WO2008003574A1 - VORRICHTUNG ZUR BESTIMMUNG UND/ODER ÜBERWACHUNG EINER PROZESSGRÖßE - Google Patents

VORRICHTUNG ZUR BESTIMMUNG UND/ODER ÜBERWACHUNG EINER PROZESSGRÖßE Download PDF

Info

Publication number
WO2008003574A1
WO2008003574A1 PCT/EP2007/055906 EP2007055906W WO2008003574A1 WO 2008003574 A1 WO2008003574 A1 WO 2008003574A1 EP 2007055906 W EP2007055906 W EP 2007055906W WO 2008003574 A1 WO2008003574 A1 WO 2008003574A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
membrane
cbr
connecting portions
regions
movements
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/055906
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Pfeiffer
Original Assignee
Endress+Hauser Gmbh+Co.Kg
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+Hauser Gmbh+Co.Kg filed Critical Endress+Hauser Gmbh+Co.Kg
Publication of WO2008003574A1 publication Critical patent/WO2008003574A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/296—Acoustic waves
    • G01F23/2966—Acoustic waves making use of acoustical resonance or standing waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G01N11/10—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material
    • G01N11/16—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material by measuring damping effect upon oscillatory body
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
    • G01N9/002—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity using variation of the resonant frequency of an element vibrating in contact with the material submitted to analysis

