WO2014095242A1 - Coriolis durchflussmesser mit einem der temperaturbestimmung dienenden referenzelement - Google Patents

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WO2014095242A1
WO2014095242A1 PCT/EP2013/074598 EP2013074598W WO2014095242A1 WO 2014095242 A1 WO2014095242 A1 WO 2014095242A1 EP 2013074598 W EP2013074598 W EP 2013074598W WO 2014095242 A1 WO2014095242 A1 WO 2014095242A1
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reference element
phase
temperature
pipe
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PCT/EP2013/074598
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Peter Seefeld
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Endress+Hauser Wetzer Gmbh+Co. Kg
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Publication date
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    • G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
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    • G01F1/8409—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01K15/005—Calibration

Definitions

  • the invention relates to a device for determining and / or monitoring a process variable with at least one pipe serving for guiding a medium, which is excited to determine the process variable to a bending vibration.
  • Such bending vibrators are for example for
  • the measuring tubes are known to be vibrated with or without superimposed torsional vibration, not only the instantaneous mass flow of a medium, which just flows through a pipe can be measured, but it can also the density of the medium due to the instantaneous oscillation frequency Measuring tubes and the viscosity of the medium due to the maintenance of
  • Vibration required power to be measured Since the temperature of the medium during operation is not constant and its density is known to be temperature-dependent, such a sensor is usually also provided with at least one temperature sensor for measuring the temperature of the fluid.
  • Such devices have become known, such as for determining the level in a container, in which a vibrating probe is excited to bending vibrations.
  • Such devices are
  • Patent Application DE 10201 1089010 such a device with
  • the object is achieved by a device for determining and / or monitoring a process variable, wherein the device has at least one serving for guiding a medium pipeline, which is excited to determine the process variable to at least one bending vibration, at least one of the temperature determination serving reference element provided is that undergoes a phase transformation at least one predetermined temperature, wherein the reference element is operatively connected to the pipeline such that a damping of the
  • the reference element is preferably configured or consists of such a material that it undergoes at least one phase transformation in the range of the predetermined temperature. It is also an idea of the present invention to utilize the effect of this phase transformation on the vibration of the pipeline in order to determine the achievement of the predetermined temperature or the predetermined temperature range.
  • the reference element can be configured in such a way or connected to the pipeline that the achievement of the phase transformation point or the passage of the
  • the device is a device for mass flow measurement according to the Coriolis principle.
  • Such measuring devices are for example from the prior art in particular European Patent Application EP 1 154243 A1.
  • the reference element has a reference substance, which reference substance has at least one, preferably repeatedly, entering phase transition temperature.
  • a reference substance is, for example, a material in question, which consists at least partially or completely of a salt or a salt-containing mixture.
  • the reference substance may also be a material that comprises a eutectic or consists of a eutectic.
  • the reference element has a compartment in which the reference substance is enclosed.
  • a compartment or a reference element with such a compartment may for example be part of the pipeline or attached to the pipeline later.
  • the damping of the vibration of the pipeline depends on the phase of the reference substance
  • the reference element is in thermal contact with the medium.
  • Reference element via the pipe or the wall of the pipe or via corresponding guide elements, which are used for thermal coupling of the reference element with the medium to be connected.
  • the reference element is attached to the pipeline or part of the pipeline or mechanically coupled to the pipeline.
  • a phase transition also referred to as phase transformation, of the reference element or the reference substance has an effect on the bending vibration of the pipeline.
  • the compartment is completely or at least partially filled with the reference substance.
  • the reference substance is a phase transformation of a solid phase into a fluid phase or of a fluid phase into a solid phase.
  • Phase transformation can for example when reaching the
  • Phase change temperature occur.
  • the device is by means of
  • a temperature preferably determines the temperature of the medium. This can, for example, a
  • Evaluation unit may be provided, which is part of the device. Furthermore, by passing through a temperature of the
  • Process steps are, for example, the so-called SIP (Steam In Place) and CIP (Clean In Place) at the usual temperature of over 100 ° C can be achieved.
  • an evaluation unit may also be part of the
  • the reference value can then be sent to calibrate a thermally coupled to the pipe temperature sensor.
  • Bending vibration (s) by means of at least one electromagnetic exciter or detection device by means of at least one electromagnetic exciter or detection device.
  • excitation or detection devices are used to detect the mechanical bending vibration and, for example, also known from EP 1 154243 A1.
  • the device has a first and a second pipeline, wherein the first and / or the second pipeline have at least one reference element.
  • the reference element is adapted to the pipeline and is preferably attached to the location of the largest bending vibration amplitude of the pipeline on the pipeline. Further, the reference element and the tubing may be configured such that the reference element couples with a portion of the tubing located at the location of the largest flexural vibration amplitude of the tubing.
