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DE29709692U1 - High temperature mass flow meter - Google Patents

High temperature mass flow meter

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DE29709692U1
DE29709692U1 DE29709692U DE29709692U DE29709692U1 DE 29709692 U1 DE29709692 U1 DE 29709692U1 DE 29709692 U DE29709692 U DE 29709692U DE 29709692 U DE29709692 U DE 29709692U DE 29709692 U1 DE29709692 U1 DE 29709692U1
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Description

-5--5-

BeschreibungDescription

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Masse eines pumpfähigen durch eine Rohrleitung fließenden Mediums mit Hilfe der Coriolis-Kraft, einen Hochtemperatur Coriolis Masse-Durchflußmesser, wobei ein einziges gebogenes Schwingrohr aus einer Anströmrichtung oder mehreren Anströmrichtungen vom Medium durchströmt und über eine oder mehrere Abströmrichtungen austritt, wobei in berührungsfreier Nähe zum Schwingrohr Heizkörper mit unterschiedlichen Heizmittelanströmrichtungen und Heizmittelabströmrichtungen das im Schwingrohr befindliche Medium zur Vermeidung von Auskristallisierung oder Aushärtung auf einer gewünschten Mindest temperatur halten und wobei die zum Schwingrohrantrieb und zur Meßfunktion eingesetzten Meß-und Antriebsspulen in hochtemperaturresistenter Ausführung zerstörungsfrei austauschbar sind.The invention relates to a device for measuring the mass of a pumpable medium flowing through a pipeline using the Coriolis force, a high-temperature Coriolis mass flow meter, whereby a single curved vibrating tube is flowed through by the medium from one inflow direction or several inflow directions and exits via one or several outflow directions, whereby heating elements with different heating medium inflow directions and heating medium outflow directions in contact-free proximity to the vibrating tube keep the medium in the vibrating tube at a desired minimum temperature to avoid crystallization or hardening, and whereby the measuring and drive coils used for the vibrating tube drive and the measuring function are in a high-temperature-resistant design and can be replaced without causing any damage.

Gemäß dem US-Patent 4,738,143 ist nach dem Stand der Technik ein Hochtemperatursensor in Doppelrohrtechnik bekannt, dessen Heizsystem aus einem Heizrohr Fig.2, Pos.62 besteht, das in größerem Abstand zu den Schwingrohren Fig.2, Pos.14/14* gemäß den in den Schwingrohrxnnenraum hineinragenden Haltern Fig.2, Pos.36 angeordnet ist und von Flüssigkeit hoher Temperatur durchströmt wird. Weder im Beschreibungsteil noch in den Patentansprüchen sind technische Angaben zu den Heizdaten bzw. dem Heizmitteleintritt und Heizmittelaustritt ausgeführt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen HochtemperaturAccording to US patent 4,738,143, a high-temperature sensor using double-tube technology is known in the prior art, the heating system of which consists of a heating tube Fig.2, item 62, which is arranged at a greater distance from the oscillating tubes Fig.2, item 14/14* according to the holders Fig.2, item 36 projecting into the oscillating tube interior and through which high-temperature liquid flows. Neither in the description nor in the patent claims are technical details of the heating data or the heating medium inlet and outlet.
The invention is based on the object of developing a high-temperature

-6--6-

Coriolis Masse-Durchflußmesser der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, der die Nachteile nach dem Stand der Technik wie geringe Heizkapazität, geringe Heizkörperabstrahlflächen, große Heizkörperdistanz zu den Schwingrohren, Undefinierte bzw. in einer Heizmitteleintrittsrichtung und Heizmittelaustrittsrichtung festlegte Heizmittelanschlußstellen, nicht zerstörungsfrei austauschbare Meß-und Antriebsspulen und jeweils einen Mediumeintritt bzw. Mediumaustritt ausschließt.To create a Coriolis mass flow meter of the type described above, which eliminates the disadvantages of the state of the art such as low heating capacity, small radiator radiating surfaces, large radiator distance to the oscillating tubes, undefined heating medium connection points or heating medium connection points fixed in a heating medium inlet direction and heating medium outlet direction, measuring and drive coils that cannot be replaced without causing damage, and a medium inlet or medium outlet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, das ein einziges Schwingrohr mit symetrisch und spiegelbildlich angeordneten Magneten mit seinen parallelen Schwingrohrenden in einen Sensorsockel eingesetzt und verschweißt ist. Der Sensorsockel realisiert die Meßrohrhaltung, dient als Heizungs-und Gehäuseträger und ist mit Durchströmkanälen für Mediumzuführung, Mediumablauf, Heizmittelzulauf und Heizmittelablauf ausgeführt. Die im Sensorsockel befindlichen Prozeßeinschraubgewinde und Heizmittelgewindeanschlüsse ermöglichen eine Zu-und Abführung von Medium und Heizmittel aus mehreren Richtungen. Auf dem Sensorsockel mittels Schweißung aufgesetzt befindet sich der Stator, der mittig zwischen den Meßrohrschenkeln angeordnet ist und am oberen Ende mechanisch fixiert über Abstandshülsen die Spulenplattform mit bestückten Spulen zum Antrieb und zur Meßaufnahme aufnimmmt. This object is achieved according to the invention in that a single vibrating tube with symmetrically and mirror-image arranged magnets with its parallel vibrating tube ends is inserted and welded into a sensor base. The sensor base carries the measuring tube, serves as a heating and housing support and is designed with flow channels for medium supply, medium drain, heating medium inlet and heating medium outlet. The process screw threads and heating medium thread connections in the sensor base enable medium and heating medium to be supplied and discharged from several directions. The stator is welded onto the sensor base and is arranged centrally between the measuring tube legs. The stator is mechanically fixed at the upper end via spacer sleeves and holds the coil platform with fitted coils for driving and measuring.

