WO2018219601A1 - Messaufnehmer zum messen des massendurchflusses eines strömungsfähigen mediums - Google Patents

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WO2018219601A1
WO2018219601A1 PCT/EP2018/061852 EP2018061852W WO2018219601A1 WO 2018219601 A1 WO2018219601 A1 WO 2018219601A1 EP 2018061852 W EP2018061852 W EP 2018061852W WO 2018219601 A1 WO2018219601 A1 WO 2018219601A1
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WO
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vibration
axis
measuring
freedom
support plate
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PCT/EP2018/061852
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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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    • G01F1/8409—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
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    • G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
    • G01F25/10—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters

Definitions

  • Measuring sensor for measuring the mass flow of a flowable
  • the present invention relates to a sensor for measuring a mass flow with a single oscillatable measuring pipeline, wherein the measuring pipeline is bent in its rest position in a pipeline plane, the measuring pipeline having a twofold rotational symmetry with respect to an axis which is perpendicular to the pipeline plane.
  • Generic sensors are described for example in the published patent application DE 039 16 285 A1, the publication EP 518 124 ° A1 and the still unpublished
  • Patent Application DE 10 2015 122 146.2 Sensors with a single measuring tube are advantageous in that they contain no flow dividers. However, unlike sensors with two measuring tubes, which oscillate symmetrically against each other, it is more difficult for measuring sensors with a single measuring tube to avoid interacting with the environment by extracting the vibration energy of a bending vibration mode or by introducing disturbing vibrations from the environment.
  • DE 10 2010 030 340 A1 discloses for this purpose a sensor with a single measuring tube, in which the measuring tube has two loops guided in parallel, which oscillate against each other and thus balance each other.
  • a drainability of the measuring tube is principally excluded for this type of measuring transducer, while generic measuring transducers can basically be designed to be emptying.
  • EP 518 124 A1 describes a frequency separation between the vibrations of the sensing tube and vibrations of other components of the transducer.
  • the sensor according to the invention for measuring the mass flow of a flowable medium comprises: a line inlet section; a single oscillatable measuring pipe for guiding the medium, wherein the measuring pipe is bent in its rest position in a pipeline plane; a line outlet section; at least one vibration exciter for exciting bending vibrations of the measuring pipeline in a bending vibration useful mode; at least two vibration sensors for detecting vibrations of
  • a support system having a support plate, at least one inlet-side bearing body and at least one outlet-side bearing body; and a sensor housing; the support system having support system vibration modes, the elastic ones
  • Deformations of the carrier plate include; wherein the measuring pipe is connected by means of the inlet side bearing body and by means of the outlet side bearing body with the support plate and limited by the bearing body, wherein the measuring pipe inlet side connected to the line inlet section and outlet side of the line outlet section and the latter is connected to a pipeline, the line inlet section and the Line outlet section each fixed to the
  • Sensor housing are connected wherein the support plate has a number of particular helical spring bearings, wherein a spring bearing is exposed in each case by at least one cut in the support plate, wherein the support plate via the spring or the bearing is resiliently mounted relative to the Meßaufrichgeophuse, so that they three translational vibration degrees of freedom and three Rotational oscillation degrees of freedom, wherein the natural frequencies of vibrations of the carrier plate relative to the encoder housing due to the translational vibration degrees of freedom and rotational vibration degree of freedom are lower than a Nutzmodeefrequenz the bending mode useful, the Nutzmodeeigenfrequenz is lower than the natural frequencies of the Tragsystemschwingungsmoden, the Meßrohr ein has a twofold rotational symmetry with respect to a Axis that is perpendicular to the pipeline level, wherein the bearing bodies are positioned so that the Nutzmodeeigenfrequenz a frequency spacing to the next natural frequency of another vibration mode of the
  • the Frequenzabstandsgrenzwert is at least 2%, in particular at least 4% and preferably at least 8% of Nutzmodeeigenfrequenz.
  • the bending mode useful mode is preferably a vibration mode in which the measuring pipe oscillates perpendicular to the pipeline level, all oscillation modes of the measuring pipe are considerable when determining the frequency distances, ie adjacent to those with vibrations perpendicular to the pipeline level, even those with vibrations in the pipeline level.
  • Suitable positions of the bearing body can be determined, for example, by position-dependent determination of the natural frequencies of vibration modes of the Meßrohrleiotung by means of FEM simulation.
  • a calibration factor describes in a first approximation a proportionality between a mass flow through the measuring pipe and a phase difference between vibrations of the measuring pipe oscillating in the bending mode useful mode at the location of the two vibration sensors, wherein a weighting function proportional to the frequency spacing and inversely proportional to Nutzmodeeigenfrequenz and the calibration factor Calf is, has a local or in particular absolute maximum, wherein the bearing bodies are positioned so that the evaluation function the value of the maximum by not more than 8%, in particular not more than 4% and preferably not more than 2% below.
  • FEM simulation can be determined.
  • This evaluation function allows a balanced consideration of robustness against disturbing vibrations on the one hand and high measuring sensitivity on the other hand in the design of the sensor. This is remarkable, especially with regard to a compact sensor design, to which further aspects are mentioned below.
  • the flexural vibration mode of use is an F3 flexural vibration mode in which the measuring pipeline oscillates perpendicular to the pipeline plane.
  • the integral of the acceleration along the metering tube is minimal.
  • the F3 flexural vibration mode also has the twofold symmetry of the measuring pipeline, in total no torques remain on the bearing bodies.
  • the F3 bending mode is hardly disturbing by external vibrations.
  • the design with four spring bearings is currently preferred because in this way one of the twofold rotational symmetry of the measuring pipeline corresponding storage of the support plate is easy to implement by the springs be arranged accordingly. In principle, this is also possible with only two springs, but in this case, manufacturing tolerances have a greater effect on the exposure of the springs in the carrier plate.
  • the measuring pipeline has an S-shaped profile, wherein a longitudinal direction (z) exists in the pipeline plane to which the pipeline axis at no point has an angle of more than 85 °, in particular not more than 83 °.
  • the measuring pipeline between the two bearing bodies on two outer straight sections and a central straight section which are connected by two (circular) arcuate sections, wherein the two bearing bodies are respectively arranged on the outer straight sections.
  • the central straight section Through the central straight section, the axis of the twofold rotational symmetry runs.
  • the outer straight portions are adjoined by the pipe inlet portion and the pipe outlet portion, respectively.
  • an angle bisector extends between central tube axis of the central straight section and one of the outer straight sections, wherein the vibration sensors each between an intersection of one of the bisectors with the Meßohr admir and a point on the outer straight portion of the Meßrohr admir having a radius of curvature of the arcuate section from the transition of