  • the reference element on the measuring tube side has a side of the measuring tube facing away from the measuring tube side
  • Reference element on a higher thermal conductivity For this purpose, corresponding guide elements or insulation elements may be provided on the reference element.
  • the reference element is thermally substantially insulated on the ambient side.
  • the object is further achieved by a device for determining and / or monitoring a process variable at least one for guiding a
  • At least a portion of the pipeline serves as a reference element.
  • This section preferably consists of a material which at a given temperature a
  • this section may comprise a material, that is, for example, consist only partially of a material which undergoes a phase transformation at a predetermined temperature.
  • the pipeline can be constructed in layers, wherein a layer consists of the reference element or the reference substance.
  • the aforementioned embodiments thus relate to a device which, in addition to the primary measured variable, has a temperature monitoring device with a described reference element.
  • a temperature monitoring device with a described reference element.
  • Such devices may preferably be used in process automation technology.
  • a serving as a reference element compartment may for example consist of an inert temperature-resistant material.
  • a reference substance enclosed in a reference element which has at least one reproducible phase transition at at least one phase transition temperature can be operatively connected to the pipeline in such a way that temperature-dependent attenuation of the vibration of the pipeline at different temperatures, in particular at temperatures above or below that
  • the proposed device may for example consist of one, two or more pipelines attached to
  • a pipeline may be one, two or more, for example
  • reference elements can for example be adapted to the cylindrical diameter of the pipeline and preferably be arranged at the locations of the largest vibration deflection of the pipeline.
  • the device is particularly preferably a Coriolis mass flowmeter.
  • a Coriolis mass flowmeter In this case, already existing in the Coriolis mass flow meter exciter and
  • Detection device for measured value detection for detecting the attenuation or the changed resonance frequency of the pipeline can be used.
  • the object can be achieved according to the invention by a method in which by means of an evaluation unit, the attenuation of the bending vibration of the pipeline is monitored, and is used for temperature determination.
  • a special operating mode of the device may be provided for this purpose.
  • the process variable can be determined while in a second operating mode by means of the reference element a temperature
  • a temperature value is preferably determined based on the present damping of the vibration of the pipeline.
  • the damping can be determined, for example, that the pipeline is excited to vibrate and then the
  • Decay of the vibration is determined.
  • damping can also be used depending on the present phase of the reference element changing resonant frequency of the pipe to determine the temperature. Under bending vibration is thereby an elastic
  • Vibrations which are substantially perpendicular to the longitudinal axis of the
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a bending tube oscillator as used for example for mass flow measurement
  • FIG. 2 shows a cross section through a reference element arranged around a pipeline for determining temperature
  • FIG. 3 shows a cross section through a further embodiment of a reference element arranged around a pipeline
  • Fig. 4 a bending tube oscillator with two measuring tubes on each of which a reference element is provided.
  • FIG. 1 shows a bending tube oscillator 16, which comprises a measuring tube, which has an input side or output side via a
  • Connection A1 or A2 is connected to a pipeline.
  • the pipeline 21 serving as a measuring tube is excited to vibrate more precisely into bending oscillations by means of an exciter device, not shown. Amplitude, frequency and phase of the pipe 21 excited to the bending vibration can then be determined to determine the flow of the medium through the pipeline 21 on the basis of these quantities or at least one of these variables.
  • Fig. 2 shows a cross section through an embodiment of a
  • the reference element RE shown in FIG. 2 has two compartments 5, which are partially filled with a reference substance 6. These compartments 5 are arranged on opposite sides of the pipeline 21. Around the pipe 21 and the compartments 5 a thermal insulation 18 is provided.
  • the bending vibration S of the pipeline 21 is illustrated by the arrows marked with reference symbol S.
  • the reference substance 6 is in a liquid or solid phase. This phase state of the reference substance 6 causes a characteristic attenuation of the bending vibration of the pipeline 21. Increases now, for example, the temperature of the medium over the temperature of a phase transition of the reference substance 6, the reference substance 6 is, for example, in a gaseous phase. This gaseous phase also causes a characteristic damping of the bending vibration S of the pipeline 21.
  • the attenuation of the pipe differs depending on the present phase of the reference substance 6. For example, results depending on the phase of the reference substance 6 a
  • the reference element RE can, for example, be connected directly to the pipeline 21 serving as the measuring tube.
  • the pipeline 21 serving as the measuring tube.
  • Compartments 5 may be attached directly to the pipeline 21.
  • FIG. 3 shows a cross section through a further embodiment of a reference element RE according to the proposed invention.
  • a first compartment 5 is located on a side of the second compartment 5 opposite to FIG.
  • a thermal insulation 18 is likewise provided in FIG.
