DE19819753C2 - Verfahren zum Messen eines Massestromes nach dem Coriolis-Prinzip und Massedurchflußmeßgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen eines Masse­ stromes nach dem Coriolis-Prinzip sowie ein Massedurchflußmeß­ gerät, das nach diesem Prinzip arbeitet.

Meßgeräte zum Messen des Massestromes strömender Medien wie Flüssigkeiten, Gase, Schlämme oder dergleichen sind seit länge­ rer Zeit bekannt. Ein Beispiel eines derartigen Meßgerätes ist in der EP 0 109 218 T1 beschrieben. Zwei U-förmige, parallel ange­ ordnete Rohre werden in der Art einer Stimmgabel mit einem elektromagnetischen Schwingungserzeuger in ihren ersten Reso­ nanzschwingungsmodus versetzt. Ein die Rohre durchströmender Massestrom erzeugt Coriolis-Kräfte, die das Rohr in dem zweiten Resonanzschwingungsmodus elastisch auslenken durchbiegen las­ sen. Die Auslenkung ist direkt proportional zum hindurchströ­ menden Massestrom.

Aus der US-A-5,129,263 ist ein Meßgerät mit einem S-förmigen Meßrohr bekannt geworden, das eine mit der oben genannten Vor­ richtung vergleichbare Funktionsweise aufweist. Das Rohr wird mit zwei Schwingungserzeugern zum Schwingen in dem ersten Reso­ nanzschwingungsmodus angeregt, der die parallele Schwingungsbe­ wegung des mittleren geraden Rohrabschnitts darstellt. Die Coriolis-Ablenkung ist hier als eine Rotationsbewegung um die zentrale Achse beschrieben und stellt auch wieder den zweiten Resonanzschwingungsmodus dar.

Messgeräte mit geraden Messrohren sind in der EP 0 578 113 A2, der DE 36 32 851 C2 und in der US-A-4,703,660 beschreiben. Bei all diesen Messgeräten werden die Messrohre in ihrem Mittelbereich im ersten Resonanzschwingungsmodus erregt und die Coriolis-Kräfte verbiegen das Messrohr im zweiten Resonanzschwingungsmodus, der bei dem geraden Messrohr eine in etwa sinusförmige Wellenbewegung darstellt.

Somit ist ein Verfahren zum Messen eines Massestromes nach dem Coriolis-Prinzip bekannt, bei dem der Massestrom beim Durchströmen eines in Schwingung versetzten Messrohres durch Coriolis-Kräfte eine Auslenkung des Messrohres erzeugt, die massestromabhängig ist und mittels eines Sensors erfasst wird.

Des Weiteren ist ein Massedurchflussgerät nach dem Coriolis-Prinzip bekannt, das ein Messrohr, eine Halteeinrichtung, die das Messrohr an seine beiden Enden lagert und eine Zuleitung und eine Ableitung für einen Massestrom durch das Messrohr bildet, zumindest einen Schwingungserzeuger für das Messrohr, zumindest einen Sensor, der die Auslenkungen des Messrohres aufgrund von Coriolis-Kräften detektiert, und eine Konverter zum Konvertiern des Sensorsignals in ein Massestromsignal aufweist.

In der JP 63-314415 wird ein Meßrohr in S-Form mit drehfest angeordneten Rohrenden beschrieben. Das Messrohr ist in seinem Mittelpunkt durch eine Halterung festgelegt. Dadurch wird seine Verlagerung beim Schwingen verhindert, so dass hier ein Schwingungstotpunkt vorliegt. Durch einen Schwingungserzeuger wird der eine gebogene Rohrabschnitt des Meßrohrs in Schwingung versetzt, während sich die Schwingung mit derselben Frequenz auf den anderen gebogenen Rohrabschnitt überträgt. Die beiden Rohrenden werden nicht in Schwingung versetzt. Sensoren im Bereich der gebogenen Rohrabschnitte messen die torsionsförmige Auslenkung des Meßrohrs aufgrund der Coriolis-Kräfte.