  • the line inlet section and the line outlet section with respect to the translational vibration degrees of freedom and the degrees of rotational freedom of the carrier plate relative to the sensor housing in addition to the spring or springs contribute to each degree of freedom specific reference, wherein a contribution of the line inlet section of a corresponding contribution of the line outlet section not more than 10% in each case, and in particular not more than 5% of the respective smaller contribution.
  • the joint contribution of the line inlet section and the line outlet section to none of the degree of freedom-specific guide values is more than 40%, in particular not more than 20% and preferably not more than 10%.
  • the line inlet section and the line outlet section essentially have the same tube cross section as the measuring, in particular the same tube material as the measuring pipeline and are preferably manufactured in one piece with the measuring pipeline.
  • the natural frequencies of the translational vibration degrees of freedom and rotational vibration degrees of freedom of the carrier plate are not less than 70 Hz, in particular not less than 100 Hz, and / or not more than 400 Hz Ensures that typical disturbing vibrations of technical equipment, the support plate can not vibrate.
  • an angle bisector (w1, w2) extends between a central axis of the central straight section and a central axis of the tube of one of the outer straight sections, wherein a coordinate system having a z-axis in the
  • Plane plane is perpendicular to the bisector (w1, w2), wherein the axis of the two-fold rotational symmetry forms the x-axis, wherein a spanned by the x-axis and the z-axis yz plane, the outer straight sections spaced to the bearing bodies.
  • the vibration exciter is arranged in the center of the twofold rotational symmetry, and wherein the vibration exciter is set up to excite bending vibrations perpendicular to the pipeline plane.
  • an angle bisector extends between a central axis of the central straight section and a central axis of one of the outer straight sections, wherein a coordinate system is provided with a z-axis in the pipeline plane which is perpendicular to the bisector, wherein axis of the bifurcated Rotational symmetry forms the x-axis, wherein the y-axis which is parallel to the bisecting line through the intersection of x-axis and z-axis, wherein a characteristic base surface of the Meßrohr ein is defined by a rectangle whose sides on the one hand in the z-direction in each case an intersection of one of the bisectors with the tube axis of a bent portion and on the other hand in y-direction through an intersection of one of the bearing body with the tube axis of the measuring pipe, wherein the ratio of the rectangular area to the inner diameter of the measuring pipe no longer a Is 8000, in particular not more than 6000,
  • the inner diameter of the measuring pipe is not more than 5 mm.
  • Fig. 1 A plan view of a first embodiment of an inventive
  • Fig. 2 a diagram of aspects of a weighting function
  • FIG. 3 shows a detailed view of a spring bearing of a sensor according to the invention
  • 4 shows a detailed view of an inlet or outlet section of an exemplary embodiment of a sensor according to the invention.
  • the sensor 100 includes a measuring pipe 10 having a first straight outer portion 11, a second straight outer portion 12, and a central straight portion 13, and a first bent portion 15 and a second bent portion 16.
  • the two straight outer portions 15, 16 are respectively formed by one of the bent portions 15, 16 is connected to the central straight portion 13.
  • the measuring tube 10 is bounded by two bearing bodies 21, 22, and fixed with the latter on a rigid support plate 30.
  • the measuring pipe 10 extends substantially in a direction parallel to the support plate 30 pipeline level.
  • the metering tubing has a twofold rotational symmetry about an axis of symmetry that is perpendicular to the tubing plane through a point C2 in the middle of the central tubing section.
  • the measuring pipe has an inner diameter of, for example, 5 mm or less.
  • the metallic carrier plate 30 has a thickness of, for example, 5 mm.
  • the carrier plate 30 has four helical spring bearings 31, 32, 32, 33, 34, which are cut free in particular by means of a laser, and which likewise have the two-fold rotational symmetry with respect to the axis of symmetry through the point C2. With not shown here
  • Bearing bolts which are fixed in the center of the spring bearings, is the support plate 30 at a
  • Housing plate 40 anchored a Meßerk Strukturgepuses.
  • a spring bearing 32 is shown in greater detail in FIG.
  • the effective stiffness of the spring bearing 32 results from the length of the spiral cut 321 and its width in relation to the width of the remaining material of the support plate 30.
  • the spring bearing 32 has a bore 322 for receiving a bearing pin.
  • the carrier plate 30 has three translational vibration degrees of freedom and three degrees of rotational freedom, whose natural frequencies amount to at least 70 Hz, in order to avoid resonance vibrations with vibrations of up to 50 Hz which are frequently encountered in process plants.
  • the measuring pipe is via a sufficiently soft line inlet section 18 and a sufficiently soft
  • Line outlet section 19 can be connected to a pipeline.
  • the housing has a first and second housing bearings 41, 42 which are fixedly connected to the housing plate 40, and at which the line inlet portion 18 and the line outlet portion 19 are fixed to a
  • the translational and rotational vibrational degrees of freedom of the carrier plate 20 each have natural frequencies f which are proportional to the root of a quotient of a directivity k, and an inertial term rrii, ie f ⁇ (ki / mi) 2 .
  • the line inlet section 18 and the line outlet section contribute in total not more than 10% of the respective guide size k, at.
  • Fig.1 are the the the
  • FIG. 4 shows a configuration of a line outlet portion 119, in which by additional pipe length and bends the stiffness and thus the contribution to the respective
  • the line inlet section is designed accordingly symmetrical.
  • the sensor 100 for detecting the vibrations of the metering pipe has a first electrodynamic vibration sensor 51 and a second electrodynamic vibration sensor 52.
  • the two vibration sensors 51, 52 are respectively disposed on one of the two straight outer portions 11, 12, not more than a radius of curvature of the bent portions 15, 16 of the adjacent bent portion.
  • the sensor has an electrodynamic exciter 53, which is arranged in the center C2 of the twofold rotational symmetry and acts in the direction of the axis of symmetry.
  • the center C2 is the origin of a coordinate system for describing further aspects of the invention.
  • the measuring tube is located in an x-z plane, wherein the y-axis is parallel to bisectors w1, w2, each extending between a tube axis of the straight outer sections 11, 12 and the tube axis of the central straight section 13.
  • the z-axis is perpendicular to the y-axis in the pipeline plane and defines a longitudinal axis of the
  • the sensor can be optimally emptied.
  • the inclination of the straight sections is then equal to half the angle between between a tube axis of the straight outer sections 1 1, 12 and the tube axis of the central straight section 13. In the preferred embodiment of the invention, this inclination is 7 °.
  • Fig. 2 represents an evaluation function and its components.
  • the natural frequencies of vibration modes of the measuring pipeline for different bearing body positions are first determined by means of numerical simulation. The result is here for the bending mode useful mode F3 and those adjacent to the natural frequencies
  • the evaluation function is then calculated as the quotient of the minimum frequency separation between the flexural vibration mode of use to an adjacent vibration mode and the calibration factor Calf.
  • An optimal position of the bearing bodies, where the evaluation function is a maximum has, is used for orientation for the actual positioning of the bearing body. It is possible to deviate from the optimal position if this does not fall below the value of the evaluation function by more than 2%. In the illustrated embodiment, the position of
  • Bearing body 21, 22 determined by the evaluation function so that the z-axis of the

