WO2017102214A1 - Coriolis-massendurchflussmessgerät mit verbesserter akustischer entkopplung zwischen messgerätgehäuse und coriolis-leitung - Google Patents

Coriolis-massendurchflussmessgerät mit verbesserter akustischer entkopplung zwischen messgerätgehäuse und coriolis-leitung Download PDF

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WO2017102214A1
WO2017102214A1 PCT/EP2016/077728 EP2016077728W WO2017102214A1 WO 2017102214 A1 WO2017102214 A1 WO 2017102214A1 EP 2016077728 W EP2016077728 W EP 2016077728W WO 2017102214 A1 WO2017102214 A1 WO 2017102214A1
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WO
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coriolis
line
mass flowmeter
support system
flowmeter according
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/077728
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christof Huber
Christian Schütze
Dieter Mundschin
Benjamin Schwenter
Severin Ramseyer
Marc Werner
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Endress+Hauser Flowtec Ag
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78—Direct mass flowmeters
    • 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
    • G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/8409—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
    • G01F1/8413—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details means for influencing the flowmeter's motional or vibrational behaviour, e.g., conduit support or fixing means, or conduit attachments
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/845—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits
    • G01F1/8468—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits
    • G01F1/8472—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits having curved measuring conduits, i.e. whereby the measuring conduits' curved center line lies within a plane

Definitions

  • the present invention relates to a Coriolis mass flowmeter.
  • Coriolis mass flowmeters are used to accurately measure mass flow in piping.
  • An advantage of the Coriolis flow measurement principle is the direct mass flow measurement independent of media viscosity or media density.
  • the flow profile of the medium formed in the pipeline also has no influence on the Coriolis mass flow measurement, which demonstrates several major advantages over other measuring principles based, for example, on the transit time measurement of ultrasonic signals or the voltage induced by a flow through a magnetic field , Not surprisingly, the Coriolis measurement principle has to contend with other difficulties.
  • the Coriolis measuring principle is based on the exact measurement of a vibration imposed on a pipeline. Vibrations are one
  • EP0518124A1 discloses a Coriolis mass flow meter which includes a
  • Instrument housing having a vibration generator, a transducer and a spring-mounted support system for supporting the Coriolis line.
  • An essential feature of the disclosed Coriolis mass flowmeter is that the support system has natural frequencies in a much higher altitude
  • Encoder housing and the Coriolis line are located at much lower frequencies than the support system, the acoustic decoupling between these components is lower, so that the interference from the meter housing to the Coriolis line may be noticeable.
  • the strong represents Separation of the natural frequencies of the support system against the natural frequencies of the Coriolis line and the natural frequencies of the meter housing high demands on the practical implementation of a Coriolis mass flowmeter.
  • measuring tube bends are connected elastically to a receiving housing, whereby vibration coupling into the measuring tube is reduced.
  • vibration coupling into the measuring tube is reduced.
  • Such a measuring device is for example in the
  • the object of the present invention is therefore to provide a simple and robust Coriolis mass flowmeter with improved acoustic decoupling between
  • the device according to the invention is implemented by a
  • Mass flow meter for flowing media operating according to the Coriolis principle, comprising at least one Coriolis conduit carrying the flowing medium, which Coriolis conduit has a conduit inlet and a conduit outlet, and wherein the Coriolis conduit has an S-shape; and at least one vibrator acting on the Coriolis pipe; and with at least one Coriolis forces and / or Coriolis forces based Coriolis oscillations detecting vibration sensor; wherein the Coriolis line is connected via at least one holder to a support plate of a support system, wherein the support system is arranged in a meter housing and wherein the support system is resiliently mounted relative to the meter housing, wherein the Coriolis line is connected to the support system that at Excitation of at least one vibration mode no essential, can be transferred from the Coriolis line on the support system resulting force, the support system has a support system natural frequency that is smaller by at least a factor of 1.1 than a smallest Coriolis natural frequency.
  • the carrier plate has at least one carrier plate natural frequency, which carrier plate natural frequency is greater by at least a factor 1.2 than the largest Coriolis natural frequency.
  • the line inlet and the line outlet and the Coriolis line are made of a tube, wherein the line inlet and the line outlet are at least partially arcuate. This embodiment leads to a more straightforward configuration to a more elastic and softer connection between the meter housing and the Coriolis line, whereby a transmission of vibrations and thus interference between these components is difficult. In addition, there is a compensation of expansion changes due to temperature fluctuations.
