EP2283327A1 - Vorrichtung zur bestimmung und/oder überwachung eines strömungsparameters - Google Patents

Vorrichtung zur bestimmung und/oder überwachung eines strömungsparameters

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Publication number
EP2283327A1
EP2283327A1 EP09757510A EP09757510A EP2283327A1 EP 2283327 A1 EP2283327 A1 EP 2283327A1 EP 09757510 A EP09757510 A EP 09757510A EP 09757510 A EP09757510 A EP 09757510A EP 2283327 A1 EP2283327 A1 EP 2283327A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
unit
guide unit
transducer element
excitation
guide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09757510A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mamadi Keita
Mike Touzin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser Flowtec AG
Original Assignee
Endress and Hauser Flowtec AG
Flowtec AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser Flowtec AG, Flowtec AG filed Critical Endress and Hauser Flowtec AG
Publication of EP2283327A1 publication Critical patent/EP2283327A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78—Direct mass flowmeters
    • G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/845—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits
    • G01F1/8468—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits
    • G01F1/849—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits having straight measuring conduits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78—Direct mass flowmeters
    • G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/845—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits
    • G01F1/8468—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/006—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus characterised by the use of a particular material, e.g. anti-corrosive material

Definitions

  • the invention relates to a device for determining and / or monitoring at least one flow parameter of a medium, wherein the medium flows through a measuring unit, wherein at least one excitation conversion element is provided, which excites the measuring unit to mechanical vibrations starting from an excitation signal, and wherein at least one receiving transducer element is provided, which receives mechanical vibrations of the measuring unit as a received signal.
  • the flow parameter is, for example, the flow or mass flow of the medium.
  • the medium is for example a liquid, a gas, generally a fluid or a bulk material. Furthermore, the medium is, for example, a mixture of liquid, gas or bulk material.
  • flow parameters e.g. To determine the flow rate of a medium through a measuring tube by utilizing the Coriolis effect.
  • the measuring tube is excited to mechanical vibrations.
  • the vibrations of the measuring tube are recorded.
  • the flow parameter can then be determined from the phase difference between the excitation signal and the received signal or the associated transit time.
  • the invention has for its object to propose a device for determining and / or monitoring a flow parameter, which also allows a permanent and cost-saving application with abrasive or aggressive media.
  • the measuring unit has at least one guide unit and a support unit, that the medium flows through the guide unit, that the guide unit and the support unit are mechanically coupled to each other, that the excitation transducer element and the receiving transducer element are mechanically coupled to the support unit, and the excitation transducer element and the receiving transducer element are mechanically coupled to the guide unit indirectly via the support unit.
  • the flow parameter is measured in particular via the Coriolis measuring principle.
  • the measuring unit is usually a single or a double tube, which is flowed through by the medium and which is also excited to oscillate, in the prior art thus assumes a single or a double tube both the task of leadership of the medium as well as the task of the carrier of the vibrations.
  • the invention now consists in resolving this double task and making the unit of measurement of the prior art two units, the guide unit serving to pass the medium and the carrying unit to provide the possibility for the vibrations. There is therefore one unit for each function task.
  • the transducer units for generating or receiving the vibrations are mechanically coupled to the support unit substantially directly and indirectly with the guide unit via the support unit.
  • the converter units thus stimulate the carrying unit to oscillate or receive these vibrations from it.
  • the vibrations are here transmitted by a corresponding mechanical coupling of the support unit to the guide unit and thus are also dependent on at least one flow parameter of the medium in the guide unit. Since in the prior art no separation in the guide unit and support unit or no distribution of the two functions associated therewith is given to each separate units, in the prior art, a direct coupling between the converter units and the - in the prior art - the leadership given to the medium and the vibration serving unit.
  • the guide unit consists of one, in particular flexible, plastic or generally has the properties of a fabric.
  • the guide unit is in particular a therapeuticschiauch.
  • the guide unit is preferably made of low-cost materials, so that an exchange is done accordingly well.
  • the guide unit may consist of renewable materials.