Definitions

  • the invention relates to a device for determining and / or
  • At least one process variable of a medium in a container with at least one mechanically oscillatable unit, which has at least one membrane and at least one vibrating element, with at least one exciting / receiving unit, which excites the mechanically oscillatable unit to mechanical vibrations, starting from an electrical stimulation signal and which receives the mechanical oscillations of the mechanically oscillatable unit and converts it into an electrical received signal, and with a control / evaluation unit which generates the start signal, and which receives the received signal and evaluates and / or processes with respect to the process variable.
  • the process variable is, for example, the level, the density or the viscosity.
  • the medium is, for example, a liquid, a bulk material or a gas.
  • Torsional vibrations In the tuning fork as a vibratory element lead the two forks bending movements perpendicular to its longitudinal axis. Since the two forks perform movements in the opposite direction, the forces and moments compensate straight. Alternatively, it is possible to stimulate the oscillatable unit to torsional movements, ie to rotations about its longitudinal axis. This can be found, for example, in viscosity meters.
  • the object of the invention is to provide a further embodiment of a vibratory unit as an alternative to the existing variants.
  • the invention achieves the object in that the Sciiwingelement is connected to at least two connecting portions with the membrane, and that the two connecting portions are arranged on the membrane in such a way that the two connecting portions perform at a vibration of the membrane movements in different directions, and that the vibrating element is configured and arranged relative to the connecting regions such that the vibrating element experiences at least two force components due to the movements of the two connecting regions, wherein the two force components move in different directions.
  • the vibrating element is thus attached to two fixing points on the membrane.
  • the connection areas move in different directions with one oscillation.
  • the oscillating element is configured in such a way that these different directions of movement also lead to the oscillating element experiencing two force components which likewise point in different directions.
  • connection regions are arranged on the membrane in such a way that the two connection regions execute essentially movements in opposite directions with one oscillation of the membrane.
  • An embodiment includes that the vibrating element configured in such a way and is arranged relative to the connecting portions, that the vibrating element by the movements of the two connecting portions performs a rotational movement.
  • This rotational movement or torsional movement preferably takes place about a longitudinal axis of the vibrating element and / or about a vertical on the membrane.
  • connection areas are arranged such that the two connection areas face each other along an axis of the membrane, and that the two connection areas are each offset to another side to the axis of the membrane.
  • the two connection areas are thus opposite each other and each offset from an axis.
  • the connection regions are point symmetrical with respect to one another, relative to the center of the membrane.
  • An embodiment includes that the membrane is a round disc.
  • the membrane executes a transverse movement perpendicular to the membrane surface at a vibration. Due to the clamping of the membrane, it bends alternately inwards and outwards during the oscillations.
  • the two connection areas are such that they perform different movements. In the oscillations, they fold outwards in different directions, as it were, from the center of the membrane, ie they make an opening movement, and then inward, making a closing movement.
  • the two areas are also offset from each other, so that they perform areas not only in the direction perpendicular to the membrane opposite movements, but also parallel to the membrane plane. That is, even parallel to the membrane plane, the areas perform movements that move away from each other and then lead back to each other.
  • This last movement component now makes it possible to replace the vibrating element in a torsional motion by making use of this heavy movement.
  • An embodiment includes that at least one housing is provided, and that the membrane is connected at its edge via a clamping with the housing. This clamping modifies the transverse movement.
  • the membrane is preferably excited to generate fundamental vibrations, i. on the Ran is the vibration node and in the middle of the diaphragm of the antinode.
  • connection regions are opposite one another along an axis of symmetry of the membrane and that the two connection regions are each arranged on different sides of the symmetry axis of the membrane.
  • An embodiment includes that the vibrating element comprises by means of a paddle and at least two feet, wherein the vibrating element is connected via the two feet with the two connecting portions of the membrane. Due to its large surface, a paddle allows the effective area for the interaction with the medium to be as large as possible.
  • An embodiment provides that the paddle is disposed between two opposite sides of the feet.
  • the paddle is thus located obliquely between the two feet and thus experiences a direction of movement in opposite directions. This in turn requires that the paddle makes a rotational movement.
  • An embodiment includes that the exciting / receiving unit has at least one piezoelectric element.
  • a piezoelectric element thus serves as a converter between the mechanical vibrations and the electrical signals, which are in particular electrical alternating voltages.
  • FIGS. 2a and 2a two views of a membrane with the Sdiwingelement invention
  • FIGS. 3a and 3b two views of a part of the vibrating element during a vibration
  • Fig. 4 a further illustration of the vibrating element
  • FIGS. 5a, 5b, 5c different views of an alternative embodiment for vibration excitation.
