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Die
Erfindung betrifft einen Meßaufnehmer vom
Vibrationstyp mit einem Verbund-System, das ein, insb. aus Metall
bestehendes, erstes Bauteil und ein mit diesem verbundenes, insb.
ebenfalls aus Metall bestehendes, zweites Bauteil aufweist.
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In
der industriellen Meß-
und Automatisierungstechnik werden zum hochgenauen Erfassen von
Prozeß-Meßgrößen in Leitungen,
insb. Rohrleitungen, strömender
Medien, insb. zum Erfassen strömungsdynamischer
und/oder rheologischer Meßgrößen, oftmals
In-Line-Meßgeräte mit einem
Meßaufnehmer
vom Vibrationstyp verwendet, der wenigstens ein mit der mediumsführenden
Rohrleitung kommunizierendes, im Betrieb vibrierendes Meßrohr aufweist.
Aufbau, Wirkungsweise sowie Anwendungsmöglichkeiten solcher Meßaufnehmer
vom Vibrationstyp sind u.a. in der US-A 41 27 028, der US-A 45 24
610, der US-A 47 68 384, der US-A 47 93 191, der US-A 48 23 614,
der US-A 52 53 533, der US-A 56 10 342, der US-A 57 96 011, der
US-A 57 05 754, der US-A 60 06 609, der US-A 60 47 457, der US-B 61 68 069, der
US-B 63 14 820, der US-B 63 52 196, der US-B 63 74 478, der US-B
63 97 685, der US-B 64 50 042, der US-B 64 87 917, der US-B 65 16
674, der US-B 65 19 828, der US-B 65 23 421, der US-B 65 98 281,
der US-B 66 66 098, der US-B 66 98 644, der US-B 67 11 958, der
US-A 67 69 163, der US-B- 68 51 323, der WO-A 03/048693 oder den
eigenen nicht vorveröffentlichten
deutschen Anmeldungen
DE102004048765.0 oder
DE10354373.2 ausführlich und
detailliert beschrieben.
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Meßaufnehmer
vom Vibrationstyp dienen bekanntlich dazu, im Zusammenspiel mit
einer daran angeschlossenen Meßgerät-Elektronik
in dem momentan im wenigstens einen Meßrohr geführten Medium mit der zu messenden
Prozeß-Meßgröße entsprechend
korrespondierende Reaktionskräfte,
wie z. B. mit einem Massendurchfluß korrespondierende Corioliskräfte, mit
einer Dichte korrespondierende Trägheitskräfte oder mit einer Viskosität korrespondierende
Reibungskräfte
etc., zu erzeugen und von diesen abgeleitet ein mit der der Prozeß-Meßgröße, beispielsweise
dem jeweiligen Massedurchfluß,
der jeweilige Viskosität
und/oder der jeweilige Dichte des Mediums, entsprechend korrespondierendes
Meßsignal
zu erzeugen. Das wenigstens eine Meßrohr des Meßaufnehmers
ist dafür üblicherweise
mediumsdicht, insb. druckdicht, und zumeist auch dauerhaft in den
Verlauf der das Medium führenden
Rohrleitung, z. B. mittels entsprechender Flanschanschlüsse, eingesetzt.
Zum schwingfähigen
Haltern des wenigstens eine Meßrohrs
ist ferner ein im Vergleich dazu zumeist sehr biegesteif ausgeführten, rohr-
oder rahmenförmigen,
Trägerelement,
beispielsweise aus Stahl, vorgesehen, das ein- und auslaßseitig
an das jeweilige Meßrohr
mechanisch gekoppelt, beispielsweise direkt daran fixiert, ist.
Das Trägerelement kann,
wie bei derartigen Meßaufnehmern üblich und auch
dem oben genannten Stand der Technik ohne weiteres entnehmbar, mittels
entsprechend von außen
angebrachten Abdeckungen, wie z. B. rohrabdeckenden Kappen oder
seitlich angebrachten Blechen, zum bereits erwähnten Meßaufnehmer-Gehäuse komplettiert
oder auch selbst als Meßaufnehmer-Gehäuse ausgebildet
sein.
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Zum
Antreiben des wenigstens einen Meßrohrs umfassen Meßaufnehmer
der beschriebenen Art weiters eine mit der jeweiligen Meßgerät-Elektronik
elektrisch verbundene Erregeranordnung mit einem auf das Meßrohr mechanisch
einwirkenden, insb. elektro-dynamischen oder elektromagnetischen,
Schwingungserreger. Im Betrieb wird die Erregeranordnung von der
Meßgerät-Elektronik
mittels entsprechender Erregersignale in geeigneter Weise so angesteuert,
daß das
Meßrohr
zumindest temporär
Vibrationen, insb. Biegeschwingungen und/oder Torsionsschwingungen,
ausführt.
Des weiteren ist eine Schwingungsmeßsignale liefernden Sensoranordnung
vorgesehen, die zumindest bei Verwendung des Meßaufnehmers als Coriolis-Massendurchfluß-Meßaufnehmer
wenigstens zwei voneinander beabstandete, auf einlaß- bzw.
auslaßseitige
Vibrationen des Meßrohrs
reagierende Sensorelemente aufweist.
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Neben
der Möglichkeit
des gleichzeitigen Messens mehrerer solcher Prozeßgrößen, insb.
des Massendurchflusses, der Dichte und/oder der Viskosität, mittels
ein und desselben Meßgeräts besteht ein
weiterer wesentlicher Vorteil von In-Line-Meßgeräten mit Meßaufnehmern vom Vibrationstyp
u.a. darin, daß sie
innerhalb vorgegebener Betriebsgrenzen eine sehr hohe Meßgenauigkeit
bei vergleichsweise geringer Störempfindlichkeit
aufweisen. Darüber
hinaus kann ein solches Meßgerät für praktisch
jedes fließ-
oder strömunsgfähige Medium
verwendet und in einer Vielzahl verschiedenster Anwendungsbereiche
der Meß-
und Automatisierungstechnik eingesetzt werden.
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Bei
In-Line-Meßgeräten der
beschriebenen Art, die als Coriolis-Massendurchflußmesser eingesetzt werden,
ermittelt die jeweilige Meßgerät-Elektronik im Betrieb
u.a. eine Phasendifferenz zwischen den beiden von den Sensorelementen
gelieferten Schwingungsmeßsignalen
und gibt die Meßgerät-Elektronik
an ihrem Ausgang ein davon abgeleitetes Meßwertsignal ab, das einen mit
dem zeitlichen Verlauf des Massendurchflusses korrespondierenden
Meßwert
darstellt. Soll, wie bei derartigen In-Line-Meßgeräten üblich, auch die Dichte des
Mediums gemessen werden, so ermittelt die Meßgerät-Elektronik dafür anhand
der Schwingungsmeßsignale
weiters eine momentane Schwingfrequenz der Meßrohre. Außerdem kann beispielsweise
auch die Viskosität
des Mediums anhand der zur Aufrechterhaltung von den Meßrohr-Schwingungen
erforderlichen Leistung, insb. einem entsprechenden Erregerstrom
für die
Erregeranordnung, gemessen werden.
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Zum
Betrieb des Meßaufnehmers,
insb. auch zur Weiterverarbeitung oder Auswertung des wenigstens
einen Meßsignals,
ist dieser, wie bereits angedeutet, mit einer entsprechenden Meßgerät-Elektronik
elektrisch verbunden. In der industriellen Meß- und Automatisierungstechnik
ist diese Meßgerät-Elektronik
zudem oftmals über
ein angeschlossenes Datenübertragungs-System
mit anderen Meßgeräten und/oder
mit einem entfernten Zentralrechner verbunden, wohin sie die Meßwertsignale,
z. B. via digitalen Daten-Bus, sendet. Als Datenübertragungs-Systeme dienen
hierbei oftmals, insb. serielle, Bus-Systeme, wie z. B. PROFIBUS-PA,
FOUNDATION FIELDBUS sowie die entsprechenden Übertragungs-Protokolle. Mittels
des Zentralrechner können die übertragenen
Meßwertsignale
weiterverarbeitet und als entsprechende Meßergebnisse z. B. auf Monitoren
visualisiert und/oder in Steuersignale für entsprechende Stellglieder,
wie z. B. Magnet-Ventile, Elektro-Motoren
von Pumpen etc., umgewandelt werden. Zur Aufnahme der Meßgerät-Elektronik
umfassen solche In-Line-Meßgeräte ferner
ein Elektronik-Gehäuse,
das, wie z. B. in der WO-A 00/36379 vorgeschlagen, vom Meßaufnehmer
entfernt angeordnet und mit diesem nur über eine flexible Leitung verbunden
sein kann oder das, wie z. B. auch in der EP-A 1 296 128 oder der
WO-A 02/099363 gezeigt, direkt am Meßaufnehmer, insb. auf einem
den Meßaufnehmer
einhausenden Meßaufnehmer-Gehäuse, angeordnet
ist.
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Bei
Meßaufnehmern
der beschriebenen Art haben sich im wesentlichen zwei Arten von
Rohrformen am Markt etabliert, nämlich
einerseits im wesentlichen gerade Meßrohre und andererseits im
wesentlichen in einer Rohrebene gebogene Meßrohre, unter denen die im
wesentlichen S-, U- oder V-förmigen
die wohl am meisten verwendeten sind. Insbesondere bei dem Messen
von Massedurchflüssen dienenden
Coriolis-Massedurchfluss-Meßaufnehmern
werden bei beiden Arten von Rohrformen aus Symmetriegründen zumeist
zwei im Ruhezustand im wesentlichen parallel zueinander verlaufende
und zumeist auch parallel vom Medium durchströmte Meßrohre verwendet. Hierzu kann
exemplarisch auf die US-A 41 27 028, die US-A 47 68 384, die US-A 47
93 191, die US-A 56 10 342, US-A 57 96 011 oder US-B 64 50 042 auf
die verwiesen werden.
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Neben
Meßaufnehmern
mit einer solchen Doppel-Meßrohranordnung
sind aber auch Meßaufnehmer
mit einem einzigen geraden oder gebogenen Meßrohr seit längerem am
Markt erhältlich.
Derartige Meßaufnehmer
vom Vibrationstyp mit einem einzigen Meßrohr sind z. B. in der US-A
45 24 610, der US-A 48 23 614, der US-A 52 53 533, der US-A 60 06
609, der US-A 60 47 457, der US-A 61 68 069 der US-B 63 14 820,
der US-B 63 97 685, der US-B 64 87 917, der US-B 65 16 674, der
US-B 66 66 098, der US-B 66 98 644, der US-B 67 11 958, der W0-A
03/048693 oder der erwähnten
eigenen Anmeldung
DE10354373.2 beschrieben.