  • the frequency of the vibrations is less than 50 Hz and in particular less than 10 Hz.
  • the amplitude of the vibrations is relatively large and in one embodiment, in particular up to half of the larger diameter of the guide unit. If the guide unit has a circular tube cross-section, it is thus provided in one embodiment that the amplitude of the oscillations can come in sizes of up to half the diameter. The same applies to oval cross sections.
  • An embodiment provides that the guide unit has a lower mechanical rigidity than the support unit.
  • the guide unit and the carrying unit are designed and connected to one another in such a way that essentially a stiffness distribution exists.
  • the oscillator which is formed from guide unit and support unit, in particular a continuous structure.
  • the stiffness is evenly distributed.
  • An embodiment includes that the guide unit is configured substantially tubular.
  • the guide unit is designed in the manner of a hose.
  • An embodiment includes that the guide unit has a substantially circular or oval cross-section.
  • the support unit is designed substantially plate-like.
  • the support unit is configured essentially flat in one embodiment.
  • An embodiment includes that the guide unit is arranged on the support unit. This applies in particular to the plate-like designed carrying unit, on which or on which the guide unit is suitably mounted.
  • An embodiment provides that the excitation transducer element and / or the receiving transducer element are / is arranged on the side of the carrying unit facing away from the guide unit. Thus, for example, the transducer elements are located below the support unit or on the back side thereof.
  • An embodiment includes that the carrying unit is designed substantially Spiraiartig.
  • the carrying unit surrounds the guide unit.
  • the spiral comprises the guide unit, which consists for example of a plastic or of a fabric.
  • the spiral can also be incorporated at least in sections in the guide unit.
  • An embodiment includes that the guide unit and / or the support unit are configured such that the medium flows through the guide unit substantially in the direction of gravity.
  • the possibility of attachment of the support unit is designed accordingly or this results from the orientation of the guide unit and support unit to each other.
  • an embodiment provides that the frequency of the excitation signal is different from the resonant frequency of the measuring unit, and / or that the frequency of the excitation signal is set to a substantially constant, independent of the medium value.
  • the frequency is thus set constant, for example, and experiences no adaptation to the medium to be measured.
  • the frequency of the excitation signal is kept substantially independent of medium to a constant value.
  • the constant frequency is equal to the resonance frequency of the system of measuring unit and medium out of random.
  • the degree of filling of the guide unit is not always known or not necessarily constant.
  • the resonant frequency of the system of oscillatory unit and medium in this embodiment, thus a constant for all applications frequency, which may be different in particular to the resonant frequency used.
  • An embodiment includes that the excitation signal is configured in such a way that the excitation conversion element excites the measuring unit to oscillate above the fundamental mode, in particular above the second-order mode.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first variant of the measuring device according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a second variant of a measuring unit according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows an embodiment of the measuring device according to the invention.
  • the measuring unit 1 consists here essentially of a guide unit 2 and a support unit 3.
  • the guide unit 2 is flowed through in this embodiment of the medium and the support unit 3 is not.
  • the guide unit 2 is constructed tubular, in which case the cross section is oval and wherein the longer major axis of the oval is perpendicular to the plane of the support unit 3. In an alternative embodiment, the oval with the longer main axis is parallel to the plane of the support unit 3. In another embodiment, the cross section of the guide unit 2 is circular.
  • the guide unit 2 is configured for example of a preferably elastic plastic or consists essentially of a tissue which, for example, liquid-tight is configured.
  • the guide unit 2 is designed in the manner of a fire hose.
  • the guide unit 2 is designed such that it also resists an aggressive or abrasive medium well or alternatively or additionally is correspondingly inexpensive, so that a frequent replacement is possible.
  • the guide unit 2 essentially serves to direct the medium. Therefore, for example, the guide unit 2 may also have a very low rigidity, i. in fact, it can be made very disadvantageous in terms of its vibration characteristics. In one embodiment, in particular only one guide unit 2 is provided, so that it is a one-pipe measuring system.
  • the support unit 3 is designed here essentially in the form of a plate.
  • the guide unit 2 is connected to the carrying unit 3 at least at one point.
