, wordt der buis via zijn buisfixatie in resonantie gebracht. Bij een stijf staartstuk van de balansmassa (ref. cijfer 99 in Fig. 10B) kan de magneetconfiguratie hetzij aan de balansmassa hetzij aan het buisfixatiemiddel bevestigd worden; bij 5 een flexibel staartstuk (ref. cijfer 93 in Figuur 10A) alleen aan de balansmassa.

Behalve de hierboven beschreven Lorentzkracht actuatie en elektromagnetische excitatie om de balansmassa te exciteren, zijn nog andere excitatie methodes toepasbaar, zoals bijvoorbeeld piëzo-elektrische of thermische excitatie.

Kort samengevat heeft de uitvinding betrekking op een Coriolis flowsensor 10 met een in een behuizing bevestigde, met een bepaalde frequentie exciteerbare Coriolisbuis, waarbij een balansmassa (traagheid) tussen buisbevestiging en behuizing met een rotatieflexibiliteit is gearrangeerd. In het bijzonder is daarbij voor de verbindingsstijfheid tussen balansmassa en behuizing gebruik gemaakt van een verenstalen plaatje met een vast deel en een uit het vaste deel uitgesneden 15 beweegbaar deel, waarbij de uitsneden zodanig gevormd zijn dat het vaste en het beweegbare deel via verende plaatdelen verbonden zijn, waarbij de verende plaatdelen in het bijzonder in lijn liggende langwerpige strips zijn die een rotatieflexibiliteit (een ‘torsie’) realiseren, en is in aanslagen welke de bewegingsampli-tude van de balansmassa begrenzen voorzien.

20 Belangrijke ontwerpoverwegingen zijn daarbij: de bewegingsassen van de excitatie-beweging van de buis en de balansmassa moeten zoveel mogelijk samenvallen, en de zwaartepunten van de buis en de balansmassa moeten zoveel mogelijk op die gezamenlijke as liggen; en is die gezamenlijke as de symmetrie-as van de buis en de balansmassa.

1036341

Claims

1. Coriolis flowsensor met een in een behuizing bevestigde Coriolis-buis met twee uiteinden, welke uiteinden in een fixatiemiddel gefixeerd zijn, ter- 5 wijl het tussen de uiteinden liggende deel van de buis vrij ligt, welke flowsensor excitatiemiddelen bevat om de buis te laten oscilleren om een excitatie as, alsmede detectiemiddelen om in bedrijf verplaatsingen van delen van de buis te detecteren, met het kenmerk, dat het fixatiemiddel is verbonden met een balansmassa en dat 10 het geheel van balansmassa en fixatiemiddel zodanig verend ten opzichte van de behuizing is opgehangen dat het om een as kan roteren die althans nagenoeg evenwijdig is aan, of samenvalt met, de excitatie as van de buis.

2. Coriolis flowsensor volgens conclusie 1, 15 met het kenmerk, dat de flowsensor is voorzien van een draagplaat, en dat op deze draagplaat tenminste één van het fixatiemiddel met de daarin gefixeerde uiteinden van de Coriolisbuis en de balansmassa is bevestigd, waarbij de draagplaat door middel van twee op één lijn liggende torsieveermiddelen zodanig t.o.v. de behuizing is opgehangen dat hij om de genoemde as kan roteren. 20

3. Coriolis flowsensor volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de balansmassa en het fixatiemiddel flexibel aan elkaar zijn bevestigd.

4. Coriolis flowsensor volgens conclusiel, met het kenmerk, dat de verende ophanging torsieveermiddelen omvat die de draagplaat direct of indirect met de behuizing verbinden en gevormd worden door, al of niet vlakke, torsie scharnieren, schuingeplaatste bladveren, of kruis-veerscharnieren.

5. Coriolis flowsensor volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de flowsensor is voorzien van een grondplaat uit veer- ii η τ fi 3 l 1 30 krachtig metaal die vast is verbonden met de behuizing, welke grondplaat een centrale opening bevat, en dat de draagplaat en de torsieveermiddelen zich binnen de opening uitstrekken en uit het materiaal van de grondplaat gevormd zijn door middel van in de grondplaat aangebrachte doorsnijdingen, waarbij de tor-5 sieveermiddelen de vorm hebben van langwerpige strips die de enige verbinding tussen de draagplaat en de grondplaat vormen en waarbij.de draagplaat door middel van de langwerpige strips is opgehangen in de opening van de grondplaat.

6. Coriolis flowsensor volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het samenstel van grondplaat en draagplaat een vlakke plaat vormt.

7. Coriolis flowsensor volgens conclusie 5, 15 met het kenmerk, dat het samenstel van grondplaat en draagplaat een omgevouwen plaat vormt.

8. Corioljs flowsensor volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat het samenstel van draagplaat en grondplaat is uitgerust 20 met geïntegreerde aanslagen om de amplitude van relatieve bewegingen van de draagplaat ten opzichte van de grondplaat in het vlak van de grondplaat te beperken.

9. Coriolis flowsensor volgens conclusie 7, 25 met het kenmerk, dat het samenstel van draagplaat en grondplaat is uitgerust met geïntegreerde aanslagen om de amplitude van relatieve bewegingen van de draagplaat ten opzichte van de grondplaat zowel in, als dwars op, het vlak van de grondplaat te beperken. 30

10. Coriolis flowsensor volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de langwerpige strips elk aan weerszijden begrensd wor- den door een doorsnijding, welke doorsnijdingen een elastisch scharnier met geïntegreerde aanslag vormen.

11. Coriolis flowsensor volgens conclusie 10, 5 met het kenmerk, dat de doorsnijdingen die de strips aan weerszijden begrenzen een zodanige breedte hebben dat het plaatmateriaal aan de andere kant van de doorsnijdingen als aanslag functioneert om de amplitude van bewegingen in het vlak van de draagplaat te begrenzen.

12. Coriolis flowsensor volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat boven en onder tenminste één langwerpige strip platen zijn gearrangeerd die elk op afstand van de strip worden gehouden door een vulplaat om als aanslag dienst te doen bij bewegingen van de draagplaat uit het vlak van de grondplaat. 15

13. Coriolis flowsensor volgens conclusiel, met het kenmerk, dat de balansmassa is gearrangeerd dwars op, en met zijn zwaartepunt op, de as waarom hij kan roteren.

14. Coriolis flowsensor volgens conclusiel 3, met het kenmerk, dat de grootste massa van de balansmassa ligt nabij zijn van zijn rotatie as verwijderde uiteinden.

15. Coriolis flowsensor volgens conclusie 1 , 25 met het kenmerk, dat de balansmassa tenminste één onderdeel van een mag-neetjuk voor Lorentz excitatie van de Coriolisbuis omvat.

16. Coriolis flowsensor volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat één van de balansmassa en het buisfixatiemiddel samen-30 werkt met actuatiemiddelen om de balansmassa en het buisfixatiemiddel om de genoen)de as te doen roteren.

17. Coriolis flowsensor volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de actuatiemiddelen elektromagnetische actuatiemiddelen zijn.

18. Coriolis flowsensor volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de actuatiemiddelen Lorentzkracht actuatiemiddelen zijn

11 Q3fi 3 Δ 1