  • the tube is made of a metal such as titanium or aluminum or a
  • Metal alloy such as stainless steel. But it can also be made of metal alloy.
  • Metal alloy such as stainless steel. But it can also be made of metal alloy.
  • Semiconductor materials such as silicon can be used.
  • the conduit inlet and outlet are made of a different metal or semiconductor than the Coriolis conduit.
  • the line inlet and the line outlet for example, make softer than the Coriolis line, whereby a transmission of vibrations and thus of
  • the Coriolis line is connected to the support system such that upon excitation of at least one vibration mode, no essential, transmissible by the Coriolis line on the support system resulting torque can be formed. This is the coupling between the support system and
  • the vibration mode excited by the vibration generator is an F3 vibration mode.
  • An F3 mode is a first mode, which can be connected to the support system such that a transmission of
  • the F3 mode is a still easily vibrating mode.
  • the Coriolis line can be connected to the support system in such a way that the Transmission of torsional moments and moments of even higher order between support system and meter housing is excluded.
  • the support system has a supporting system natural frequency which is lower by at least a factor 1.2 and preferably at least by a factor 1.4 and in particular at least by a factor 1.5 less than a smallest Coriolis natural frequency.
  • the suspension of the support system relative to the meter housing is arranged without contact via magnetic fields.
  • the suspension of the support system relative to the meter housing by mechanical spring elements, for example by
  • the suspension in each case has a region exposed by one or more cuts in the carrier plate, wherein the exposed regions are elastically deflectable from a carrier plate plane.
  • the elastic region exposed in the carrier plate by one or more cuts assumes a spiral structure.
  • the exposed in the carrier plate by one or more cuts elastic region is designed as a cantilever.
  • the suspension has damping elements. As a result, larger vibration amplitudes can be avoided.
  • the attenuation is designed so that the associated frequency broadening of Support system vibration modes does not lead to an overlap of the natural frequencies of the support system with the natural frequencies of the meter housing.
  • the damping is accomplished by applied in the region of the suspension Polymerverguss. It is therefore proposed by the present invention Coriolis mass flowmeter, the Coriolis line is effectively acoustically decoupled by a combination of several features of the meter body.
  • the device according to the invention is based on
  • FIG. 1 shows a sketched plan view of a Coriolis mass flowmeter according to the invention.
  • Fig. 2 shows schematically the deflection of a F3 vibration mode to a
  • Fig. 3 shows a detailed oblique view of an inventive spring element. 4 shows further embodiments according to the invention of a Coriolis line.
  • FIG. 1 shows a top view into a cut-open measuring device housing 10, which comprises a support system with a carrier plate 20 and with spring elements 21 and a Coriolis line 31 connected via the holders 34, 35.
  • the Coriolis line has a line inlet 32 and a line outlet 33, wherein the
  • the Coriolis line is excited by a vibrator 38 to vibrate.
  • the generated vibration is registered by Schwingungsmeßwertaufêt 36, 37 and used to calculate the mass flow.
  • capacitive excitation of the vibrator 38 may also be arranged as Schwingungsmeßwertaufêt 36, 37.
  • the carrier plate is resiliently mounted via the spring elements 21 relative to the meter housing.
  • the shaping of the Coriolis line 31 shown in FIG. 1 is self-draining. There is an attitude in which one in the Coriolis Line 31 located medium without further action by gravity force the Coriolis line 31 via a line outlet 33 leaves.
  • Fig. 2 shows a detailed oblique view of the Coriolis line 31 with shown deflection scheme of the Coriolis line upon excitation of an F3 vibration mode.
  • the Vibration The vibration mode divides the Coriolis line 31 into a first line segment 1, a second line segment 2 and a third line segment 3, the separation between the first line segment 1 and the second line segment
  • Carrier plate 20 avoidable. As a further measure against disturbing influences between meter housing 10 (not shown in Fig. 2) and Coriolis line 31 are the
  • Line inlet 32 and the line outlet 33 at least partially configured arcuate.
  • the arcuate configuration can absorb and dampen distortions and rotations caused by vibrations of the measuring device housing 10, so that disturbing influences on the Coriolis line 31 from
  • Measuring device housing 10 are minimized starting.
  • 3 shows a detailed oblique view of a spring element 21 according to the invention, which is exposed by a cut 23 in the carrier plate 20, wherein the exposed area is elastically deflectable out of the carrier plate plane.