Die DE 43 27 052 C3 betrifft ein Massendurchflussgerät, welches eine S-förmige Coriolis-Leitung aufweist, die die schwingfähige und verformbare Meßleitung darstellt. An ihren beiden äußerem Schenkeln ist die Coriolis-Leitung in zwei Einspannpunkten eingespannt. Zwei als Piezoelemente ausgebildete Meßwertaufnehmer sind derart angeordnet, dass sie an ihren Enden einerseits mit dem mittleren Schenkel und andererseits jeweils mit einem der beiden äußeren Schenkel der S-förmigen Coriolis-Leitung verbunden sind. An jedem Scheitelpunkt der S-förmigen Coriolis- Leitung ist ein Schwingungserzeuger angeordnet. Die Anregung der S-förmigen Coriolis-Leitung erfolgt derart, dass die Anregungs-Schwingung in der Ebene der S-förmigen Coriolis-Leitung liegt. Durch die Coriolis-Kräfte wird das eine Piezolelement durch dehnende Kräfte gestreckt, während gleichzeitig das andere Piezoelement durch stauchenden Kräfte komprimiert wird. Die Auswertung erfolgt durch Summierung oder durch Differenzbildung der beiden Messwerte der Piezoelemente.

Für eine Massendurchflussmessung mit der beschriebenen Anordung ist es erforderlich, dass die gesamte S-förmige Coriolis-Leitung schwingfähig und in Reaktion auf die Coriolis-Kräfte verformbar ist.

Die US 4,781,069 offenbart ein Masssedurchflußmeßgerät mit einem Paar parallel zueinander angeordneter und voneinander beabstandeter schleifenförmig gebogener Meßrohre, die parallele Massestromdurchflussbahnen bilden, deren jeweilige Rohrenden drehfest über Halterungen und Platten verbunden sind, die vorbestimmte Steifigkeitseigenschaften in Richtung der X, Y und Z- Achsen aufweisen. Die Bereiche der Messrohre zwischen den Rohrenden werden mittels Schwingungserzeugern zueinander in eine Erregungsschwingung versetzt. Ein durch die Meßrohre geführter Massestrom bewirkt eine Auslenkung der vorgenannten Bereiche der Messrohre zueinandner aufgrund von durch den Massestrom erzeugten Coriolis-Kräften.

Die in den genannten Druckschriften beschriebenen Messgeräte weisen die gleichen, nachfolgend angeführten Probleme und Nachteile auf.

Die Rohrsteifigkeit, die Resonanzfrequenzen und der Betrag der Auslenkung oder Verbiegung durch die Coriolis-Kräfte sind voneinander abhängig. Daher ist es nicht möglich, kleinere Messgeräte mit höheren Resonanzfrequenzen und größeren Coriolis- Ablenkungen zu bauen. Dieses Problem wird anhand eines Meßgerä­ tes mit U-förmigem Meßrohr erläutert. Bei gegebenem Werkstoff des Rohres (z. B. rostfreier Stahl), bei gegebenem Durchmesser und gegebener Wandstärke hängt die Steifigkeit nur von der Län­ ge des U-förmigen Rohres ab. Ein langes U-förmiges Rohr hat ei­ ne geringe Steifigkeit und daher eine niedrige Resonanzfrequenz und es zeigt eine große Reaktion auf Coriolis-Kräfte. Ein klei­ nes oder kurzes Rohr hat eine hohe Steifigkeit, eine hohe Reso­ nanzfrequenz und eine geringe Reaktion auf Coriolis-Kräfte. Da normale elektrische Antriebe und Anlagenteile Störschwingungen mit einer Frequenz von üblicherweise zwischen 20 und 150 Hz er­ zeugen und Meßgeräte diesen Frequenzbereich daher meiden soll­ ten, sollte ein auf dem Coriolis-Prinzip basierendes Masse­ durchflußmeßgerät höhere Resonanzfrequenzen als 150 Hz aufwei­ sen. Dann ist jedoch die Steifigkeit relativ groß und das An­ sprechen bzw. die Reaktion auf Coriolis-Kräfte vergleichsweise gering, so daß hochauflösende Konverter erforderlich sind, die jedoch teuer sind. Daher haben U- oder S-förmige Meßrohre erste Erregerresonanzfrequenzen von etwa 70-90 Hz.

