DE4016907A1

DE4016907A1 - Massendurchflussmessgeraet

Info

Publication number: DE4016907A1
Application number: DE19904016907
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl Ing Dr Gaertner
Original assignee: Krohne Messtechnik Massametron GmbH and Co KG
Current assignee: Krohne AG
Priority date: 1990-05-25
Filing date: 1990-05-25
Publication date: 1991-11-28
Anticipated expiration: 2010-05-26
Also published as: DE4016907C2; DE4016907C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Massendurchflußmeßgerät für strömende Medien, das nach dem Corilis-Prinzip arbeitet, mit einem Leitungseinlauf, mit einer das strömende Medium führenden Leitung, mit einem Leitungsauslauf, mit einem zumindest die Leitung haltenden Tragsystem, mit mindestens einem auf die Leitung einwirkenden Schwingungserzeuger und mit mindestens einem Corioliskräfte oder auf Corioliskräfte beruhende Coriolisschwingungen er fassenden Schwingungsmeßwertaufnehmer.

Massendurchflußmeßgeräte für strömende Medien, die nach dem Coriolis-Prinzip arbeiten, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt (vgl. z. B. die DE-OSen 26 29 833, 28 22 087, 28 33 037, 29 38 498, 30 07 361, 33 29 544, 34 43 234, 35 03 841, 35 05 166, 35 26 297 und 37 07 777, die EP-OSen 00 83 144, 01 09 218, 01 19 638, 01 85 709, 01 96 150, 02 10 308, 02 12 782, 02 35 274, 02 39 679, 02 43 468, 02 44 692, 02 50 706, 02 71 605, 02 75 367 und 02 82 552 sowie die US-PSen 44 91 009, 46 28 744 und 46 66 421) und finden in zunehmendem Maße in der Praxis Verwendung.

Allen im Stand der Technik bekannten Massendurchflußmeßgeräten für strömende Medien, die nach dem Coriolis-Prinzip arbeiten, ist gemeinsam, daß sie den fertigungstechnischen, den meßtechnischen und/oder den betriebstechnischen Anforderungen noch nicht optimal genügen, so daß der Erfindung die Aufgabe zugrunde liegt, ein insgesamt verbessertes Massendurchflußmeßgerät anzugeben.

Das erfindungsgemäße Massendurchflußmeßgerät ist nun zunächst und im wesent lichen dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung aus drei - vorzugsweise gera den - Leitungsabschnitten besteht, der mittlere Leitungsabschnitt mit den beiden endseitigen Leitungsabschnitten über innere Verbindungselemente ver bunden ist, die inneren Verbindungselemente eine geringere Steifigkeit als die Leitungsabschnitte aufweisen und der Schwingungserzeuger am mittleren Leitungsabschnitt angreift.

Grundgedanke der Erfindung ist die Erzeugung einer geradrohrähnlichen Schwin gung mit Hilfe einer inneren, d. h. nur im Inneren des Meßsystems wirksamen, vom Schwingungserzeuger oder von den Schwingungserzeugern herrührenden Kraft.

Unter Beachtung des zuvor angesprochenen Grundgedankens der Erfindung kann der Fachmann das Meßsystem des erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgerätes im einzelnen dimensionieren und festlegen. Vorzugsweise wird er dabei darauf achten, daß die in den drei Leitungsabschnitten resultierenden Corioliskräfte ein kompensiertes Kräftetripel bilden; entsprechend sind das Verhältnis der Länge des mittleren Leitungsabschnitts zur Länge der beiden endseitigen Leitungsabschnitte und die Steifigkeit der Verbindungselemente zu wählen. Der Fachmann wird vorzugsweise auch darauf achten, daß die in dem Meßsystem auftretenden Trägheitskräfte ein kompensiertes Kräftesystem bilden.

Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsge mäße Massendurchflußmeßgerät auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentan sprüche 2 bis 18, andererseits auf die Beschreibung eines bevorzugten Ausfüh rungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 schematisch und perspektivisch, ein bevorzugtes Ausführungsbei spiel des Meßsystems eines erfindungsgemäßen Massendurchfluß meßgerätes und

Fig. 2-5 graphische Darstellungen zur Erläuterung des Gegenstandes nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist das eigentliche Meßsystem eines Massendurchflußmeßgeräts für strömende Medien, das nach dem Coriolis-Prinzip arbeitet, dargestellt. Dazu gehören ein Leitungseinlauf 1, eine das strömende Medium führende Leitung 2, ein Leitungsauslauf 3, ein zumindest die Leitung 3 haltendes Tragsystem 4, mindestens ein auf die Leitung 3 einwirkender Schwingungserzeuger 5 und mindestens ein Corioliskräfte oder auf Corioliskräfte beruhende Coriolis schwingungen erfassender Schwingungsmeßwertaufnehmer 6.

Wie die Fig. 1 ohne weiteres zeigt, besteht die Leitung 2 aus drei - im dargestellten Ausführungsbeispiel geraden - Leitungsabschnitten 7, 8, 9, ist der mittlere Leitungsabschnitt 7 mit den beiden endseitigen Leitungs abschnitten 8, 9 über innere Verbindungselemente 10, 11 verbunden, weisen die inneren Verbindungselemente 10, 11 eine geringere Steifigkeit als die Leitungsabschnitte 7, 8, 9 auf und greift der Schwingungserzeuger 5 am mittleren Leitungsabschnitt 7 an; "innere" in bezug auf die Verbindungs elemente 10, 11 meint dabei, daß die Verbindungselemente 10, 11 sich zwi schen den Leitungsabschnitten 7 und 8 einerseits bzw. 7 und 9 andererseits befinden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die endseitigen Leitungs abschnitte 8, 9 mit dem Leitungseinlauf 1 bzw. mit dem Leitungsauslauf 3 über äußere Verbindungselemente 12, 13 verbunden, wobei die äußeren Verbin dungselemente 12, 13 eine geringere Steifigkeit als die endseitigen Lei tungsabschnitte 8, 9 sowie der Leitungseinlauf 1 und der Leitungsauslauf 3 aufweisen; "äußere" in bezug auf die Verbindungselemente 12, 13 meint dabei, daß die Verbindungselemente 12, 13 sich zwischen dem Leitungsabschnitt 8 und dem Leitungseinlauf 1 einerseits bzw. zwischen dem Leitungsabschnitt 9 und dem Leitungsauslauf 3 andererseits befinden.

Einleitend ist bereits gesagt worden, daß der Fachmann bei der Dimensionie rung des erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgerätes darauf achten wird, daß die in den drei Leitungsabschnitten 7, 8, 9 resultierenden Corioliskräfte ein kompensiertes Kräftetripel bilden; entsprechend sind das Verhältnis der Länge des mittleren Leitungsabschnitts 7 zur Länge der endseitigen Leitungs abschnitte 8, 9 und die Steifigkeit der inneren Verbindungselemente 10, 11 gewählt. Im Ausführungsbeispiel ist nun der mittlere Leitungsabschnitt 7 mit den endseitigen Leitungsabschnitten 8, 9 zusätzlich über Versteifungsele mente 14, 15 verbunden, wobei die Versteifungselemente 14, 15 in der durch den Schwingungserzeuger 5 vorgegebenen Schwingungsebene relativ weich und in der zur Schwingungsebene senkrechten Ebene relativ steif sind. Im darge stellten Ausführungsbeispiel sind darüber hinaus die endseitigen Leitungs abschnitte 8, 9 mit dem Leitungseinlauf 1 bzw. mit dem Leitungsauslauf 3 zusätzlich über Versteifungselemente 16, 17 verbunden, wobei auch hier die Versteifungselemente 16, 17 in der durch den Schwingungserzeuger 5 vorge gebenen Schwingungsebene relativ weich und in der zur Schwingungsebene senkrechten Ebene relativ steif sind. Im einzelnen sind sowohl die Verstei fungselemente 14, 15 als auch die Versteifungselemente 16, 17 als Verstei fungsbleche ausgeführt.

