DE4417332C2 - Massendurchflußmeßgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Massendurchflußmeßgerät für strömende Medien, das nach dem Coriolis-Prinzip arbeitet, mit einer, das strömende Medium führenden Coriolis- Leitung, mit mindestens einem mit der Coriolis-Leitung verbundenen, die Coriolis-Lei­ tung anregenden Schwingungserzeuger und mit mindestens einem mit der Coriolis- Leitung verbundenen, Coriolis-Kräfte und/oder auf Coriolis-Kräften beruhende Co­ riolis-Schwingungen erfassenden Meßwertaufnehmer, wobei der Schwingungser­ zeuger und vorzugsweise auch der Meßwertaufnehmer außer mit der Coriolis-Lei­ tung ausschließlich mit jeweils einer, ausschließlich mit dem Schwingungserzeuger und ggf. dem Meßwertaufnehmer verbundenen Gegenmasse verbunden ist bzw. sind.

Ein solches Massendurchflußmeßgerät ist aus der WO 93/03.336 A1 bekannt.

Massendurchflußmeßgeräte für strömende Medien, die nach dem Coriolis-Prinzip ar­ beiten, sind ferner in verschiedenen anderen Ausführungen bekannt (vgl. z. B. die deutschen Offenlegungsschriften 26 29 833, 28 22 087, 28 33 037, 29 38 498, 30 07 361, 33 29 544, 34 43 234, 35 03 841, 35 05 166, 35 26 297, 37 07 777, 39 16 285, 40 16 207, 41 24 295, 41 43 361, 42 00 060, 43 27 052 und 44 13 239, die europäi­ schen Offenlegungsschriften 0 083 144, 0 109 218, 0 119 638, 0 196 150, 0 210 308, 0 212 782, 0 232 679, 0 235 274, 0 243 468, 0 244 692, 0 271 605, 0 275 367 und 0 282 552, die französische Offenlegungsschrift 2 598 801 sowie die USA-Patentschrif­ ten 4,491,009, 4,628,744, 4,666,421, 4,803,867 und 4,962,678) und finden in zuneh­ mendem Maße in der Praxis Verwendung.

Die bekannten Massendurchflußmeßgeräte für strömende Medien, die nach dem Co­ riolis-Prinzip arbeiten, werden als abgeschlossene Geräte, bestehend aus zwei im all­ gemeinen an einem Gehäuse befestigten Anschlußflanschen hergestellt, wobei in dem Gehäuse eine Coriolis-Leitung, mindestens ein mit der Coriolis-Leitung verbundener, die Coriolis-Leitung anregender Schwingungserzeuger und mindestens ein mit der Coriolis-Leitung verbundener, Coriolis-Kräfte und/oder auf Coriolis-Kräften beru­ hender Coriolis-Schwingungen erfassender Meßwertaufnehmer angeordnet sind. Um ein solches Massendurchflußmeßgerät beispielsweise in einer, ein strömendes Medium führenden Leitung in einem chemischen Betrieb einzusetzen, muß aus der das strö­ mende Medium führenden Leitung ein Abschnitt herausgetrennt werden, und an die verbleibenden Enden der Leitung müssen zu den Anschlußflanschen des Massen­ durchflußmeßgeräts korrespondierende Anschlußflansche angeschweißt werden. Zu diesem Zwecke muß entweder der Produktionsablauf unterbrochen werden, oder es muß eine Ausweichleitung zur Verfügung stehen. Die Installation bekannter Massen­ durchflußmeßgeräte für strömende Medien, die nach dem Coriolis-Prinzip arbeiten, er­ fordert demnach sowohl eine relativ arbeitsintensive Installation des Massendurch­ flußmeßgeräts als auch im allgemeinen eine Unterbrechung des Produktionsablaufes. Diese Probleme könnte man dadurch vermeiden, daß man Schwingungserzeuger und Meßwertaufnehmer an der bereits bestehenden Leitung anbringt. Hierbei ergibt sich jedoch als weiteres Problem, daß Schwingungserzeuger und Meßwertaufnehmer eine Abstützung an einem Widerlager erfahren müssen, um die Leitung anregen zu kön­ nen bzw. Coriolis-Kräfte und/oder auf Coriolis-Kräften beruhende Coriolis-Schwin­ gungen erfassen zu können. Die Anbringung solcher Widerlager ist jedoch bei­ spielsweise in komplexen, chemischen Anlagen nahezu unmöglich bzw. sehr auf­ wendig, so daß bislang keine Massendurchflußmeßgeräte existieren, bei denen ein Leitungsabschnitt einer bestehenden Leitung die Coriolis-Leitung bildet.