  • Fig. 1 the basic structure of a measuring device according to the invention is shown.
  • a membrane 1 On a housing 6, a membrane 1 is clamped and thus closes the housing 6 on one side.
  • a drive / receiving unit 3 On the inside of the membrane 1, a drive / receiving unit 3 is mounted, which in this case is a piezo-electric element.
  • the oscillating element 2 On the side of the membrane 1 facing the process and the medium, there is the oscillating element 2, which will be described in more detail below. This vibrating element comes into contact with the medium.
  • a control / evaluation unit 4 is connected to the pickup / receiving unit 3 and acts on it with a start signal Sa. This is an electrical alternating voltage, which causes the pickup / receiving unit 3 to perform thickness oscillations.
  • the membrane 1 performs transverse oscillations in the direction of the normal of the membrane plane.
  • the characteristics of the vibrations are suitably influenced, so that from the received signal Se, which generates the pickup / receiving unit 3 and which is also at is an electrical AC voltage, can be closed to such process variables as level, density or viscosity of the medium.
  • the amplitude and frequency of the vibrations depend on whether the vibrating element 2 oscillates freely and uncovered, or whether the medium has reached the vibrating element 2 and covers it.
  • the control / evaluation unit 4 is, for example, an electronic feedback unit which receives the received signal Se, shifts it in frequency and / or phase, smoothes, amplifies and feeds the pickup / receiving unit 3 again as a start signal Sa. Furthermore, it takes place in illustrated case in the control / evaluation unit 4, the evaluation of the vibrations instead, so that, for example, due to a change in frequency or amplitude over a limit beyond reaching or falling below a level is displayed. For example, the frequency or the amplitude is compared with a desired value.
  • the evaluation function of the control / evaluation unit 4 is housed outside the housing 6, for example in a control room.
  • Fig. 2a is a plan view of a membrane 1 is shown.
  • the membrane 1 is configured here round.
  • two perpendicular axes Shown are the two connecting portions 5 on soft feet 8 of the vibrating element 2 are mounted.
  • the two regions 5 are in point symmetry with respect to the center of the membrane 1.
  • both regions 5 each have the same distance to the center of the membrane 1, but in each case different, i. In particular, in the opposite direction from the center of the membrane 1.
  • Both areas 5 are each offset to another side by one of the axes that go through the center of the membrane 1.
  • the paddle 7 is fixed to the opposite sides of the connecting portions 5, respectively. If the membrane 2 executes a transverse oscillation, then each connection region 5 moves in a different direction.
  • the foot 8 attached correspondingly to the connecting area 5 pulls the paddle 7 in a respective other direction.
  • An overlay of two such force components then causes the paddle 7 to rotate about the axis perpendicular to the center of the diaphragm 1, i. the oscillating element 2 performs a torsional movement, which, however, is triggered by a transverse movement of the diaphragm 1, i. It is very simple and elegant a transfer from one to the other form of movement instead.
  • Fig. 2b is a lateral section through which attached to the housing 6
  • a part of the vibrating element 2 is shown with the membrane 1 during a swinging movement.
  • the two feet 8 are on the Mounting regions 5.
  • the membrane 1 moves in the direction of the vertical on the membrane plane. Due to the clamping at the edge of the membrane 1 on the - not shown here - housing, the Hab of the membrane 1 increases in the direction of the center of the membrane 1 to. Since the two attachment regions 5 are arranged on different sides of an axis through the center of the membrane, the feet 8 each perform movements in different, in particular in the opposite direction. Ie they fold, as shown in Fig. 2b, respectively in other directions.
  • the paddle 7, of which only the lower part, that is to say the membrane 1, facing away from the process is shown here, is arranged in each case on two sides of the feet 8 facing away from one another. This results in the torsional movement, which takes place here in particular around the vertical of the membrane plane above the center of the membrane 1.
  • Fig. 3b a further illustration of the embodiment of Fig. 3a can be seen. It can be clearly seen that the paddle 7 is attached with two transition pieces at the opposite ends of the feet 8.
  • Fig. 4 shows a complete paddle 7, which has the largest possible surface, but that remains of the outer dimensions within the membrane surface, so that for example the meter can be easily introduced through a hole in a tank, the Membrane 1 closes the bore again.
  • Figs. 5a, 5b and 5c are each different representations of a further embodiment of the oscillatory unit of a measuring device with the special type of vibration excitation.
  • the excitation / reception unit 3 here consists of two pendulums, which are attached to the inside of the membrane 1, i. These pendulums are thus in the measuring device itself and do not come into contact with the medium. Due to the respective pendulum motion of the two pendulums here the vibrating element 2 is placed in torsional movements.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße eines Mediums in einem Behälter, mit einer mechanisch schwingfähigen Einheit, welche eine Membran (1) und ein Schwingelement (2) aufweist. Die Erfindung beinhaltet, dass das Schwingelement (2) an zwei Verbindungsbereichen (5) mit der Membran (1) verbunden ist, und dass die zwei Verbindungsbereiche (5) derartig auf der Membran (1) angeordnet sind, dass sie bei einer Schwingung der Membran (1) Bewegungen in unterschiedlichen Richtungen ausführen, und dass das Schwingelement (2) durch die Bewegungen der zwei Verbindungsbereiche (5) zwei Kraftkomponenten erfährt, die in unterschiedliche Richtungen weisen.