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Abstract

Ein Massedurchflussmessaufnehmer (100) umfasst: eine schwingfähige in einer Rohrleitungsebene gebogene Messrohrleitung; einen Schwingungserreger (53) und zum Anregen von Biegeschwingungen in einer Biegeschwingungsnutzmode sowie zwei Schwingungssensoren (51, 52) zum Erfassen von Schwingungen; ein Tragsystem mit einer Trägerplatte (30), einem einlaufseitigen und einen auslaufseitigen Lagerkörper; und ein Messaufnehmergehäuse; wobei das Tragsystem Tragsystemschwingungsmoden aufweist, die elastische Verformungen der Trägerplatte umfassen; wobei die Messrohrleitung (10) mittels des einlaufseitigen Lagerkörpers (20, 21) und mittels des auslaufseitigen Lagerkörpers mit der Trägerplatte (30) fest verbunden und durch die Lagerkörper (21, 22) begrenzt ist, wobei die Trägerplatte eine Anzahl von durch Schnitte in der Trägerplatte freigelegten Federlagern (31, 32, 33, 34) aufweist, über welche die Trägerplatte am Messaufnehmergehäuse (40) mit Schwingungsfreiheitsgraden gelagert ist, deren Eigenfrequenzen geringer sind als eine Nutzmodeeigenfrequenz der Biegeschwingungsnutzmode, wobei die Nutzmodeeigenfrequenz geringer ist als die Eigenfrequenzen der Tragsystemschwingungsmoden, wobei die Lagerkörper (20, 21) so positioniert sind, dass die Nutzmodeeigenfrequenz einen Frequenzabstand zur nächsten Eigenfrequenz einer anderen Schwingungsmode von mindestens 2% einhält.