  • the compartments 5 in Fig. 3, however, are in
  • FIG. 3 shows another embodiment of a bending tube oscillator 16 in which, however, two pipes L1, L2 are provided. These two pipes L1, L2 are provided.
  • Pipelines L1, L2 are connected on the input side as well as on the output side via connections A1 and A2, respectively, to an adjoining pipeline, not shown. Both the first pipe L1 and the second Pipeline L2 have a reference element RE1 or RE2. The vibration of the pipelines takes place substantially perpendicular to the plane of the drawing surface.
  • Characteristics of the bending vibration S of the two pipes L1, L2 as a function of the present phase of the respective reference substance 6 can thus be inferred, for example, from the temperature prevailing in the medium, which is located in the pipeline.
  • the one or two or multi-tube bending vibrators 16 known from the prior art can be known from the prior art
  • the arrangement of the reference elements RE, RE1, RE2 shown in Fig. 2, Fig. 3 or Fig. 4 is carried out at the locations of the largest vibration deflection of the vibrator.
  • a filled with a reference substance 6 compartment 5 may also be provided to manufacture the measuring tube at least in sections from a corresponding reference substance 6.
  • martensitic or austenitic phase transitions may also affect the rigidity of the pipe or pipe 21.

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Abstract

Vorrichtung (16) zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße, mit zumindest einer zum Führeneines Messstoffs dienenden Rohrleitung (21), die zur Bestimmung der Prozessgröße zu einer Biege-Schwingung (S) angeregt wird, dadurchgekennzeichnet, dass zumindest ein der Temperaturbestimmung dienendes Referenzelement (RE) vorgesehen ist, das bei zumindest einer vorgegebenen Temperatureine Phasenumwandlung erfährt, welches Referenzelement (RE) derart mit der Rohrleitung wirkverbunden ist, dass eine Dämpfung der Schwingung (S) der Rohrleitung (21) in Abhängigkeit der vorliegenden Phase des Referenzelements (RE) erfolgt.

Description

CORIOLIS DURCHFLUSSMESSER MIT EINEM DER TEMPERATURBESTIMMUNG DIENENDEN REFERENZELEMENT
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße mit zumindest einer zum Führen eines Messstoffs dienenden Rohrleitung, die zur Bestimmung der Prozessgröße zu einer Biegeschwingung angeregt wird.
Derartige Biegeschwinger werden beispielsweise zur
Massendurchflussmessung eines Messstoffs durch eine Rohrleitung
verwendet. Ein derartiger Massendurchflussmesser ist beispielsweise in der Europäischen Patentanmeldung EP 1 154243 A1 beschrieben. Mit derartigen Coriolis-Aufnehmern, deren Messrohre bekanntlich in Schwingung mit oder ohne überlagerte Drehschwingung versetzt werden, kann nicht nur den momentanen Massendurchfluss eines Messstoffs, welcher gerade durch eine Rohrleitung strömt gemessen werden, sondern es können auch die Dichte des Messstoffs aufgrund der momentanen Schwingfrequenz der Messrohre und der Viskosität des Messstoffs aufgrund der zur Aufrechterhaltung von
Schwingungen erforderlichen Leistung gemessen werden. Da die Temperatur des Messstoffs im Betrieb nicht konstant ist und dessen Dichte bekanntlich temperaturabhängig ist, ist ein derartiger Messaufnehmer üblicherweise auch mit mindestens einem Temperatursensor für die Messung der Temperatur des Fluids versehen.
Ferner sind derartige Vorrichtungen wie beispielsweise zur Bestimmung des Füllstands in einem Behälter bekannt geworden, bei der eine Schwingsonde zu Biegeschwingungen angeregt wird. Derartige Vorrichtungen sind
beispielsweise aus der Offenlegungsschriften EP 0985916 A1 und DE
10203461 A1 bekannt geworden. Zudem ist aus der Deutschen
Patentanmeldung DE 10201 1089010 eine derartige Vorrichtung mit
Selbstüberwachungseigenschaften beziehungsweise zur Bestimmung einer vorgegebenen Temperatur bekannt geworden. Ausgehend davon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die
Selbstüberwachung beziehungsweise Temperaturbestimmung einer
Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu ermöglichen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße gelöst, wobei die Vorrichtung zumindest eine zum Führen eines Messstoffs dienende Rohrleitung aufweist, die zur Bestimmung der Prozessgröße zu zumindest einer Biegeschwingung angeregt wird, wobei zumindest ein der Temperaturbestimmung dienendes Referenzelement vorgesehen ist, dass bei zumindest einer vorgegebenen Temperatur eine Phasenumwandlung erfährt, wobei das Referenzelement derart mit der Rohrleitung wirkverbunden ist, dass eine Dämpfung der
Schwingung der Rohrleitung in Abhängigkeit der vorliegenden Phase des Referenzelement erfolgt.