Ein ebenfalls aus der Notwendigkeit eines Widerlagers resultierendes Problem besteht bei den bekannten Massendurchflußmeßgeräten für strömende Medien mit Gehäuse und Anschlußflanschen und mit nur einer das strömende Medium führenden Coriolis- Leitung darin, daß dadurch, daß sich Schwingungserzeuger und Meßwertaufnehmer an dem Gehäuse als Widerlager abstützen, das Gehäuse in eine Schwingung um seine Ruhlage versetzt wird. Dies führt dazu, daß einerseits ein Teil der vom Schwingungs­ erzeuger aufgebrachten Schwingungsenergie verloren geht und daß andererseits Schwingungen der Anschlußleitungen das Meßergebnis leicht verfälschen können. Ein solches Problem betrifft z. B. das aus der US-4,831,885 bekannte Coriolis-Mas­ sendurchflußmeßgerät. Die Schwingungserzeuger dieses Coriolis-Massendurchfluß­ meßgeräts sind nämlich außer mit der Coriolis-Leitung und somit mit den dieser zuge­ ordneten Massen zusätzlich mit dem Gehäuse verbunden.

Eine bekannte Lösung dieses Problems besteht darin, zwei das strömende Medium führende Coriolis-Leitungen vorzusehen und den Schwingungserzeuger zwischen den beiden Coriolis-Leitungen anzuordnen, so daß das Gehäuse des Massendurch­ flußmeßgerätes von der Schwingung der Coriolis-Leitungen im Idealfall unbeeinflußt bleibt. Die Anordnung einer zweiten Coriolis-Leitung ist jedoch unter verschiedenen Gesichtspunkten problematisch. Zum einen erfordert sie einen relativ hohen Auf­ wand bei der Herstellung und zum anderen ist ein Massendurchflußmeßgerät mit zwei Coriolis-Leitungen wesentlich schwieriger zu reinigen.

Bei dem aus der WO 93/03.336 A1 bekannten Massendurchflußmeßgerät ist die Co­ riolis-Leitung durch den Schwingungserzeuger in der Senkrechten anregbar. Dies hat die Konsequenz, daß die Anregung der Coriolis-Leitung unsymmetrisch ist, weil der Anregungskraft des Schwingungserzeugers die Gewichtskräfte des Schwingungser­ zeugers und des Meßwertaufnehmers überlagert sind, und zwar in den beiden unter­ schiedlichen Anregungsrichtungen mit unterschiedlichem Vorzeichen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, das bekannte Massendurchfluß­ meßgerät so auszugestalten und weiterzubilden, daß es frei ist von der zuvor be­ schriebenen Unsymmetrie.

Das erfindungsgemäße Massendurchflußmeßgerät, bei dem die zuvor hergeleitete und dargelegte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Coriolis-Leitung durch den Schwingungserzeuger in der Waagerechten anregbar ist.

Somit überlagern auch bei dem erfindungsgemäßen Massendurchflußmeßgerät die Gewichtskräfte des Schwingungserzeugers, der Meßwertaufnehmer bzw. der Gegen­ massen die Anregungskräfte des Schwingungserzeugers. Diese Überlagerung wirkt jedoch in beiden Anregungsrichtungen gleich, so daß die durch den Schwingungser­ zeuger erfolgte Anregung der Coriolis-Leitung symmetrisch ist.

Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Massendurchflußmeßgerät auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, anderer­ seits auf die Beschreibung eines Beispiels eines Massendurchflußmeßgerätes in Ver­ bindung mit einer Zeichnung. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur ein Beispiel eines Massendurchflußmeßgerätes in einem nur schematisch dargestellten Ausschnitt einer komplexen, chemischen Anlage. Im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Lösung ist bei dem gezeigten Beispiel die Coriolis-Leitung durch den Schwingungserzeuger nicht in der Waagerechten, sondern in der Senkrechten anregbar.