  • Spring element further has a mounting opening, which is configured for example for applying a screw. About such a screw the spring element 21 can be mounted on or in the meter housing.
  • 4 shows further embodiments according to the invention of a Coriolis line 31 with adapted line inlets 32 and adapted line outlets 33. Depending on the geometric configuration of the Coriolis line, certain Coriolis oscillation modes and Coriolis natural frequencies may be preferred. The geometric shape of the line inlet and cable outlet influences the
  • the embodiments a) -c) shown in FIG. 4 are no longer self-draining in the sense defined in the description of FIG. However, here is a simple emptying given, since the formations of the Coriolis line 31 have no bends and significant changes in diameter. Blowing with compressed air therefore leads to complete removal of a medium from the Coriolis line 31.
  • the waiver of self-drainability can be used to a more compact design of the Coriolis mass flowmeter. This can be advantageous for small flow rates that occur in the laboratory or in small filling plants.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Coriolis-Massendurchflussmessgerät, welches durch Anwenden mehrerer Maßnahmen eine effektive akustische Entkopplung einer Coriolis-Leitung von einem Messgerätgehäuse bewirkt. Eine erfindungsgemäße Umsetzung der Erfindung ist in Fig.1 skizziert.

Description

CORIOLIS-MASSENDURCHFLUSSMESSGERÄT MIT VERBESSERTER AKUSTISCHER ENTKOPPLUNG ZWISCHEN MESSGERÄTGEHÄUSE UND CORIOLIS-LEITUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Coriolis-Massendurchflussmessgerät. Coriolis- Massendurchflussmessgeräte werden zur genauen Erfassung des Massendurchflusses in Rohrleitungen eingesetzt. Vorteilhaft am Coriolis-Durchflussmessprinzip ist die direkte Massendurchflussmessung in Unabhängigkeit von Medienviskosität oder Mediendichte. Darüber hinaus hat das in der Rohrleitung ausprägte Strömungsprofil des Mediums auch keinen Einfluss auf die Coriolis-Massendurchflussmessung, womit gegenüber anderen Messprinzipien, welche beispielsweise auf der Laufzeitmessung von Ultraschallsignalen oder der durch einen Durchfluss durch ein Magnetfeld induzierten elektrischen Spannung basieren, mehrere große Vorteile offenbar werden. Nicht überraschend ist es, dass das Coriolis-Messprinzip mit anderen Schwierigkeiten zu kämpfen hat. Das Coriolis-Messprinzip basiert auf der genauen Vermessung von einer einer Rohrleitung aufgeprägten Schwingung. Schwingungen sind ein
allgegenwärtiges Phänomen, wodurch die Schwierigkeit entsteht, bei einer
vermessenen Schwingung zwischen dem Einfluss der künstlichen Erregung und Störeinwirkungen von außen zu unterscheiden. Mit viel mathematischem Aufwand lässt sich in dieser Hinsicht durchaus einiges erreichen. Es ist jedoch völlig klar, dass zunächst Störeinwirkungen von außen minimiert werden müssen, um eine
ausreichende Messgenauigkeit zu erhalten. Die europäische Patentanmeldung
EP0518124A1 offenbart ein Coriolis-Massendurchflussmessgerät, welches ein
Meßgerätgehäuse, einen Schwingungserzeuger, einen Meßwertaufnehmer und ein federnd gelagertes Tragsystem zum Tragen der Coriolis-Leitung aufweist. Eine wesentliche Eigenschaft des offenbarten Coriolis-Massendurchflussmessgeräts ist, dass das Tragsystem Eigenfrequenzen in einem sehr viel höher gelegenen
Frequenzbereich aufweist, als das Meßgerätgehäuse und als die Coriolis-Leitung. Das führt zu einer akustischen Entkopplung des Tragsystems hinsichtlich der Coriolis- Leitung und hinsichtlich des Messgerätgehäuses. Da die Eigenfrequenzen des