Es ist somit eine Idee der vorliegenden Erfindung, ein Referenzelement zu verwenden und mit der Rohrleitung zu wirkverbinden, beispielsweise an der Rohrleitung anzubringen oder die Rohrleitung derart auszugestalten, dass sie ein Referenzelement umfasst. Das Referenzelement ist dabei bevorzugt derart ausgestaltet oder besteht aus einem derartigen Material, dass es zumindest eine Phasenumwandlung im Bereich der vorgegebenen Temperatur erfährt. Es ist ferner eine Idee der vorliegenden Erfindung die sich auf die Schwingung der Rohrleitung auswirkenden Effekt dieser Phasenumwandlung zu nutzen, um das Erreichen der vorgegebenen Temperatur beziehungsweise des vorgegebenen Temperaturbereichs zu ermitteln. Das Referenzelement kann dabei derartig ausgestaltet oder mit der Rohrleitung verbunden sein, dass sich das Erreichen des Phasenwandlungspunkts oder das Durchlaufen des
Phasenumwandlungspunkts des Referenzelements in einer Dämpfung der Schwingung der Rohrleitung beziehungsweise in einer Änderung der
Resonanzfrequenz der Rohrleitung niederschlägt.
In einer Ausgestaltung der Vorrichtung handelt es sich bei der Vorrichtung um eine Vorrichtung zur Massendurchflussmessung gemäß dem Coriolisprinzip. Derartige Messgeräte sind beispielsweise aus dem Stand der Technik insbesondere der Europäischen Patentanmeldung EP 1 154243 A1 bekannt geworden.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist das Referenzelement eine Referenzsubstanz auf, welche Referenzsubstanz wenigstens eine, vorzugsweise wiederholt, eintretende Phasenübergangstemperatur aufweist. Als Referenzsubstanz kommt dabei beispielsweise ein Material in Frage, welches wenigstens teilweise oder vollständig aus einem Salz oder einer salzhaltigen Mischung besteht. Ferner kann es sich bei der Referenzsubstanz auch um ein Material handeln, dass ein Eutektikum umfasst, beziehungsweise aus einem Eutektikum besteht.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist das Referenzelement ein Kompartiment auf, in dem die Referenzsubstanz eingeschlossen ist. Ein derartiges Kompartiment beziehungsweise ein Referenzelement mit einem derartigen Kompartiment kann beispielsweise Bestandteil der Rohrleitung sein oder nachträglich an die Rohrleitung angebracht werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung hängt die Dämpfung der Schwingung der Rohrleitung von der Phase der Referenzsubstanz
beziehungsweise dem Phasengemisch der Referenzsubstanz
beziehungsweise der Temperatur des Messstoffs ab. So kann beispielsweise von der gemessenen Dämpfung der Rohrleitung auf die vorliegende Phase der Referenzsubstanz beziehungsweise auf die Temperatur des Messstoffs geschlossen werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung steht das Referenzelement in thermischen Kontakt mit dem Messstoff. Beispielsweise kann das
Referenzelement über die Rohrleitung beziehungsweise die Wandung der Rohrleitung oder über entsprechende Leitelemente, die zum thermischen Koppeln des Referenzelements mit dem Messstoff dienen, verbunden sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist das Referenzelement an die Rohrleitung angebracht oder Bestandteil der Rohrleitung oder mechanisch mit der Rohrleitung gekoppelt. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass sich ein Phasenübergang, auch als Phasenumwandlung bezeichnet, des Referenzelements beziehungsweise der Referenzsubstanz auf die Biegeschwingung der Rohrleitung auswirkt.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist das Kompartiment vollständig oder zumindest teilweise mit der Referenzsubstanz gefüllt.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung wird die Referenzsubstanz einer Phasenumwandlung von einer festen Phase in eine fluide Phase beziehungsweise von einer fluiden Phase in eine feste Phase. Diese
Phasenumwandlung kann beispielsweise bei Erreichen der
Phasenumwandlungstemperatur eintreten. In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung wird vermittels der
Änderung der Abhängigkeit der vorliegenden Phase vorhandenen Dämpfung der Biegeschwingung der Rohrleitung eine Temperatur vorzugsweise die Temperatur des Messstoffs bestimmt. Dazu kann beispielsweise eine
Auswerteeinheit vorgesehen sein, die Bestandteil der Vorrichtung ist. Ferner kann dadurch beispielsweise das Durchlaufen einer Temperatur des
Messstoffs ermittelt werden. Beispielsweise können dadurch auch das