Die Meßgeräte der oben genannten Druckschriften messen den Mas­ sestrom direkt. Da sie jedoch den ersten Resonanzschwingungsmo­ dus für die Erregung und den zweiten Resonanzschwingungsmodus für die Coriolis-Auslenkungen verwenden, weisen sie einen dyna­ mischen Verstärkungsfaktor auf, der die Meßgeräte in gewissem Maß von der Dichte des Massestromes abhängig macht. Der dynami­ sche Verstärkungsfaktor ist definiert (siehe: H. Raszillier, N. Alleborn and F. Durst: Mode Mixing in Coriolis flowmeters, Applied Mechanics 63 (1993) 219-227, equation 29) als:

Y = 2/(1 - fc²/fe²)

wobei mit fc die Resonanzfrequenz des Coriolis-Schwingungsmodus und mit fe die Resonanzfrequenz des Erregerschwingungsmodus be­ zeichnet ist. Da sich beide Frequenzen mit der Dichte des Ma­ ssestromes ändern, ist der Meßbereich des Coriolis-Meßgerätes dichteabhängig. Dieser Nachteil kann im wesentlichen dadurch überwunden werden, daß bei gegebenem Rohr und einer gegebenen Höhe der U-Form eine bestimmte Weite der U-Form gewählt wird. Dann ist jedoch die Form vollständig abhängig von physikali­ schen Gesetzen, die relativ große und damit schwere und teuere Meßgeräte bedingen.

Die in den oben genannten Druckschriften beschriebenen Meßgerä­ te verwenden zur Schwingungserregung eine Biegebewegung oder eine Mischung aus Biegung und Torsion. Beim Biegen eines Rohres erhält dieses im Biegebereich einen ovalen Querschnitt und das Rohrvolumen ändert sich somit. Daher senden diese Detektoren oder Meßanordnungen ihre Resonanzfrequenz als kleine pulsieren­ de Stoßwellen in das Rohr und die Anschlußrohrleitung, was zu Reflexionen an Blindflanschen und anderen Hindernissen und so­ mit zu Eigenstörungen führen kann. Dieses Sendeproblem ist als "cross talk" (ISO 10 790 Norm) bekannt, wenn sich dadurch zwei in Reihe oder parallel angeordnete Meßgeräte gegenseitig beein­ flussen. Weiterhin erzeugt das Sendeproblem eine Viskositätsab­ hängigkeit der Meßgeräte, weil durch die Volumenänderung Rei­ bung entsteht und somit die Messung nicht mehr ideal konserva­ tiv ist.

All diese Probleme entstehen dadurch, daß die bekannten Meß­ geräte den ersten und den zweiten Resonanzschwingungsmodus an dem einen Meßrohr verwenden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein oben angegebenes Verfahren zum Messen eines Massestromes nach dem Coriolis-Prinzip anzugeben, mit dem eine verbesserte Meßge­ nauigkeit bei verringertem Meßaufwand erzielbar ist. Es ist ei­ ne weitere Aufgabe der Erfindung, ein Massedurchfluß­ meßgerät der obigen Art mit einem verbesserten Aufbau zu schaf­ fen, der eine freiere konstruktive Gestaltung bei verbesserter Meßfähigkeit gestattet.

Die erstgenannte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei dem oben angegebene Verfahren erfindungsgemäß das Meßrohr, das bezüglich seinem Mittelpunkt symmetrisch gebildet und an seinen beiden Rohrenden um seinen Mittelpunkt schwingfähig gelagert ist, über seine beiden Rohrenden in eine Erregerschwingung um seinen Mit­ telpunkt versetzt wird, ein Massestrom durch das Meßrohr ge­ führt wird, und eine Auslenkung des Meßrohres zwischen den Roh­ renden aufgrund von durch den Massestrom erzeugten Coriolis- Kräften mit wenigstens einem Sensor erfaßt wird. Bei dieser Verfahrensweise wird die Erregerschwingung von den Resonanz­ schwingungseigenschaften des Meßrohres getrennt und entkoppelt. Somit kann die Resonanzfrequenz der Erregerschwingung unabhän­ gig von dem Resonanzschwingungsmodus des Meßrohres eingestellt und an extern eingeleitete Störschwingungen angepaßt werden, indem die Frequenz der Erregerschwingung über die Frequenzen der Störschwingungen eingestellt wird.