  • the guide unit 2 is connected at least at two points to the carrying unit 3, preferably at the inlet and outlet area of the guide unit 2, ie in the vicinity of the areas where the transition between the measuring unit 1 and the surrounding pipe system or medium guiding system takes place.
  • a support structure 5 is provided below the support unit 3 and thus on its side remote from the guide unit 2 side.
  • This support structure 5 is configured, for example, as a housing, from which one side is closed with the support unit 3.
  • the carrying unit 3 is also connected to a wall 20 in such a way that the medium flows through the guide unit 2 in the direction of gravity.
  • the receiving transducer elements 11, 12 are, for example, piezoelectric elements or optical sensors that detects the vibrations and electrical signals convert. From the phase difference of the respective electrical signals can then be determined, for example, the mass flow of the medium in the guide unit 2.
  • the excitation transducer element 13 is, for example, an electromechanical transducer.
  • the support unit 3 has a significantly higher rigidity than the guide unit 2.
  • the carrying unit 3 is a wooden plate.
  • FIG. 2a shows a circular cross section
  • FIG. 2b shows an oval cross section
  • the guide unit 2 rests on the flat support unit 3, which is configured for example in the form of a metal plate.
  • the arrows illustrate the oscillatory movement, which is perpendicular to the plane of the plate-like support unit 3.
  • the oval configuration of the guide unit 2 -in FIG. 2b -produces a preferred direction of the vibrations.
  • the plate-like design of the support unit 3 already has a preferred direction perpendicular to the plate surface (the transducer elements - not shown here - are below the support unit 3 and preferably have a direction of movement perpendicular to the support unit 3 level) given.
  • Such an oval or flattened configuration is thus particularly advantageous if not for example by the Embodiment of the support unit 3 already a preferred direction of vibration is defined.
  • the guide unit 2 is here - as in FIG. 1 - designed tubular and has an oval cross-section.
  • the major axis of the oval is arranged substantially parallel to the plane of the transducer elements 11, 12 and 13.
  • the support unit 3 is designed in a spiral shape, wherein the support unit 3 comprises the guide unit 2 and thus provides her support.
  • the carrying unit 3 thus also ensures a constant diameter of the guide unit 2
  • Transducer elements 11, 12 and 13 are attached to the support unit 3 here.
  • the carrying unit 3 is part of the guide unit 2.
  • the carrying unit 3 consists both of a spiral-like structure which comprises the guide unit 2 and of a plate-like structure on which the guide unit 2 rests.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens eines Strömungsparameters eines Mediums, wobei das Medium eine Messeinheit (1) durchströmt, wobei mindestens ein Anregungswandlerelement (13) vorgesehen ist, welches ausgehend von einem Anregungssignal die Messeinheit (1) zu mechanischen Schwingungen anregt, und wobei mindestens ein Empfangswandlerelement (11, 12) vorgesehen ist, welches mechanische Schwingungen der Messeinheit (1) als Empfangssignal empfängt. Die Erfindung beinhaltet, dass die Messeinheit (1) mindestens eine Führungseinheit (2) und eine Trageeinheit (3) aufweist, dass das Medium die Führungseinheit (2) durchströmt, dass die Führungseinheit (2) und die Trageeinheit (3) miteinander mechanisch gekoppelt sind, dass das Empfangswandlerelement (11, 12) und das Anregungswandlerelement (13) mit der Trageeinheit (3) mechanisch gekoppelt sind, und dass das Empfangswandlerelement (11, 12) und das Anregungswandlerelement (13) mittelbar über die Trageeinheit (3) mit der Führungseinheit (2) mechanisch gekoppelt sind.

Description

Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Strömungsparameters
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens eines Strömungsparameters eines Mediums, wobei das Medium eine Messeinheit durchströmt, wobei mindestens ein Anregungswandlereiement vorgesehen ist, welches ausgehend von einem Anregungssignal die Messeinheit zu mechanischen Schwingungen anregt, und wobei mindestens ein Empfangswandlerelement vorgesehen ist, welches mechanische Schwingungen der Messeinheit als Empfangssignal empfängt.