-7--7-

Die mit dem Schwingrohr tanzenden Magnete tauchen in die Spulenzentren der auf der Spulenplattform befindlichen Spulen ein.The magnets dancing with the vibrating tube immerse themselves in the coil centers of the coils located on the coil platform.

Der Schwingungsabbau des Schwingrohres erfolgt in den Sensorsockel wobei Schwingungsrestresonanzen über und mit den im Stator befindlichen Bohrungen abgebaut werden. Die Meß-und Antriebskabel von den Spulen kommend, werden über den Stator geführt und gehen zusammen mit den Temperaturmeßkabeln durch einen kabeldurchführungskanal im Sensorsockel befindlich zum Anschlußkasten außerhalb desSensorsockels gelegen.The vibration reduction of the vibrating tube takes place in the sensor base, whereby residual vibration resonances are reduced via and with the holes in the stator. The measuring and drive cables coming from the coils are routed via the stator and, together with the temperature measuring cables, go through a cable feed-through channel in the sensor base to the connection box located outside the sensor base.

Die auf dem Sensorsockel aufgesetzten plattenförmigen hohlen Heizkörper werden über den Sensorsockel mit Heizmittel versorgt und sind in unmittelbarer Nähe berührungsfrei zu den Meßrohrschenkeln angeordnet. Die kurzen Abstände zwischen Heizkörpern und Meßrohrschenkeln ermöglichen in Verbindung mit den Abstrahlflächen der Heizkörper ein Optimum an Wärmeübertragung auf die Meßrohrschenkel. Meßrohr und stator sind bezüglich des Ausdehnungsverhaltens bei höheren Temperaturen aufeinander abgestimmt. Die Elastizitätsänderung des Meßrohres und damit möglich Meßabweichung wird über einen Temperaturfühler am Meßrohrschenkel der Auswerteelektronik übermittelt und dort korrigiert. Zur Reduzierung der Abstrahlwärme des Sensorgehäuses kann eine äußere Wärmeisolierung am Sensor erfolgen.The plate-shaped hollow heating elements placed on the sensor base are supplied with heating medium via the sensor base and are arranged in the immediate vicinity of the measuring tube legs without contact. The short distances between the heating elements and the measuring tube legs, in conjunction with the radiating surfaces of the heating elements, enable optimum heat transfer to the measuring tube legs. The measuring tube and stator are coordinated with each other in terms of their expansion behavior at higher temperatures. The change in elasticity of the measuring tube and the resulting possible measurement deviation is transmitted to the evaluation electronics via a temperature sensor on the measuring tube leg and corrected there. To reduce the heat radiated by the sensor housing, external thermal insulation can be provided on the sensor.

BezugszeichnlisteReference drawing list

1 Schwingrohr1 oscillating tube

2 Magnethalter2 magnetic holders

3 Magnete3 magnets

4 Parallele Schwingrohrenden4 Parallel vibrating tube ends

5 Sensorsockel5 Sensor base

6 Durchströmkanal (Produkt)6 Flow channel (product)

7 Prozeßflanscheinschraubgewinde7 Process flange screw thread

8 Produkteintritt8 Product entry

9 Produktaustritt9 Product leakage

10 Stator10 Stator

11 Schwingresonanzabbaubohrung11 Vibration resonance reduction bore

12 Spulenplattform12 Coil platform

13 Abstandshülse13 Spacer sleeve

14 Antriebsspule14 Drive coil

15 Meßspule15 Measuring coil

16 Schwingrohrschenkel im Sensorsockel16 Vibration tube legs in the sensor base

17 Heizkörper17 radiators

18 Heizraittelkanal18 Heating element channel

19 Heizkörperende19 Radiator end

20 Heizmittelgewindeanschluß20 Heating medium thread connection

21 Gewindebolzen21 threaded bolts

22 Mutter22 Mother

Fig. 1 Zusammenbau Hochtemperatur Masse-Durchflußraesser. Fig. 2 Teilansicht Spulenträger mit Meßaufnehmern.Fig. 1 Assembly of high temperature mass flowmeter. Fig. 2 Partial view of coil carrier with measuring sensors.