Description

Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer
Prozessgröße
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder
Überwachung mindestens einer Prozessgröße eines Mediums in einem Behälter, mit mindestens einer mechanisch schwingfähigen Einheit, welche mindestens eine Membran und mindestens ein Schwingelement aufweist, mit mindestens einer Anrege- /Empfangseinheit, welche ausgehend von einem elektrischen Anregesignal die mechanisch schwingfähige Einheit zu mechanischen Schwingungen anregt, und welche die mechanischen Schwingungen der mechanisch schwingfähigen Einheit empfängt und in ein elektrisches Empfangssignal umwandelt, und mit einer Regel- /Auswerteeinheit, welche das Anregesignal erzeugt, und welche das Empfangssignal empfängt und in Hinsicht auf die Prozessgröße auswertet und/oder verarbeitet. Bei der Prozessgröße handelt es sich beispielsweise um den Füllstand, die Dichte oder die Viskosität. Bei dem Medium handelt es sich beispielsweise um eine Flüssigkeit, um ein Schüttgut oder um ein Gas.
[0002] Im Stand der Technik sind unterschiedliche Messgeräte bekannt, welche durch die Auswertungen der Schwingungen eines mechanisch schwingfähigen Systems auf eine Prozessgröße rückschließen. Die Technik beruht darauf, dass die Wechselwirkung zwischen der Schwingeinheit - sei es ein Einstab oder sei es eine Schwinggabel - und dem Medium sich auf die Kenngrößen der Schwingungen (Amplitude, Frequenz, Phase) auswirken. So ändert sich mit dem Füllstand des Mediums auch die Amplitude - bei Schüttgütern - bzw. die Frequenz - bei Flüssigkeiten - der Schwingungen, so dass aus der Frequenz bzw. aus der Amplitude der Füllstand ermittelt werden kann. Entsprechendes gilt für die Prozessgrößen wie Dichte oder Viskosität.
[0003] Unterschieden wird zumeist zwischen Biegeschwingungen und
Torsionsschwingungen. Bei der Schwinggabel als schwingfähiges Element führen die beiden Gabelzinken Biegebewegungen senkrecht zu ihrer Längsachse auf. Da die beiden Gabelzinken Bewegungen in entgegengesetzter Richtung ausführen, kompensieren sich die Kräfte und Momente gerade. Alternativ dazu ist es möglich, die schwingfähige Einheit zu Torsionsbewegungen, also zu Drehungen um ihrer Längsachse anzuregen. Dies findet sich beispielsweise bei Viskositätsmessgeräten.
[0004] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine weitere Ausgestaltung einer schwingfähigen Einheit als Alternative zu den bestehenden Varianten anzugeben. [0005] Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, dass das Sciiwingelement an mindestens zwei Verbindungsbereichen mit der Membran verbunden ist, und dass die zwei Verbindungsbereiche derartig auf der Membran angeordnet sind, dass die zwei Verbindungsbereiche bei einer Schwingung der Membran Bewegungen in unterschiedlichen Richtungen ausführen, und dass das Schwingelement derartig ausgestaltet und relativ zu den Verbindungsbereichen angeordnet ist, dass das Schwingelement durch die Bewegungen der zwei Verbindungsbereiche mindestens zwei Kraftkomponenten erfährt, wobei die zwei Kraftkomponenten in unterschiedliche Richtungen gehen.
[0006] Das Schwingelement ist somit an zwei Fixierpunkten auf der Membran angebracht. Die Verbindungsbereiche bewegen sich bei einer Schwingung in unterschiedliche Richtungen. Gleichzeitig ist das Schwingelement derartig ausgestaltet, dass diese unterschiedlichen Bewegungsrichtungen auch dazu führen, dass das Schwingelement zwei Kraftkomponenten erfährt, die ebenfalls in unterschiedliche Richtungen weisen.
[0007] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die zwei Verbindungsbereiche derartig auf der Membran angeordnet sind, dass die zwei Verbindungsbereiche bei einer Schwingung der Membran im Wesentlichen Bewegungen in einander entgegengesetzten Richtungen ausführen.
[0008] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass das Schwingelement derartig ausgestaltet und relativ zu den Verbindungsbereichen angeordnet ist, dass das Schwingelement durch die Bewegungen der zwei Verbindungsbereiche eine Drehbewegung ausführt. Diese Drehbewegung oder Torsionsbewegung findet vorzugsweise um eine Längsachse des Schwingelements und/oder um eine Senkrechte auf der Membran statt.
[0009] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die zwei Verbindungsbereiche derartig angeordnet sind, dass die zwei Verbindungsbereiche einander sich längs einer Achse der Membran gegenüberliegen, und dass die zwei Verbindungsbereiche jeweils zu einer anderen Seite versetzt zu der Achse der Membran liegen. Die beiden Verbindungsbereiche liegen somit einander gegenüber und sind jeweils gegen eine Achse versetzt. Die Verbindungsbereiche liegen in einer Ausgestaltung einander punktsymmetrisch, bezogen auf den Mittelpunkt der Membran gegenüber.
[0010] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Membran eine runde Scheibe ist.