Messgerätgehäuses und der Coriolis-Leitung bei wesentlich tieferen Frequenzen als das Tragsystem angesiedelt sind, fällt die akustische Entkopplung zwischen diesen Komponenten geringer aus, womit die Störeinflüsse vom Messgerätgehäuse auf die Coriolis-Leitung unter Umständen merklich sind. Darüber hinaus stellt die starke Trennung der Eigenfrequenzen des Tragsystems gegenüber den Eigenfrequenzen der Coriolis-Leitung sowie den Eigenfrequenzen des Messgerätgehäuses hohe Ansprüche an die praktische Umsetzung eines Coriolis-Massendurchflussmessgeräts. Eine weitere Möglichkeit, eine akustische Entkopplung einer Coriolis-Leitung von dem
Messgerätgehäuse zu erreichen, wird durch die Schrift DE 102005062007 A1 offenbart. Hierbei wird die Vibration einer Coriolis-Leitung durch einen oder mehrere
Gegenschwinger kompensiert. In einer weiteren Schrift, der DE 102008037700 A1 , werden Messrohrbogen elastisch an ein Aufnehmergehäuse angebunden, womit Schwingungsankopplungen in das Messrohr verringert werden. Eine weitere Möglichkeit, das Einwirken von Störungen auf eine Coriolis-
Durchflussmessung zu unterdrücken, ist die Einrichtung zweier Coriolis-Leitungen dergestalt, dass sich die den Coriolis-Leitungen aufgeprägten Schwingungen
gegenseitig neutralisieren. Ein solches Messgerät ist beispielsweise in der
Anmeldeschrift DE102013102708 offenbart. Jedoch ist hierbei eine genaue Steuerung des Mediums durch die beiden Leitungen notwendig, so dass die Masse bzw. die Dichte des Mediums in beiden Leitungen gleich ist. Des Weiteren müssen die
Leitungen bei kleinen Rohrnennweiten mit hoher Genauigkeit in ihrer Ausformung übereinstimmen, damit sie eine gleichförmige Schwingcharakteristik aufweisen.
Außerdem sind durch die Notwendigkeit einer zweiten Leitung der Fertigungsaufwand und der Materialaufwand erhöht, was unmittelbar negative Auswirkungen auf die Herstellungskosten hat.
Bei Rohren mit kleinen Nennweiten und auch bei hygienischen Anwendungen ist eine Einrohrlösung zu bevorzugen, da ein Verteilerstück wegfällt mit unzugänglichen und schwierig zu polierenden Schweissnähten, Darüber hinaus können zu kleine Leitungen leicht verstopfen, so dass bei kleinen Messgeräten mit geringen Durchflussraten ein Verteilen des Mediums auf zwei oder mehrere Leitungen unvorteilhaft ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein einfaches und robustes Coriolis- Massendurchflussmeßgerät mit verbesserter akustischer Entkopplung zwischen
Messgerätgehäuse und Coriolis-Leitung vorzuschlagen, wobei geringe Anforderungen an die Trennung von Eigenfrequenzen verschiedener Komponenten des Coriolis- Massendurchflussmeßgeräts gestellt werden. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird umgesetzt durch ein
Massendurchflußmeßgerät für strömende Medien, das nach dem Coriolis-Prinzip arbeitet, mit mindestens einer das strömende Medium führenden Coriolis-Leitung, welche Coriolis-Leitung einen Leitungseinlauf und einen Leitungsauslauf aufweist, und wobei die Coriolis-Leitung eine S-Form aufweist; und mit mindestens einem auf die Coriolis-Leitung einwirkenden Schwingungserzeuger; und mit mindestens einem Coriolis-Kräfte und /oder auf Coriolis-Kräften beruhende Coriolis-Schwingungen erfassenden Schwingungsmeßwertaufnehmer; wobei die Coriolis-Leitung über mindestens eine Halterung an eine Trägerplatte eines Tragsystems angeschlossen ist, wobei das Tragsystem in einem Messgerätgehäuse angeordnet ist und wobei das Tragsystem gegenüber dem Messgerätgehäuse federnd gelagert ist, wobei die Coriolis-Leitung so an das Tragsystem angeschlossen ist, dass bei Anregung mindestens einer Schwingungsmode keine wesentliche, von der Coriolis-Leitung auf das Tragsystem übertragbare resultierende Kraft ausbildbar ist, wobei das Tragsystem eine Tragsystem-Eigenfrequenz aufweist, die um mindestens einen Faktor 1.1 geringer ist als eine kleinste Coriolis-Eigenfrequenz.