Bei dem Strömungsparameter handelt es sich beispielsweise um den Durchfluss oder den Massedurchfluss des Mediums. Das Medium ist beispielsweise eine Flüssigkeit, ein Gas, allgemein ein Fluid oder ein Schüttgut. Weiterhin handelt es sich bei dem Medium beispielsweise um eine Mischung aus Flüssigkeit, Gas oder Schüttgut.
Im Stand der Technik ist es bekannt, Strömungsparameter, wie z.B. die Durchflussrate eines Mediums durch ein Messrohr unter Ausnutzung des Coriolis-Effekts zu bestimmen. Hierfür wird das Messrohr zu mechanischen Schwingungen angeregt. An einer zum Anregungsort unterschiedlichen Stelle werden die Schwingungen des Messrohres aufgenommen. Aus der Phasendifferenz zwischen dem Anregungs- und dem Empfangssignal bzw. der damit verbundenen Laufzeit lässt sich dann der Strömungsparameter ermitteln.
Eine Problematik ist gegeben, wenn das zu messenden Medium sehr aggressiv oder abrasiv ist. Solche Medien können ggf. dazu führen, dass die Messapparatur öfters ausgetauscht werden muss. Je nach der Nennweite der durchströmten Messrohre ist dies dabei mit ggf. hohen Kosten verbunden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Strömungsparameters vorzuschlagen, welche auch eine dauerhafte und kostensparsame Anwendung bei abrasiven oder aggressiven Medien erlaubt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch getost, dass die Messeinheit mindestens eine Führungseinheit und eine Trageeinheit aufweist, dass das Medium die Führungseinheit durchströmt, dass die Führungseinheit und die Trageeinheit miteinander mechanisch gekoppelt sind, dass das Anregungswandlerelement und das Empfangswandlerelement mit der Trageeinheit mechanisch gekoppelt sind, und dass das Anregungswandlerelement und das Empfangswandlerelement mittelbar über die Trageeinheit mit der Führungseinheit mechanisch gekoppelt sind. Der Strömungsparameter wird dabei insbesondere über das Coriolis-Messprinzip gemessen.
Bei den Coriolis-Messgeräten des Standes der Technik ist die Messeinheit üblicherweise ein Einzel- oder ein Doppelrohr, welches vom Medium durchströmt wird und welches auch zu Schwingungen angeregt wird, im Stand der Technik übernimmt somit ein Einzel- oder ein Doppelrohr sowohl die Aufgabe der Führung des Mediums als auch die Aufgabe des Trägers der Schwingungen. Die Erfindung besteht nun darin, diese Doppelaufgabe aufzulösen und aus der Messeinheit des Standes der Technik zwei Einheiten zu machen, wobei die Führungseinheit dem Hindurchführen des Mediums und die Trageeinheit dem Schaffen der Möglichkeit für die Schwingungen dient. Für jede Funktionsaufgabe gibt es somit eine Einheit.
Die Wandlereinheiten für das Erzeugen bzw. Empfangen der Schwingungen sind dabei mit der Trageeinheit im Wesentlichen unmittelbar und mit der Führungseinheit über die Trageeinheit mittelbar mechanisch gekoppelt. Die Wandlereinheiten regen somit die Trageeinheit zu Schwingungen an bzw. empfangen diese Schwingungen von dieser. Die Schwingungen werden dabei durch eine entsprechende mechanische Kopplung von der Trageeinheit auf die Führungseinheit übertragen und sind somit auch mindestens von dem einen Strömungsparameter des Mediums in der Führungseinheit abhängig. Da im Stand der Technik keine Trennung in Führungseinheit und Trageeinheit bzw. keine Verteilung der beiden damit jeweils assoziierten Funktionen auf jeweils eigenständige Einheiten gegeben ist, ist im Stand der Technik auch eine unmittelbare Kopplung zwischen den Wandlereinheiten und dem - im Stand der Technik - der Führung des Mediums und der Schwingungen dienenden Einheit gegeben.