[0011] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Membran bei einer Schwingung eine transversale Bewegung senkrecht zur Membranfläche ausführt. Durch die Einspannung der Membran biegt sie sich also bei den Schwingungen abwechselnd nach innen und nach außen. Die beiden Verbindungsbereiche liegen so, dass sie unterschiedliche Bewegungen ausführen. Bei den Schwingungen klappen sie quasi vom Mittelpunkt der Membran aus gesehen in unterschiedliche Richtungen zuerst nach außen, führen also eine öffnende Bewegung durch, und dann nach innen, wobei sie eine schließende Bewegungen vollführen. Gleichzeitig sind die beiden Bereich jedoch auch zueinander versetzt, so dass sie Bereiche nicht nur in Richtung senkrecht zur Membran entgegengesetzte Bewegungen ausführen, sondern auch parallel zur Membranebene. D.h. auch parallel zur Membranebene führen die Bereiche Bewegungen aus, welche voneinander fortweisen und dann wieder zueinander hinführen. Diese letzte Bewegungskomponente erlaubt es nun, das Schwingelement in einer Torsionsbewegung zu ersetzen, indem diese Schwerbewegung ausgenutzt wird.
[0012] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass mindestens ein Gehäuse vorgesehen ist, und dass die Membran an ihrem Rand über eine Einspannung mit dem Gehäuse verbunden ist. Durch diese Einspannung wird die Transversalbewegung modifiziert. In einer Ausgestaltung wird die Membran vorzugsweise zu Grundwellenschwingungen angeregt, d.h. am Ran befindet sich der Schwingungsknoten und in der Mitte der Membran der Schwingungsbauch.
[0013] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die zwei Verbindungsbereiche sich längs einer Symmetrieachse der Membran einander gegenüberliegen und dass die zwei Verbindungsbereiche jeweils auf unterschiedlichen Seiten von der Symmetrieachse der Membran angeordnet sind.
[0014] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass das Schwingelement mittels ein Paddel und mindestens zwei Füße aufweist, wobei das Schwingelement über die zwei Füße mit den zwei Verbindungsbereichen der Membran verbunden ist. Ein Paddel erlaubt durch seine große Fläche, dass die Wirkfläche für die Wechselwirkung mit dem Medium möglichst groß ist.
[0015] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Paddel zwischen zwei voneinander abgewandten Seiten der Füße angeordnet ist. Das Paddel befindet sich also schräg zwischen den beiden Füßen und erfährt dadurch jeweils eine Bewegungsrichtung in einander entgegengesetzter Richtung. Dies bedingt dann wiederum, dass das Paddel eine Drehbewegung ausführt.
[0016] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Anrege-/Empfangseinheit mindestens ein piezo-elektrisches Element aufweist. Ein piezo-elektrisches Element dient somit als Wandler zwischen den mechanischen Schwingungen und den elektrischen Signalen, bei welchen es sich insbesondere um elektrische Wechselspannungen handelt.
[0017] Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
[0018] Fig. 1: einen sdiematisdien Aufbau der Messvorriditung,
[0019] Fign. 2a und 2a: zwei Ansichten auf eine Membran mit dem erfindungsgemäßen Sdiwingelement,
[0020] Fign. 3a und 3b: zwei Ansichten eines Teiles des Schwingelements während einer Schwingung,
[0021] Fig. 4: eine weitere Darstellung des Schwingelements, und
[0022] Fign. 5a, 5b, 5c: unterschiedliche Ansichten einer alternativen Ausgestaltung zur Schwingungserregung .
[0023] In der Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau eines erfindungsgemäßen Messgerätes dargestellt. An einem Gehäuse 6 ist eine Membran 1 eingespannt und schließt das Gehäuse 6 somit an einer Seite ab. Auf der Innenseite der Membran 1 ist eine Antriebs-/Empfangseinheit 3 angebracht, bei welcher es sich in diesem Fall um ein piezo-elektrisches Element handelt. Auf der dem Prozess und dem Medium zugewandten Seite der Membran 1 befindet sich das Schwingelement 2, welches im Folgenden noch detaillierter beschrieben werden wird. Dieses Schwingelement tritt in Kontakt mit dem Medium. Eine Regel-/Auswerteeinheit 4 ist mit der Anrege- /Empfangseinheit 3 verbunden und beaufschlagt diese mit einem Anregesignal Sa. Dabei handelt es sich um eine elektrische Wechselspannung, welche dazu führt, dass die Anrege-/Empfangseinheit 3 Dickenoszillationen ausführt. Durch die mechanische Kopplung mit der Membran 1 übertragen sich diese mechanischen Schwingungen auch auf das Schwingelement 2. Der Pfeil deutet an, dass die Membran 1 transversale Schwingungen in Richtung der Normalen der Membranebene ausführt. Durch den Kontakt der Schwingeinheit 2 mit dem Medium bzw. durch die Eigenschaften des Mediums wie Dichte oder Viskosität werden die Kenngrößen der Schwingungen passend beeinflusst, so dass aus dem Empfangssignal Se, welches die Anrege- /Empfangseinheit 3 erzeugt und bei welchem es sich ebenfalls um eine elektrische Wechselspannung handelt, auf solche Prozessgrößen wie Füllstand, Dichte oder Viskosität des Mediums geschlossen werden kann. Beispielsweise hängen Amplitude und Frequenz der Schwingungen davon ab, ob das Schwingelement 2 frei und unbedeckt schwingt, oder ob das Medium das Schwingelement 2 erreicht hat und es bedeckt. Bei der Regel-/Auswerteeinheit 4 handelt es sich beispielsweise um eine elektronische Rückkoppeleinheit, welche das Empfangssignal Se empfängt, in Frequenz und/oder Phase verschiebt, glättet, verstärkt und der Anrege- /Empfangseinheit 3 als Anregesignal Sa wieder zuführt. Weiterhin findet im dargestellten Fall in der Regel-/Auswerteeinheit 4 auch die Auswertung der Schwingungen statt, so dass beispielsweise aufgrund einer Frequenz- oder Amplitudenänderung über einen Grenzwert hinaus das Erreichen oder Unterschreiten eines Füllstands angezeigt wird. Dafür wird beispielsweise die Frequenz oder die Amplitude mit einem Sollwert verglichen. In einer anderen Ausgestaltung ist die Auswertefunktion der Regel-/Auswerteeinheit 4 außerhalb des Gehäuses 6, z.B. in einer Leitwarte untergebracht.