Die besondere Art und Weise, die Coriolis-Leitung an das Tragsystem anzuschließen ermöglicht es, eine nur geringe Trennung der Eigenfrequenzen des Tragsystems von den Coriolis-Eigenfrequenzen einzurichten und somit in dieser Hinsicht vereinfachte Anforderung an diese Komponenten zu stellen. In einer vorteilhaften Ausführung weist die Trägerplatte mindestens eine Trägerplatten- Eigenfrequenz auf, welche Trägerplatten-Eigenfrequenz um mindestens einen Faktor 1.2 größer ist als die größte Coriolis-Eigenfrequenz. In einer vorteilhaften Ausführung sind der Leitungseinlauf und der Leitungsauslauf und die Coriolis-Leitung aus einem Rohr gefertigt, wobei der Leitungseinlauf und der Leitungsauslauf zumindest abschnittsweise bogenförmig ausgebildet sind. Diese Ausführung führt gegenüber einer geradlinigen Ausgestaltung zu einer elastischeren und weicheren Verbindung zwischen dem Messgerätgehäuse und der Coriolis-Leitung, wodurch eine Übertragung von Schwingungen und somit von Störeinflüssen zwischen diesen Komponenten erschwert wird. Darüber hinaus findet eine Kompensation von Ausdehnungsänderungen durch Temperaturschwankungen statt. Die Fertigung aus einem Rohr führt zu einer kostengünstigen Umsetzung der Erfindung. Vorzugsweise ist das Rohr aus einem Metall wie zum Beispiel Titan oder Aluminium oder einer
Metalllegierung wie zum Beispiel Edelstahl gefertigt. Es können aber auch
Halbleitermaterialien wie beispielsweise Silizium verwendet werden.
In einer Ausführung sind der Leitungseinlauf und der Leitungsauslauf aus einem anderen Metall oder Halbleiter gefertigt, als die Coriolis-Leitung. Damit lassen sich der Leitungseinlauf und der Leitungsauslauf beispielsweise weicher ausgestalten als die Coriolis-Leitung, wodurch eine Übertragung von Schwingungen und somit von
Störeinflüssen zwischen Messgerätgehäuse und Coriolis-Leitung weitergehend unterdrückbar ist.
In einer vorteilhaften Ausführung ist die Coriolis-Leitung so an das Tragsystem angeschlossen ist, dass bei Anregung mindestens einer Schwingungsmode kein wesentliches, von der Coriolis-Leitung auf das Tragsystem übertragbares resultierendes Drehmoment ausbildbar ist. Damit ist die Kopplung zwischen Tragsystem und
Messgerätgehäuse nur noch durch Torsionsmomente und Momente noch höherer Ordnung gegeben. Dadurch sind die Anforderungen an eine Entkopplung durch
Eigenfrequenztrennung weiter verringert.
In einer vorteilhaften Ausführung ist die durch den Schwingungserzeuger angeregte Schwingungsmode eine F3-Schwingungsmode. Eine F3-Mode ist eine erste Mode, welche so an das Tragsystem anschließbar ist, dass eine Übertragung von
resultierenden Kräften und resultierenden Drehmomenten ausschließbar ist. Darüber hinaus ist die F3-Mode eine noch leicht anzuregende Schwingungsmode. Bei Anregung höherer Moden ist die Coriolis-Leitung so an das Tragsystem anschließbar, dass die Übertragung von Torsionsmomenten und Momenten noch höherer Ordnung zwischen Tragsystem und Messgerätgehäuse ausschließbar ist.
In einer vorteilhaften Ausführung ist eine kleinste Eigenfrequenz des
Messgerätgehäuses gegenüber einer größten Coriolis-Eigenfrequenz um mindestens einen Faktor 1 .1 und bevorzugt um mindestens einen Faktor 1.2 und insbesondere mindestens einen Faktor 1.5 größer.
In einer vorteilhaften Ausführung weist das Tragsystem eine Tragsystem-Eigenfrequenz auf, die um mindestens einen Faktor 1.2 geringer und bevorzugt mindestens um einen Faktor 1.4 geringer und insbesondere mindestens um einen Faktor 1.5 geringer als eine kleinste Coriolis-Eigenfrequenz.
In einer vorteilhaften Ausführung ist die Federung des Tragsystems gegenüber dem Messgerätgehäuse berührungslos über Magnetfelder eingerichtet.
In einer vorteilhaften Ausführung ist die Federung des Tragsystems gegenüber dem Messgerätgehäuse durch mechanische Federelemente, beispielsweise durch
Stahlfedern oder Gummimembranen, eingerichtet.