Diese Trennung in zwei Einheiten erlaubt es somit insbesondere, die Führungseinheit entsprechend den Eigenschaften des Mediums auszugestalten und gleichzeitig die Trageeinheit in Bezug auf die Erzeugung bzw. den Empfang der Schwingungen zu optimieren, in einer Ausgestaltung besteht die Führungseinheit aus einem, insbesondere flexiblen, Kunststoff oder weist allgemein die Eigenschaften eines Gewebes auf. In einer Ausgestaltung handelt es sich bei der Führungseinheit insbesondere um einen Feuerwehrschiauch. Somit besteht die Führungseinheit vorzugsweise aus kostengünstigen Materialien, so dass ein Austausch entsprechend gut zu bewerkstelligen ist. Insbesondere kann die Führungseinheit aus nachwachsenden Materialien bestehen.
In einer Ausgestaltung ist die Frequenz der Schwingungen kleiner ais 50 Hz und insbesondere kleiner als 10 Hz. In einer weiteren Ausgestaltung ist die Amplitude der Schwingungen relativ groß und reicht in einer Ausgestaltung insbesondere bis zur Hälfte des größeren Durchmessers der Führungseinheit. Weist die Führungseinheit einen kreisförmigen Rohrquerschnitt auf, so ist in einer Ausgestaltung somit vorgesehen, dass die Amplitude der Schwingungen in Größenordnungen bis zur Hälfte des Durchmessers kommen kann. Entsprechendes gilt für ovale Querschnitte. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Führungseinheit eine geringere mechanische Steifigkeit als die Trageeinheit aufweist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Fϋhrungseinheit und die Trageeinheit derartig ausgestaltet und miteinander verbunden sind, dass im Wesentlichen eine gieächmäßige Steifigkeitsverteilung besteht. In dieser Ausgestaltung weist somit der Oszillator, der aus Führungseinheit und Trageeinheit gebildet wird, insbesondere eine kontinuierliche Struktur auf. So äst beispielsweise die Steifigkeit gleichmäßig verteilt.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Führungseinheit im Wesentlichen rohrförmig ausgestaltet ist. Insbesondere ist dabei die Führungseinheit in der Art eines Schlauches ausgestaltet.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Führungseinheit einen im Wesentlichen kreisförmigen oder ovalen Querschnitt aufweist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Trageeinheit im Wesentlichen plattenartig ausgestaltet ist. Die Trageeinheit ist dabei in einer Ausgestaltung im Wesentlichen eben ausgestaltet.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Fϋhrungseinheit auf der Trageeinheit angeordnet ist. Dies gilt insbesondere für die plattenartig ausgestaltete Trageeinheit, auf welcher oder an welcher die Führungseinheit passend angebracht ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Anregungswandlerelement und/oder das EmpfangswandlereJement auf der von der Führungseinheit abgewandten Seite der Trageeinheit angeordnet sind/ist. Die Wandlerelemente befindetnsich somit beispielsweise unterhalb der Trageeinheit oder auf der Rückseite dieser. Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Trageeinheit im Wesentlichen spiraiartig ausgestaltet ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Trageeinheit die Führungseinheit umgibt. In der einen Variante umfasst die Spirale die Führungseinheit, welche beispielsweise aus einem Kunststoff oder aus einem Gewebe besteht. Die Spirale kann auch zumindest abschnittweise in der Führungseinheit eingearbeitet sein.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Führungseinheit und/oder die Trageeinheit derartig ausgestaltet sind/ist, dass das Medium die Führungseinheit im Wesentlichen in Richtung der Schwerkraft durchströmt. Hierfür ist die Befestigungsmöglichkeit der Trageinheit entsprechend ausgestaltet oder dies ergibt sich durch die Orientierung von Führungseinheit und Trageeinheit zueinander.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Frequenz des Anregungssignals unterschiedlich zur Resonanzfrequenz der Messeinheit ist, und/oder dass die Frequenz des Anregungssignals auf einen im Wesentlichen konstanten, vom Medium unabhängigen Wert gesetzt ist. Die Frequenz wird somit beispielsweise konstant vorgegeben und erfährt keine Anpassung an das zu messende Medium. Alternativ formuliert: Die Frequenz des Anregungssignals wird mediumsunabhängig im Wesentlichen auf einen konstanten Wert gehalten. Somit ist auch der Fall betroffen, dass aus Zufalle die konstante Frequenz gleich der Resonanzfrequenz des Systems aus Messeinheit und Medium ist.