[0024] In der Fig. 2a ist eine Draufsicht auf eine Membran 1 gezeigt. Die Membran 1 ist hier rund ausgestaltet. Eingezeichnet sind weiterhin zwei senkrecht aufeinander stehende Achsen. Eingezeichnet sind die beiden Verbindungsbereiche 5, auf weichen die Füße 8 des Schwingelements 2 angebracht sind. Die beiden Bereiche 5 liegen sich in Bezug auf den Mittelpunkt der Membran 1 punktsymmetrisch gegenüber. Vorzugsweise haben beide Bereiche 5 jeweils den gleichen Abstand zum Mittelpunkt der Membran 1, jedoch in jeweils unterschiedlicher, d.h. insbesondere in entgegengesetzter Richtung vom Mittelpunkt der Membran 1. Beide Bereiche 5 liegen jeweils nach einer anderen Seite versetzt durch eine der Achsen, die durch den Mittelpunkt der Membran 1 gehen. Das Paddel 7 ist jeweils an den einander entgegengesetzten Seiten der Verbindungsbereiche 5 befestigt. Führt die Membran 2 eine transversale Schwingung aus, so bewegt sich jeder Verbindungsbereich 5 in eine andere Richtung. Gleichzeitig zieht der entsprechend auf dem Verbindungsbereich 5 angebrachte Fuß 8 das Paddel 7 in eine jeweils andere Richtung. Dies ist hier durch die beiden Pfeile angedeutet. Eine Überlagerung zweier solcher Kraftkomponenten führt dann im Paddel 7 dazu, dass es sich um die Achse senkrecht zum Mittelpunkt der Membran 1 dreht, d.h. das Schwingelement 2 führt eine Torsionsbewegung aus, die jedoch von einer transversalen Bewegung der Membran 1 ausgelöst wird, d.h. es findet sehr einfach und elegant einer Übertragung von der einen in die andere Bewegungsform statt.
[0025] In der Fig. 2b ist ein seitlicher Schnitt durch die am Gehäuse 6 befestigten
Membran 1 mit den Füßen 8 dargestellt. Die Darstellung ist sehr überzeichnet und ist nur schematisch zu verstehen. Die Membran 1 ist einmal im Ruhezustand und einmal während einer Schwingung zu sehen. Die beiden Verbindungsbereiche bzw. die hier gezeigten Füße 8 sind derartig angeordnet, dass die Füße bei einer Schwingung sich jeweils in eine andere Richtung bewegen (hier angedeutet durch die Pfeile).
[0026] In der Fig. 3a ist ein Teil des Schwingelements 2 mit der Membran 1 während einer Schwingbewegung dargestellt. Die beiden Füße 8 befinden sich auf den Befestigungsbereidien 5. Die Membran 1 bewegt sich in Richtung der Senkrechten auf der Membranebene. Durch die Einspannung am Rand der Membran 1 an dem - hier nicht dargestellten - Gehäuse, nimmt der Hab der Membran 1 in Richtung der Mitte der Membran 1 zu. Da die beiden Befestigungsbereiche 5 auf unterschiedlichen Seiten einer Achse durch die Membranmitte angeordnet sind, führen die Füße 8 jeweils Bewegungen in unterschiedlicher, insbesondere in entgegengesetzter Richtung aus. D.h. sie klappen, wie in der Fig. 2b dargestellt, jeweils in andere Richtungen. Das Paddel 7, von welchem hier nur der untere, d.h. der Membran 1 zugewandte bzw. vom Prozess abgewandte Teil dargestellt ist, ist jeweils an zwei voneinander abgewandten Seiten der Füße 8 angeordnet. Daraus resultiert die Torsionsbewegung, die hier insbesondere um die Senkrechte der Membranebene oberhalb des Mittelpunktes der Membran 1 erfolgt.
[0027] In der Fig. 3b ist eine weitere Darstellung der Ausgestaltung der Fig. 3a zu sehen. Es ist deutlich zu erkennen, dass das Paddel 7 mit zwei Übergangsstücken an den einander gegenüberliegenden Enden der Füße 8 befestigt ist.
[0028] Die Fig. 4 schließlich zeigt ein vollständiges Paddel 7, welches eine möglichst große Oberfläche aufweist, dass jedoch von der äußeren Dimensionierung innerhalb der Membranfläche verbleibt, so dass beispielsweise das Messgerät durch eine Bohrung problemlos in einen Tank eingebracht werden kann, wobei die Membran 1 die Bohrung wieder verschließt.
[0029] In den Fign. 5a, 5b und 5c sind jeweils unterschiedliche Darstellungen einer weitere Ausgestaltung der schwingfähigen Einheit eines Messgerätes mit der besonderen Art der Schwingungserregung dargestellt. Die Anrege-/Empfangseinheit 3 besteht hier aus zwei Pendeln, die an der Innenseite der Membran 1 befestigt sind, d.h. diese Pendel befinden sich somit im Messgerät selbst und kommen nicht in Kontakt mit dem Medium. Durch die jeweilige Pendelbewegung der beiden Pendel wird hier das Schwingelement 2 in Torsionsbewegungen versetzt.
[0030] Bezugszeichenliste
[0031] Tabelle 1
Figure imgf000008_0001