Die zweitgenannte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei dem oben genannten Massedurchflußmeßgerät mit den Merkmalen des Oberbe­ griffs des Anspruchs 3 erfindungsgemäß die Halteeinrichtung durch den Schwingungserzeuger in eine Erregerschwingung um eine Hauptachse versetzt wird, die durch den Mittelpunkt des Meßroh­ res verläuft, so daß die Rohrenden des Meßrohres mit der Erre­ gerbewegung schwingen. Hierbei kann die Halteeinrichtung mit einer bestimmten Erregerfrequenz in Resonanzschwingung kommen, die vom Meßrohr entkoppelt ist, um den Einfluß extern aufge­ brachter Störschwingungen zu minimieren.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Massedurchflußmeßgerätes sind in den Unteransprüchen angegeben.

Wenn die Halteeinrichtung von zwei Torsionsrohren, die beid­ seits der Halteeinrichtung und koaxial zur Hauptachse angeord­ net und eine torsionsfedernde Verbindung mit einem Gehäuse bil­ den, um die Hauptachse schwingfähig gelagert ist, so entsteht eine schwingfähige Meßanordnung innerhalb des Gehäuses, bei der die reine Torsion der Torsionsrohre ohne deren Biegung keine Querschnitts- und Volumenänderung bewirkt.

Zweckmäßigerweise weist die Halteeinrichtung einen Mittelblock, an dem die Torsionsrohre fest angebracht sind, und zwei sich vom Mittelblock aus erstreckende und als Massestromleitungen dienende Halterungen für das Meßrohr auf. Die genannten Einzel­ teile können zu der Halteeinrichtung fest zusammengebaut werden oder die Halteeinrichtung ist als einstückiges Gußteil herge­ stellt, wobei die Masse der Halteeinrichtung in Abhängigkeit von der gewünschten Resonanzfrequenz festgelegt werden kann.

Zur Verbesserung des Meßverhaltens kann eine Kompensation der in der Meßanordnung erzeugten Kräfte vorgenommen werden, indem zwei Meßanordnungen, die jeweils ein Meßrohr, eine Halteein­ richtung und zwei Torsionsrohre aufweisen, in dem Gehäuse ne­ beneinander angeordnet und an den zugeordneten Torsionsrohren miteinander verbunden sind.

Vorzugsweise ist die Halteeinrichtung starr im Verhältnis zur Torsionssteifigkeit der Torsionsrohre ausgebildet, um mit einer Eigenfrequenz zu schwingen, die höher ist als die Frequenz des Resonanzschwingungsmodus der Torsionsrohre.