Jeder der darin in der gezeigten Meßaufnehmer umfaßt u.a.
ein ein Einlassende und ein Auslassende aufweisenden, zumindest
zeitweise vibrierenden Meßrohr,
beispielsweise aus Stahl, Titan, Tantal oder Zirkonium oder entsprechenden
Legierungen, zum Führen
des zu messenden Mediums, wobei das Meßrohr zum Hindurchströmenlassen
des Mediums über
ein in das Einlassende mündendes
erstes Rohrsegment und über
ein in das Auslassende mündendes
zweites Rohrsegment mit einer angeschlossenen Rohrleitung kommuniziert und
wobei das Meßrohr
im Betrieb mechanische Schwingungen um eine die beiden Rohrsegmente imaginär verbindende
Schwingungsachse ausführt sowie
mit einem zumeist sehr biegesteif ausgeführten, rohr- oder rahmenförmigen,
Trägerelement, beispielsweise
aus Stahl, zum schwingfähigen
Haltern des Meßrohrs,
das mittels eines ersten Übergangstücks am ersten
Rohrsegment und mittels eines zweiten Übergangstücks am zweiten Rohrsegment fixiert
ist.
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Für den vorbeschriebenen
Fall, daß es
sich bei dem verwendeten Meßaufnehmer
um einen solchen mit einem einzigen Meßrohr handelt, sind im Meßaufnehmer
zudem ein, insb. schwingfähig
im Meßaufnehmer-Gehäuse aufgehängtes, am
Meßrohr
fixierter Gegenschwinger vorgesehen, der abgesehen vom Haltern des
Schwingungserregers und der Sensorelemente, dazu dient, das vibrierende Meßrohr von
der angeschlossenen Rohrleitung schwingungstechnisch zu entkoppeln.
Der zumeist aus kostengünstigem
Stahl gefertigte Gegenschwinger kann dabei z. B. als ein koaxial
zum Meßrohr
angeordneter rohrförmiger
Kompensationzylinder oder kastenförmiger Tragrahmen ausgeführt sein.
Den referierten Merkmalsensembles der einzelnen vorbeschriebenen
Meßaufnehmer
ist noch hinzuzufügen, daß ein gerades
Meßrohr
bzw. gerade Meßrohre
zumeist aus reinem Titan, einer Titan-Legierung mit hohem Titangehalt,
reinem Zirconium oder einer Zirconium-Legierung mit hohem Zirconiumgehalt
bestehen, da sich gegenüber
Meßrohren
aus rostfreiem Stahl, der bei geraden Meßrohren an sich ebenfalls möglich ist, üblicherweise
kürzere
Baulängen
ergeben, und daß ein
gebogenes Meßrohr
bzw. gebogene Meßrohre
bevorzugt aus rostfreiem Stahl bestehen, obwohl Titan oder Zirconium
bzw. deren Legierungen auch hier als Material der Meßrohre möglich sind.
Darüber
hinaus ist aber beispielsweise auch die Verwendung von Tantal oder
entsprechenden Tantal-Legierungen als Meßrohr-Material üblich.
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Wie
sich aus den vorangehenden Ausführungen
unschwer ableiten läßt, weist
praktisch jeder der im vorgenannten Stand der Technik gezeigten Meßaufnehmer
wenigstens ein, insb. bi- oder polymetallisches, Verbund- System auf, das ein
erstes Bauteil – beispielsweise
das erste oder das zweite Endstück – und ein
sich zumindest teilweise durch das erste Bauteil entlang einer gedachten
Längsachse
des Verbund-Systems erstreckendes zweites Bauteil – beispielsweise
das Meßrohr – umfaßt, wobei üblicherweise
das zweite Bauteil mit einer als Zylinderoberfläche ausgebildeten äußeren Oberfläche eine
innere Oberfläche
des ersten Bauteils flächig kontaktiert,
die durch eine Innenwand einer sich innerhalb des ersten Bauteils
erstreckenden Bohrung gebildet ist. Gleichermaßen sind aber auch Meßaufnehmer
mit Doppel-Meßrohranordnung,
wie insb. auch in der US-A 56 10 342 beschrieben, üblicherweise
aus mehreren solcher, insb. bi-metallischen, Verbund-Systemen aufgebaut.
Neben dem durch Meßrohr
und Endstück
gebildeten Verbund-System sind als weitere Beispiele für solche,
insb. bimetallische, Verbund-Systeme im besonderen auch die Verbindung
von Meßrohr
und Flansch oder die Verbindung Flansch und Meßaufnehmer-Gehäuse
zu nennen, vgl. hierzu auch die US-B 61 68 069, die US-B 63 52 196,
die US-B 66 98 644. Des weiteren kann solch ein Verbund-System auch
dadurch gebildet sein, daß,
wie auch in der US-A 60 47 457 beschrieben, zwischen den Endstücken am
Meßrohr zumindest
ein kreisscheibenförmiger
Metallkörper
fixiert sein, der als ein Teil der Erregeranordnung dient bzw. mit
dieser zusammenwirkt. Darüber
hinaus können
solche Metallkörper
auch als Teil der Sensoranordnung oder als Koppler zwischen dem
Meßrohr und
dem ggf. vorgesehenen Gegenschwinger dienen.
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An
die in der industriellen Meß-
und Automatisierungstechnik verwendeten Meßaufnehmer vom Vibrationstyp
werden sehr hohe Anforderungen hinsichtlich der Meßgenauigkeit
gestellt, die üblicherweise
im Bereich von etwa 0,1% des Meßwerts und/oder
0,01% vom Meßendwert
liegt. Dafür
ist im besonderen eine sehr hohe Stabilität des Nullpunkts wie auch eine
sehr hohe Robustheit der gelieferten Meßsignale erforderlich, besonders
auch bei sich im Betrieb erheblich ändernden Umgebungs-, Einspann-
und/oder Betriebsbedingungen. Wie bereits in den erwähnten US-A
56 10 342, der US-A
60 47 457, der US-A 61 68 069, der US-B 65 19 828, der US-B 65 98
281, der US-A 66 98 644, der US-B 67 69 163, der WO-A 03/048693
oder den erwähnten
eigenen Anmeldungen
DE102004048765.0 oder
DE10354373.2 eingehend
diskutiert, wird dabei auch der mechanischen Festigkeit, insb. der
Wechselfestigkeit, eine erhebliche Bedeutung beigemessen, mit der
die einzelnen Bauteile der vorgenannten im Meßaufnehmer gebildeten Verbund-Systeme aneinander fixiert
sind. Bereits geringste Abweichung der Festigkeit der vorgenannten
Verbundsysteme von der beim Kalibrieren vorgefundenen Situation
können
erhebliche, nicht mehr beherrschbare Schwankungen des Nullpunkts
und/oder der Empfindlichkeit und somit praktisch unbrauchbare Meßsignale
zur Folge haben. Üblicherweise
können
solche auf Entfestigungserscheinungen in den Verbund-Systemen zurückzuführenden
Nullpunktfehler lediglich durch Einbau eines neuen In-Line-Meßgeräts behoben
werden. Einen besonderen Einfluß auf
die Stabilität
des Nullpunkts und/oder die Verfügbarkeit
des Meßaufnehmers
hat dabei, wie auch bereits in der US-A 56 10 342, der US-A 60 47
457, der US-B 61 68 069, der US-A 65 98 281, der US-B 66 34 241
oder auch der WO-A 03/048693 ausführlich diskutiert, die Art
und Weise der Befestigung des Meßrohrs innerhalb des äußeren Trägerelements
und dem ggf. vorhanden Gegenschwinger.
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Traditionell
werden die Bauteile solcher Verbund-Systeme zumindest anteilig aneinander
stoffschlüssig
durch Löt-
und/oder Schweißverbindungen fixiert.
So ist beispielsweise bereits in der US-A 48 23 614 beschrieben,
daß die
jeweilige Ende des einen Meßrohrs
in eine jeweilige Bohrung eines einlaßseitigen bzw. eines auslaßseitigen
Endstücks
eingesteckt und darin durch stirnseitiges und rückseitiges Schweißen, Löten oder
Hartlöten
fixiert sind, vgl. die in einigen der Figuren zu sehenden Materialwülste. Die
Endstücke
sind ihrerseits im äußeren Trägerelement
fixiert. Weiter Beispiele für
solche Verbund-Systeme mit stoffschlüssigen Verbindungen sind u.a.
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auch
in der US-B 61 68 069, der US-B 63 52 196, der US-B 65 19 828, der
US-B 65 23 421, der US-B 65 98 281, der US-B 66 98 644 oder der
US-B 67 69 163 gezeigt.
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Insbesondere
für den
oben beschriebenen Fall, bei dem das erste Bauteil als Koppler zwischen dem
als zweites Bauteil ausgebildeten Meßrohr und einem als Gegenschwinger
ausgebildeten dritten Bauteil dient, besteht insoweit bei der Herstellung des
Meßaufnehmers
jedoch oftmals ein erhebliches Problem darin, daß, bedingt durch die Bauart und/oder
durch seitens der Anwendung an den Meßaufnehmer gestellte Anforderungen,
wenigstens zwei Bauteile schwingungsfest miteinander zu verbinden sind,
die aus voneinander verschieden Metallen, beispielsweise Stahl und
Titan, bestehen. Bei bimetallischen Verbund-Systemen, also bei solchen,
bei denen wenigstens das erste Bauteil und das zweite Bauteil aus
unterschiedlichen Metallen bestehen, lassen sich allfällige Entfestigungen
des Verbundes unglücklicherweise
nicht immer ohne weiteres sicher vermeiden. Wie beispielsweise der
US-A 60 47 457, der US-B 61 68 069, der US-B 63 52 196, der US-B 65
98 281, der US-B 66 34 241, der US-B 65 23 421 oder der US-B 66
98 644 entnehmbar, können
nämlich
bei solchen bi-metallischen Verbund-Systemen Probleme hinsichtlich
der Dauerfestigkeit der dann infolge mangelnder Verschweißbarkeit
gezwungenermaßen
verwendeten Lotverbindungen auftreten, die sich u.a. auf unzureichende
Benetzung und/oder in radialer Richtung wechselnde mechanische Beanspruchungen
der Fügestellen
zurückführen lassen. Letzteres
ist besonders den teilweise erheblich voneinander abweichenden Wärmeausdehnungen
der Bauteile, sei es bei der Fertigung oder im Betrieb, geschuldet.