Claims

Ansprüche
[0001] Vorrichtung zur Bestimmung und/ocbr Überwachung mindestens einer
Prozessgröße eines Mediums in einem Behälter, mit mindestens einer mechanisch schwingfähigen Einheit, welche mindestens eine Membran (1) und mindestens ein Schwingelement (2) aufweist, mit mindestens einer Anrege- /Empfangseinheit (3), welche ausgehend von einem elektrischen Anregesignal (Sa) die mechanisch schwingfähige Einheit zu mechanischen Schwingungen anregt, und welche die mechanischen Schwingungen cbr mechanisch schwingfähigen Einheit empfängt und in ein elektrisches Empfangssignal (Se) umwandelt, und mit einer Regel-/Auswerteeinheit (4), welche das Anregesignal (Sa) erzeugt, und welche das Empfangssignal (Se) empfängt und in Hinsicht auf die Prozessgröße auswertet und/ocbr verarbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingelement (2) an mindestens zwei Verbindungsbereichen (5) mit cbr Membran (1) verbunden ist, und dass die zwei Verbindungsbereiche (5) derartig auf cbr Membran (1) angeordnet sind, dass die zwei Verbindungsbereiche (5) bei einer Schwingung der Membran (1) Bewegungen in unterschiedlichen Richtungen ausführen, und dass das Schwingelement (2) derartig ausgestaltet und relativ zu cbn zwei Verbindungsbereichen (5) angeordnet ist, dass das Schwingelement (2) durch die Bewegungen der zwei Verbindungsbereiche (5) mindestens zwei Kraftkomponenten erfährt, wobei die zwei Kraftkomponenten in unterschiedliche Richtungen weisen.
[0002] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei
Verbindungsbereiche (5) derartig auf cbr Membran (1) angeordnet sind, dass die zwei Verbindungsbereiche (5) bei einer Schwingung cbr Membran (1) im Wesentlichen Bewegungen in einander entgegengesetzten Richtungen ausführen.
[0003] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das
Schwingelement (2) derartig ausgestaltet und relativ zu cbn Verbindungsbereichen (5) angeordnet ist, dass das Schwingelement (2) durch die Bewegungen cbr zwei Verbindungsbereiche (5) eine Drehbewegung ausführt.
[0004] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei
Verbindungsbereiche (5) derartig angeordnet sind, dass die zwei Verbindungsbereiche (5) einander sich längs einer Achse cbr Membran gegenüberliegen, und dass die zwei Verbindungsbereiche (5) jeweils zu einer ancbren Seite versetzt zu cbr Achse cbr Membran (1) liegen. [0005] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (1) eine runde Scheibe ist. [0006] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (1) bei einer Schwingung eine transversale Bewegung senkrecht zur Membranfläche ausführt. [0007] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein
Gehäuse (6) vorgesehen ist, und dass die Membran (1) an ihrem Rand mit dem
Gehäuse (6) verbunden ist. [0008] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei
Verbindungsbereiche (5) sich längs einer Symmetrieachse der Membran (1) einander gegenüberliegen und dass die zwei Verbindungsbereiche (5) jeweils auf unterschiedlichen Seiten von der Symmetrieachse der Membran (1) angeordnet sind. [0009] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das
Schwingelement (2) mindestens ein Paddel (J) und mindestens zwei Füße (8) aufweist, wobei das Schwingelement (2) über die zwei Füße (8) mit den zwei
Verbindungsbereichen (5) der Membran (1) verbunden ist. [0010] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Paddel (7) zwischen zwei voneinander abgewandten Seiten der Füße (8) angeordnet ist. [0011] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anrege-
/Empfangseinheit (3) mindestens ein piezo-elektrisches Element aufweist.
PCT/EP2007/055906 2006-07-04 2007-06-14 VORRICHTUNG ZUR BESTIMMUNG UND/ODER ÜBERWACHUNG EINER PROZESSGRÖßE WO2008003574A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610031188 DE102006031188A1 (de) 2006-07-04 2006-07-04 Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße
DE102006031188.4 2006-07-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008003574A1 true WO2008003574A1 (de) 2008-01-10