Wie wiederum der Fig. 1 entnommen werden kann, weist im dargestellten Aus führungsbeispiel das Tragsystem 4 zwei parallel zur Leitung 2 verlaufende biegesteife Tragbalken 18, 19 auf, die einen U-förmigen Querschnitt aufweisen. Die endseitigen Leitungsabschnitte 8, 9 - und damit die Leitung 2 insgesamt - sind über Halteelemente 20, 21, 22, 23 an das Tragsystem 4, also an die Trag balken 18, 19 angeschlossen. Dabei sind die Halteelemente 20, 21, 22, 23 in der durch den Schwingungserzeuger 5 vorgegebenen Schwingungsebene rela tiv weich und in der zur Schwingungsebene senkrechten Ebene relativ steif, im einzelnen als Haltebleche ausgeführt.

Hinsichtlich der Auswahl und der Anordnung von Schwingungserzeuger 5 und Schwingungsmeßwertaufnehmer 6 hat der Fachmann weitgehend freie Hand. Im dar gestellten Ausführungsbeispiel ist der Schwingungserzeuger 5 zwischen dem mittleren Leitungsabschnitt 7 und dem Tragsystem 4 wirksam, greift nämlich der Schwingungserzeuger 5 mittig am mittleren Leitungsabschnitt 7 an. Im übrigen sind zwei Schwingungserzeuger 5 vorgesehen, und zwar einander gegen überliegend angeordnet. Auch der Schwingungsmeßwertaufnehmer 6 ist zwischen dem mittleren Leitungsabschnitt 7 und dem Tragsystem 4 wirksam. Im darge stellten Ausführungsbeispiel sind zwei Schwingungsmeßwertaufnehmer 6 vorge sehen, nämlich an den beiden Enden des mittleren Leitungsabschnitts 7 auf gegenüberliegenden Seiten des mittleren Leitungsabschnitts 7 angeordnet.

Eingangs ist auch bereits darauf hingewiesen worden, daß der Fachmann darauf achten wird, daß die im Meßsystem auftretenden Trägheitskräfte ein kompen siertes Kräftesystem bilden. Deshalb weist das Tragsystem an den den Schwin gungsmeßwertaufnehmern 6 gegenüberliegenden Seiten Ausgleichsmassen 24, 25 auf.

Schließlich zeigt die Fig. 1 noch insoweit ein bevorzugtes Ausführungsbei spiel des Meßsystems eines erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgerätes, als die beiden endseitigen Leitungsabschnitte 8, 9 mit jeweils einem Tempe raturmeßwertaufnehmer 26, 27 versehen sind.

In Fig. 2 sind nun schematisch der Leitungseinlauf 1, die aus den drei Lei tungsabschnitten 7, 8, 9 bestehende Leitung 2, der Leitungsauslauf 3 sowie die inneren Verbindungselemente 10, 11 und die äußeren Verbindungsele mente 12, 13 dargestellt, ohne daß die nicht dargestellten Schwingungserzeu ger die Leitung 2 zu Schwingungen angeregt haben.

Die Darstellung in Fig. 3 entspricht der Darstellung in Fig. 2, wobei je doch durch die nicht dargestellten Schwingungserzeuger angeregte Schwingungen erkennbar sind. Dabei gilt für die Darstellung in Fig. 3, daß kein Medium durch die Leitung 2 strömt.

Die Fig. 4 entspricht der Fig. 3, - mit dem Unterschied, daß nunmehr ein Medium durch die Leitung 2 strömt, die Leitung 2 also zusätzlich durch Corio liskräfte verformt ist. Dabei ist angedeutet, daß die in den drei Leitungs abschnitten 7, 8, 9 auftretenden Corioliskräfte ein kompensiertes Kräfte tripel bilden.

Fig. 5 schließlich entspricht Fig. 3, wobei jedoch nicht nur die Leitung 2 dargestellt ist, vielmehr alle zu dem zuvor beschriebenen Meßsystem gehören den Bauteile angedeutet sind.