Als ein weiteres Problem solcher stoffschlüssigen Lötverbindungen sind in der US-B
65 19 828 oder der US-B 65 98 281 auch materialverschleißende Schwingungsreibungen
im Bereich der Fügestellen
genannt.
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Eine
Möglichkeit
zur Reduzierung dieses Risikos des Entfestigens solcher, beispielsweise
von einem Meßrohr
eines Coriolis-Massedurchfluss-Meßaufnehmers
und einem darauf aufgeschobenen und fixierten Metallkörper gebildeten
Verbund-Systeme kann gemäß der US-B
66 98 644 nunmehr darin bestehen, daß seitens der Bauteile in die Lötverbindung
zusätzlich
Druckspannungen eingebracht werden, wodurch die zwischen den Bauteilen eher
großflächig ausgebildete
Lötverbindung
stabilisiert werden. Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung
der Dauerfestigkeit solcher Verbund-Systeme besteht darin, die Bauteile
unter Bildung eins Preßverbandes
aneinander zu fixieren. So wurde in der bereits erwähnten US-A
56 10 342 wie auch der WO-A 03/048693 jeweils ein Fixier-Verfahren
für Meßrohre in
Endstücken
vorgeschlagen, bei dem jedes Ende des Meßrohrs in eine entsprechende
Bohrung eines einlaßseitigen
bzw. eines auslaßseitigen Endstücks eingesteckt
und mittels eines in das Ende eingebrachten Walz-Werkzeugs mit der
Innenwand der Bohrung, insb. ohne Wärmezufuhr, verpreßt werden,
wodurch eine hochfeste Reibschlußverbindung zwischen dem ersten
und dem zweiten Bauteil gebildet wird. Ein für dieses Verfahren entsprechend
geeignetes Walz-Werkzeug
ist beispielsweise auch in der US-A 40 90 382 im Rahmen eines Verfahrens zum
Fertigen von Boilern oder Wärmetauschern
beschrieben. Eine weitere Möglichkeit
zur Herstellung solcher mittels hochfester Reibschlußverbindungen gebildeten
Verbund-Systeme besteht, wie z. B. auch in der US-A 60 47 457 vorgeschlagen,
darin, daß das erste
Bauteil, nach dem es auf das zweite Bauteil aufgeschoben bzw. aufgesteckt
worden ist, mittels eines Preß-Werkzeuges
von außen
zusammendrückt
und dabei unterhalb einer Rekristallisationstemperatur der Bauteil-Materials,
insb. bei Raumtemperatur, gemischt plastisch-elastisch verformt
wird. Die dafür aufgewendeten
Verformungskräfte
sind dabei jeweils so ausgebildet, daß das zweite Bauteil im wesentlichen
keine Querschnittsverjüngungen
und/oder – verengungen
erfährt,
so daß ein
initialer Innen-Durchmesser des zweiten Bauteils auch nach dem Herstellen
des Verbund-Systems praktisch durchgängig unverändert erhalten bleibt. Eine
für das Verpressen
entsprechend geeignete Vorrichtung ist beispielsweise in der US-A
37 45 633 gezeigt. Alternativ zum plastisch-elastischen Verpressen
kann ein solches mittels Reibschluß gebildetes Verbund-System
beispielsweise auch dadurch hergestellt werden, daß das erste
Bauteil, wie auch in der US-B 65 98 281 oder der US-B 65 19 828
gezeigt, auf das zweite Bauteil thermisch aufgeschrumpft oder unter
Zwischenlage elastisch verformbarer Klemmelemente mit dem zweiten
Bauteil verspannt wird.
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Weiterführend ist
in der US-B 65 98 281 oder der US-B 65 19 828 diskutiert worden,
daß allerdings auch
bei rein reibschlüssigen
Preßverbindungen
aufgrund von Schwingungsreibung ein allfälliges Entfestigen des Verbund-Systems nicht immer
sicher vermieden werden kann. Überdies
können
solchen Schwingungsreibungen die Materialien des Verbund-Systems
im Bereich der einander kontaktierenden Oberflächen korrodieren lassen. Des
weiteren können,
wie der WO-A 03/048693 entnehmbar, die üblicherweise unterschiedlichen
Ausdehnungsverhalten der Bauteile der vorgenannten Verbund-Systeme,
beispielsweise also die oben erwähnten
Endstücke
und der darin jeweils eingespannten Rohrsegmente des Meßrohrs,
dazu führen,
daß die
durch das erste Bauteil auf das zweite Bauteil ausgeübten Einspannkräfte bei
Temperaturschwankungen, insb. bei allfälligen Temperaturschocks wie
sie z. B. bei turnusmäßig durchgeführten Reinigungsmaßnahmen
mit extrem heißen
Spül-Flüssigkeiten
auftreten können, unter
einen kritischen Wert sinken können.
Dies wiederum kann bedeuten, daß das
erste Bauteil und das zweite Bauteil aufgrund von thermisch bedingten Ausdehnungen
stellenweise den durch das Walzen, Pressen oder Aufschrumpfen herbeigeführten mechanischen
Kontakt verlieren und somit das Verbund-System in unzulässigem Maße entfestigt
werden können.
Infolgedessen können
wiederum die Auszugsfestigkeit des Verbund-Systems sinken und insoweit
auch mit derartigen Preßverbänden die
geforderte hohe Nullpunktstabilität des Meßaufnehmers nicht ohne weiteres
sichergestellt werden. Zur Behebung der durch Schwingungsreibung
zwischen den Bauteilen verursachten Mängel in Verbund-System der
beschriebenen Art wird in der US-B 65 98 281 bzw. der US-B 65 19
828 vorgeschlagen, die zugehörigen
Bauteile nach dem Herstellen des Preßverbandes, insb. unter Verwendung
eines als Zwischenlage dienenden Füllmaterials, zusätzlich miteinander stoffschlüssig zu
verbinden, was allerdings ggf. die oben erwähnten, mit Lötverbindungen
einhergehenden Probleme erneut aufwerfen kann. Demgegenüber wird
in der WO-A 03/048693 ein Verbund-System vorgeschlagen, das eine
erhöhte
Verdreh-Festigkeit
dadurch erfährt,
daß eine
in Richtung der Längsachse
des Verbund-System verlaufende Nut in die Innenwand des ersten Bauteils
eingeformt ist, die unter Bildung eines in einer Umfangrichtung
wirkenden Formschluß ein
Verdrehen des ersten Bauteils gegenüber dem zweiten Bauteil wirksam
verhindern kann. Allerdings kann auch das hier vorgeschlagene Verbund-System
eine Verringerung seiner nominellen Auszugsfestigkeit erfahren,
sei es durch Schwingungsreibung und/oder durch thermisch bedingtes Dehnen.
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Ausgehend
von den vorbeschriebenen Nachteilen hinsichtlich der Dauerfestigkeit
von solchen in Meßaufnehmern
vom Vibrationstyp herkömmlicherweise
verwendeten Verbund-Systemen, besteht eine Aufgabe der Erfindung
darin, Meßaufnehmer
vom Vibrationstyp dahingehend zu verbessern, daß auch Bauteile mit unterschiedlichen
chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften dauerhaft und schwingungsfest
miteinander verbindbar sind und somit Meßaufnehmer vom Vibrationstyp, auch
unter Verwendung von aus verschiedenen Metallen bestehenden Bauteile,
mit hoher Dauerfestigkeit herstellbar sind. Ferner ist eine Aufgabe
der Erfindung darin zu sehen, Verbund-Systeme der beschriebenen
Art dahingehend zu verbessern, daß deren Bauteile miteinander
dauerhaft und sicher stoffschlüssig,
insb. mittels Schweißverbindung,
verbindbar sind, dies im besonderen auch für den Fall, daß das Verbund-System
bi- oder multimetallisch ausgebildet ist.
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Zur
Lösung
der Aufgaben besteht die Erfindung in einem Meßaufnehmer vom Vibrationstyp, insb.
Coriolis-Massendurchfluß-Meßaufnehmer,
für ein
dem Messen eines in einer Leitung strömenden Mediums dienendes Meßgerät, welcher
Meßaufnehmer
wenigstens ein mittels wenigstens eines, insb. aus Metall bestehenden,
ersten Bauteils und mittels wenigstens eines, insb. aus Metall bestehenden, zweiten
Bauteils gebildetes, insb. bi- oder polymetallisches, Verbund-System
umfaßt.
Beim erfindungsgemäßen Meßaufnehmer
ist ferner wenigstens das erste Bauteil des Verbund-Systems als
ein Composite-Formteil ausgebildet, das aus wenigstens zwei Materialien,
insb. wenigstens zwei Metallen, besteht, die sich hinsichtlich wenigstens
einer physikalischen und/oder chemischen Eigenschaft, insb. einer
Materialdichte, einer Schmelztemperatur, eines Wärmeausdehnungskoeffizienten
und/oder hinsichtlich des Elastizitätsmoduls etc., voneinander
unterscheiden.
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Nach
einer ersten Ausgestaltung des Meßaufnehmers der Erfindung bildet
jedes der wenigstens zwei voneinander verschiedenen Materialien des
ersten Bauteils jeweils wenigstens 1%, insb. jeweils mehr als 10%,
von dessen Volumen.
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Bach
einer zweiten Ausgestaltung des Meßaufnehmers der Erfindung ist
das erste Bauteil schichtweise aus den wenigstens zwei voneinander verschiedenen
Materialien aufgebaut ist, und weist jedes der zwei Materialien
eine Schichtdicke von wenigstens 1 mm auf.
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Nach
einer dritten Ausgestaltung des Meßaufnehmers der Erfindung ist
ein Porositätsgrad
des Composite-Bauteils kleiner als 10%, insb. wesentlich kleiner
als 5%, gewählt.
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Nach
einer vierten Ausgestaltung des Meßaufnehmers der Erfindung ist
wenigstens eines der wenigstens zwei Materialien des ersten Bauteils
hinsichtlich wenigstens einer physikalischen und/oder chemischen
Eigenschaft im wesentlichen gleich mit einem Material des zweiten
Bauteils.
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Nach
einer fünften
Ausgestaltung des Meßaufnehmers
der Erfindung sind die wenigstens zwei Materialien des ersten Bauteils über eine
im Inneren des ersten Bauteils zumindest abschnittsweise gebildeten
Diffusionszone zumindest teilweise stoffschlüssig miteinander verbunden.