Eine solche Ausgestaltung, bei welcher nicht die Resonanzfrequenz eingestellt wird, vereinfacht die Ausgestaltung der Elektronik. Handelt es sich bei dem zu messenden Medium insbesondere um Schüttgut, so nimmt diese Ausgestaltung mit einer konstanten Anregungsfrequenz auch darauf
Rücksicht, dass der Grad der Befüllung der Führungseinheit nicht immer bekannt, bzw. nicht unbedingt konstant ist. Im Gegensatz zu Messgeräten, bei welchen beim Anregungssignal die Resonanzfrequenz des Systems aus schwingfähiger Einheit und Medium verwendet wird, wird in dieser Ausgestaltung somit eine für alle Anwendungen konstante Frequenz, die insbesondere unterschiedlich zur Resonanzfrequenz sein kann, verwendet.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass das Anregungssignal derartig ausgestaltet ist, dass das Anregungswandierelement die Messeinheit zu Schwingungen oberhalb der Grundmode, insbesondere oberhalb der Mode zweiter Ordnung anregt. Um das Schwingungsverhalten besser auszubalancieren, werden Schwingungen oberhalb der Grundmode (= Mode erster Ordnung) und insbesondere größer der zweiten Ordnung und somit zumindest gleich der dritten Ordnung angeregt.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Messgerätes,
Fägn. 2a und 2b: zwei Ausgestaltungen des Querschnitts der röhrenartigen Führungseinheit eines erfindungsgemäßen Messgerätes, und
Fig. 3: eine schematische Darstellung einer zweiten Variante einer erfindungsgemäßen Messeinheit.
In der Fig. 1 ist schematisch eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgeräts dargestellt. Zu sehen ist die Messeinheit 1 , welche hier derartig befestigt ist, dass säe von dem Medium in Richtung der Schwerkraft durchflössen wird. Es liegt somit eine vertikale Orientierung vor. Die Messeinheit 1 besteht hier im Wesentlichen aus einer Führungseinheit 2 und einer Trageeinheit 3. Die Führungseinheit 2 wird in dieser Ausgestaltung vom Medium durchflössen und die Trageeinheit 3 nicht. Die Führungseinheit 2 ist rohrförmig aufgebaut, wobei hier der Querschnitt oval ist und wobei die längere Hauptachse des Ovals senkrecht auf der Ebene der Trageeinheit 3 steht. In einer alternativen Ausgestaltung liegt das Oval mit der längeren Hauptachse parallel zur Ebene der Trageeinheit 3. In einer anderen Ausgestaltung ist der Querschnitt der Führungseinheit 2 kreisförmig. Die Führungseinheit 2 ist beispielsweise aus einem vorzugsweise elastischen Kunststoff ausgestaltet oder besteht im Wesentiichen aus einem Gewebe, welches beispielsweise Flüssigkeitsdicht ausgestaltet ist. In einer Ausgestaltung ist die Führungseinheit 2 in der Art eines Feuerwehrschlauchs ausgestaltet. Insbesondere ist die Führungseinheit 2 derartig ausgestaltet, dass sie auch einem aggressiven oder abrasiven Medium gut widersteht bzw. alternativ oder ergänzend entsprechend kostengünstig ist, so dass auch ein häufiger Austausch möglich ist.
Die Führungseinheit 2 dient dabei im Wesentlichen der Leitung des Mediums. Daher kann die Führungseinheit 2 beispielsweise auch eine sehr geringe Steifigkeit aufweisen, d.h. de facto kann sie in Bezug auf ihre Schwingungseigenschaften sehr nachteilig ausgestaltet sein. In einer Ausgestaltung ist insbesondere nur eine Führungseinheit 2 vorgesehen, so dass es sich um ein Ein-Rohr-Messsystem handelt.