In einer vorteilhaften Ausführung weist die Federung jeweils einen durch einen oder mehrere Schnitte in der Trägerplatte freigelegten Bereich aufweisen, wobei die freigelegten Bereiche aus einer Trägerplattenebene elastisch auslenkbar sind.
In einer vorteilhaften Ausführung nimmt der in der Trägerplatte durch einen oder mehrere Schnitte freigelegte elastische Bereich eine Spiralstruktur an.
In einer vorteilhaften Ausführung ist der in der Trägerplatte durch einen oder mehrere Schnitte freigelegte elastische Bereich als Kragträger ausgebildet ist.
In einer vorteilhaften Ausführung ist der Kragträger aus mindestens zwei
verschachtelten Einzelkragträgern ausgebildet. In einer vorteilhaften Ausführung weist die Federung Dämpfungselemente auf. Dadurch lassen sich größere Schwingungsamplituden vermeiden. Die Dämpfung ist dabei so ausgelegt, dass die damit verbundene Frequenzverbreiterung der Tragsystemschwingungsmoden nicht zu einer Überschneidung der Eigenfrequenzen des Tragsystems mit den Eigenfrequenzen des Messgerätgehäuses führt.
In einer vorteilhaften Ausführung ist die Dämpfung durch im Bereich der Federung aufgetragenen Polymerverguss bewerkstelligt. Es wird also durch die vorliegende Erfindung Coriolis-Massendurchflussmessgerät vorgeschlagen, wobei die Coriolis-Leitung durch eine Kombination mehrerer Merkmale vom Messgerätgehäuse effektiv akustisch entkoppelt ist.
Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand von
Ausführungsbeispielen erläutert. Fig. 1 zeigt eine skizzierte Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Coriolis- Massendurchflussmessgerät.
Fig. 2 zeigt schematisiert die Auslenkung einer F3-Schwingungsmode zu einem
Zeitpunkt.
Fig. 3 zeigt eine detaillierte Schrägansicht auf ein erfindungsgemäßes Federelement. Fig. 4 zeigt weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen einer Coriolis-Leitung.
Fig. 1 zeigt eine Aufsicht in ein aufgeschnittenes Messgerätgehäuse 10, welches ein Tragsystem mit einer Trägerplatte 20 und mit Federelementen 21 und eine über die Halterungen 34, 35 angeschlossene Coriolis-Leitung 31 umfasst. Die Coriolis-Leitung weist einen Leitungseinlauf 32 und einen Leitungsauslauf 33 auf, wobei der
Leitungseinlauf über das erste Lager 1 1 in das Gehäuse geführt ist, und wobei der Leitungsauslauf über das zweite Lager 12 in das Gehäuse geführt ist. Die Coriolis- Leitung wird über einen Schwingungserzeuger 38 zum Schwingen angeregt. Die erzeugte Schwingung wird durch Schwingungsmeßwertaufnehmer 36, 37 registriert und zur Berechnung des Massendurchflusses genutzt. Im Falle kapazitiver Anregung kann der Schwingungserzeuger 38 auch als Schwingungsmeßwertaufnehmer 36, 37 eingerichtet sein. Die Trägerplatte ist über die Federelemente 21 gegenüber dem Messgerätgehäuse federnd gelagert. Die in Fig. 1 dargestellte Ausformung der Coriolis- Leitung 31 ist selbstentleerbar. Es gibt eine Haltung in welcher ein in der Coriolis- Leitung 31 befindliches Medium ohne weiteres Handeln durch Schwerkraftwirkung die Coriolis-Leitung 31 über einen Leitungsauslauf 33 verlässt.