Das erfindungsgemäße Massedurchflußmeßgerät gestattet eine weitgehende Gestaltungsfreiheit. So kann das Meßrohr linear ausgebildet und symmetrisch und insbesondere senkrecht zur Hauptachse angeordnet sein. Jedoch sind statt der geraden Form und der zur Hauptachse rechtwinkligen Anordnung auch beliebige andere Formen und Anordnungen für das Meßrohr und auch für die Zuleitungen in der Halteeinrichtung möglich, ohne daß das Me­ ßergebnis nachteilig beeinflußt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Massedurchflußmeßgerät können somit zur Schwingungserregung zwei koaxial angeordnete, voneinander beabstandete Torsionsrohre vorgesehen sein, die an den entfernteren Außenrändern in einer Halterung oder einem Gehäuse starr befestigt sind. In der Mitte zwischen den beiden Torsionsrohren ist eine steife Halteeinrichtung angeordnet, an der die innen­ liegenden Enden der Torsionsrohre starr befestigt sind. Die Halteeinrichtung wird durch einen oder mehrere elektromagneti­ sche Schwingungserzeuger in eine reine Torsionsresonanzschwin­ gung um die gemeinsame Rohrachse angeregt, so daß die zwei Tor­ sionsrohre als Torsionsfedern wirken bzw. verwendet werden. Der Massestrom kann durch diese beiden Torsionsrohre selbst oder durch ein Rohr, einen Schlauch oder eine ähnliche Führung in­ nerhalb der beiden Torsionsrohre und der Halteeinrichtung ge­ führt werden. Die steife Halteeinrichtung hält das Meßrohr für die Coriolis-Ablenkung vorzugsweise senkrecht zu der gemeinsa­ men Mittel- oder Hauptachse der Torsionsrohre. Das Meßrohr und die Halteeinrichtung ist symmetrisch zu dieser Achse angeord­ net. Die Halteeinrichtung lenkt und leitet den Massefluidstrom zu dem Einlaßende und von dem Auslaßende des Meßrohres.

Zwei dieser Meßanordnungen können in einer Halterung oder dem Gehäuse nebeneinander angeordnet sein und parallel im Sinne ei­ ner Stimmgabel zur Kraftkompensierung wirken.

Die Meßanordnung wird in einem reinen Torsionsschwingungsmodus angeregt, eine Volumenänderung der Zuleitung durch Deformation oder Querschnittsveränderung tritt nicht auf. Daher kann das Meßgerät in die Rohrleitung weder hydraulische Selbststörungen noch Nebensprechen (cross talk) senden und eine Viskositätsab­ hängigkeit tritt nicht auf.

Die Erregerresonanzfrequenz wird nur von der Steifigkeit der Torsionsrohre und der Massenträgheit der Halteeinrichtung ein­ schließlich des Meßrohres bestimmt. Daher kann die Erreger­ frequenz so hoch wie nötig gewählt werden, um höher zu sein wie die üblicherweise vorhandenen Störschwingungen in Anlagenteilen oder dergleichen in der Umgebung des Meßgerätes.

Das Meßrohr wird durch die Coriolis-Kräfte des Massestromes in seinem ersten Resonanzschwingungsmodus ausgelenkt und gebogen. Diese Resonanzfrequenz ist lediglich vom Durchmesser, der Wand­ stärke, dem Werkstoff und der Länge des Meßrohres bestimmt und kann daher durch Wahl der Form und des Werkstoffs der Torsions­ rohre unabhängig gewählt und festgelegt werden. Somit können die Resonanzfrequenz der Torsions- oder Erregerrohre und die Resonanzfrequenz des Meßrohres derart gewählt werden, daß der dynamische Verstärkungsfaktor unabhängig von der Dichte kon­ stant ist.

Jegliche Deformation des Gehäuses des Meßgerätes über die damit verbundenen Rohrleitungen, die nicht notwendigerweise symme­ trisch zu der Achse der Torsionsrohre sein müssen, kann ledig­ lich das Erregersystem und nicht das Meßrohr deformieren, wobei vorausgesetzt ist, daß die Halteeinrichtung ausreichend starr ausgebildet ist. Daher beeinflussen von außen auf das Meßgerät einwirkende Kräfte den Meßvorgang und das Meßergebnis nicht und führen nicht zu Nullpunkt-Stabilitätsproblemen beim praktischen Betrieb des Meßgerätes.

Somit löst das erfindungsgemäße Meßgerät allgemein vorhandene Probleme, die bei den bekannten, auf Messung der Coriolis- Kräfte beruhenden Massedurchflußmeßgeräten auftreten, wie Null­ punkt-Instabilität aufgrund äußerer Kräfte, cross talk und Selbststörung, niedrige Resonanzfrequenzen und Dichte­ abhängigkeit.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels eines erfindungsgemäßen Meßgerätes unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in einer Draufsicht in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Masse­ durchflußmeßgerätes;

Fig. 2 in einer Seitenansicht das in Fig. 1 dargestellte Meß­ gerät mit zwei Meßanordnungen;