Die Trageeinheit 3 ist hier im Wesentlichen in Form einer Platte ausgestaltet. Die Führungseinheit 2 ist dabei zumindest an einem Punkt mit der Trageeinheit 3 verbunden. In einer Ausgestaltung ist die Führungseinheit 2 zumindest an zwei Punkten mit der Trageeinheit 3 verbunden und zwar vorzugsweise am Ein- und Ausflussbereich der Führungseinheit 2, d.h. in der Nähe der Bereiche, an welchen der Übergang zwischen der Messeinheit 1 und dem sie umgebenden Rohrsystem oder Mediumsführungssystem stattfindet. Unterhalb der Trageeinheit 3 und somit auf seiner von der Führungseinheit 2 abgewandten Seite ist eine Tragestruktur 5 vorgesehen. Diese Tragestruktur 5 ist beispielsweise als Gehäuse ausgestaltet, von dem eine Seite mit der Trageeinheit 3 abgeschlossen wird. Über die Tragestruktur 5 ist hier die Trageeinheit 3 auch derartig mit einer Wand 20 verbunden, dass das Medium die Führungseinheit 2 in Richtung der Schwerkraft durchströmt. Auf der von der Führungseinheit 2 abgewandten Seite der Trageeinheit 3 befinden sich die beiden Empfangswandlerelemente 11 , 12 und das Anregungswandlerelement 13. Bei den Empfangswandlerelementen 11 , 12 handelt es sich beispielsweise um piezoelektrische Elemente oder um optische Sensoren, die die Schwingungen detektiert und in elektrische Signale umwandeln. Aus der Phasendifferenz der jeweiligen elektrischen Signale lässt sich dann beispielsweise der Massendurchfluss des Mediums in der Führungseinheit 2 bestimmen. Bei dem Anregungswandlerelement 13 handelt es sich beispielsweise um einen elektromechanischen Wandler.
Die Trageeinheit 3 weist eine deutlich höhere Steifigkeit als die Führungseinheit 2 auf. Beispielsweise handelt es sich bei der Trageeinheit 3 um eine Holzplatte.
In den Fign. 2a und 2b sind zwei Varianten für den Querschnitt der Führungseinheit 2 dargestellt. Die Fig. 2a zeigt einen kreisförmigen Querschnitt und Fig. 2b einen ovalen Querschnitt. In beiden Ausgestaltungen ruht die Führungseinheit 2 auf der ebenen Trageeinheit 3, welche beispielsweise in Form einer Metallplatte ausgestaltet ist. Die Pfeile verdeutlichen die Schwingungsbewegung, welche jeweils senkrecht auf der Ebene der plattenartigen Trageeinheit 3 steht. Die ovale Ausgestaltung der Führungseinheit 2 - in der Fig. 2b - erzeugt eine Vorzugsrichtung der Schwingungen. Durch die plattenartige Ausgestaltung der Trageeinheit 3 ist jedoch bereits eine Vorzugsrichtung und zwar senkrecht auf der Plattenoberfläche (die Wandlerelemente - hier nicht dargestellt - befinden sich unterhalb der Trageeinheit 3 und weisen vorzugsweise eine Bewegungsrichtung senkrecht auf der Ebene der Trageeinheit 3 auf) vorgegeben. Eine solche ovale bzw. abgeplattete Ausgestaltung ist somit insbesondere dann vorteilhaft wenn nicht beispielsweise durch die Ausgestaltung der Trageeinheit 3 schon eine bevorzugte Schwingungsrichtung definiert wird.