Fig. 2 zeigt eine detaillierte Schrägaufsicht auf die Coriolis-Leitung 31 mit gezeigtem Auslenkungsschema der Coriolis-Leitung bei Anregung einer F3-Schwingungsmode. Die Schwingungs Die Schwingungsmode unterteilt die Coriolis-Leitung 31 in ein erstes Leitungssegment 1 , in ein zweites Leitungssegment 2 und ein drittes Leitungssegment 3, wobei die Trennung zwischen erstem Leitungssegment 1 und zweitem
Leitungssegment 2 durch die erste Trennlinie a und wobei die Trennung zwischen zweitem Leitungssegment 2 und drittem Leitungssegment 3 durch die zweite Trennlinie b gegeben ist. Die Auslenkung benachbarter Leitungssegmente bei Anregung einer FS- Schwingungsmode, wie durch die zu den Leitungssegmenten gehörigen Pfeile dargestellt, ist gegensätzlich, so dass bei geeigneter Einstellung von FS- Schwingungsmode und geeigneter Platzierung der Halterungen 34, 35 an der Coriolis- Leitung keine wesentliche resultierende Kraft auf die Trägerplatte 20 ausgeübt wird. Die Halterungen 34, 35 sind dazu in Schwingungsknoten der F3-Schwingungsmode platziert. Bei geeigneter Geometrie der S-förmig ausgebildeten Coriolis-Leitung 31 ist auch die Übertragung von Drehmomenten von der Coriolis-Leitung 31 auf die
Trägerplatte 20 vermeidbar. Als weitere Maßnahme gegen störende Einflüsse zwischen Messgerätgehäuse 10 (nicht gezeigt in Fig. 2) und Coriolis-Leitung 31 sind der
Leitungseinlauf 32 und der Leitungsauslauf 33 zumindest abschnittweise bogenförmig ausgestaltet. Die bogenförmige Ausgestaltung kann dabei durch Schwingungen des Messgerätgehäuses 10 bewirkte Verzerrungen und Drehungen aufnehmen und dämpfen, so dass störende Einflüsse auf die Coriolis-Leitung 31 vom
Messgerätgehäuse 10 ausgehend minimiert werden. Fig. 3 zeigt eine detaillierte Schrägaufsicht auf ein erfindungsgemäßes Federelement 21 , welches durch einen Schnitt 23 in der Trägerplatte 20 freigelegt ist, wobei der freigelegte Bereich aus der Trägerplattenebene elastisch auslenkbar ist. Das
Federelement weist weiterhin eine Befestigungsöffnung auf, welche beispielsweise zum Anwenden einer Verschraubung eingerichtet ist. Über eine solche Verschraubung kann das Federelement 21 am oder im Messgerätgehäuse befestigt werden. Fig. 4 zeigt weitere erfindungsgemäße Ausführungen einer Coriolis-Leitung 31 mit angepassten Leitungseinläufen 32 und angepassten Leitungsausläufen 33. Je nach geometrischer Ausformung der Coriolis-Leitung lassen sich bestimmte Coriolis- Schwingungsmoden und Coriolis-Eigenfrequenzen bevorzugen. Die geometrische Ausformung des Leitungseinlaufs und Leitungsauslaufs beeinflusst die
Dämpfungseigenschaften dieser Elemente. Die in Fig. 4 gezeigten Ausformungen a)-c) sind nicht mehr selbstentleerbar im in der Beschreibung zu Fig. 1 definierten Sinn. Jedoch ist hier dennoch eine einfache Entleerbarkeit gegeben, da die Ausformungen der Coriolis-Leitung 31 keine Abwinklungen und wesentlichen Durchmesseränderungen aufweisen. Ein Ausblasen mit Druckluft führt daher zu vollständiger Entfernung eines Mediums aus der Coriolis-Leitung 31. Der Verzicht auf Selbstentleerbarkeit kann zu einer kompakteren Ausgestaltung des Coriolis-Massendurchflussmessgeräts genutzt werden. Für kleine Durchflüsse wie sie im Laborbereich oder bei kleinen Abfüllanlagen auftreten, kann das vorteilhaft sein.
Bezugszeichenliste
1 Erstes Leitungssegment
2 Zweites Leitungssegment
3 Drittes Leitungssegment
a erste Trennlinie
b zweite Trennlinie
10 Messgerätgehäuse
1 1 Erstes Lager
12 Zweites Lager
13 Einlassflansch
14 Auslassflansch
20 Trägerplatte
21 Federelement
22 Befestigungsöffnung
23 Schnitt in Trägerplatte
31 Coriolis-Leitung
32 Leitungseinlauf
33 Leitungsauslauf
34, 35 Halterung
36 Schwingungsmeßwertaufnehmer Schwingungsmeßwertaufnehmer Schwingungserzeuger

Claims

Patentansprüche
1. Massendurchflußmeßgerät für strömende Medien, das nach dem Coriolis-Prinzip arbeitet, mit mindestens einer das strömende Medium führenden Coriolis-Leitung, welche Coriolis-Leitung (31 ) einen Leitungseinlauf und einen Leitungsauslauf aufweist, und wobei die Coriolis-Leitung (31 ) eine S-Form aufweist; und mit mindestens einem auf die Coriolis-Leitung (31 ) einwirkenden
Schwingungserzeuger (38); und mit mindestens einem Coriolis-Kräfte und /oder auf Coriolis-Kräften beruhende Coriolis-Schwingungen erfassenden
Schwingungsmeßwertaufnehmer (36, 37); wobei die Coriolis-Leitung (31 ) über mindestens eine Halterung (34, 35) an eine Trägerplatte (20) eines Tragsystems angeschlossen ist, wobei das Tragsystem in einem Messgerätgehäuse (10) angeordnet ist und wobei das Tragsystem gegenüber dem Messgerätgehäuse (10) federnd gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Coriolis-Leitung (31 ) so an das Tragsystem angeschlossen ist, dass bei Anregung mindestens einer Schwingungsmode keine wesentliche, von der Coriolis-Leitung (31 ) auf das Tragsystem übertragbare resultierende Kraft ausbildbar ist, wobei das Tragsystem mindestens eine Tragsystem-Eigenfrequenz aufweist, wobei die mindestens eine Tragsystem-Eigenfrequenz um mindestens einen Faktor 1.1 geringer ist als eine kleinste Coriolis-Eigenfrequenz.