Fig. 3 in einer schematischen Darstellung eine Anordnung eines geraden Meßrohres;

Fig. 4 in einer schematischen Darstellung eine Anordnung eines einen alternativen Strömungsweg bildenden Meßrohres; und

Fig. 5 in einer schematischen Darstellung die Auslenkung eines Meßrohres eines erfindungsgemäßen Meßgerätes.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfin­ dungsgemäßen Massedurchflußmeßgerätes dargestellt. Das Meßgerät weist ein Gehäuse 1 mit darin angeordneter Meßanordnung 2 auf, die ein Meßrohr 3, eine Halteeinrichtung 4 für das Meßrohr 3. und Zu- und Ableitungen für den Massestrom in Form von zwei Torsionsrohren 5, 5' enthält. Die zwei Torsionsrohre 5, 5' er­ strecken sich koaxial entlang einer Mittel- oder Hauptachse Z von zwei gegenüberliegenden Stirnwänden 6, 6' zweier z. B. zy­ lindrischer Gehäusearme 7, 7' gegen die Gehäusemitte und sind an ihren Durchführungen 8, 8' durch die jeweilige Stirnwand 6 und 6' der Gehäusearme 7 bzw. 7' starr befestigt. An ihren in­ neren, einander zugekehrten Enden 9, 9' sind die Torsionsrohre 5, 5' an einem Mittelblock 10 der Halteeinrichtung 4 starr be­ festigt. Die jeweilige starre Befestigung der Torsionsrohre 5, 5' erfolgt beispielsweise durch Hartlöten oder durch Ver­ schweißen.

Der Mittelblock 10 der Halteeinrichtung 4 weist ein zentrales Loch oder eine Durchgangsöffnung 11 auf, die rechtwinklig zur Hauptachse Z ausgerichtet ist und durch die das Meßrohr 3 eben­ falls rechtwinklig zur Hauptachse Z verläuft. Der Durchmesser der Durchgangsöffnung 11 ist ausreichend groß gewählt, um dem Meßrohr 3 ein freies Schwingen im Meßbetrieb ohne Berührung des Mittelblockes 10 zu gestatten. Die Halteeinrichtung 4 weist desweiteren zwei Halterohre 12, 12' auf, die sich von dem Mit­ telblock 10 aus in einer gemeinsamen Ebene radial zur Hauptach­ se Z in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, und die zusam­ men mit zwei Haltern 13, 13', die am äußeren Ende der Halteroh­ re 12, 12' angebracht sind, einen Strömungsweg für den Masse­ strom bilden, wobei der Strömungsweg von dem ersten Torsions­ rohr 5, einem Umlenkungskanal 14 um 90° im Mittelblock 10, dem Halterohr 12, einem Umlenkungskanal 15 um 180° im Halter 13 bis zu einem Einlaßende 16 des Meßrohres 3 sowie von einem Ausla­ ßende 16' des Meßrohres 3 in gleicher Weise durch einen Umlen­ kungskanal 15' um 180° im Halter 13' durch das Halterohr 12' zurück zu einem Umlenkungskanal 14' um 90° im Mittelblock 10 und in das Torsionsrohr 5'. Die Durchströmung kann auch in ent­ gegengesetzter Richtung erfolgen.

Die Halteeinrichtung 4 ist somit mit dem Gehäuse 1 nur über die beiden Torsionsrohre 5, 5' verbunden und kann in Abhängigkeit von der Torsionssteifigkeit der beiden Torsionsrohre 5, 5' um die Hauptachse Z schwingen. Alle Teile der Halteeinrichtung 4 weisen eine hohe Steifigkeit und damit höhere Eigenresonanzfre­ quenzen auf als die erregte Torsions-Oszillationsbewegung der Halteeinrichtung 4.

In dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Halteeinrichtung 4 aus dem Mittelblock 10, den beiden Hal­ terohren 12, 12' sowie den beiden Haltern 13, 13' zusam­ mengebaut. Vorzugsweise ist die gesamte Halteeinrichtung 4 ein einstückiges Teil, das beispielsweise durch Gießen hergestellt ist.