Claims

1. Massendurchflußmeßgerät für strömende Medien, das nach dem Coriolis- Prinzip arbeitet, mit einem Leitungseinlauf, mit einer das strömende Me dium führenden Leitung, mit einem Leitungsauslauf, mit einem zumindest die Leitung haltenden Tragsystem, mit mindestens einem auf die Leitung einwirkenden Schwingungserzeuger und mit mindestens einem Corioliskräfte oder auf Corioliskräfte beruhende Coriolisschwingungen erfassenden Schwin gungsmeßwertaufnehmer, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung aus drei - vorzugsweise geraden - Leitungsabschnitten (7, 8, 9) besteht, der mitt ten (8, 9) über innere Verbindungselemente (10, 11) verbunden ist, die inneren Verbindungselemente (10, 11) eine geringere Steifigkeit als die Leitungsabschnitte (7, 8, 9) aufweisen und der Schwingungserzeuger (5) am mittleren Leitungsabschnitt (7) angreift.

2. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die endseitigen Leitungsabschnitte (8, 9) mit dem Leitungseinlauf (1) verbunden sind und die äußeren Verbindungselemente (12, 13) eine geringere Steifigkeit als die endseitigen Leitungsabschnitte (8, 9) sowie der Lei tungseinlauf (1) und der Leitungsauslauf (3) aufweisen.

3. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Leitungsabschnitt (7) mit den endseitigen Leitungsab schnitten (8, 9) zusätzlich über Versteifungselemente (14, 15) verbunden sind und die Versteifungselemente (14, 15) in der durch den Schwingungser zeuger (5) vorgegebenen Schwingungsebene relativ weich und in der zur Schwingungsebene senkrechten Ebene relativ steif sind.

4. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 2 und gegebenenfalls nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die endseitigen Leitungsabschnitte (8, 9) mit dem Leitungseinlauf (1) bzw. mit dem Leitungsauslauf (3) zusätzlich über Versteifungselemente (16, 17) verbunden sind und die Versteifungsele mente (16, 17) in der durch den Schwingungserzeuger (5) vorgegebenen Schwin gungsebene relativ weich und in der zur Schwingungsebene senkrechten Ebene relativ steif sind.

5. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungselemente (14, 15, 16, 17) als Versteifungsbleche aus geführt sind.

6. Massendurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß das Tragsystem (4) zwei parallel zur Leitung (2) verlaufende biegesteife Tragbalken (18, 19) aufweist.

7. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragbalken (18, 19) einen U-förmigen Querschnitt aufweisen.

8. Massendurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die endseitigen Leitungsabschnitte (8, 9) - und damit die Leitung (2) insgesamt - über Halteelemente (20, 21, 22, 23) an das Tragsy stem (4) angeschlossen sind.

9. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente (20, 21, 22, 23) in der durch den Schwingungserzeuger (5) vorgegebenen Schwingungsebene relativ weich und in der zur Schwingungsebene senkrechten Ebene relativ steif sind.

10. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente (20, 21, 22, 23) als Haltebleche ausgeführt sind.

11. Massendurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, daß der Schwingungserzeuger (5) zwischen dem mittleren Lei tungsabschnitt (7) und dem Tragsystem (4) wirksam ist, vorzugsweise am mittleren Leitungsabschnitt (7) mittig angreift.

12. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schwingungserzeuger (5) vorgesehen und die beiden Schwingungserzeu ger (5) einander gegenüberliegend angeordnet sind.

13. Massendurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, daß der Schwingungsmeßwertaufnehmer (6) zwischen dem mittleren Leitungsabschnitt (7) und dem Tragsystem (4) wirksam ist.

14. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schwingungsmeßwertaufnehmer (6) vorgesehen sind.

15. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsmeßwertaufnehmer bzw. die Schwingungsmeßwertaufnehmer (6) an einem Ende bzw. an den Enden des mittleren Leitungsabschnitts (7) vor gesehen ist bzw. sind.

16. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schwingungsmeßwertaufnehmer (6) auf gegenüberliegenden Seiten des mittleren Leitungsabschnitts (7) angeordnet sind.

17. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragsystem (4) an den den Schwingungsmeßwertaufnehmern (6) gegenüber liegenden Seiten Ausgleichsmassen (24, 25) aufweist.

18. Massendurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch ge kennzeichnet, daß mindestens ein endseitiger Leitungsabschnitt mit einem Temperaturmeßwertaufnehmer versehen ist, vorzugsweise beide endseitigen Leitungsabschnitte (8, 9) mit jeweils mindestens einem Temperaturmeßwertauf nehmer (26, 27) versehen sind.