Durchlaufen bestimmter Prozessschritte ermittelt werden. Derartige
Prozessschritte sind beispielsweise das sogenannte SIP (Steam In Place) und CIP (Clean In Place) bei den üblicherweise Temperatur von über 100°C erreicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung wird vermittels der
Änderungen der in Abhängigkeit der vorliegenden Phase vorhandenen Dämpfung der Biegeschwingung ein Referenzwert zur Validierung,
Kalibrierung und/oder Justierung eines Temperatursensors bestimmt. Zu diesem Zweck kann ebenfalls eine Auswerteeinheit Bestandteil der
Vorrichtung sein. Der Referenzwert kann dann zur Kalibrierung eines ebenfalls thermisch mit der Rohrleitung koppelenden Temperatursensors versendet werden. In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung erfolgt die Anregung der Rohrleitung zu Biegeschwingung(en) und die Erfassung der
Biegeschwingung(en) vermittels wenigstens einer elektromagnetischen Erreger- beziehungsweise Detektionseinrichtung. Derartige Erreger- beziehungsweise Detektionseinrichtungen dienen zum Erfassen der mechanischen Biegeschwingung und sind beispielsweise ebenfalls aus der EP 1 154243 A1 bekannt geworden.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist die Vorrichtung eine erste und eine zweite Rohrleitung auf, wobei die erste und/oder die zweite Rohrleitung zumindest ein Referenzelement aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist das Referenzelement an die Rohrleitung angepasst und wird bevorzugt an den Ort der größten Biegeschwingungsamplitude der Rohrleitung an der Rohrleitung angebracht. Ferner kann das Referenzelement und die Rohrleitung derartig ausgestaltet sein, dass das Referenzelement mit einem Abschnitt der Rohrleitung, welcher sich an dem Ort der größten Biegeschwingungsamplitude der Rohrleitung befindet, koppelt.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist das Referenzelement messrohrseitig eine gegenüber der messrohrabgewandten Seite des
Referenzelements eine Höhere thermische Leitfähigkeit auf. Zu diesem Zweck können entsprechende Leitelemente beziehungsweise Isolationselemente an dem Referenzelement vorgesehen sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist das Referenzelement umgebungsseitig thermisch im Wesentlichen isoliert. Die Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße zumindest einer zum Führen eines
Messstoffs dienenden Rohrleitung, die zur Bestimmung der Prozessgröße zu einer Biegeschwingung angeregt wird, gelöst, wobei zumindest ein der Temperaturbestimmung dienendes Referenzelement vorgesehen ist, dass bei zumindest einer vorgegebenen Temperatur einer Phasenumwandlung erfährt, wobei das Referenzelement derart mit der Rohrleitung verbunden ist, dass eine Änderung der Resonanzfrequenz der Rohrleitung der Abhängigkeit der vorliegenden Phase des Referenzelements erfolgt.
In einer Ausführungsform dieser Vorrichtung dient zumindest ein Abschnitt der Rohrleitung als Referenzelement. Dieser Abschnitt besteht dabei bevorzugt aus einem Material das bei einer vorgegebenen Temperatur eine
Phasenwandlung erfährt. Ferner kann dieser Abschnitt ein Material umfassen, also beispielsweise nur teilweise aus einem Material bestehen, welcher bei einer vorgegeben Temperatur eine Phasenumwandlung erfährt.
Beispielsweise kann die Rohrleitung schichtweise aufgebaut sein, wobei eine Schicht aus dem Referenzelement beziehungsweise der Referenzsubstanz besteht.
Vorgenannte Ausführungsformen beziehen sich also auf eine Vorrichtung die neben der primären Messgröße eine Temperaturüberwachungsvorrichtung mit einem geschilderten Referenzelement aufweist. Derartige Vorrichtungen können bevorzugt in der Prozessautomatisierungstechnik verwendet werden . Ein als Referenzelement dienendes Kompartiment kann beispielsweise aus einem inertem temperaturbeständigen Werkstoff bestehen. Beispielsweise kann eine in einem Referenzelement eingeschlossene Referenzsubstanz, welche zumindest einen reproduzierbare Phasenübergänge bei wenigstens einer Phasenübergangstemperatur aufweist, derart mit der Rohrleitung wirkverbunden sein, dass temperaturabhängige Dämpfungen der Schwingung der Rohrleitung bei unterschiedlichen Temperaturen, insbesondere bei Temperaturen oberhalb beziehungsweise unterhalb der
Phasenübergangstemperatur auftreten. Die vorgeschlagene Vorrichtung kann beispielsweise aus ein, zwei oder mehreren Rohrleitungen, die zu
Biegeschwingungen angeregt werden bestehen.