Description

Messaufnehmer zum Messen des Massendurchflusses eines strömungsfähigen
Mediums
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Messaufnehmer zum Messen eines Massedurchflusses mit einer einzigen schwingfähigen Messrohrleitung, wobei die Messrohrleitung in ihrer Ruhelage in einer Rohrleitungsebene gebogen ist, wobei die Messrohrleitung eine zweizählige Rotationssymmetrie aufweist bezüglich einer Achse, die senkrecht zur Rohrleitungsebene verläuft. Gattungsgemäße Messaufnehmer sind beispielsweise beschrieben in der Offenlegungsschrift DE 039 16 285 A1 , der Veröffentlichung EP 518 124°A1 sowie der noch unveröffentlichten
Patentanmeldung DE 10 2015 122 146.2. Messaufnehmer mit einem einzigen Messrohr sind insofern vorteilhaft, als sie keine Strömungsteiler enthalten. Anders als bei Messaufnehmern mit zwei Messrohren, die symmetrisch gegeneinander schwingen, ist es jedoch bei Messaufnehmern mit nur einem einzigen Messrohr schwieriger eine Wechselwirkung mit der Umgebung durch Auskoppeln von Schwingungsenergie einer Biegeschwingungsnutzmode bzw. durch Einkoppeln von störenden Schwingungen aus der Umgebung zu vermeiden. Die Offenlegungsschrift
DE 10 2010 030 340 A1 offenbart hierzu einen Messaufnehmer mit einem einzigen Messrohr, bei dem das Messrohr zwei parallel geführte Schleifen aufweist, die gegeneinander schwingen und sich insoweit gegenseitig balancieren. Für diesen Messaufnehmertyp ist jedoch aufgrund des Verlaufs der Messrohrleitung in Schleifen eine Entleerbarkeit des Messrohrs prinzipiell ausgeschlossen, während gattungsgemäße Messaufnehmer grundsätzlich entleerbar gestaltet sein können.
Als einen Beitrag, um eine Wechselwirkung mit der Umgebung durch Auskoppeln von Schwingungsenergie einer Biegeschwingungsnutzmode bzw. durch Einkoppeln von störenden Schwingungen aus der Umgebung zu vermeiden, beschreibt EP 518 124°A1 eine Frequenztrennung zwischen den Schwingungen der Messrohrleitung und Schwingungen anderer Komponenten des Messaufnehmers.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen möglichst kompakten und dabei störunempfindlichen Messaufnehmer bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den Messaufnehmer gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1.
Der erfindungsgemäße Messaufnehmer zum Messen des Massendurchflusses eines strömungsfähigen Mediums umfasst: einen Leitungseinlaufabschnitt; eine einzige schwingfähige Messrohrleitung zu Führen des Mediums, wobei die Messrohrleitung in ihrer Ruhelage in einer Rohrleitungsebene gebogen ist; einen Leitungsauslaufabschnitt; mindestens einen Schwingungserreger zum Anregen von Biegeschwingungen der Messrohrleitung in einer Biegeschwingungsnutzmode; mindestens zwei Schwingungssensoren zum Erfassen von Schwingungen der
Messrohrleitung; ein Tragsystem mit einer Trägerplatte, mindestens einem einlaufseitigen Lagerkörper und mindestens einem auslaufseitigen Lagerkörper; und ein Messaufnehmergehäuse; wobei das Tragsystem Tragsystemschwingungsmoden aufweist, die elastische
Verformungen der Trägerplatte umfassen; wobei die Messrohrleitung mittels des einlaufseitigen Lagerkörpers und mittels des auslaufseitigen Lagerkörpers mit der Trägerplatte verbunden und durch die Lagerkörper begrenzt ist, wobei die Messrohrleitung einlaufseitig an den Leitungseinlaufabschnitt und auslaufseitig an den Leitungsauslaufabschnitt anschließt und über letztere an eine Rohrleitung anschließbar ist, wobei der Leitungseinlaufabschnitt und der Leitungsauslaufabschnitt jeweils fest mit dem
Messaufnehmergehäuse verbunden sind wobei die Trägerplatte eine Anzahl von insbesondere spiralförmigen Federlagern aufweist, wobei ein Federlager jeweils durch mindestens einen Schnitt in der Trägerplatte freigelegt ist, wobei die Trägerplatte über das oder die Federlager gegenüber dem Messaufnehmergehäuse federnd gelagert ist, so dass sie drei Translationsschwingungsfreiheitsgrade und drei Rotationsschwingungsfreiheitsgrade aufweist, wobei die Eigenfrequenzen von Schwingungen der Trägerplatte gegenüber dem Messgerätgehäuse aufgrund der Translationsschwingungsfreiheitsgrade und der Rotationsschwin- gungsfreiheitsgrades geringer sind als eine Nutzmodeeigenfrequenz der Biegeschwingungsnutzmode, wobei die Nutzmodeeigenfrequenz geringer ist als die Eigenfrequenzen von den Tragsystemschwingungsmoden, wobei die Messrohrleitung eine zweizählige Rotationssymmetrie aufweist bezüglich einer Achse, die senkrecht zur Rohrleitungsebene verläuft, wobei die Lagerkörper so positioniert sind, dass die Nutzmodeeigenfrequenz einen Frequenzabstand zur nächsten Eigenfrequenz einer anderen Schwingungsmode der
Messrohrleitung aufweist, der einen Frequenzabstandsgrenzwert nicht unterschreitet, wobei der Frequenzabstandsgrenzwert mindestens 2% insbesondere mindestens 4% und bevorzugt mindestens 8% der Nutzmodeeigenfrequenz beträgt.
Beim erfindungsgemäßen Messaufnehmer wird also neben der Frequenztrennung zwischen den Schwingungsmoden der Messrohrleitung einerseits und den Tragsystemschwingungsmoden bzw. Schwingungen der Trägerplatte gegenüber dem Messaufnehmergehäuse andererseits, durch Anordnung die Positionierung der Lagerkörper erreicht, dass störende Schwingnungsmoden der Messrohrleitung sich allenfalls vernachlässigbar auf die Biegeschwingungsnutzmode auswirken.
Wenngleich die Biegeschwingungsnutzmode bevorzugt eine Schwingungsmode ist bei der die Messrohrleitung senkrecht zur Rohrleitungsebene schwingt, sind bei der Ermittlung der Frequenzabstände auch sämtliche Schwingungsmoden der Messrohrleitung beachtlich, also neben solchen mit Schwingungen senkrecht zur Rohrleitungsebene, auch solche mit Schwingungen in der Rohrleitungsebene.
Geeignete Positionen der Lagerkörper können beispielsweise durch positionsabhängige Ermittlung der Eigenfrequenzen von Schwingungsmoden der Messrohrleiotung mittels FEM- Simulation bestimmt werden.
Die insbesondere spiralförmigen Federlager entkoppeln mit geringem Aufwand sämtliche Schwingungsmoden zwischen Messaufnehmergehäuse und Trägerplatte im Frequenzbereich der Biegeschwingungsnutzmode und zwar unabhängig von der Schwingungsrichtung. Hierin ist ein erhebliche Vorteil gegenüber Kragträgerfedern gegeben, wie sie in WO 2015/076 676 A1 offenbart sind. Derartige Kragträgerfedern erlauben nämlich nur Auslenkungen senkrecht zur Ebene der Trägerplatte. Schwingungen in der Plattenebene können daher durch solche Kragträger nicht entkoppelt werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung beschreibt ein Kalibrierfaktor (Calf) in erster Näherung eine Proportionalität zwischen einem Massedurchfluss durch die Messrohrleitung und einer Phasendifferenz zwischen Schwingungen der in der Biegeschwingungsnutzmode schwingenden Messrohrleitung am Ort der beiden Schwingungssensoren, wobei eine Bewertungsfunktion, die proportional zum Frequenzabstand und umgekehrt proportional zur Nutzmodeeigenfrequenz und zum Kalibrierfaktors Calf ist, ein lokales oder insbesondere absolutes Maximum aufweist, wobei die Lagerkörper so positioniert sind, das die Bewertungsfunktion den Wert des Maximums um nicht mehr als 8%, insbesondere nicht mehr als 4% und bevorzugt nicht mehr als 2% unterschreitet. Der von der Lagerkörperposition abhängige Kalibrierfaktor Calf kann beispielsweise FEM-Simulation ermittelt werden.