Family

ID=38582049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2007/055906 WO2008003574A1 (de) 2006-07-04 2007-06-14 VORRICHTUNG ZUR BESTIMMUNG UND/ODER ÜBERWACHUNG EINER PROZESSGRÖßE

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102006031188A1 (de)
WO (1) WO2008003574A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011088304B4 (de) 2011-12-12 2023-09-21 Endress+Hauser SE+Co. KG Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4594584A (en) * 1983-10-11 1986-06-10 Endress U. Hauser Gmbh U. Co. Device for determining and/or monitoring a predetermined filling level in a container
GB2185575A (en) * 1986-01-22 1987-07-22 Endress Hauser Gmbh Co Oscillating device for determining and/or monitoring a predetermined filling level in a container
GB2282023A (en) * 1993-09-21 1995-03-22 Yamaichi Electronics Co Ltd Twist vibrator
DE19806905A1 (de) * 1998-02-19 1999-09-09 Pechhold Einrichtung zur Bestimmung viskoelastischer Kenngrößen eines festen oder flüssigen Stoffes
DE19825501A1 (de) * 1997-12-20 1999-12-16 Grieshaber Vega Kg Füllstandmeßvorrichtung

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10254720A1 (de) * 2002-11-23 2004-06-03 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Messgerät

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4594584A (en) * 1983-10-11 1986-06-10 Endress U. Hauser Gmbh U. Co. Device for determining and/or monitoring a predetermined filling level in a container
GB2185575A (en) * 1986-01-22 1987-07-22 Endress Hauser Gmbh Co Oscillating device for determining and/or monitoring a predetermined filling level in a container
GB2282023A (en) * 1993-09-21 1995-03-22 Yamaichi Electronics Co Ltd Twist vibrator
DE19825501A1 (de) * 1997-12-20 1999-12-16 Grieshaber Vega Kg Füllstandmeßvorrichtung
DE19806905A1 (de) * 1998-02-19 1999-09-09 Pechhold Einrichtung zur Bestimmung viskoelastischer Kenngrößen eines festen oder flüssigen Stoffes

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006031188A1 (de) 2008-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3729015B1 (de) Vibronischer sensor
EP2464951B1 (de) Multivariabler sensor zur bestimmung und/oder überwachung des füllstands und der dichte und/oder der viskosität einer flüssigkeit im behälter
EP3213041B1 (de) Vibronischer sensor
EP0089336B1 (de) Vorrichtung zur feststellung und/oder kontrolle eines bestimmten füllstandes in einem behälter
WO2002077582A1 (de) Vorrichtung zur feststellung und/oder überwachung eines vorbestimmten füllstandes in einem behälter
EP1373840B1 (de) Vorrichtung zur feststellung und/oder überwachung eines vorbestimmten füllstandes in einem behälter
EP2368096B1 (de) VORRICHTUNG ZUR BESTIMMUNG UND/ODER ÜBERWACHUNG EINER PROZESSGRÖßE
DE3011603C2 (de) Vorrichtung zur Feststellung eines bestimmten Füllstandes in einem Behälter
DE102005044725A1 (de) Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße eines Mediums in einem Behälter
DE3625779C2 (de)
DE102005053331A1 (de) Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße
EP1996905B1 (de) VORRICHTUNG ZUR BESTIMMUNG UND/ODER ÜBERWACHUNG EINER PROZESSGRÖßE
EP2132537A2 (de) Vorrichtung zur bestimmung und/oder überwachung einer prozessgrösse eines mediums
DE102011088304B4 (de) Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße
WO2008003574A1 (de) VORRICHTUNG ZUR BESTIMMUNG UND/ODER ÜBERWACHUNG EINER PROZESSGRÖßE
EP1644708A1 (de) Feldgerät zur bestimmung und/oder berwachung einer prozessgrösse
EP0875739B1 (de) Vorrichtung zur Feststellung und/oder Überwachung eines vorbestimmten Füllstands in einem Behälter
WO2010040581A1 (de) VORRICHTUNG ZUR BESTIMMUNG UND/ODER ÜBERWACHUNG EINER PROZESSGRÖßE EINES MEDIUMS
EP3236221B1 (de) Vibrations-sensor und verfahren zum betreiben eines vibrations-sensors
DE102005018397B4 (de) Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße
DE102010003733A1 (de) Verfahren zur Detektion von Gasblasen in einem flüssigen Medium
DE10153937A1 (de) Vorrichtung zur Feststellung und/oder Überwachung eines vorbestimmten Füllstandes in einem Behälter
DE102006058926B4 (de) Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07730167

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: RU

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07730167

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1