Fig. 3 Teilansicht Sensorsockel mit Durchführungen und Anschlüssen.Fig. 3 Partial view of sensor base with feedthroughs and connections.

Claims (9)

SchutzansprücheProtection claims 1. Vorrichtung zum Messen der Masse eines pumpfähigen durch eine Rohrleitung fließenden Mediums mit Hilfe der Coriolis-Kraft, wobei wenigstens ein U-förmig gebogenes Schwingrohr für den Durchfluß des Mediums und zur Messung der von dem durchfließenden Medium hervorgerufenen Coriolis-Kraft vorgesehen ist, wobei wenistens eine Antriebsspule zum zumindest mittelbaren Antrieb des Schwingrohres und wenigstens zwei Meßspulen zum zumindest mittelbaren Messen der Schwingungen des Schwingrohres an voneinander entfernt liegenden Stellen des Schwingrohres angeordnet sind und wobei das Schwingrohr und die Antriebsspule sowie die Meßspulen in einem Gehäuse untergebracht sind, durch dessen Aufnahmeteil die beiden Enden des Schwingrohres geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges Schwingrohr (1), welches beidseitig/spiegelbildlich in Schwingrohrebene mit jeweils 3 Magnethaltern (2) und 3 Magneten (3) bestückt ist, mit seinen parallelen Schwingrohrenden1. Device for measuring the mass of a pumpable medium flowing through a pipeline using the Coriolis force, wherein at least one U-shaped vibrating tube is provided for the flow of the medium and for measuring the Coriolis force caused by the medium flowing through, where at least one drive coil for at least indirectly driving the vibrating tube and at least two measuring coils for at least indirectly measuring the vibrations of the vibrating tube are arranged at points on the vibrating tube that are located at a distance from one another, and where the vibrating tube and the drive coil as well as the measuring coils are accommodated in a housing, through the receiving part of which the two ends of the vibrating tube are guided, characterized in that a single vibrating tube (1), which is equipped on both sides/mirror-image in the vibrating tube plane with 3 magnet holders (2) and 3 magnets (3) each, with its parallel vibrating tube ends (4) in den Sensorsockel (5) schweißtechnisch eingesetzt ist und im Sensorsockel (5) von den Schwingrohrenden (4) ausgehend Durchströmkanäle (6) und Prozeßflanscheinschraubgewinde (7) im Sensorsockel (5) eingearbeitet sind, sodaß je Produkteintritts-und Produktaustrittsseite (8+9) 4 Anschlußrichtungen realisiert sind. Der schweißtechnisch auf dem Sensorsockel(4) is welded into the sensor base (5) and in the sensor base (5) starting from the vibrating tube ends (4) flow channels (6) and process flange screw threads (7) are incorporated in the sensor base (5), so that 4 connection directions are realized for each product inlet and product outlet side (8+9). The welded on the sensor base (5) senkrecht angebrachte Stator (10) ausgerüstet mit Schwingresonanzabbaubohrungen (11) haltert mechanisch fixiert 2 Spulenplattformen (12), die durch Abstandshülsen (13)(5) vertically mounted stator (10) equipped with vibration resonance reduction holes (11) mechanically holds 2 coil platforms (12) which are connected by spacer sleeves (13) • ·· -2--2- mit parallelem Abstand zum Schwingrohr (1) und zur Schwingrohrebene geführt sind und an ihren dem Schwingrohr (1) zugewandten Innenseiten die Aufnahme von je 3 Spulen, davon jeweils 1 Spule für die Antriebsfunktion (14) und jeweils 2 Spulen für die Meßfunktion (15) ermöglicht. Zu jeder Spulenplattform (12) gehört ein kompletter MeSkreis. Jede Spulenplattform (12) ist mit den aufgesetzen Spulen zerstörungsfrei austauschbar.are guided at a parallel distance to the vibrating tube (1) and the vibrating tube plane and allow the accommodation of 3 coils each on their inner sides facing the vibrating tube (1), of which 1 coil each for the drive function (14) and 2 coils each for the measuring function (15). Each coil platform (12) has a complete measuring circuit. Each coil platform (12) can be replaced with the attached coils without causing any damage. Parallel und berührungsfrei zu den Schwingrohrschenkeln (16) sind Heizkörper (17) mit ihren jeweiligen Heizkörperenden auf den Sensorsockel (5) aufgeschweißt, sodaß der Heizmittelfluß über die im Sensorsockel (5) befindlichen Heizmittel*- kanäle (18) erfolgt und der Heizmittelzufluß bzw. Heizmittelabfluß über die 4 vorhandenen Heizmittelgewindeanschlüsse (20) für den Heizraittelzufluß bzw, Heizmittelabfluß in je 3 unterschiedlichen Anschlußrichtungen stattfinden kann, und die gesamte Vorrichtung als Hochtemperatur Masse-Durchflußmesser ausgebildet ist,Parallel and contact-free to the oscillating tube legs (16), heating elements (17) with their respective heating element ends are welded onto the sensor base (5), so that the heating medium flow takes place via the heating medium channels (18) located in the sensor base (5) and the heating medium inflow or outflow can take place via the 4 existing heating medium threaded connections (20) for the heating medium inflow or outflow in 3 different connection directions, and the entire device is designed as a high-temperature mass flow meter. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichet, daß der Sensorsockel (5) verwindungssteif ausgebildet ist und zum vollständigen Schwingungsabbau die 50-fache Masse des Schwingrohres verkörpert.2. Device according to claim 1, characterized in that the sensor base (5) is designed to be torsionally rigid and embodies 50 times the mass of the vibration tube for complete vibration reduction. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß alle schwingenden Komponenten ausschließlich mit dem Sensorsockel (5) verbunden sind und Schwingungspotentiale des Schwingrohres (l) ausschließlich im Sensorsockel abgebaut werden.3. Device according to claim 1, characterized in that all vibrating components are connected exclusively to the sensor base (5) and vibration potentials of the vibrating tube (l) are reduced exclusively in the sensor base . 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorsockel (5) als rechteckiger, quadratischer oder rondenförmiger Massivkörper ausgebildet ist und alle Durchführungskanäle für das Meßmedium und den Heizmittelbetrieb nebst Gewindeanschlüsse für die Einschraubung der Anschlüsse und der kabeldurchführung aufweist.4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the sensor base (5) is designed as a rectangular, square or round-shaped solid body and has all the feedthrough channels for the measuring medium and the heating medium operation as well as threaded connections for screwing in the connections and the cable feedthrough. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß das kastenförmige oder rohrförmige Gehäuseoberteil gewichtseinsparend und mechanisch fest mit dem Sensorsockel (5) verbunden ist und im übrigen keine Berührungsemfindlichkeit besitzt,5. Device according to claim 1 and 3, characterized in that the box-shaped or tubular housing upper part is connected to the sensor base (5) in a weight-saving and mechanically fixed manner and is otherwise not sensitive to contact, 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (10) mit mindestens 2 Schwingresonanzabbaubohrungen unterschiedlichen Durchmessers zum Abbau der im Stator (10) geringfügig vorhandenen Schwingpotentiale ausgeführt ist und zur Verhinderung von Resonanzen die Materialstärke der Spulenplattformen (12) typischerweise zwischen 3 und 5 mm betragen soll.6. Device according to claim 1, characterized in that the stator (10) is designed with at least 2 vibration resonance reduction holes of different diameters for reducing the vibration potentials present slightly in the stator (10) and in order to prevent resonances, the material thickness of the coil platforms (12) should typically be between 3 and 5 mm. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß in einer erfindungsgemäßen Erweiterung je 2 Heizkörper (17) einem Schwingrohrschenkel (16) zugeordnet sind und die Heizkörperwandungen für einen Heizmitteldruck von 40 bar und 2700C ausgelegt sind,7. Device according to claim 1, characterized in that in an extension according to the invention, 2 heating elements (17) are assigned to each oscillating tube leg (16) and the heating element walls are designed for a heating medium pressure of 40 bar and 270 0 C, 8. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 6 dadurch gekennzeichnet, daß in einer vorzugsweisen Ausbildung der Erfindung die8. Device according to claim 1 and 6, characterized in that in a preferred embodiment of the invention the -4--4- Spulenplattformen (12) aus schwingungsdäinpfendem Material ausgeführt und Hochtemperaturspulen eingesetzt sind.Coil platforms (12) are made of vibration-damping material and high-temperature coils are used. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die unbestückten Prozeßflanscheinschraubgewinde (7) und Heizntittelgewxndeanschlüsse (20) wahlweise mit Verschlußstopfen oder Meßanschlüssen für Druck, Diffenrenzdruck und Temperatur oder zur Mischung mehrerer Produkte vor Schwingrohreintritt genutzt werden.9. Device according to claim 1, characterized in that the unequipped process flange screw threads (7) and heating medium thread connections (20) are optionally used with sealing plugs or measuring connections for pressure, differential pressure and temperature or for mixing several products before entering the vibrating tube.
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