2. Massendurchflussmessgerät nach Anspruch 1 , wobei die Trägerplatte (20) mindestens eine Trägerplatten-Eigenfrequenz aufweist, welche Trägerplatten-Eigenfrequenz um mindestens einen Faktor 1.2 größer ist als die größte Coriolis-Eigenfrequenz.
3. Massendurchflussmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Leitungseinlauf (33) und der Leitungsauslauf (34) und die Coriolis-Leitung(31 ) aus einem Rohr gefertigt sind, und wobei der Leitungseinlauf (31 ) und der
Leitungsauslauf (32) zumindest abschnittsweise bogenförmig ausgebildet sind.
4. Massendurchflussmessgerät nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, wobei die Coriolis-Leitung (31 ) so an das Tragsystem angeschlossen ist, dass bei Anregung mindestens einer Schwingungsmode kein wesentliches, von der Coriolis- Leitung auf das Tragsystem übertragbares resultierendes Drehmoment ausbildbar ist.
5. Massendurchflussmessgerät nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, wobei die durch den Schwingungserzeuger (38) angeregte Schwingungsmode eine F3- Schwingungsmode ist.
6. Massendurchflussmessgerät nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, wobei eine kleinste Eigenfrequenz des Messgerätgehäuses (10) gegenüber einer größten Coriolis-Eigenfrequenz um mindestens einen Faktor 1.1 und bevorzugt um mindestens einen Faktor 1.2 und insbesondere mindestens einen Faktor 1.5 größer ist.
7. Massendurchflussmessgerät nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, wobei das Tragsystem eine Tragsystem-Eigenfrequenz aufweist, die um mindestens einen Faktor 1 .2 geringer und bevorzugt mindestens um einen Faktor 1.4 geringer und insbesondere mindestens um einen Faktor 1.5 geringer ist als eine kleinste Coriolis- Eigenfrequenz.
8. Massendurchflussmessgerät nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, wobei die Federung des Tragsystems gegenüber dem Messgerätgehäuse (10) berührungslos über Magnetfelder eingerichtet ist.
9. Massendurchflussmessgerät nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, wobei die Federung des Tragsystems gegenüber dem Messgerätgehäuse (10) durch mechanische Federelemente (21 ), beispielsweise durch Stahlfedern oder
Gummimembranen, eingerichtet ist.
10. Massendurchflußmessgerät nach Anspruch 9, wobei die Federung jeweils einen durch einen oder mehrere Schnitte in der Trägerplatte (20) freigelegten Bereich aufweisen, wobei die freigelegten Bereiche aus einer
Trägerplattenebene elastisch auslenkbar sind.
1 1. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 10, wobei der in der Trägerplatte (20) durch einen oder mehrere Schnitte freigelegte elastische Bereich eine Spiralstruktur annimmt.
12. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 1 1 , wobei der in der Trägerplatte (20) durch einen oder mehrere Schnitte freigelegte elastische Bereich als Kragträger ausgebildet ist.
13. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 12, wobei der Kragträger aus mindestens zwei verschachtelten Einzelkragträgern ausgebildet ist.
14. Massendurchflußmeßgerät nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, wobei die Federung Dämpfungselemente aufweist.
15. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 14, wobei die Dämpfung durch im Bereich der Federung aufgetragenen Polymerverguss bewerkstelligt ist.
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