Eine Rohrleitung kann beispielsweise ein, zwei oder mehrere
Referenzelemente umfassen. Diese Referenzelemente können beispielsweise an den zylindrischen Durchmesser der Rohrleitung angepasst sein und bevorzugt an dem Orten der größten Schwingungsauslenkung der Rohrleitung angeordnet sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird es ermöglicht eine in-situ
Überwachung einer Temperaturmessung mittels einer Vorrichtung die ein Referenzelement gemäß einer der vorherigen Ausführungsformen umfasst bereitzustellen. Besonders bevorzugt handelt es sich bei der Vorrichtung um einen Coriolis-Massendurchflussmesser. Dabei können die bereits bei den Coriolis-Massendurchflussmesser vorhandenen Erreger- und
Detektionseinrichtung zur Messwerterfassung zur Detektion der Dämpfung bzw. der geänderten Resonanzfrequenz der Rohrleitung verwendet werden.
Die Aufgabe kann erfindungsgemäß auch durch ein Verfahren gelöst werden, bei dem vermittels einer Auswerteeinheit die Dämpfung der Biegeschwingung der Rohrleitung überwacht wird, und zur Temperaturbestimmung verwendet wird. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein besonderer Betriebsmodus der Vorrichtung vorgesehen sein. So kann beispielsweise in einem ersten Betriebsmodus die Prozessgröße ermittelt werden während in einem zweiten Betriebsmodus vermittels des Referenzelements eine Temperatur
beziehungsweise ein Temperaturwert vorzugsweise anhand der vorliegenden Dämpfung der Schwingung der Rohleitung ermittelt wird.
Die Dämpfung kann beispielsweise dadurch ermittelt werden, dass die Rohrleitung zu einer Schwingung angeregt wird und danach das
Abklingverhalten der Schwingung ermittelt wird. Anstelle der Dämpfung kann auch, die sich in Abhängigkeit der vorliegenden Phase des Referenzelements ändernde Resonanzfrequenz der Rohrleitung zur Temperaturbestimmung verwendet werden. Unter Biegeschwingung wird dabei eine elastische
Schwingung des Messrohrs verstanden. Diese Art der Schwingung wird auch als Transversalschwingung bezeichnet. Es handelt sich dabei um
Schwingungen die im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der
Rohrleitung erfolgen. Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung eines Biegerohrschwingers wie er beispielsweise zur Massendurchflussmessung verwendet wird,
Fig. 2: einen Querschnitt durch ein um eine Rohrleitung herum angeordnetes Referenzelement zur Temperaturbestimmung, Fig. 3: einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines um eine Rohrleitung herum angeordneten Referenzelements zur
Temperaturbestimmung,
Fig. 4: einen Biegerohrschwinger mit zwei Messrohren an denen jeweils ein Referenzelement vorgesehen ist.
Fig. 1 zeigt einen Biegerohrschwinger 16, welcher ein Messrohr umfasst, welches eingangsseitig beziehungsweise ausgangsseitig über einen
Anschluss A1 beziehungsweise A2 an einer Rohrleitung angeschlossen ist. Zur Erfassung des Durchflusses wird die als Messrohr dienende Rohrleitung 21 über eine Erregereinrichtung, nicht gezeigt, zu Schwingungen genauer zu Biegeschwingungen angeregt. Amplitude, Frequenz und Phase der zur Biegeschwingung angeregten Rohrleitung 21 können dann zur Bestimmung des Durchflusses des Messstoffs durch die Rohrleitung 21 anhand dieser Größen oder zumindest einer dieser Größen ermittelt werden.
Fig. 2 zeigt ein Querschnitt durch eine Ausführungsform eines
Referenzelements RE. Das in Fig. 2 gezeigte Referenzelement RE weist zwei Kompartimente 5 auf, die teilweise mit einer Referenzsubstanz 6 gefüllt sind. Diese Kompartimente 5 sind an gegenüberliegenden Seiten der Rohrleitung 21 angeordnet. Um die Rohrleitung 21 und die Kompartimente 5 ist eine thermische Isolation 18 vorgesehen. Die Biegeschwingung S der Rohleitung 21 ist durch die mit Bezugszeichen S gekennzeichnete Pfeile veranschaulicht. In Fig. 2 ist die Referenzsubstanz 6 in einer flüssigen oder festen Phase. Dieser Phasenzustand der Referenzsubstanz 6 bewirkt eine charakteristische Dämpfung der Biegeschwingung der Rohrleitung 21 . Erhöht sich nun beispielsweise die Temperatur des Messstoffs über die Temperatur eines Phasenübergangs der Referenzsubstanz 6 so geht die Referenzsubstanz 6 beispielsweise in eine gasförmige Phase über. Diese gasförmige Phase bewirkt ebenso eine charakteristische Dämpfung der Biegeschwingung S der Rohrleitung 21 . Dabei unterscheidet sich die Dämpfung der Rohrleitung in Abhängigkeit der vorliegenden Phase der Referenzsubstanz 6. Beispielsweise ergibt sich in Abhängigkeit der Phase der Referenzsubstanz 6 ein
unterschiedlicher Dämpfungsfaktor.