Diese Bewertungsfunktion ermöglicht eine balancierte Berücksichtigung von Robustheit gegen störende Schwingungen einerseits und großer Messempfindlichkeit andererseits beim Entwurf des Messaufnehmers. Dies ist gerade im Hinblick auf einen kompakten Sensorentwurf beachtlich zu dem weiter unten noch weitere Gesichtspunkte genannt sind.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Biegeschwingungsnutzmode, eine F3-Biege- schwingungsmode, in welcher die Messrohrleitung senkrecht zur Rohrleitungsebene schwingt. Bei dieser Schwingungsmode ist das Integral der Beschleunigung entlang der Messrohrleitung minimal. Insofern als die F3-Biegeschwingungsmode auch die zweizähligen Symmetrie der Messrohrleitung aufweist, verbleiben in Summe auch keine Drehmomente an den Lagerkörpern. Im Ergebnis können daher allenfalls vernachlässigbare Anteile der Vibrationsenergie über die Lagerblöcke dissipiert werden. Entsprechend ist die F3-Biegeschwingungsmode auch kaum über externe Vibrationen zu stören.
In einer Weiterbildung der Erfindung betragen die Eigenfrequenzen von Schwingungen der Trägerplatte gegenüber dem Messgerätgehäuse aufgrund der Translationsschwingungs- freiheitsgrade und der Rotationsschwingungsfreiheitsgrade höchstens die Hälfte der Nutzmodeeigenfrequenz des Biegeschwingungsnutzmodes, wobei die Tragsystem-Eigenfrequenz mindestens das Doppelte die Nutzmodeeigenfrequenz beträgt.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Anzahl der Federlager 1 , 2, 3, oder 4. Die Ausgestaltung mit vier Federlagern ist derzeit bevorzugt, da auf diese Weise eine der zweizähligen Rotationssymmetrie der Messrohrleitung entsprechende Lagerung der Trägerplatte einfach zu realisieren ist, indem die Federn entsprechend angeordnet werden. Grundsätzlich ist die auch mit nur zwei Federn möglich, jedoch wirken sich in diesem Fall Fertigungstoleranzen beim Freilegen der Federn in der Trägerplatte stärker aus.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Messrohrleitung einen S-förmigen Verlauf auf, wobei in der Rohrleitungsebene eine Längsrichtung (z) existiert, zu welcher die Rohrleitungsachse an keinem Punkt einen Winkel von mehr als 85°, insbesondere nicht mehr als 83° aufweist.
Insbesondere mit einer vertikalen Orientierung der Längsrichtung ist damit die Entleerbarkeit der Messrohrleitung gewährleistet.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Messrohrleitung zwischen den beiden Lagerkörpern zwei äußere gerade Abschnitte und einen zentralen geraden Abschnitt auf, die durch zwei (kreis-)bogenförmige Abschnitte verbunden sind, wobei die beiden Lagerkörper jeweils an den äußeren geraden Abschnitten angeordnet sind. Durch den zentralen geraden Abschnitt verläuft die Achse der zweizähligen Rotationssymmetrie. An die äußeren geraden Abschnitte schließen der Leitungseinlaufabschnitt bzw. der Leitungsauslaufabschnitt an.
Durch die Anordnung der Lagerkörper an den äußeren geraden Abschnitten wird in Abweichung zu den Messaufnehmern nach dem Stand der Technik ein in Längsrichtung besonders kompakter Aufbau realisiert. Insofern als dies tendenziell zu einer erhöhten Steifigkeit der
Messrohrleitung bezüglich des dem Biegeschwingungsnutzmode überlagerten Coriolis-Mode führt, bewirkt dies zunächst einen höheren Kalibrierfaktor (Calf). Hier kommt jedoch die weiter oben genannte Bewertungsfunktion zum Tragen, mit welcher diese nachteilige Konsequenz der kompakten Bauweise zumindest teilweise ausgeglichen werden kann.
In einer Weiterbildung der Erfindung verläuft jeweils eine Winkelhalbierende zwischen Rohrmittelachsen des zentralen geraden Abschnitt und eines der äußeren geraden Abschnitte, wobei die Schwingungssensoren jeweils zwischen einem Schnittpunkt einer der Winkelhalbierenden mit der Messohrleitung und einem Punkt auf dem äußeren geraden Abschnitt der Messrohrleitung, der einen Krümmungsradius des kreisbogenförmigen Abschnitts vom Übergang des
kreisbogenförmigen Abschnitts zum äußeren geraden Abschnitt entfernt ist, an der Messrohrleitung montiert sind.
In einer Weiterbildung der Erfindung tragen der Leitungseinlaufabschnitt und der Leitungsauslaufabschnitt, bezüglich der Translationsschwingungsfreiheitsgrade und der Rotations- schwingungsfreiheitsgrade der Trägerplatte gegenüber dem Messaufnehmergehäuse ergänzend zu der Feder bzw. Federn zu einer jeweils freiheitsgradspezifischen Richtgröße bei, wobei ein Beitrag des Leitungseinlaufabschnitts von einem entsprechenden Beitrag des Leitungsauslaufabschnitts jeweils nicht mehr als 10%, und insbesondere nicht mehr 5% des jeweils kleineren Beitrags abweicht.
In einer Weiterbildung der Erfindung beträgt der gemeinsame Beitrag des Leitungseinlaufabschnitts und des Leitungsauslaufabschnitts zu keiner der freiheitsgradspezifischen Richtgrößen mehr als 40%, insbesondere nicht mehr als 20% und bevorzugt nicht mehr als 10%.
In einer Weiterbildung der Erfindung weisen der Leitungseinlaufabschnitt und der Leitungsauslaufabschnitt im Wesentlichen den gleichen Rohrquerschnitt auf wie die Mess, insbesondere das gleiche Rohrmaterial wie die Messrohrleitung und sind bevorzugt einstückig mit der Messrohrleitung gefertigt.
In einer Weiterbildung der Erfindung betragen die Eigenfrequenzen der Translations- schwingungsfreiheitsgrade und Rotationsschwingungsfreiheitsgrade der Trägerplatte nicht weniger als 70 Hz, insbesondere nicht weniger als 100 Hz, und/oder nicht mehr als 400 Hz. Hierdurch wird gewährleistet, dass typische störende Vibrationen von technischen Anlagen, die Trägerplatte nicht zum Schwingen anregen können.
In einer Weiterbildung der Erfindung verläuft jeweils eine Winkelhalbierende (w1 , w2) zwischen einer Rohrmittelachse des zentralen geraden Abschnitts und einer Rohrmittelachse eines der äußeren geraden Abschnitte, wobei ein Koordinatensystem mit einer z-Achse in der
Rohrleitungsebene gegeben ist, die senkrecht zu den Winkelhalbierenden (w1 , w2) verläuft, wobei die Achse der zweizähligen Rotationssymmetrie die x-Achse bildet, wobei eine durch die x-Achse und die z-Achse aufgespannte y-z-Ebene, die äußeren geraden Abschnitte beabstandet zu den Lagerkörpern schneidet.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Schwingungserreger im Zentrum der zweizähligen Rotationssymmetrie angeordnet, und wobei der Schwingungserreger dazu eingerichtet ist Biegeschwingungen senkrecht zur Rohrleitungsebene anzuregen.
In einer Weiterbildung der Erfindung verläuft jeweils eine Winkelhalbierende zwischen einer Rohrmittelachse des zentralen geraden Abschnitts und einer Rohrmittelachse eines der äußeren geraden Abschnitte, wobei ein Koordinatensystem mit einer z-Achse in der Rohrleitungsebene gegeben ist, die senkrecht zu den Winkelhalbierenden verläuft, wobei Achse der zweizähligen Rotationssymmetrie die x-Achse bildet, wobei die y-Achse die parallel zu den Winkelhalbierenden durch den Schnittpunkt von x-Achse und z-Achse verläuft, wobei eine charakteristische Basisfläche der Messrohrleitung durch ein Rechteck definiert ist, dessen Seiten einerseits in z-Richtung durch jeweils einen Schnittpunkt einer der Winkelhalbierenden mit der Rohrachse eines gebogenen Abschnitts und andererseits in y-Richtung durch jeweils einen Schnittpunkt eines der Lagerkörper mit der Rohrachse der Messrohrleitung verlaufen, wobei das Verhältnis der Rechteckfläche zum Innendurchmesser der Messrohrleitung nicht mehr als 8000, insbesondere nicht mehr als 6000, und bevorzugt nicht mehr als 5000 beträgt.