Der bevorzugte Strömungsweg mit geraden Halterohren 12, 12' und geradem Meßrohr 3, das senkrecht zur Hauptachse Z verläuft, ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Jedoch kann das Meßrohr 3 die Hauptachse Z auch unter einem Winkel schneiden und die Hal­ terohre 12, 12' können ebenfalls schräg zur Hauptachse Z verlaufen. Der Massestrom kann auch innerhalb der Halteeinrich­ tung 4 jeden beliebigen Weg nehmen und auch das Meßrohr 3 kann jegliche von der linearen Form abweichende Form aufweisen, so­ lange die Form symmetrisch bezüglich der Hauptachse Z ist. Ein alternativer Strömungsweg ist in Fig. 4 schematisch darge­ stellt.

Zwei elektromagnetische Schwingungserreger 17, 17' sind an den die Strömung umlenkenden Haltern 13, 13' angebracht und können die Meßanordnung 2 in eine Erregerresonanzschwingung um die Hauptachse Z versetzen. Zwei Sensoren 18, 18' sind dem Meßrohr 3 zugeordnet, um die Verbiegungen des Meßrohres 3, die durch die Coriolis-Kräfte erzeugt werden und dem Massestrom propor­ tional sind, in bekannter Weise aufzunehmen. Die Signale der Sensoren 18, 18' werden in bekannter Weise in ein dem Masse­ strom proportionales Meßsignal mittels einer entsprechenden Schaltungselektronik umgewandelt.

Neben der beschriebenen Meßanordnung 2 kann eine weitere glei­ che Meßanordnung in dem Gehäuse 1 angeordnet sein, wobei beide parallel arbeiten und sie zur Kraftkompensation an zwei Knoten- oder Verbindungsplatten 19, 19', mit denen die Torsionsrohre 5 bzw. 5' der beiden Meßanordnungen 2 miteinander verbunden sind, gekoppelt sind. In Fig. 2 ist dargestellt, wie die beiden Meß­ anordnungen 2 in der Art von Torsionsstimmgabeln arbeiten, wo­ bei die Pfeile E, E' die schwingenden Bewegungen der beiden Meßanordnungen 2 aufgrund der Erregerschwingungen darstellen.

In Fig. 5 ist die Auslenkung des Meßrohres 3 um die Hauptachse Z durch die Erregerbewegung (Kurve a) sowie eine mögliche Ver­ formung des Meßrohres 3 durch die Coriolis-Kräfte (Kurve b) über die Länge des Meßrohres 3 (horizontale Achse) schematisch dargestellt.

Claims (9)

1. Verfahren zum Messen eines Massestromes nach dem Corio­ lis-Prinzip, wobei der Massestrom beim Durchströmen ei­ nes in Schwingung versetzten Meßrohres, das bezüglich seinem Mittelpunkt symmetrisch gebildet und an seinen beiden Rohrenden um seinen Mittelpunkt schwingfähig ge­ lagert ist, durch Coriolis-Kräfte eine massestromabhän­ gige Auslenkung des Meßrohres erzeugt, dadurch gekennzeichnet,
daß das Meßrohr (3) an seinen beiden Rohrenden (16, 16') in eine Erregerschwingung um seinen Mittelpunkt (Z) ver­ setzt wird,
daß ein Massestrom durch das Meßrohr (3) geführt wird, und
daß die durch die Coriolis-Kräfte bewirkte Auslenkung des Meßrohres (3), die in seinem Mittelpunkt (Z) zwi­ schen den Rohrenden (16, 16') maximal ist, mit wenig­ stens einem Sensor (18, 18') erfaßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz der Erregerschwingung unabhän­ gig von dem Resonanzschwingungsmodus des Meßrohres (3) eingestellt wird.