Das Referenzelement RE kann beispielsweise direkt mit der als Messrohr dienenden Rohrleitung 21 verbunden sein. Insbesondere können die
Kompartimente 5 direkt an der Rohrleitung 21 angebracht sein.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Referenzelements RE gemäß der vorgeschlagenen Erfindung. Ebenso wie in Fig. 2 ist auch gemäß der Ausführungsform in Fig. 3 ein erstes Kompartiment 5 auf einer einem zweiten Kompartiment 5 gegenüberliegenden Seite der
Rohrleitung angebracht. Zur Verbesserung der thermischen Kopplung zu dem in der Rohrleitung befindlichen Messstoff ist in Fig. 3 ebenfalls eine thermische Isolation 18 vorgesehen. Die Kompartimente 5 in Fig. 3 sind jedoch im
Gegensatz zu den Kompartimenten 5 in Fig. 2 vollständig mit der
Referenzsubstanz 6 gefüllt. Ferner weisen die Kompartimente 5 gemäß Fig. 3 lamellenartige Einsätze zur Verbesserung der thermischen Kopplungen der Kompartimente 5 beziehungsweise der Referenzsubstanz 6 darin mit der Rohrleitung 21 strömenden Messstoff auf. Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Biegerohrschwingers 16 bei dem jedoch zwei Rohrleitungen L1 , L2 vorgesehen sind. Diese beiden
Rohrleitungen L1 , L2 sind eingangs- als auch ausgangsseitig über Anschlüsse A1 beziehungsweise A2 an eine daran anschließende Rohrleitung, nicht gezeigt, angeschlossen. Sowohl die erste Rohrleitung L1 als auch die zweite Rohrleitung L2 weisen ein Referenzelement RE1 beziehungsweise RE2 auf. Die Schwingung der Rohrleitungen erfolgt im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Zeichenfläche. Durch die sich ändernden charakteristischen
Eigenschaften der Biegeschwingung S der beiden Rohrleitungen L1 , L2 in Abhängigkeit der vorliegenden Phase der jeweiligen Referenzsubstanz 6 kann somit auf die beispielsweise in dem Messstoff, welcher sich in der Rohrleitung befindet vorliegenden Temperatur geschlossen werden.
Neben den in Fig. 1 und Fig. 4 gezeigten gekrümmten Rohrleitungen sind auch gerade Rohrleitungen möglich.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Ein- oder Zwei oder Mehr-Rohr- Biegeschwinger 16 können aus dem Stand der Technik bekannte
elektromagnetische Erreger- und/oder Detektionseinrichtung aufweisen.
Die in Fig. 2, Fig. 3 oder Fig. 4 gezeigte Anordnung der Referenzelemente RE, RE1 , RE2 erfolgt dabei an den Orten der größten Schwingungsauslenkung des Schwingers. Anstelle eines mit einer Referenzsubstanz 6 gefüllten Kompartiments 5 kann auch vorgesehen sein, das Messrohr zumindest abschnittsweise aus einer entsprechenden Referenzsubstanz 6 zu fertigen. Beispielsweise ist es möglich, martensitische oder austenitische Phasenübergänge auszunutzen. Ferner können sich derartige Phasenübergänge auch auf die Steifigkeit des Rohres beziehungsweise der Rohrleitung 21 auswirken. Bei der
angesprochenen Steifigkeit kann es sich beispielsweise um die
Biegesteifigkeit, d. h. das Produkt aus dem Elastizitätsmodul und dem
Flächenträgheitsmoment der Rohrleitung handeln. Ferner können mehrere Referenzelemente RE und/oder Kompartimente 5 mit unterschiedlichen Referenzsubstanzen 6, die unterschiedliche Phasenübergangstemperaturen aufweisen, versendet werden. Damit kann die Referenzsubstanz 5 an den jeweiligen Prozess angepasst werden. Bezugszeichenliste
5 Kompartiment
6 Referenzsubstanz
16 Biegeroh rschwinger
18 Thermische Isolation
21 Rohrleitung
25 lamellenartiger Einsatz
A1 Rohrleitungsanschluss
A2 Rohrleitungsanschluss
S Biegeschwingung
RE Referenzelement
L1 Erste Rohrleitung
L2 Zweite Rohrleitung
RE1 erstes Referenzelement
RE2 Zweites Referenzelement

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung (16) zur Bestimmung und/oder Überwachung einer
Prozessgröße,
mit zumindest einer zum Führen eines Messstoffs dienenden Rohrleitung (21 ), die zur Bestimmung der Prozessgröße zu einer Biege-Schwingung (S) angeregt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest ein der Temperaturbestimmung dienendes Referenzelement (RE) vorgesehen ist, das bei zumindest einer vorgegebenen Temperatur eine Phasenumwandlung erfährt,
welches Referenzelement (RE) derart mit der Rohrleitung wirkverbunden ist, dass eine Dämpfung der Schwingung (S) der Rohrleitung (21 ) in Abhängigkeit der vorliegenden Phase des Referenzelements (RE) erfolgt.