In der Fig. 3 ist eine zweite Ausgestaltung der Messeinheit 1 dargestellt. Die Führungseinheit 2 ist hier - wie in der Fig. 1 - röhrenförmig ausgestaltet und weist einen ovalen Querschnitt auf. Dabei ist die große Achse des Ovals im Wesentlichen parallel zur Ebene der Wandlerelemente 11 , 12 und 13 angeordnet. Damit soü unterstützt werden, dass die Messeinheit 1 bevorzugt in der Richtung der kleinen Achse des Ovais und somit in Richtung der Schwingungen der Wandlerelemente 11 , 12 und 13 schwingt. Durch die geometrische Ausgestaltung der Messeinheit 1 wird somit die Schwingungsbewegung gelenkt. Die Trageeinheit 3 hingegen ist jedoch spiralförmig ausgestaltet, wobei die Trageeinheit 3 die Führungseinheit 2 umfasst und ihr somit Stütze bietet. Insbesondere sorgt so die Trageeinheit 3 auch für einen konstanten Durchmesser der Führungseinheit 2. Die drei
Wandlerelemente 11 , 12 und 13 sind hier an der Trageeinheit 3 angebracht. In einer alternativen Ausgestaltung ist die Trageeinheit 3 Bestandteil der Führungseinheit 2.
In einer weiteren Ausgestaltung besteht die Trageeinheit 3 sowohl aus einer spiralartigen Struktur, welche die Führungseinheit 2 umfasst, als auch aus einer plattenähnlächen Struktur, auf welcher die Führungseinheit 2 ruht.
Bezugszeichenliste
Messeinheit
Führungseinheit
Trageeinheit
Tragestruktur
Empfangswandierelement
Empfangswandlerefement
Anregungswandlerelement

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens eines Strömungsparameters eines Mediums, wobei das Medium eine Messeinheit (1 ) durchströmt, wobei mindestens ein Anregungswandlerelement (13) vorgesehen ist, weiches ausgehend von einem Anregungssignal die Messeinheit (1 ) zu mechanischen
Schwingungen anregt, und wobei mindestens ein Empfangswandlerelement (11 , 12) vorgesehen ist, welches mechanische Schwingungen der Messeinheit (1 ) als Empfangssignal empfängt, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (1 ) mindestens eine Führungseinheit (2) und eine Trageeinheit (3) aufweist, dass das Medium die Führungseinheit (2) durchströmt, dass die Führungseinheit (2) und die Trageeinheit (3) miteinander mechanisch gekoppelt sind, dass das Empfangswandlerelement (11 , 12) und das Anregungswandlerelement (13) mit der Trageeinheit (3) mechanisch gekoppelt sind, und dass das Empfangswandlereiement (11 , 12) und das
Anregungswandierelement (13) mittelbar über die Trageeinheit (3) mit der Führungseinheit (2) mechanisch gekoppelt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinheit (2) eine geringere mechanische Steifigkeit als die Trageeinheit (3) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinheit (2) und die Trageeinheit (3) derartig ausgestaltet und miteinander verbunden sind, dass im Wesentlichen eine gleichmäßige Steifigkeitsverteilung besteht.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinheit (2) im Wesentlichen rohrförmig ausgestaltet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinheit (2) einen im Wesentlichen kreisförmigen oder ovalen Querschnitt aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trageeinheit (3) im Wesentlichen plattenartig ausgestaltet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinheit (2) auf der Trageeinheit (3) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfangswandlerelement (11 , 12) und/oder das
Anregungswandlerelement (13) auf der von der Führungseinheit (2) abgewandten Seite der Trageeinheit (3) angeordnet sind/ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trageeinheit (3) im Wesentlichen spiralartig ausgestaltet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trageeinheit (3) die Führungseinheit (2) umgibt.
11.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 101 dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinheit (2) und/oder die Trageeinheit (3) derartig ausgestaltet sind/ist, dass das Medium die Führungseinheit (2) im Wesentlichen in Richtung der Schwerkraft durchströmt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des Anregungssignals unterschiedlich zur Resonanzfrequenz der Messeinheit (1 ) ist, und/oder dass die Frequenz des Anregungssignals auf einen im Wesentlichen konstanten, vom Medium unabhängigen Wert gesetzt ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Anregungssignal derartig ausgestaltet äst, dass das Anregungswandlereiement (13) die Messeinheit (1 ) zu Schwingungen oberhalb der Grundmode, insbesondere oberhalb der Mode zweiter Ordnung anregt.
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