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Nach
einer sechsten Ausgestaltung des Meßaufnehmers der Erfindung besteht
wenigstens das erste Bauteil des Verbund-Systems zumindest teilweise
aus gesintertem Material.
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Nach
einer siebenten Ausgestaltung des Meßaufnehmers der Erfindung ist
wenigstens das erste Bauteil zumindest teilweise mittels Heißpressens,
insb. durchgeführt
bei einem hohen Arbeitsdruck von über 800 bar und/oder einer
hohen Arbeitstemperatur von über
700°C, hergestellt.
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Nach
einer achten Ausgestaltung des Meßaufnehmers der Erfindung ist
das erste Bauteil mittels isostatischen Heißpressens hergestellt.
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Nach
einer neunten Ausgestaltung des Meßaufnehmers der Erfindung besteht
wenigstens das erste Bauteil teilweise aus einem gegossenen und/oder
gewalzten und/oder einem gezogenen Material.
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Nach
einer zehnten Ausgestaltung des Meßaufnehmers der Erfindung besteht
wenigstens eines der Bauteile zumindest teilweise aus wenigstens
einem Metall besteht.
-
Nach
einer elften Ausgestaltung des Meßaufnehmers der Erfindung bestehen
sowohl das erste Bauteil als auch das das zweite Bauteil jeweils
zumindest teilweise aus Metall.
-
Nach
einer zwölften
Ausgestaltung des Meßaufnehmers
der Erfindung besteht wenigstens eines der Bauteile zumindest teilweise
aus Stahl, insb. Edelstahl,.
-
Nach
einer dreizehnten Ausgestaltung des Meßaufnehmers der Erfindung besteht
wenigstens eines der Bauteile zumindest teilweise aus Titan, insb.
einer Titan-Legierung.
-
Nach
einer vierzehnten Ausgestaltung des Meßaufnehmers der Erfindung besteht
wenigstens eines der Bauteile zumindest teilweise aus Tantal, insb.
einer Tantal-Legierung.
-
Nach
einer fünfzehnten
Ausgestaltung des Meßaufnehmers
der Erfindung besteht wenigstens eines der Bauteile zumindest teilweise
aus Zirkonium, insb. einer Zirkonium-Legierung.
-
Nach
einer sechzehnten Ausgestaltung des Meßaufnehmers der Erfindung handelt
es sich bei jedem der wenigstens zwei Materialien des ersten Bauteils
um ein Metall.
-
Nach
einer siebzehnten Ausgestaltung des Meßaufnehmers der Erfindung besteht
das erste Bauteil zumindest teilweise aus Stahl und zumindest teilweise
aus Titan und/oder Zirkonium und/oder Tantal.
-
Nach
einer achtzehnten Ausgestaltung des Meßaufnehmers der Erfindung sind
die wenigstens zwei Bauteile des Verbundsystems zumindest abschnittsweise,
insb. mittels Löt-
und/oder Schweißverbindung,
miteinander stoffschlüssig
verbunden. Nach einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung
sind die wenigstens zwei Bauteile des Verbundsystems zumindest abschnittsweise
mittels Löt- und/oder
Schweißverbindung
miteinander verbunden. Nach einer anderen Weiterbildung dieser Ausgestaltung
der Erfindung sind die wenigstens zwei Bauteile des Verbundsystems
zumindest abschnittsweise über
eine Diffusionszone miteinander verbunden.
-
Nach
einer neunzehnten Ausgestaltung des Meßaufnehmers der Erfindung ist
das erste Bauteil unter Bildung der Diffusionszone direkt auf das
zweite Bauteil aufgesintert.
-
Nach
einer zwanzigsten Ausgestaltung des Meßaufnehmers der Erfindung sind
die wenigstens zwei Bauteile des Verbundsystems zumindest abschnittsweise,
insb. mittels eines Kunststoffes, miteinander adhäsiv verbunden.
-
Nach
einer einundzwanzigsten Ausgestaltung des Meßaufnehmers der Erfindung erstreckt sich
eines der wenigstens zwei Bauteile des Verbundsystems zumindest
teilweise durch das andere Bauteil entlang einer gedachten Längsachse
des Verbund-Systems.
-
Nach
einer zweiundzwanzigsten Ausgestaltung des Meßaufnehmers der Erfindung umgreift
eines der wenigstens zwei Bauteile des Verbund-Systems das andere
der wenigstens zwei Bauteile zumindest abschnittsweise zumindest
teilweise.
-
Nach
einer dreiundzwanzigsten Ausgestaltung des Meßaufnehmers der Erfindung kontaktiert eines
der wenigstens zwei Bauteile des Verbund-Systems mit einer zumindest teilweise
gewölbten,
insb. als Zylinderoberfläche
ausgebildeten, äußeren Oberfläche eine
innere Oberfläche
des anderen der wenigstens zwei Bauteile des Verbund-Systems Bauteils
zumindest abschnittsweise flächig. Nach
einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung ist die innere
Oberfläche
durch eine Innenwand einer sich zumindest in einen Teilbereich des jeweiligen
Bauteils erstreckenden Bohrung gebildet. Nach einer anderen Weiterbildung
dieser Ausgestaltung der Erfindung bilden die wenigstens zwei Bauteile
des Verbundsystems zumindest anteilig einen, insb. in Richtung der
Längsachse
und/oder in einer Umfangsrichtung der äußeren Oberfläche des
zweiten Bauteils wirkenden, Preßverband.
Dabei wirken auf durch die einander kontaktierenden Oberflächen der
beiden Bauteile des Verbundsystems gebildete Wirkflächen des
Verbund-Systems Einspannkräfte, insb.
radial zur Längsachse
ausgerichtete Normalkräfte,
so ein, daß wenigstens
eines der beiden Bauteile des Verbundsystems zumindest anteilig
dauerhaft elastisch, insb. gemischt elastisch-plastisch, verformt
ist.
-
Nach
einer vierundzwanzigsten Ausgestaltung des Meßaufnehmers der Erfindung ist
wenigstens eines der Bauteile des Verbund-System zumindest teilweise
dauerhaft elastischen, insb. gemischt plastisch-elastischen, Verformungen
unterworfen.
-
Nach
einer fünfundzwanzigsten
Ausgestaltung des Meßaufnehmers
der Erfindung ist wenigstens eines der Bauteile des Verbundsystems
ringförmig
ausgebildet.
-
Nach
einer sechsundzwanzigsten Ausgestaltung des Meßaufnehmers der Erfindung ist
wenigstens eines der Bauteile des Verbundsystems hülsenförmig ausgebildet.
-
Nach
einer siebenundzwanzigsten Ausgestaltung des Meßaufnehmers der Erfindung ist
wenigstens eines der Bauteile des Verbundsystems rohrförmig ausgebildet.
Nach einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung ist
das wenigstens eine rohrförmig
Bauteil als ein zumindest abschnittsweise gerades, kreiszylindrisches
Rohr ausgebildet.
-
Nach
einer achtundzwanzigsten Ausgestaltung des Meßaufnehmers der Erfindung ist
eines der Bauteile des Verbund-Systems als ein dem Führen des
zu messenden Mediums dienendes, im Betrieb des Meßaufnehmers
vibrierendes, insb. zumindest zeitweise Biegeschwingungen um eine
in Richtung der Längsachse
des Verbund-Systems verlaufende und/oder mit der Längsachse
des Verbund-Systems koinzidierende Schwingungsachse ausführendes, Meßohr des
Meßaufnehmers
ausgebildet. Nach einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung
ist das erste Bauteil als Meßrohr
ausgebildet und ist das zweite Bauteil als ein auf dem Meßrohr fixierter,
insb. plattenförmiger
oder scheibenförmiger, Metallkörper ausgebildet.
Nach einer anderen Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung
ist das zweite Bauteil als Meßrohr
ausgebildet und ist das erste Bauteil als ein auf dem Meßrohr fixierter,
insb. plattenförmiger
oder scheibenförmiger,
Metallkörper ausgebildet.
-
Nach
einer Weiterbildung des Meßaufnehmers
der Erfindung umfaßt
das Verbund-System weiters ein drittes Bauteil, das am ersten Bauteil und/oder
am zweiten Bauteil fixiert ist. Nach einer ersten Ausgestaltung
dieser Weiterbildung der Erfindung ist das erste Bauteil sowohl
mit dem zweiten Bauteil als auch mit dem dritten Bauteil jeweils
zumindest abschnittsweise stoffschlüssig verbunden. Nach einer
zweiten Ausgestaltung dieser Weiterbildung der Erfindung besteht
das dritte Bauteil aus einem Material, das sich hinsichtlich wenigstens
einer physikalischen und/oder chemischen Eigenschaft, insb. einer
Schmelztemperatur, eines Wärmeausdehnungskoeffizienten
und/oder hinsichtlich des Elastizitätsmoduls etc., von einem Material
des zweiten Bauteils unterscheidet. Nach einer dritten Ausgestaltung
dieser Weiterbildung der Erfindung ist das dritte Bauteil vom ersten
Bauteil beabstandet angeordnet und/oder zum ersten Bauteil im wesentlichen identisch
ausgebildet. Nach einer vierten Ausgestaltung dieser Weiterbildung
der Erfindung ist das erste oder das zweite Bauteil des Verbund-Systems
als ein dem Führen
des zu messenden Mediums dienendes, im Betrieb des Meßaufnehmers
vibrierendes, insb. zumindest zeitweise Biegeschwingungen um eine
in Richtung der Längsachse
des Verbund-Systems verlaufende und/oder mit der Längsachse
des Verbund-Systems
koinzidierende Schwingungsachse ausführendes, Meßohr des Meßaufnehmers ausgebildet und
ist das dritte Bauteil als ein schwingfähig am des Meßrohr fixiertes
und/oder das Meßrohr schwingfähig halterndes
Trägerelement
des Meßaufnehmers
ausgebildet. Nach einer fünften
Ausgestaltung dieser Weiterbildung der Erfindung ist das dritte Bauteil
als ein das Meßrohr
umhüllendes
Aufnehmer-Gehäuse
des Meßaufnehmers
ausgebildet. Nach einer sechsten Ausgestaltung dieser Weiterbildung
der Erfindung ist das dritte Bauteil als ein das Meßrohr umhüllender,
insb. zylindrischer und im wesentlichen koaxial zum Meßrohr ausgerichteter,
Gegenschwinger des Meßaufnehmers
ausgebildet. Nach einer siebenten Ausgestaltung dieser Weiterbildung
der Erfindung ist wenigstens eines der drei Bauteile des Verbund-Systems
als ein an einem Ende des Meßrohrs
fixierter, dem Anschließen
einer als Rohrleitung ausgebildeten Leitung an das Meßrohr dienender
Flansch des Meßaufnehmers
ausgebildet.