In einer Weiterbildung der Erfindung beträgt der Innendurchmesser der Messrohrleitung nicht mehr als 5 mm.
Die Erfindung wird nun anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : Eine Aufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Messaufnehmers;
Fig. 2: Ein Diagramm zu Aspekten einer Bewertungsfunktion;
Fig 3: Eine Detailansicht eines Federlagers eines erfindungsgemäßen Messaufnehmers; und Fig. 4: Eine Detailansicht eines Ein- bzw. Auslaufabschnitts eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Messaufnehmers.
Der Messaufnehmer 100 umfasst eine Messrohrleitung 10 mit einem ersten geraden äußeren Abschnitt 11 einem zweiten geraden äußeren Abschnitt 12 und einen zentralen geraden Abschnitt 13 sowie einen ersten gebogenen Abschnitt 15 und einen zweiten gebogenen Abschnitt 16. Die beiden geraden äußeren Abschnitte 15, 16 sind jeweils mittels eines der gebogenen Abschnitte 15, 16 mit dem zentralen geraden Abschnitt 13 verbunden. Die Messrohrleitung 10 ist durch zwei Lagerkörper 21 , 22 begrenzt, und mit letzteren an einer biegesteifen Trägeplatte 30 befestigt. Die Messrohrleitung 10 verläuft im Wesentlichen in einer zur Trägerplatte 30 parallelen Rohrleitungsebene. Die Messrohrleitung weist eine zweizählige Rotationssymmetrie um eine Symmetrieachse auf, die senkrecht zur Rohrleitungsebene durch einen Punkt C2 in der Mitte des zentralen Rohrleitungsabschnitts verläuft. Die Messrohrleitung hat einen Innendurchmesser von beispielsweise 5 mm oder weniger. Es ist aus einem Metall, insbesondere Edelstahl oder Titan gefertigt. Die metallische Trägerplatte 30 weist eine Stärke von beispielsweise 5 mm auf. Die Trägerplatte 30 weist vier spiralförmige Federlager 31 , 32, 32, 33, 34 auf, die insbesondere mittels eines Lasers freigeschnitten sind, und die zueinander ebenfalls die zweizählige Rotationssymmetrie bezüglich der Symmetrieachse durch den Punkt C2 aufweisen. Mit hier nicht dargestellten
Lagerbolzen, die im Zentrum der Federlager fixiert sind, ist Die Trägerplatte 30 an einer
Gehäuseplatte 40 eines Messaufnehmergehäuses verankert.
Ein Federlager 32 ist detaillierter in Fig. 3 dargestellt. Die effektive Steifigkeit des Federlagers 32 ergibt sich aus der Länge des spiralförmigen Einschnitts 321 sowie seiner Breite im Verhältnis zur Breite des verbleibenden Materials der Trägerplatte 30. Im Zentrum weist das Federlager 32 eine Bohrung 322 zur Aufnahme eines Lagerbolzens auf.
Durch die Federlager 31 , 32, 33, 34 weist die Trägerplatte 30 drei Translationsschwingungs- freiheitsgrade und drei Rotationsschwingungsfreiheitsgrade auf, deren Eigenfrequenzen mindestens 70 Hz betragen, um Resonanzschwingungen mit häufig in Prozessanlagen vorkommenden Vibrationen von bis zu 50 Hz zu vermeiden. Um die durch die Federlager 31 , 32, 33, 34 erreichte weiche Aufhängung der Trägerplatte nicht zu beeinträchtigen, ist die Messrohrleitung über einen hinreichend weichen Leitungseinlaufabschnitt 18 und einen hinreichend weichen
Leitungsauslaufabschnitt 19 an eine Rohrleitung anschließbar. Das Gehäuse weist einen erstes und zweites Gehäuselager 41 , 42 auf, die fest mit der Gehäuseplatte 40 verbunden sind, und an denen der Leitungseinlaufabschnitt 18 und der Leitungsauslaufabschnitt 19 fixiert sind, um eine
Übertragung von Schwingungen der Rohrleitung auf die Messrohrleitung über den Leitungseinlaufabschnitt 18 und den Leitungsauslaufabschnitt 19 zu unterdrücken. Die Translationsund Rotationsschwingungsfreiheitsgrade der Trägerplatte 20 haben jeweils Eigenfrequenzen f, die proportional sind zur Wurzel aus einem Quotienten aus einer Richtgröße k, und einem Trägheitsterm rrii, also f α (ki/mi) 2. Der Leitungseinlaufabschnitt 18 und der Leitungsauslaufabschnitt tragen in Summe nicht mehr als 10% zur jeweiligen Richtgröße k, bei. In Fig.1 sind der der
Leitungseinlaufabschnitt 18 und der Leitungsauslaufabschnitt 19 im Wesentlichen schematisch dargestellt. Fig. 4 zeigt eine Gestaltung eines Leitungsauslaufabschnitts 119, bei dem durch zusätzliche Rohrlänge und Bögen die Steifigkeit und damit der Beitrag zu den jeweiligen
Richtgrößen reduziert ist. Der Leitungseinlaufabschnitt ist entsprechend symmetrisch dazu gestaltet.
Wie weiter in Fig. 1 dargestellt, weist der Messaufnehmer 100 zum Erfassen der Schwingungen der Messrohrleitung einen ersten elektrodynamischen Schwingungssensor 51 und einen zweiten elektrodynamischen Schwingungssensor 52 auf. Die beiden Schwingungssensoren 51 , 52 sind hier jeweils auf einem der beiden geraden äußeren Abschnitte 11 , 12 nicht mehr als einen Krümmungsradius der gebogenen Abschnitte 15, 16von dem angrenzenden gebogenen Abschnitt angeordnet. Zum Anregen von Biegeschwingungen weist der Messaufnehmer einen elektrodynamischen Erreger 53 auf, der im Zentrum C2 der zweizähligen Rotationssymmetrie angeordnet ist, und in Richtung der Symmetrieachse wirkt.
Das Zentrum C2 ist Ursprung eines Koordinatensystems zur Beschreibung weiterer Gesichtspunkte der Erfindung. Die Messrohrleitung liegt in einer x-z-Ebene, wobei die y-Achse parallel zu Winkelhalbierenden w1 , w2 verläuft, die jeweils zwischen einer Rohrachse der geraden äußeren Abschnitte 11 , 12 und der Rohrachse des zentralen geraden Abschnitts 13 verlaufen. Die z-Achse verläuft senkrecht zur y-Achse in der Rohrleitungsebene und definiert eine Längsachse des
Messaufnehmers 100. Wenn diese Längsachse senkrecht angeordnet ist, ist der Messaufnehmer optimal entleerbar. Die Neigung der geraden Abschnitte ist dann gleich dem halben Winkel zwischen zwischen einer Rohrachse der geraden äußeren Abschnitte 1 1 , 12 und der Rohrachse des zentralen geraden Abschnitts 13. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt diese Neigung 7°.
Zur Positionierung der Lagerkörper wird nun auf Fig. 2 verwiesen, welche eine Bewertungsfunktion und deren Komponenten darstellt. Zum Aufstellen der Bewertungsfunktion werden zunächst die Eigenfrequenzen von Schwingungsmoden der Messrohrleitung für verschiedene Lagerkörperpositionen mittels numerischer Simulation ermittelt. Das Ergebnis ist hier für den Biegeschwingungsnutzmode F3 und die hinsichtlich der Eigenfrequenzen benachbarten
Biegeschwingungsmoden F3-1 und F3+1 dargestellt. Weiterhin wird ein Kali brirfaktor Calf := (dm/dt)/d(p für die verschiedene Lagerkörperpositionen mittels numerischer Simulation ermittelt, weicher den Zusammenhang zwischen einer Massedurchflussrate und einer durchflussabhängigen Phasendifferenz zwischen den Sensorsignalen der Schwingungssensoren beschreibt. Die
Bewertungsfunktion wird dann als Quotient aus dem minimalen Frequenzabstand zwischen der Biegeschwingungsnutzmode zu einer benachbarten Schwingungsmode und dem Kalibrierfaktor Calf berechnet. Eine Optimalposition der Lagerkörper, bei der die Bewertungsfunktion ein Maximum aufweist, ist dient zur Orientierung für die tatsächliche Positionierung des Lagerkörpers. Es kann von der Optimalposition abgewichen werden, wenn dadurch der Wert der Bewertungsfunktion um nicht mehr als 2% unterschritten wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Position der
Lagerkörper 21 , 22 mittels der Bewertungsfunktion so festgelegt, dass die z-Achse der
Messrohrleitung die äußeren geraden Abschnitte 1 1 , 12 der Messrohrleitung beabstandet zu den Lagerkörpern 21 , 22 schneidet. Im Ergebnis wurde ein störunempfindlicher Messaufnehmer mit einer kompakt geführten Messrohrleitung realisiert.