3. Massedurchflußmeßgerät nach dem Coriolis-Prinzip, ent­ haltend
ein Meßrohr (3),
eine Halteeinrichtung (4), die das Meßrohr (3) an seinen beiden Enden (16, 16') lagert und eine Zuleitung und ei­ ne Ableitung für einen Massestrom durch das Meßrohr (3) bildet,
zumindest einen Schwingungserzeuger (17, 17') für das Meßrohr (3),
zumindest einen Sensor (18, 18'), der die Auslenkungen des Meßrohres (3) aufgrund von Coriolis-Kräften detek­ tiert, und
einen Konverter zum Konvertieren des Sensorsignals in ein Massestromsignal,
wobei die Halteeinrichtung (4), die starr ist im Vergleich zum Meßrohr (3), durch den Schwingungser­ zeuger (17, 17') in eine Erregerschwingung um eine Hauptachse (Z) versetzt wird, die durch den Mittelpunkt des Meßrohres (3) verläuft, so daß die Rohrenden (16, 16') des Meßrohres (3) mit der Erregerbewegung schwin­ gen,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Meßrohr (3) linear ausgebildet und symmetrisch und insbesondere senkrecht zur Hauptachse (Z) angeordnet ist.

4. Massedurchflußmeßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (4) mit zwei Torsionsrohren (5, 5'), die beidseits der Halteeinrichtung (4) und koaxial zur Hauptachse (Z) angeordnet und eine torsionsfedernde Verbindung mit einem Gehäuse (1) bilden, um die Hauptachse (Z) schwingfähig gelagert ist.

5. Massedurchflußmeßgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (4) einen Mittelblock (10), an dem die Torsionsrohre (5, 5') fest angebracht sind, und zwei sich vom Mittelblock (10) aus erstreckende und als Massestromleitungen dienende Halterungen (12, 12', 13, 13') für das Meßrohr (3) aufweist.

6. Massedurchflußmeßgerät nach dem Coriolis-Prinzip, ent­ haltend
ein Meßrohr (3),
eine Halteeinrichtung (4), die das Meßrohr (3) an seinen beiden Enden (16, 16') lagert und eine Zuleitung und ei­ ne Ableitung für einen Massestrom durch das Meßrohr (3) bildet,
zumindest einen Schwingungserzeuger (17, 17') für das Meßrohr (3),
zumindest einen Sensor (18, 18'), der die Auslenkungen des Meßrohres (3) aufgrund von Coriolis-Kräften detek­ tiert, und
einen Konverter zum Konvertieren des Sensorsignals in ein Massestromsignal,
wobei die Halteeinrichtung (4) durch den Schwingungser­ zeuger (17, 17') in eine Erregerschwingung um eine Hauptachse (Z) versetzt wird, die durch den Mittelpunkt des Meßrohres (3) verläuft, so daß die Rohrenden (16, 16') des Meßrohres (3) mit der Erregerbewegung schwin­ gen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Halteeinrichtung (4) mit zwei Torsionsrohren (5, 5'), die beidseits der Halteeinrichtung (4) und koaxial zur Hauptachse (Z) angeordnet und eine torsionsfedernde Verbindung mit einem Gehäuse (1) bilden, um die Haupt­ achse (Z) schwingfähig gelagert ist
und einen Mittelblock (10), an dem die Torsionsrohre (5, 5') fest angebracht sind, und zwei sich vom Mittelblock (10) aus erstreckende und als Massestromleitungen die­ nende Halterungen (12, 12', 13, 13') für das Meßrohr (3) aufweist.

7. Massedurchflußmeßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßrohr (3) linear ausgebildet und symmetrisch und insbesondere senkrecht zur Hauptachse (Z) angeordnet ist.

8. Massedurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Meßanordnungen (2), die jeweils ein Meßrohr (3), eine Halteeinrichtung (4) und zwei Torsionsrohre (5, 5') aufweisen, in dem Gehäuse (1) nebeneinander an­ geordnet und an den zugeordneten Torsionsrohren (5, 5') zur Kraftkompensation miteinander verbunden sind.

9. Massedurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (4) starr im Verhältnis zur Torsionssteifigkeit der Torsionsrohre (5, 5') ausgebil­ det ist, um mit einer Eigenfrequenz zu schwingen, die höher ist als die Frequenz des Resonanzschwingungsmodus der Torsionsrohre (5, 5').