-
Ein
Grundgedanke der Erfindung besteht darin, eines der Bauteile von
Verbund-Systemen der beschriebenen Art als, insb. gesintertes, Composite-Formteil auszubilden.
Dadurch wird es ermöglicht, dessen
mit andern Bauteilen in Kontakt kommende Oberflächen jeweils in ihren physikalischen
und/oder chemischen Eigenschaften auf einfache Weise möglichst
gut an die physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften des
jeweils kontaktieren andern Bauteils anzupassen, so daß die Bauteile
bei der Herstellung des Meßaufnehmers
ohne weiteres auch mittels Schweißverbindungen stoffschlüssig miteinander verbindbar
sind. Überdies
kann die geforderte hohe Qualität
der Verbund-System, sei es hinsichtlich der Materialeigenschaften
der verwendeten Bauteile oder hinsichtlich der mechanischen Festigkeit,
nicht nur erhöht,
sondern auch weitaus zuverlässiger
reproduziert werden.
-
Als
ein weiterer Vorteil gegenüber
herkömmlichen
Meßaufnehmern
mit solchen Verbund-Systemen, die anteilig oder gänzlich mittels
Stoffschluß gebildet
sind, kann zudem die erhebliche Vereinfachung der Fertigung und
auch die Senkung der Fertigungskosten angesehen werden. Beispielsweise kann
das wenigstens eine zumindest teilweise Composite-Bauteil in-situ,
also zumindest in der endgültigen
Position und Lage, direkt auf dem anderen Bauteil aufgesintert und
mit diesem über
ein zwischen den Materialien beider Bauteile gebildet Diffusionszone
stoffschlüssig
verbunden werden.
-
Ein
weiterer Vorteil der Erfindung besteht ferner darin, daß sich das
Verbund-System besonders auch
für das
Verbinden eines massiven und vergleichsweise starren Bauteils, wie
z. B. einem als Endstück
oder als Koppler dienenden Metallkörper, mit einem im Vergleich
dazu leicht deformierbaren, relativ dünnwandigen Bauteil, wie dem
Meßrohr,
eignet. Infolge auch dessen können
die Auszugsfestigkeiten des erfindungsgemäßem Verbund-Systems auch nach
mehrfacher Schwingungsbelastung ohne weiteres oberhalb von 50% der
anfänglich
vorhanden, vergleichsweise hohen Anfangsauszugsfestigkeiten und
somit auch für
eine hohe Betriebsdauer ohne weiteres oberhalb der für Meßaufnehmer
der beschriebenen Art geforderten Mindestfestigkeiten gehalten werden.
-
Die
Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen werden nun anhand von
Figuren der Zeichnung näher
erläutert,
wobei
-
1 in
einer perspektivischen Seitenansicht ein In-Line-Meßgerät zeigt,
-
2 im
Schnitt eine Längsansicht
eines für die
Verwendung in einem In-Line-Meßgerät gemäß 1 geeigneten,
insb. als Coriolis-Massedurchflussaufnehmer
ausgebildten, Meßaufnehmers
vom Vibrationstyp mit wenigstens zwei zu einem Verbund-System vereinigten
Bauteilen zeigt,
-
3 perspektivisch
und teilweise im Schnitt eine Längsansicht
eines weiteren, aus Verbund-Systemen der beschriebenen Art aufgebauten
Meßaufnehmers
vom Vibrationstyp zeigt,
-
4 perspektivisch
einen als erstes Bauteil des Verbund-Systems von 2 dienenden,
auf einem nur teilweise dargestellten, kreiszylindrischen Meßrohr eines
Meßaufnehmers
vom Vibrationstyp fixierten kreisscheibenförmigen Metallkörper, der
als zweites Bauteil des Verbund-Systems von 2 dient,
zeigt,
-
5 im
Schnitt eine Längsansicht
eines zur Bildung des Verbund-Systems
der beschriebenen Art geeigneten, aus wenigstens zwei Materialien
bestehenden Composite-Bauteils zeigt,
-
6 schematisiert Varianten und Alternativen
zur Herstellung eines Composite-Bauteils der beschreibenen Art zeigt
und
-
7 schematisiert einzelne Verfahrensschritte
zur Herstellung eines gesinterten Composite-Bauteils der beschriebenen
Art zeigt.
-
In 1 ist
ein In-Line-Meßgerät, beispielsweise
ein Coriolis-Massedurchfluß-Meßgerät, ein Dichte-Meßgerät, ein Viskositäts-Meßgerät oder dergleichen,
mit einem Meßaufnehmer
vom Vibrationstyp schematisch dargestellt, das dazu dient, wenigstens
eine strömungsdynamische
und/oder eine rheologische Meßgröße eines
in einer Leitung geführten Mediums
zu messen. Das In-Line-Meßgerät umfaßt einen
in einem Aufnehmer-Gehäuse
untergebrachten, dem Erfassen der Meßgröße dienenden Meßaufnehmer 100 sowie
eine in einem Elektronik-Gehäuse
untergebrachte, u.a. dem Steuern des Meßaufnehmer und dem Verarbeiten
von dessen Meßsignalen
dienende Meßgerät-Elektronik 200.
-
In
den 2 bzw. 3 ist ferner ein Ausführungsbeispiel
für einen
entsprechenden, beispielsweise als Coriolis-Massendurchfluß- und/oder Dichte-
und/oder Viskositäts-Meßaufnehmer
dienenden, Meßaufnehmer 100 vom
Vibrationstyp gezeigt, der für
die Verwendung in einem solchen, dem Messen eines zumindest zeitweise
strömenden
Mediums dienenden In-Line-Meßgerät vorgesehen
ist. Das In-Line-Meßgerät ist im
Benutzungsfall mittels des Meßaufnehmers 100 in
den Verlauf einer von einem zu messenden Fluid durchströmten – aus Übersichtlichkeitsgründen hier
nicht dargestellten – Rohrleitung
eingefügt,
so daß der
Meßaufnehmer 100 im Meßbetrieb
zumindest zeitweise vom zu messenden Medium durchströmt ist.
Allerdings sind von besagtem Meßaufnehmer
hier lediglich die für
die Erläuterung
der Erfindung wesentlichen konstruktiven Einzelheiten gezeigt; die
restlichen und zur vollen Funktion des Meßaufnehmers oder des In-Line-Meßgeräts ebenfalls
erforderlichen Komponenten sind aus Übersichtlichkeitsgründen nicht
dargestellt. Dies auch deshalb, weil der Aufbau, die Funktionsweise wie
auch die Anwendungsgebiete für
solche Meßaufnehmer
bzw. In-Line-Meßgeräte dem Fachmann
an und für
sich bekannt sind; insoweit wird hierzu auf die eingangs bereits
erwähnten
Dokumente des Standes der Technik verwiesen.
-
Der
erfindungsgemäße Meßaufnehmer 100 umfaßt wenigstens
ein, insb. bi- oder
polymetallisches, Verbund-System, das aus wenigstens einem ersten
Bauteil 1 und einem zweiten Bauteil 2 des Meßaufnehmers
gebildet ist. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die wenigstens
zwei Bauteile des Verbund-Systems so ausgebildet und aneinander
fixiert, daß sich
ein inneres der beiden Bauteile zumindest teilweise durch das andere, äußere Bauteil
entlang einer gedachten Längsachse
L des Verbund-Systems erstreckt. Das innere Bauteil weist dabei
eine zumindest teilweise gewölbte,
insb. als Zylinderoberfläche
ausgebildete, äußere Oberfläche auf, die
eine innere Oberfläche
des äußeren Bauteils 1 flächig so
kontaktiert, daß das äußere Bauteil
das innere Bauteil zumindest abschnittsweise zumindest teilweise
umgreift. Beispielsweise kann dabei die innere Oberfläche des äußere ersten
Bauteils durch eine Innenwand einer sich zumindest in einen Teilbereich
des äußeren Bauteils
erstreckenden Bohrung gebildet sein, während die äußere Oberfläche des inneren zweiten Bauteils
durch eine Außenwand
des zweiten Bauteils gebildet ist.
-
Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist das Verbund-System durch ein praktisch als inneres Bauteil 2 des
Verbund-Systems fungierendes Meßrohr des
Meßaufnehmers 100 sowie
einer an diesem fixierten weiteren Komponente des Meßaufnehmers 100 gebildet,
beispielsweise einen auf das Meßrohr oder
eine von dessen endseitigen Verlängerungen aufgeschobenen
und daran fixierten Metallkörper
der eingangs erwähnten
Art. Das Meßrohr
ist, wie bereits angedeutet, dafür
vorgesehen, in den Verlauf einer von einem zu messenden Medium,
z. B. von einer Flüssigkeit
oder von einem Gas, durchflossene Rohrleitung eingesetzt und mit
dieser fluid-leitend so verbunden zu werden, daß das zu messende Fluid im Betrieb
des entsprechenden Meßaufnehmers
auch durch das Meßrohr
fließen
kann. Zu diesem Zweck sind entsprechende Flansche 19, 20 vorgesehen,
die über
ein jeweiliges kurzes Rohrstück
mit dem Meßrohr
oder dieses jeweils endseitig verlängernde Endstücke verbunden
sind, in das ein Einlaßende
2+ und ein Auslaßende 2# des
hier gezeigten einzigen Meßrohrs
jeweils mündet.
Anstatt über
die Flansche kann der Meßaufnehmer
auch mittels anderer üblicher
Befestigungsmittel, beispielsweise mittels sogenannter TriClamp®-Anschlüsse oder
auch mittels Verschraubungen, an die Rohrleitung angeschlossen werden. Bei
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
wird also die als erste Wirkfläche 1B des
Verbund-Systems dienende innere Oberfläche des ersten Bauteils 1 durch eine
Innenwand der sich hier durchgehend durch das erste Endstück hindurch
erstreckende Bohrung 1A gebildet, während die als zweite Wirkfläche 2B des Verbund-Systems
dienende äußere Oberfläche 2B des
zweiten Bauteils 2 durch eine Außenwand des Meßrohrs gebildet
ist.