Claims

Patentansprüche
1. Vibronischer Messaufnehmer (100) zum Messen des Massendurchflusses eines strömungsfähigen Mediums, umfassend: einen Leitungseinlaufabschnitt (18); eine schwingfähige Messrohrleitung (10) zu Führen des Mediums, wobei die Messrohrleitung in ihrer Ruhelage in einer Rohrleitungsebene gebogen ist; einen Leitungsauslaufabschnitt (19); mindestens einen Schwingungserreger (53) zum Anregen von Biegeschwingungen der Messrohrleitung (10) in einer Biegeschwingungsnutzmode; mindestens zwei Schwingungssensoren zum Erfassen von Schwingungen der
Messrohrleitung; ein Tragsystem mit einer Trägerplatte (30), mindestens einem einlaufseitigen Lagerkörper (21 ) und mindestens einem auslaufseitigen Lagerkörper (22); und ein Messaufnehmergehäuse; wobei das Tragsystem Tragsystemschwingungsmoden aufweist die elastische Verformungen der Trägerplatte (30) umfassen; wobei die Messrohrleitung (10) mittels des einlaufseitigen Lagerkörpers (21 ) und mittels des auslaufseitigen Lagerkörpers (22) mit der Trägerplatte (30) fest verbunden und durch die
Lagerkörper begrenzt ist, wobei die Messrohrleitung (10) einlaufseitig an den Leitungseinlaufabschnitt (18) und auslaufseitig an den Leitungsauslaufabschnitt (19) anschließt und über letztere an eine Rohrleitung anschließbar ist, wobei der Leitungseinlaufabschnitt (18) und der Leitungsauslaufabschnitt (19) jeweils fest mit dem Messaufnehmergehäuse (40) verbunden sind;
wobei die Trägerplatte (30) eine Anzahl von insbesondere spiralförmigen Federlagern (31 , 32, 33, 34) aufweist, wobei ein Federlager jeweils durch mindestens einen Schnitt in der
Trägerplatte freigelegt ist, wobei die Trägerplatte über das oder die Federlager gegenüber dem Messaufnehmergehäuse federnd gelagert ist, so dass sie drei Translationsschwingungsfreiheitsgrade und drei Rotationsschwingungsfreiheitsgrade aufweist, wobei die Eigenfrequenzen von Schwingungen der Trägerplatte gegenüber dem
Messgerätgehäuse aufgrund der Translationsschwingungsfreiheitsgrade und der Rotations- schwingungsfreiheitsgrades geringer sind als eine Nutzmodeeigenfrequenz des Biege- schwingungsnutzmodes, wobei die Nutzmodeeigenfrequenz geringer ist als die Eigenfrequenzen der
Tragsystemschwingungsmoden, wobei die wobei die Messrohrleitung im Wesentlichen eine zweizählige Rotationssymmetrie aufweist bezüglich einer Achse die senkrecht zur Rohrleitungsebene verläuft, wobei die Lagerkörper (21 , 22) so positioniert sind, dass die Nutzmodeeigenfrequenz einen Frequenzabstand zur nächsten Eigenfrequenz einer anderen Schwingungsmode der
Messrohrleitung aufweist, der einen Frequenzabstandsgrenzwert nicht unterschreitet, wobei der Frequenzabstandsgrenzwert mindestens 2% insbesondere mindestens 4% und bevorzugt mindestens 8% der Nutzmodeeigenfrequenz beträgt.
2. Messaufnehmer nach Anspruch 1 , wobei ein Kalibrierfaktor (Calf) in erster Näherung eine Proportionalität zwischen einem Massedurchfluss durch die Messrohrleitung und einer Phasendifferenz zwischen Schwingungen der im Biegeschwingungsnutzmode schwingenden Messrohrleitung am Ort der beiden Schwingungssensoren beschreibt, wobei eine Bewertungsfunktion die, proportional zum Frequenzabstand und umgekehrt proportional zur Nutzmodeeigenfrequenz und zum Kalibrierfaktors Calf ist, ein lokales oder absolutes Maximum aufweist, wobei die Lagerkörper so positioniert sind, das die Bewertungsfunktion den Wert des Maximums um nicht mehr als 8%, insbesondere nicht mehr als 4% und bevorzugt nicht mehr als 2% unterschreitet.
3. Massendurchflußmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Nutzmode, eine F3-Biegeschwingungsmode ist.
4. Massendurchflußmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Eigenfrequenzen von Schwingungen der Trägerplatte gegenüber dem Messgerätgehäuse aufgrund der Translationsschwingungsfreiheitsgrade und der Rotationsschwingungsfreiheitsgrade höchstens die Hälfte der Nutzmodeeigenfrequenz des Biegeschwingungsnutzmodes beträgt, und wobei die Tragsystem-Eigenfrequenz mindestens das Doppelte die Nutzmodeeigenfrequenz beträgt.
5. Messaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Anzahl der Federlager 1 , 2, 3, oder 4 ist.
6. Messaufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messrohrleitung einen S-förmigen Verlauf aufweist, wobei in der Rohrleitungsebene eine Längsrichtung (z) existiert, zu welcher die Rohrleitungsachse an keinem Punkt einen Winkel von mehr als 85°, insbesondere nicht mehr als 83° aufweist.
7. Messaufnehmer nach Anspruch 6, wobei die Messrohrleitung (10) zwischen den beiden Lagerkörpern (21 , 22) zwei äußere gerade Abschnitte (1 1 , 12) und einen zentralen geraden Abschnitt (13) aufweist, die durch zwei kreisbogenförmige Abschnitte (15, 16) verbunden sind, wobei die beiden Lagerkörper (21 , 22) jeweils an den äußeren geraden Abschnitten angeordnet sind.
8. Messaufnehmer nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeweils eine Winkelhalbierend (w1 , w2) zwischen Rohrmittelachsen des zentralen geraden
Abschnitts (13) und eines der äußeren geraden Abschnitte (11 , 12) verläuft, wobei die
Schwingungssensoren jeweils zwischen einem Schnittpunkt einer der Winkelhalbierenden mit der Messohrleitung und einem Punkt auf dem äußeren geraden Abschnitt der Messrohrleitung, der einen Krümmungsradius des kreisförmigen Abschnitts vom Übergang des kreisförmigen Abschnitts zum äußeren geraden Abschnitt entfernt ist, an der Messrohrleitung montiert sind.
9. Messaufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leitungseinlaufabschnitt und der Leitungsauslaufabschnitt, bezüglich der Translationsschwin- gungsfreiheitsgrade und der Rotationsschwingungsfreiheitsgrade der Trägerplatte gegenüber dem Messaufnehmergehäuse ergänzend zu der Feder bzw. Federn zu einer jeweils freiheits- gradspezifischen Richtgröße beitragen, wobei ein Beitrag des Leitungseinlaufabschnitts von einem entsprechenden Beitrag des Leitungsauslaufabschnitts jeweils nicht mehr als 10%, und
insbesondere nicht mehr 5% des jeweils kleineren Beitrags abweicht.
10. Messaufnehmer nach Anspruch 9, wobei der gemeinsame Beitrag des Leitungseinlaufabschnitts und des Leitungsauslaufabschnitts zu den freiheitsgradspezifischen Richtgrößen nicht mehr als 40%, insbesondere nicht mehr als 20% und bevorzugt nicht mehr als 10% beträgt.
11. Messaufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leitungseinlaufabschnitt und der Leitungsauslaufabschnitt im Wesentlichen den gleichen Rohrquerschnitt aufweisen wie die Messrohrleitung, insbesondere das gleiche Rohrmaterial wie die Messrohrleitung, und bevorzugt einstückig mit der Messrohrleitung gefertigt sind.
12. Messaufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche wobei die Eigenfrequenzen der Translationsschwingungsfreiheitsgrade und Rotationsschwingungsfreiheitsgrade der Trägerplatte nicht weniger als 70 Hz insbesondere nicht weniger als 100 Hz und/oder nicht mehr als 400 Hz betragen.
13. Messaufnehmer nach Anspruch 7 oder einem davon abhängigen Anspruch, wobei jeweils eine Winkelhalbierende (w1 , w2) zwischen einer Rohrmittelachse des zentralen geraden Abschnitts (13) und einer Rohrmittelachse eines der äußeren geraden Abschnitte (1 1 , 12) verläuft, wobei ein Koordinatensystem mit einer z-Achse in der Rohrleitungsebene gegeben ist, die senkrecht zu den Winkelhalbierenden (w1 , w2) verläuft, wobei die Achse der zweizähligen Rotationssymmetrie die x-Achse bildet, wobei eine durch die x-Achse und die z-Achse aufgespannte y-z-Ebene, die äußeren geraden Abschnitte beabstandet zu den Lagerkörpern schneidet.
14. Messaufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
Schwingungserreger im Zentrum der zweizähligen Rotationssymmetrie angeordnet ist, und wobei der Schwingungserreger dazu eingerichtet ist Biegeschwingungen senkrecht zur Rohrleitungsebene anzuregen.
15. Messaufnehmer nach Anspruch 7, oder einem davon abhängigen Anspruch, wobei, jeweils eine Winkelhalbierende (w1 , w2) zwischen einer Rohrmittelachse des zentralen geraden Abschnitts (13) und einer Rohrmittelachse eines der äußeren geraden Abschnitte (1 1 , 12) verläuft, wobei ein Koordinatensystem mit einer z-Achse in der Rohrleitungsebene gegeben ist, die senkrecht zu den Winkelhalbierenden (w1 , w2) verläuft, wobei Achse der zweizähligen Rotationssymmetrie die x-Achse bildet, wobei die y-Achse die parallel zu den Winkelhalbierenden durch den Schnittpunkt von x-Achse und z-Achse verläuft, wobei eine charakteristische Basisfläche der Messrohrleitung durch ein Rechteck definiert ist, dessen Seiten einerseits in z-Richtung durch jeweils einen
Schnittpunkt einer der Winkelhalbierenden mit der Rohrachse eines gebogenen Abschnitts und andererseits in y-Richtung durch jeweils einen Schnittpunkt eines der Lagerkörper mit der
Rohrachse der Messrohrleitung verlaufen, wobei das Verhältnis der Rechteckfläche zum Innendurchmesser der Messrohrleitung nicht mehr als 8000, insbesondere nicht mehr als 6000, und bevorzugt nicht mehr als 5000 beträgt.
16. Messaufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
Innendurchmesser der Messrohrleitung nicht mehr als 5 mm beträgt.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021122030A1 (de) 2021-08-25 2023-03-02 Endress + Hauser Flowtec Ag Vibronischer Messaufnehmer
DE102021122031A1 (de) 2021-08-25 2023-03-02 Endress + Hauser Flowtec Ag Vibronischer Messaufnehmer