2. Vorrichtung (16) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei es sich bei der Vorrichtung (16) um eine Vorrichtung (16) zur
Massendurchflussmessung gem. dem sog. Coriolisprinzip handelt.
3. Vorrichtung (16) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei das Referenzelement (RE) eine Referenzsubstanz (6) mit wenigstens einer, vorzugsweise wiederholt eintretenden, Phasenübergangstemperatur aufweist.
4. Vorrichtung (16) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei das Referenzelement (RE) ein Kompartiment (5) aufweist, in dem die Referenzsubstanz (6) eingeschlossen ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die Dämpfung der Schwingung (S) der Rohrleitung (21 ) von der Phase der Referenzsubstanz (6) bzw. dem Phasengemisch der Referenzsubstanz (6) bzw. der Temperatur des Messstoffs abhängt.
6. Vorrichtung (16) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Referenzelement (RE) in therm ischem Kontakt mit dem Messstoff steht.
7. Vorrichtung (16) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei das Referenzelement (RE) an der Rohrleitung (21 ) angebracht ist,
Bestandteil der Rohrleitung (21 ) ist, oder mechanisch mit der Rohrleitung (21 ) koppelt.
8. Vorrichtung (16) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei das Kompartiment (5) vollständig oder zumindest teilweise mit der Referenzsubstanz (6) gefüllt ist.
9. Vorrichtung (16) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die Referenzsubstanz (6) eine Phasenumwandlung von einer festen Phase in eine fluide Phase bzw. von einer fluiden Phase in eine feste Phase erfährt.
10. Vorrichtung (16) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei vermittels der Änderung der in Abhängigkeit der vorliegenden Phase vorhandenen Dämpfung der Biege-Schwingung (S) der Rohrleitung eine Temperatur, vorzugsweise die Temperatur des Messstoffs, bestimmt wird.
1 1 . Vorrichtung (16) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei vermittels der Änderung der in Abhängigkeit der vorliegenden Phase vorhandenen Dämpfung der Biege-Schwingung (S) ein Referenzwert zur
Validierung, Kalibrierung oder Justierung eines Temperatursensors bestimmt wird.
12. Vorrichtung (16) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die Anregung der Rohrleitung zu Biegeschwingungen und die
Erfassung der Biegeschwingung vermittels elektromagnetischer Erreger- bzw. Detektionseinrichtungen erfolgt.
13. Vorrichtung (16) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorrichtung eine erste und eine zweite Rohrleitung (L1 , L2) aufweist und die erste Rohrleitung (L1 ) und/oder die zweite Rohrleitung (L2) zumindest ein Referenzelement (RE1 , RE2) aufweist.
14. Vorrichtung (16) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei das Referenzelement (RE) an die Rohrleitung (21 ) angepasst ist und bevorzugt an dem Ort der größten Biege-Schwingungs-Amplitude der
Rohrleitung (21 ) an der Rohrleitung (21 ) angebracht ist.
15. Vorrichtung (16) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei das Referenzelement (RE) messrohrseitig eine gegenüber der messrohr-abgewandten Seite eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweist.
16. Vorrichtung (16) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei das Referenzelement (RE) umgebungsseitig thermisch im Wesentlichen isoliert ist.
17. Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße, mit zumindest einer zum Führen eines Messstoffs dienenden Rohrleitung, die zur Bestimmung der Prozessgröße zu einer Biege-Schwingung angeregt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest ein der Temperaturbestimmung dienendes Referenzelement vorgesehen ist, das bei zumindest einer vorgegebenen Temperatur eine Phasenumwandlung erfährt,
welches Referenzelement derart mit der Rohrleitung wirkverbunden ist, dass eine Änderung der Resonanzfrequenz der Rohrleitung in Abhängigkeit der vorliegenden Phase des Referenzelements erfolgt.
18. Vorrichtung (16) nach dem vorherigen Anspruch,
wobei zumindest ein Abschnitt der Rohrleitung (21 ) als Referenzelement (RE) dient, und die Rohrleitung (21 ) bevorzugt aus einem Material besteht, das bei einer vorgegebenen Temperatur eine Phasenumwandlung erfährt.
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