-
Wie
bei derartigen Meßaufnehmern
durchaus üblich,
ist gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß wenigstens eines der beiden Bauteile 1, 2,
insb. das Meßrohr,
zumindest teilweise aus wenigstens einem Metall besteht oder daß das erste
Bauteil und das zweite Bauteil jeweils zumindest teilweise aus Metall
bestehen. Als Material für das
wenigstens eine metallische Bauteil kann beispielsweise Stahl, insb.
Edelstahl, Titan, Tantal sowie Zirkonium oder auch eine aus wenigstens
einem der vorgenannten hoch-korrosionsbeständigen Metalle bestehende Metall-Legierung dienen.
-
Zum
Erzeugen von mit einer physikalischen Meßgröße, z. B. einem Massedurchfluß, einer
Dichte und/oder einer Viskosität
des Fluids, korrespondierenden und insoweit das Fluid beschreibenden
Reaktionskräften,
z. B. mit dem Massedurchfluß korrelierte
Corioliskräfte
oder mit der Viskosität
korreliert Reibungskräfte
etc., wird das Meßrohr – angetrieben
von einem darauf einwirkenden, elektro-mechanischen Schwingungserreger – im Betrieb
zumindest zeitweise vibrierengelassen. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung
wird das dem Führen
des zu messenden Mediums dienende Meßrohr dabei so angeregt, daß es zumindest
zeitweise Biegeschwingungen um eine die beiden Rohrsegment imaginär verbindende, in
Richtung der erwähnten
Längsachse
des Verbund-Systems
verlaufende und/oder mit der Längsachse
des Verbund-Systems koinzidierende Schwingungsachse ausführt. Als
Schwingungserreger 16 können
die für
diesen Zweck im Stand der Technik von solchen, insb. als Coriolis-Massedurchflußaufnehmer
verwendeten, Meßaufnehmern
vom Vibrationstyp beschriebenen verschiedenen Arten von Schwingungserregern
dienen. Mittels des Schwingungserregers 16 wird das Meßrohr 13 im
Betrieb vorzugsweise zu solchen Biegeschwingungen angeregt, deren
Schwingungsfrequenz im wesentlichen gleich einer momentanen mechanischen
Eigenfrequenz des Meßrohrs
mit darin geführtem
Fluid ist. Zum Erfassen von Vibrationen des Meßrohrs und zum Erzeugen von
mit diesen korrespondierenden Vibrationssignalen können in
der dem Fachmann bekannten Weise entsprechende Schwingungssensoren
in der Nähe
des Meßrohrs
angebracht sein. In der 1 ist beispielsweise ein erster
und ein zweiter Sensor 17, 18 für die einlaß- bzw.
die auslaßseitigen Bewegungen des
Meßrohrs
vorgesehen, von denen jeder jeweils zwischen dessen Mitte und dem
einlaß- bzw.
dem auslaßseitigen
Endstück,
und zwar etwa in gleichem Abstand, angeordnet ist. Im in 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel
befindet sich auf dem Meßrohr
am Ort des jeweiligen Sensors ferner ein etwa kreisring- oder kreischeibenförmiger Metallkörper, der
mit dem Sensor 17, 18 zusammenwirkt und der nochmals
in 8 in einer perspektivischen Seitenansicht
vergrößert dargestellt
ist. Als Sensoren 17, 18 können die für diesen Zweck im Stand der Technik
von solchen, insb. als Coriolis-Massedurchflußaufnehmer
verwendeten, Meßaufnehmern
vom Vibrationstyp beschriebenen verschiedenen Arten von Sensoren
dienen, wie z. B. elektrodynamisch oder optisch arbeitende Weg-,
Geschwindigkeits- oder Beschleunigungssensoren.
-
Wie
aus der 2 bzw. 3 ferner
ersichtlich, ist ein, insb. zum ersten Rohrsegment im wesentlichen
identisch geformtes, zweites Rohrsegment des Meßrohrs in eine Bohrung 3A eines,
insb. zum ersten Endstück
im wesentlichen identisch geformten, zweiten Endstücks des
Meßaufnehmers 100 gesteckt.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind das zweite Rohrsegment
und das zweite Endstück
in der gleichen Weise miteinander verbunden, wie das erste Rohrsegment
mit dem ersten Endstück 11.
Das erste Endstück
und das hier praktisch ebenfalls als ein Bauteil des Verbund-Systems fungierende
zweite Endstück
sind weiters mittels wenigstens einer seitlich angeordneten, beispielsweise anmontierten
oder angeschweißten,
Trägerplatte oder
einem im wesentlichen zylindrischen Trägerrohr 4 zu einem
das wenigstens eine Meßrohr
schwingfähig
einspannenden Trägerelement
vervollständigt. Letzteres
ist insoweit auch als ein weiteres Bauteil des Verbund-Systems anzusehen.
Anstelle des zylindrischen Trägerrohrs
kann aber beispielsweise auch ein eher kastenförmiges Bauteil für das Trägerelement
verwendet werden. Beispiele für
den Aufbau und die Wirkungsweise solcher Trägerelemente sind u.a. den eingangs
bereits erwähnten
US-A 48 23 614, US-A 52 53 533, US-A 57 05 754, US-A 57 96 011,
US-A 60 06 609, US-A 60 47 457, US-A 61 68 069 US-B 63 14 820, US-B 63 97 685, US-B
64 87 917, US-B 65 16 674, US-B 66 91 583, US-B 66 66 098, US-B
66 98 644, US-B 67 11 958, US-B- 68 51 323 oder WO-A 03/048693 entnehmbar.
-
Es
sei an dieser Stelle ferner erwähnt,
daß anstelle
der im Ausführungsbeispiel
als Endstück und
insoweit eher hülsen-
oder rohrförmig
ausgebildeten äußere Bauteil 1 auch
ein ringförmig,
platten- oder auch scheibenförmig
ausgebildeter Metallkörper
als äußeres Bauteil 1 des
Verbund-Systems dienen kann, vgl. hierzu auch 4.
Beben den in den 2, 3 oder 4 gezeigten
Ausführungsbeispielen
für das
Bauteil 1 mit im wesentlichen kreisförmigen Außenkonturen können ferner
auch solche Bauteile verwendet werden, die eine nicht-kreisförmige Außenkontur,
beispielsweise nach der Art einer Sechskant-Mutter, einer Quadrat-Scheibe
oder auch nach der in der US-A 60 47 457 gezeigten Art mit einem
seitlichen Fortsatz etc., aufweisen. Demgemäß handelt es sich nach einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung bei dem Bauteil 1 um
einen Metallkörper,
der eine einer Außen-Umfangsfläche 2A des
als Meßrohr
ausgebildeten inneren Bauteils 2 angepaßte Bohrung und eine entsprechende
Innen-Umfangsfläche
aufweist, und der auf der Außen-Umfangsfläche 2A des
Meßrohrs
unter Bildung des Verbund-Systems entsprechend fixiert worden ist.
Das in der 4 als ring- bzw. scheibenförmiger Metallkörper ausgebildete
Bauteil 1 kann, wie bereits angedeutet, als Halterung für einen
der bereits erwähnten Schwingungssensoren
oder den Schwingungserreger oder aber auch, wie in der WO-A 03/027616
vorgeschlagen, als den Querschnitt des Meßrohrs auch bei Druckschwankungen
stabilisierendes Versteifungselement dienen.
-
Erfindungsgemäß ist ferner
vorgesehen, daß wenigstens
eines von den wenigstens zwei Bauteilen des Verbund-Systems – beispielsweise
das Meßrohr und/oder
der erwähnte
Metallkörper – als ein
aus chemisch und/oder physikalisch verschiedenen Materialien gebildetes
Composite-Formteil ausgebildet ist. Dementsprechend besteht, wie
auch in 2, 3 oder 5 schematisiert
dargestellt, zumindest eines der Bauteile des Verbund-Systems, beispielsweise
das äußere Bauteil 1,
aus wenigstens zwei Materialien, die sich hinsichtlich wenigstens
einer werkstofflichen, insb. physikalischen und/oder chemischen,
Eigenschaft voneinander unterscheiden. Bei der wenigstens einen
die beiden Materialien unterscheidende werkstofflichen Eigenschaft
kann sich z. B. um eine innere Materialstruktur, eine Materialdichte,
eine Schmelztemperatur, einen Wärmeausdehnungskoeffizienten,
eine Bruchfestigkeit und/oder einen Elastizitätsmodul jedes der beiden Materialien
handeln. Anders gesagt, ist das Composite-Bauteil 1 insoweit
als ein Mehrkomponenten-System ausgebildet, als das es aus wenigstens zwei
chemisch unterschiedlichen Materialien besteht, und/oder ist das
Composite-Bauteil 1 als insoweit als inhomogenes Mehrphasen-System
ausgebildet, als das es aus wenigstens zwei hinsichtlich seiner
inneren Struktur, insb. des Materialgefüges, unterschiedlichen Materialien
besteht. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich
bei wenigstens einem der beiden Materialien des Composite-Bauteils 1 um
ein Metall, beispielsweise Stahl, Titan, Zirkonium, oder ggf. ein
noch edleres Metall, wie Tantal, Gold oder Platin. Nach einer Weiterbildung dieser
Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei jedem der wenigstens
zwei voneinander verschiedenen Materialien des Composite-Bauteils um ein Metall.
Beispielsweise kann es sich bei den für das Composite-Bauteil 1 verwendeten
Materialien jeweils auch um voneinander verschiedene Stahlsorten
handeln.
-
Bei
dem in 2 und 3 beispielhaft gezeigten Meßaufnehmer 100 kann
das als Composite-Bauteil ausgebildet äußere Bauteil 1 des
Verbund-Systems beispielsweise ein erstes Endstück eines das Meßrohr einhausenden Aufnehmer-Gehäuses mit
einer darin eingebrachten Bohrung 1A sein, das ein einlaßseitiges
gerades, im wesentlichen kreiszylindrisches erstes Rohrsegment des – hier nur teilweise
gezeigten – Meßrohrs des
Meßaufnehmers aufnimmt.
Gleichermaßen
kann auch der vorgenannte Metallkörper als Composite-Bauteil
ausgebildet sein. Alternativ oder in Ergänzung dazu kann auch das Meßrohr selbst – also auch
das zweite Bauteil 2 – ein
Composite-Bauteil sein.