Die Figur zeigt ein Massendurchflußmeßgerät für strömende Medien, das nach dem Coriolis-Prinzip arbeitet. Dieses Massendurchflußmeßgerät besteht aus einer das strömende Medium führenden, in der vorliegenden Ausführungsform geraden Corio­ lis-Leitung 1, einem mit der Coriolis-Leitung 1 verbundenen, die Coriolis-Leitung 1 anregenden Schwingungserzeuger 2 und zwei mit der Coriolis-Leitung 1 verbun­ denen, Coriolis-Kräfte und/oder auf Coriolis-Kräften beruhende Coriolis-Schwingun­ gen erfassenden Meßwertaufnehmern 3. Der Schwingungserzeuger 2 und die Meß­ wertaufnehmer 3 sind außer mit der Coriolis-Leitung 1 ausschließlich mit jeweils einer ausschließlich mit dem Schwingungserzeuger 2 und den Meßwertaufnehmern 3 ver­ bundenen Gegenmassen 4 verbunden.

Bei dem in der Figur dargestellten Massendurchflußmeßgerät dient als Coriolis-Lei­ tung 1 ein Leitungsabschnitt einer bestehenden Leitung, hier einer Leitung innerhalb einer nur schematisch dargestellten, komplexen, chemischen Anlage.

Besonders vorteilhaft ist das Massendurchflußmeßgerät dadurch ausgestaltet, daß der als Coriolis-Leitung 1 dienende Leitungsabschnitt möglichst symmetrisch zwischen zwei Einspannpunkten der bestehenden Leitung angeordnet ist. Hierdurch wird ge­ währleistet, daß eine möglichst symmetrische Schwingung der Coriolis-Leitung 1 er­ folgt. Die bei der Verwendung eines Leitungsabschnittes einer bestehenden Leitung als Coriolis-Leitung 1 notwendige Eichung wird durch diese Maßnahme erleichtert.

Es soll an dieser Stelle noch angemerkt werden, daß das erfindungsgemäße Massen­ durchflußmeßgerät sowohl bei seinem Einsatz an einer bereits bestehenden Leitung als auch bei seiner Verwirklichung als abgeschlossenes Gerät mit Gehäuse nicht auf gerade Coriolis-Leitungen 1 beschränkt ist. Aus dem eingangs geschilderten Stand der Technik gehen eine Vielzahl von möglichen Verlaufsformen für die Coriolis-Lei­ tung 1 hervor, die jeweils noch zusätzlich durch unterschiedliche Anordnungen eines oder mehrerer Schwingungserzeuger 2 und eines oder mehrerer Meßwertaufnehmer 3 variiert werden können.

Der Schwingungserzeuger 2 und die Meßwertaufnehmer 3 sind als Piezo-Elemente ausgeführt. Piezo-Elemente weisen den wesentlichen Vorteil auf, daß mit ihnen die Befestigung des Schwingungserzeugers 2 und der Meßwertaufnehmer 3 an der Co­ riolis-Leitung 1 besonders einfach ist. Elektromagnetische Schwingungserzeuger und elektromagnetische Meßwertaufnehmer sind, wie andere bekannte Typen von Schwingungserzeugern und Meßwertaufnehmern, ebenfalls zur Verwendung in dem Massendurchflußmeßgerät geeignet, erfordern jedoch hinsichtlich der Befestigung und Führung an der Coriolis-Leitung 1 und den Gegenmassen 4 einen erhöhten Aufwand.

Claims (4)

1. Massendurchflußmeßgerät für strömende Medien, das nach dem Coriolis-Prinzip arbeitet, mit einer, das strömende Medium führenden Coriolis-Leitung (1), mit min­ destens einem mit der Coriolis-Leitung (1) verbundenen, die Coriolis-Leitung (1) anre­ genden Schwingungserzeuger (2) und mit mindestens einem mit der Coriolis-Leitung (1) verbundenen, Coriolis-Kräfte und/oder auf Coriolis-Kräften beruhende Coriolis- Schwingungen erfassenden Meßwertaufnehmer (3), wobei der Schwingungserzeuger (2) und vorzugsweise auch der Meßwertaufnehmer (3) außer mit der Coriolis-Leitung (1) ausschließlich mit jeweils einer, ausschließlich mit dem Schwingungserzeuger (2) und ggf. dem Meßwertaufnehmer (3) verbundenen Gegenmasse (4) verbunden ist bzw. sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Coriolis-Leitung (1) durch den Schwin­ gungserzeuger (2) in der Waagerechten anregbar ist.

2. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Co­ riolis-Leitung (1) ein Leitungsabschnitt einer bestehenden Leitung dient.

3. Massendurchflußmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der als Coriolis-Leitung (1) dienende Leitungsabschnitt möglichst symmetrisch zwischen zwei Einspannpunkten der bestehenden Leitung angeordnet ist.

4. Massendurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schwingungserzeuger (2) und der Meßwertaufnehmer (3) als Piezo- Elemente ausgeführt sind.