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3916285A1 (de) 1989-05-19 1990-11-22 Krohne Messtechnik Massametron Massendurchflussmessgeraet
EP0518124A1 (de) 1991-06-09 1992-12-16 Krohne AG Coriolis-Massendurchflussmessgerät
EP2199756A1 (de) * 2008-12-19 2010-06-23 Berkin B.V. Coriolisdurchflusssensor mit einem elastisch aufgehängten Ausgleichsgewicht
DE102010030340A1 (de) 2009-07-03 2011-01-05 Keyence Corporation Coriolis-Massenstrommessgerät
WO2015076676A1 (en) 2013-11-25 2015-05-28 Berkin B.V. Coriolis flowsensor
DE102015122146A1 (de) 2015-12-17 2017-06-22 Endress+Hauser Flowtec Ag Coriolis-Massendurchflußmeßgerät für strömende Medien

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3132512A (en) * 1961-02-13 1964-05-12 Roth Wilfred Gyroscopic mass flowmeter
US4895031A (en) * 1985-08-29 1990-01-23 Micro Motion Inc. Sensor mounting for coriolis mass flow rate meter
US4843890A (en) * 1988-07-08 1989-07-04 Micro Motion, Incorporated Coriolis mass flow rate meter having an absolute frequency output
DE4100006A1 (de) 1991-01-02 1992-07-09 Joerg Dr Zaschel Universelles massestrommessgeraet fuer fluessigkeiten, gase und feststoffe
JP2927307B2 (ja) * 1991-01-18 1999-07-28 トキコ株式会社 質量流量計
JP2984192B2 (ja) * 1995-02-15 1999-11-29 株式会社オーバル コリオリ流量計
JPH08247816A (ja) 1995-03-09 1996-09-27 Fuji Electric Co Ltd 質量流量計
ES2139985T3 (es) * 1995-10-26 2000-02-16 Flowtec Ag Sensor de caudal segun el principio de coriolis con un solo tubo de medida.
DE19710806C2 (de) 1996-03-17 2001-05-10 Krohne Ag Basel Massendurchflußmeßgerät
US5796012A (en) * 1996-09-19 1998-08-18 Oval Corporation Error correcting Coriolis flowmeter
US6223605B1 (en) 1997-04-10 2001-05-01 Endress + Hauser Flowtec Ag Coriolis-type mass flow sensor with a single measuring tube
JP3499826B2 (ja) * 1998-08-31 2004-02-23 マイクロ・モーション・インコーポレーテッド 物質の密度によらない流れ較正係数を有するコリオリ流量計を動作させる方法及びコリオリ流量計
CN1095538C (zh) * 2000-04-30 2002-12-04 合肥工业大学 科氏质量流量计数字信号处理系统
US6484591B2 (en) * 2000-05-04 2002-11-26 Flowtec Ag Mass flow rate/density sensor with a single curved measuring tube
CN100543426C (zh) * 2003-07-15 2009-09-23 塞德拉公司 用于补偿科里奥利计的设备和方法
US7845241B2 (en) * 2006-05-01 2010-12-07 Micro Motion, Inc. Balancing structure for a single curved tube coriolis flow meter
RU2354939C1 (ru) * 2007-06-27 2009-05-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "РОТОР" Способ вибрационного измерения массового расхода потока и устройство для его осуществления
KR101277309B1 (ko) * 2008-11-19 2013-06-24 마이크로 모우션, 인코포레이티드 개선된 모드 분리를 갖는 코리올리 유량계
CN101706299B (zh) * 2009-11-20 2011-03-30 合肥工业大学 一种基于dsp的科氏质量流量变送器
CN101832803B (zh) * 2010-03-31 2012-01-11 太原太航流量工程有限公司 基于同步调制的科氏质量流量计数字信号处理方法
JP5819422B2 (ja) * 2010-07-09 2015-11-24 マイクロ モーション インコーポレイテッド 改良されたメータケースを備えた振動式メータ
DE102012224081A1 (de) * 2012-12-20 2014-06-26 Continental Teves Ag & Co. Ohg Sensor zum Erfassen einer Drehrate eines Objektes
CN103940482B (zh) * 2014-04-29 2016-09-14 安徽理工大学 科里奥利粉体质量流量计
CN205981316U (zh) * 2016-05-27 2017-02-22 北京天辰博锐科技有限公司 质量流量计
CN105953852B (zh) * 2016-05-27 2022-04-29 北京科信华仪科技有限公司 质量流量计
WO2019040089A1 (en) * 2017-08-24 2019-02-28 Micro Motion, Inc. PREDICTION AND REDUCTION OF NOISE IN A VIBRATORY FLOWMETER

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3916285A1 (de) 1989-05-19 1990-11-22 Krohne Messtechnik Massametron Massendurchflussmessgeraet
EP0518124A1 (de) 1991-06-09 1992-12-16 Krohne AG Coriolis-Massendurchflussmessgerät
EP2199756A1 (de) * 2008-12-19 2010-06-23 Berkin B.V. Coriolisdurchflusssensor mit einem elastisch aufgehängten Ausgleichsgewicht
DE102010030340A1 (de) 2009-07-03 2011-01-05 Keyence Corporation Coriolis-Massenstrommessgerät
WO2015076676A1 (en) 2013-11-25 2015-05-28 Berkin B.V. Coriolis flowsensor
DE102015122146A1 (de) 2015-12-17 2017-06-22 Endress+Hauser Flowtec Ag Coriolis-Massendurchflußmeßgerät für strömende Medien

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021122030A1 (de) 2021-08-25 2023-03-02 Endress + Hauser Flowtec Ag Vibronischer Messaufnehmer
DE102021122031A1 (de) 2021-08-25 2023-03-02 Endress + Hauser Flowtec Ag Vibronischer Messaufnehmer

Also Published As

Publication number Publication date
EP3631378B1 (de) 2023-04-12
EP3631378A1 (de) 2020-04-08
US10801870B2 (en) 2020-10-13
CN110709676B (zh) 2021-07-13
CN110709676A (zh) 2020-01-17
DE102017112245A1 (de) 2018-12-06
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