-
Durch
die Kombination von den wenigstens zwei unterschiedlichen Materialien
(Metallen) in dem wenigstens einen Composite-Bauteil wird es ermöglicht,
letzteres in seinen Eigenschaften gut an die chemischen und/oder
physikalischen Eigenschaften des jeweils daran fixierten anderen
Bauteils des Verbund-Systems sowie auch in entsprechender Weise an
chemische und/oder physikalische Eigenschaften allfällig im
Verbund-System vorgesehener weitere Bauteile anzupassen. Bei einer
geeigneten Kombination der wenigstens zwei Materialien des Bauteils 1 – hier den
wenigstens zwei Metallen – einhergehend mit
einer dazu passenden Wahl des Materials oder der Materialien für das zweite
Bauteil 2 kann ohne weiteres auch eine stoffschlüssige Verbindung,
insb. auch eine Löt-
und/oder Schweißverbindung,
zwischen den beiden Bauteilen 1, 2 hergestellt
werden, vgl. hierzu auch 2, 3 oder 5.
Beispielsweise kann so ein anteilig aus Stahl bestehendes Bauteil
ohne weiteres auch mit einem anteilig aus Titan und/oder Zirkonium
und/oder Tantal bestehenden Bauteil löt- oder schweißtechnisch
verbunden werden, sofern die einander kontaktierenden Wirkflächen der
beiden Bauteile jeweils aus einem Material bestehen, das zum kontaktierenden
Material des jeweils anderen Bauteils schweiß- oder löttechnisch kompatibel ist.
Infolgedessen kann bei geeigneter Auswahl der im einzelnen für die Bauteile
verwendeten Materialien für
das für
das erfindungsgemäße Verbund-System
auf sehr einfache Weise dauerhaft eine sehr hohe mechanische Festigkeit,
insb. auch unter Einwirkung von betriebsbedingt mittel- oder hochfrequent
wechselnden Kräften,
erzielt werden, wodurch das erfindungsgemäße Verbund-System sehr gut
für die
Anwendung auf Meßaufnehmern
vom Vibrationstyp geeignet ist. Darüber hinaus kann so auch ein
aus Titan gefertigtes Meßrohr
unter Zwischenlage des Composit-Bauteils 1 ohne weiteres auch
mit einem aus Stahl oder Edelstahl gefertigten Trägerrohr
oder -kasten auch durchgängig
stoffschlüssig
verbunden werden (s. unten). Bach einer Ausgestaltung der Erfindung
ist daher wenigstens eines der wenigstens zwei Materialien des Composite-Bauteils 1 so
gewählt,
daß dieses
Material hinsichtlich wenigstens einer physikalischen und/oder chemischen
Eigenschaft im wesentlichen gleich ist mit einem Material des daran
fixierten Bauteils 2 des Verbund-Systems. In vorteilhafter Weise dabei
wenigstens eines der Materialien des Composite-Bauteils so gewählt, daß es im
wesentlichen gleich ist mit einem Material des anderen, am Composite-Bauteil fixierten
Bauteils des Verbund-Systems.
-
Um
ein möglichst
stabile und dauerhafte Verbindung zwischen den Materialien des Composite-Bauteils,
insb. auch bei erhöhter
mechanischer Beanspruchung, zu erzielen und somit auch eine hohe
Dauerfestigkeit des Composite-Bauteils gewährleisten zu können ist
gemäß einer
Ausgestaltung vorgesehen, daß das
Composite-Bauteil 1, wie auch in 2, 3 oder 5 schematisiert
dargestellt, schichtweise aus den wenigstens zwei voneinander verschiedenen
Materialien aufgebaut ist. In vorteilhafter Weise weisen dabei jede
der wenigstens zwei Materialien eine Schichtdicke von wenigstens
1 mm auf. Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß jedes
der wenigstens zwei voneinander verschiedenen Materialien des Composite-Bauteils 1 jeweils
wenigstens 1%, insb. jeweils mehr als 10%, von dem Volumen des Composite-Bauteils
bilden.
-
Nach
einer anderen Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei jedem
der wenigstens zwei Materialien des ersten Bauteils 1 um
ein Metall. Nach einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung
besteht das Bauteil 1 dabei zumindest teilweise aus Stahl
und zumindest teilweise aus Titan und/oder Zirkonium und/oder Tantal
und/oder einem anderen, insb. im Vergleich zu Stahl edleren, Metall.
-
Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung sind die wenigstens zwei Bauteile 1, 2 des
Verbund-Systems zumindest abschnittsweise, insb. mittels Löt- und/oder Schweißverbindung,
miteinander stoffschlüssig
verbunden. Zum Herstellen des Verbund-Systems kann das erste Bauteil 1 – beispielsweise
also vorgenanntes Endstück – mit dem
zweiten Bauteil 2 – beispielsweise
also dem Meßrohr – in der Weise
zusammengeführt
werden, daß sich
das zweite Bauteil 2 zumindest teilweise durch die im ersten Bauteil 1 gebildete
Bohrung 1A in Richtung der Längsachse L des Verbund-Systems
erstreckt. Daran anschließend
können
beide Bauteile miteinander verschweißt und/oder verlötet werden.
Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind die beiden Bauteile 1, 2 des
Verbund-Systems zumindest teilweise über eine entlang eines Kontaktbereichs
zwischen den beiden Bauteilen, beispielsweise durch Diffusionsschweißen und/oder
einen Sinterprozeß, gebildete
Diffusionszone miteinander stoffschlüssig verbunden; falls erforderlich
können
zusätzlich
angebrachte Löt-
oder Schweißverbindungen
die Festigkeit des Verbund-Systems noch weiter verbessern.
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Alternativ
oder in Ergänzung
zum stoffschlüssigen
Verbinden wenigstens der zwei Bauteile des Verbund-Systems sind
die beiden Bauteile sowie deren einander kontaktierenden Oberflächen gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung ferner so ausgebildet und so geformt,
daß die
beiden Bauteile
1,
2, wie beispielsweise auch
in der US-B 65 98 281, der US-B 65 19 828, der US-A 60 47 457, der
US-A 56 10 342, der WO-A 03/048693 oder den eingangs erwähnten deutschen
Anmeldungen
DE102004048765.0 oder
DE10354373.2 vorgeschlagen,
anteilig auch unter Bildung eines Reibschlusses miteinander mechanisch
fest verbunden sind. Ferner sind die Oberflächen der Bauteile
1,
2 so
geformt, daß der
darüber hergestellte
Reibschluß auch
in einer Umfangsrichtung der äußeren Oberfläche des
zweiten Bauteils
2 wirkt. Dies wird bei dieser Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Verbund-System
dadurch erreicht, daß auf
dessen durch die einander kontaktierenden Oberflächen der beiden Bauteile
1,
2 gebildete
Wirkflächen
1B,
2B Einspannkräfte, insb.
radial zur Längsachse
2 ausgerichtete
Normalkräfte
F, so einwirken, daß wenigstens
eines der beiden Bauteile des Verbund-System zumindest anteilig
dauerhaft elastisch verformt ist. Diese Normalkräfte werden nach einer Ausgestaltung
der Erfindung zumindest anteilig dadurch erzeugt, daß wenigstens
eines der beiden Bauteile
1,
2 gemischt elastisch-plastisch verformt
ist, also sowohl plastisch verformte Bereiche, die durch Dehnung
oder Stauchung des betreffend Bauteils darin eingetragen worden
sind, als auch daraus resultierend dauerhaft elastisch verformte
Bereiche aufweist. Die beiden Bauteile
1,
2 des
Verbund-Systems bilden somit zumindest anteilig einen, insb. in
Richtung der Längsachse
L und/oder in einer Umfangsrichtung der äußeren Oberfläche des
zweiten Bauteils
2 wirkenden, Preßverband.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest eines der wenigstens
zwei Materialien des Bauteil 1 gesintert, d.h. das Bauteil 1 besteht
zumindest anteilig aus gesintertem Material. Insoweit handelt sich
in dieser Ausgestaltung der Erfindung bei dem Composite-Bauteil 1 um
ein Sinterformteil oder ein zumindest teilweise gesintertes Bauteil.
Aufgrund von dadurch im Inneren des Bauteils 1 zwischen
den einzelnen Kristallen und/oder Partikeln der beiden Materialien
gebildeten Diffusionszonen wird trotz der chemisch/physikalischen
Unterschiedlichkeiten der beiden Materialien ein dauerhaft ein hochfester,
zumindest teilweise stoffschlüssiger Verbund
zwischen diesen gebildet vgl. 5. Infolgedessen
kann einerseits eine optimale Anpassung der chemisch/physikalischen
Eigenschaften des ersten Bauteils an die des damit verbundenen zweiten
Bauteils 2 erfolgen. Anderseits kann so auch eine sehr
hohe mechanische Stabilität
des so hergestellten Bauteils 1 und insofern auch des Verbund-Systems
selbst erzielt werden. Zum Herstellen des wenigstens einen zumindest
teilweise gesinterten Bauteils 1 wird in geeigneter Weise
schüttfähiges, also
körniges
und/oder pulverförmiges,
Sinterausgangsmaterial in eine entsprechende Sinterform gegeben
und anschließend
unter Zufuhr von Wärme, ggf.
auch unter Vakuum, entsprechend gesintert, vgl. hierzu auch 6. Das Sintern kann dabei beispielsweise
in einem entsprechenden Sinterofen oder in einem Autoklaven erfolgen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Sinterform
dabei zumindest teilweise durch wenigstens ein, beispielsweise rohrförmiges,
Halbzeug gebildet, das nach dem Sintern, beispielsweise infolge
von Diffusion zwischen den einzelnen Materialien und/oder Phasen,
integraler Bestandteil des ersten Bauteils 1 ist. Dementsprechend
kann dieses Halbzeug zumindest teilweise auch aus zumindest einem
der für
das Bauteil vorgesehenen Materialien bestehen. Bei dem dafür verwendeten
Halbzeug kann sich z. B. um ein gezogenes, gewalztes oder gegossenes
Halbzeug handeln, so daß also
zumindest für
diesen Fall das Bauteil 1 zumindest teilweise auch aus
einem gegossenen und/oder gewalzten und/oder einem gezogenen Material
bestehen kann. Gleichwohl kann das als Sinterform dienende Halbzeug
aber auch selbst gesintert sein.
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Nach
einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird die Sinterform zumindest
teilweise durch das zumindest teilweise vorgefertigte zweite Bauteil 2 gebildet.
Nach einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung wird
das erste Bauteil 1, praktisch direkt auf das andere Bauteil
aufgesintert wird. Somit können
zum einen beide Bauteile 1, 2 des Verbundsystems,
insb. in deren Kontaktbereichen, auf sehr einfache Weise zueinander
angepaßt
werden. Zum anderen kann durch geeignete Auswahl der für die einzelnen
Bauteile 1, 2 bzw. deren Herstellung verwendeten
Materialien sowie durch entsprechende Kalibrierung des Sinterprozesses,
daß infolge
von Diffusionserscheinungen auch im Kontaktbereich zwischen dem
formgebenden zweiten Bauteil 2 und dem Sintermaterial für das erste
Bauteil 1 bereits bei mit dessen Herstellung eine feste
Verbindung zwischen den beiden Bauteilen 1, 2 und
insoweit das Verbund-Systems zumindest anteilig bereits durch das
Sintern gebildet werden. Beispielsweise kann das wenigstens eine
zumindest teilweise gesinterte Composite-Bauteil so in vorteilhafter
Weise in-situ, also zumindest in der endgültigen Position und Lage, ggf.
auch in der endgültigen
Form, direkt auf dem anderen Bauteil aufgesintert und mit diesem über ein zwischen
den Materialien beider Bauteile gebildet Diffusionszone stoffschlüssig verbunden
werden. Anders gesagt, kann sowohl eines der Bauteile für sich genommen
als auch das gesamte Verbund-System als Sinterformteil ausgebildet
sein.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens das erste
Bauteil 1 zumindest teilweise mittels Heißpressens
hergestellt. In vorteilhafter Weise ist erfolgt das Sintern des
Bauteils zumindest anteilig inform eines isostatischen Heißpressen
(HIP = hot isostatic pressure) und ist das Bauteil 1 insoweit
als gehiptes Bauteil ausgebildet. Nach einer Weiterbildung dieser
Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Sintern bei einem hohen
Arbeitsdruck von über
800 bar und/oder einer hohen Arbeitstemperatur von über 700°C, wobei
Arbeitsdruck und Arbeitstemperatur im konkreten Anwendungsfall so eingestellt
werden, daß eine
für das
Composite-Bauteil gewünschte
Dichte und/oder Porosität
erzielt wird. Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung ist ein Porositätsgrad des Composite-Bauteils,
also ein Volumenanteil, der die Gesamtheit aller Poren des Composite-Bauteils bestimmt,
kleiner als 10%, insb. wesentlich kleiner als 5%, gewählt.
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Nach
einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das
Sintern in einem Sinterofen mit einstellbarem Atmosphärendruck
in dessen Brennraum zunächst
die beiden Materialien für das
Composite-Bauteil 1 verbracht werden. Anschließend wird
der Brennraum evakuiert, um danach mit einem inerten Schutzgas,
beispielsweise Argon, NH3-Spaltgas, Methan,
Leuchtgas etc., befüllt
zu werden, so daß im
Brennraum ein Atmosphärendruck
von 300 bar oder mehr aufgebaut wird, vgl. 7.
Durch Aufheizen des Brennraums auf über 700°C wird der Atmosphärendruck
im Brennraum auf weit über
800 bar, beispielsweise etwa 1400 bar, gesteigert. Die letztlich
im Brennraum eingestellte Arbeitstemperatur und der dabei anstehende
Atmosphärendruck
werden für
eine vorgebbare, insb. vorab experimentell bestimmte, Haltezeit
auf einem möglichst
konstanten Niveau gehalten, so daß die verwendeten Materialien
schließ gut
aneinander haften. Nach dem Ablauf der Haltezeit werden Arbeitsdruck und
-temperatur in geeigneter Weise mit vorab entsprechend bestimmten
Zeitverläufen
wieder abgebaut.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die wenigstens zwei
für das
Bauteil 1 verwendeten Materialien hinsichtlich einer werkstofflichen
Eigenschaft, wie z. B. der bereits erwähnten Schmelztemperatur, der
Bruchfestigkeit und/oder dem Elastizitätsmodul, einander im wesentlichen gleich
oder zumindest ähnlich.
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Nach
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehene,
daß das
Verbund-System weiters wenigstens auch ein drittes Bauteil 3 umfaßt, das
am ersten Bauteil 1 und/oder am zweiten Bauteil 2,
insb. ebenfalls stoffschlüssig, fixiert
ist. Beispielsweise kann – wie
bereits erwähnt – eines
der Bauteile 1, 2 des Verbund-Systems ein Metallkörper sein,
der auf das anderen, als Meßohr des
Meßaufnehmers
dienenden Bauteil aufgeschoben und daselbst fixiert ist, während das
dritte Bauteil 3 als ein Trägerelement – beispielsweise ein Trägerrohr – des Meßaufnehmers
ausgebildet ist, das mittels des insoweit als erster Koppler dienenden
Metallkörpers
und ggf. eines von diesem beabstandet am Meßrohr fixierten weiteren, zweiten
Kopplers an das Meßrohr
gekoppelt ist, vgl. hierzu auch die bereits erwähnten US-B- 68 51 323, US-B
65 19 828 oder der US-B 65 98 281, US-A 60 47 457. Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung dieser Weiterbildung der Erfindung besteht
das Meßrohr,
wie bereits erwähnt,
in überwiegendem
Maße aus
Titan, Tantal oder Zirkonium, während
das Trägerelement überwiegend
aus Stahl oder Edelstahl besteht. Ferner ist das Composite-Bauteils 1 dabei
anteilig aus Stahl und in entsprechendem Maße aus Titan, Tantal oder Zirkonium oder
zumindest aus einem mit dem Meßrohr
stoffschlüssig
verbindbaren Material aufgebaut, so daß das Composite-Bauteil 1 sowohl
mit dem hier als Meßrohr
ausgebildeten zweiten Bauteil als auch mit dem hier als Trägerrohr
ausgebildeten dritten Bauteil verlötet und/oder verschweißt werden
kann. Insoweit besteht also das dritte Bauteil 3 einerseits
aus einem Material, das sich hinsichtlich wenigstens einer physikalischen
und/oder chemischen Eigenschaft, insb. einer Schmelztemperatur,
eines Wärmeausdehnungskoeffizienten
und/oder hinsichtlich des Elastizitätsmoduls etc., von einem Material
des zweiten Bauteils 2 unterscheidet. Gleichermaßen kann
das dritte Bauteil 3 darüber hinaus aus einem Material
bestehen, das hinsichtlich wenigstens einer physikalischen und/oder
chemischen Eigenschaft, insb. einer Schmelztemperatur und/oder eines
Wärmeausdehnungskoeffizienten
etc., zumindest insofern gleich ist mit dem Material des zweiten
Bauteils 2, daß es
mit diesem über
die einander gleichenden Materialien stoffschlüssig verbindbar ist. Dementsprechend
ist nach einer weiteren Ausgestaltung dieser Weiterbildung der Erfindung
das erste Bauteil 1 sowohl mit dem zweiten Bauteil 2 als
auch mit dem dritten Bauteil 3 jeweils zumindest abschnittsweise
stoffschlüssig,
beispielsweise durch Löten
oder Schweißen,
verbunden.
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Es
sei an dieser Stelle noch erwähnt,
daß insbesondere
bei der Verwendung nur eines einzigen Meßrohrs im Meßaufnehmer 100 das
vorgenannte Trägerelement
sowohl als Halterung für
Meßrohr,
Erregeranordnung sowie Sensoranordnung als auch als Gegenschwinger
zum Meßrohr
dient, mittels dem im Betrieb allfällige Störschwingungen kompensiert oder
zumindest verringert werden. Dementsprechend ist nach einer Ausgestaltung
der dieser Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß das dritte Bauteil 3 als
ein das Meßrohr
umhüllender,
insb. zylindrischer und im wesentlichen koaxial zum Meßrohr ausgerichteter,
Gegenschwinger des Meßaufnehmers
ausgebildet ist. Nach einer anderen Ausgestaltung der vorbeschriebenen
Weiterbildung ist das dritte Bauteil 3 auch als das bereits
erwähnte,
endseitig am Meßrohr
fixierte und dieses umhüllende
Aufnehmer-Gehäuse
des Meßaufnehmers 100 ausgebildet. Gleichwohl
kann auch der oben erwähnte
zweite Koppler oder auch einer der oben erwähnten Flansche jeweils als
das dritte Bauteil 3 des Verbund-Systems angesehen werden,
daß in
diesem Falle vom ersten Bauteil 1 beabstandet angeordnet
und zum ersten Bauteil 1 im wesentlichen identisch ausgebildet
ist.
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Wie
sich aus der Gesamtheit der vorangehenden Erläuterungen unschwer erkennen
läßt, ist ein
Vorteil der Erfindung im besonderen darin zu sehen, daß sie auch
für die
Anwendung auf Bauteile von Meßaufnehmern
vom Vibrationstyp geeignet ist, welche Bauteile aus verschiedenen
Materialien bestehen, und welche Bauteile sich in der Weise stofflich
voneinander unterscheiden, daß sie
auf herkömmliche
Art nicht oder nur mit erheblichem fertigungstechnischen Aufwand
miteinander verschweißbar
wären.
Somit kann unter Anwendung der vorliegenden Erfindung im Vergleich
zu herkömmlichen Meßaufnehmern
vom Vibrationstyp eine Auszugsfestigkeit des Verbund-Systems und
insoweit auch eine Dauerfestigkeit des Verbund-Systems erheblich verbessert werden.
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Neben
der Maximierung der Auszugsfestigkeit des Verbund-Systems kann auch
die Vibrationsfestigkeit und somit auch eine maximal mögliche oder zulässige Schwingspielzahl
für das
Meßrohr
zu erhöht
werden. In Kenntnis der Erfindung und vor dem Hintergrund des eingangs
referierten Standes der Technik, insb. der US-A 56 10 342, der US-A
60 47 457, der US-A 61 68 069, der US-B 65 19 828, der US-B 65 98
281 oder der WO-A 03/048693, besteht für den Fachmann auch keinerlei
Schwierigkeit darin, die für
die jeweilige Anwendung geeigneten Materialien für die Bauteile sowie die optimalen
Parameter, sei es nun hinsichtlich der tatsächlichen Dimensionierung der
Bauteile des Verbund-Systems oder auch der hinsichtlich der Einstellung
der für
die Fertigung verwendeten Werkzeuge und Maschinen, zu ermitteln.
Gleichermaßen
besteht nunmehr für
den Fachmann auch keine Schwierigkeit darin, das erfindungsgemäße Verfahren
entsprechend den konkreten Anforderungen an die Haltbarkeit des
Verbund-Systems anzupassen und hinsichtlich der Fertigungsabläufe zu optimieren.