WO2009050133A1 - Massendurchflussmessgerät sowie verfahren zur herstellung eines versteifungsrahmens für ein massendurchflussmessgerät - Google Patents

Massendurchflussmessgerät sowie verfahren zur herstellung eines versteifungsrahmens für ein massendurchflussmessgerät Download PDF

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WO2009050133A1
WO2009050133A1 PCT/EP2008/063692 EP2008063692W WO2009050133A1 WO 2009050133 A1 WO2009050133 A1 WO 2009050133A1 EP 2008063692 W EP2008063692 W EP 2008063692W WO 2009050133 A1 WO2009050133 A1 WO 2009050133A1
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measuring tubes
flow meter
mass flow
measuring
stiffening frame
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PCT/EP2008/063692
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Inventor
Morten Clausen
Steen Skytte Jensen
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G01F1/8477—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits having curved measuring conduits, i.e. whereby the measuring conduits' curved center line lies within a plane with multiple measuring conduits
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    • G01F1/8409—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
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    • G01F15/14—Casings, e.g. of special material

Definitions

  • the invention relates to a mass flowmeter for flowing media, which operates on the Coriolis principle, according to the preamble of claim 1 and a method for producing a stiffening frame for such a mass flow meter according to the preamble of claim 3.
  • Such a mass flow meter for flowing media which operates on the Coriolis principle, is known for example from US 6,308,580 Bl. It is designed with two Coriolis measuring tubes, which are fluidically parallel to each other. These are one-piece, U-shaped measuring tubes, each having a straight inlet section, a straight outlet section, an inlet manifold connected to the inlet section, an outlet manifold connected to the outlet section, a first straight leg of a U connected to the inlet manifold -shaped center portion, a second connected to the outlet manifold, straight leg of the U-shaped central portion, a first, connected to the first leg manifold of the U-shaped center portion, a second, connected to the second leg manifold of the U-shaped center portion and a straight yoke portion between the first and the second manifold.
  • the inlet sections are in an inlet manifold, also called inlet splitter, and the outlet sections in an outlet distributor piece, also called outlet splitter, fixed and thus mechanically coupled to each other.
  • vibrations of the measuring tubes of the mass flow meter are transmitted only to a small extent and on the other hand affect vibrations of the piping system with a suitable design of the mass flow meter hardly the measurement result.
  • vibration detectors are mounted as receivers, between whose output signals a phase difference can be evaluated as a measuring signal in the case of a flow. This is caused by the prevailing at a flow Coriolis forces. In practice, such an arrangement often provides a non-zero phase difference even when there is no flow in the measuring tube.
  • the invention is based on the object, a mass flow meter for flowing media, which operates on the Coriolis principle, with a pair of substantially parallel to each other extending measuring tubes, wherein the measuring tubes in an initial section and in an end portion mechanically at least by a stiffening frame coupled together, and to provide a method for producing a stiffening frame for a mass flow meter, which are characterized by good measuring properties, low weight and low production costs.
  • the new mass flowmeter of the type mentioned in the characterizing part of claim 1 features.
  • claim 2 an advantageous development, described in claim 3, a manufacturing method.
  • the invention has the advantage that the mechanical coupling of the measuring tubes in their beginning and end sections by the stiffening frame with the same weight is much stiffer than was the case in the previous use of a trained as a hollow body stiffening frame.
  • the stiffness of a conventional stiffening frame can now be achieved with significantly lower weight and thus lower material costs and costs.
  • vibrations are damped by the metal foam, so that on the one hand vibrations of the measuring tubes are coupled to a lesser extent in the piping system and the other vibrations of the piping system less in the measuring tubes.
  • An improved bending and torsional stiffness of the stiffening frame ensures that practically no couplings of mechanical stresses take place in the center section which is held free-swinging between the start and end sections.
  • Mechanical stresses caused, for example, by clamping forces or changes in the pipeline into which the mass flowmeter is installed at the measuring location are to a considerable extent absorbed by the stiffening frame due to its stable design.
  • the geometry of the center section, which is essential for the measurement properties of the mass flow meter, on the other hand remains advantageously unaffected. Therefore, changes at the installation site hardly affect a zero offset.
  • the dimensions of the stiffening frame required to achieve these properties can be determined by finite element method calculations or by experimental experimentation.
  • each measuring tube has a substantially straight inlet and outlet section whose tube axes in a line lie, and have an inlet or outlet manifold for transfer from the inlet section to the first, substantially straight Leg of the U-shaped central portion or for the transmission of the second, substantially straight leg of the U-shaped central portion of the outlet portion and when the two measuring tubes are connected at their inlet portions and at their outlet portions with the stiffening frame.
  • the stiffening frame can be produced particularly cost-effectively, if initially a flat cylindrical stainless steel plate of the required thickness, a substantially cylindrical tube is bent, which is closed at its open ends with caps and then filled with metal foam. Thereafter, recesses for the passage of the measuring tubes can be mounted in the tube walls and the metal foam. After inserting the measuring tubes, inlet and outlet splitters are placed in place of the caps and welded to the ends of the stainless steel tube.
  • the stiffening frame can be made, for example, from a seamlessly shaped and filled with metal foam tube or from a double-walled tube whose wall space is filled with metal foam.
  • Figure 1 is a schematic representation of a mass flow meter
  • Figure 2 is a sectional view for explaining the production of a stiffening frame.
  • a mass flow meter 1 according to FIG. 1 operates on the Coriolis principle.
  • a first measuring tube 2 and second measuring tube 3 are arranged substantially parallel to one another. They are usually made in one piece by bending. manufactures.
  • the course of the measuring tubes 2 and 3 is subdivided into the following sections: an initial section, which consists of a inlet section concealed in the figure by a stiffening frame 4 and therefore not visible, and an inlet bend 5, a middle section consisting of a first straight leg 6, an elbow 7, a straight yoke 8, a manifold 9 and a second straight leg 10, and an end portion consisting of an outlet manifold 11 and a substantially straight, in turn hidden in the figure by the stiffening frame 4 outlet portion.
  • a flowable medium flows according to an arrow 13 in the mass flow meter 1 and thus in the two located behind a not visible in the figure inlet splitter inlet sections of the measuring tubes 2 and 3 and corresponding to an arrow 15 from the outlet sections and behind it, also in the figure invisible casserole splitter off again.
  • Flanges 14 and 16 which are fixedly connected to the inlet splitter and the outlet splitter, serve for fastening the mass flowmeter 1 in a pipeline, not shown in the figure.
  • the two measuring tubes 2 and 3 are mirror-inverted with respect to a perpendicular to the measuring tube axis at the apex of the substantially U-shaped central portion extending plane.
  • Pairwise mirror images of each other arranged node plates 17, 18, 19 and 20 serve to improve the measurement properties by fixing the two measuring tubes 2 and 3 at the respective location of their attachment to each other.
  • Their task is to separate the natural natural vibration of the measuring tubes 2 and 3, which adjusts itself when the fluid is at rest, from the Coriolis forces based vibration with flowing fluid and to reduce the transmission of vibrations between the piping system and measuring tubes.
  • a further reduction of the influences of the piping system on the measurement properties of the mass flow meter 1 is achieved by the stiffening frame 4, with which the measuring tubes 2 and 3 are mechanically fixed in their initial section and end section.
  • the stiffening frame 4 By the stiffening frame 4, the geometry of the measuring tubes 2 and 3 kept largely constant, so that even changes in the piping system, in which the mass flowmeter 1 is installed, for example, due to temperature fluctuations, possibly lead to a low zero shift.
  • the stiffening frame 4 is formed of a relatively thin jacket sheet made of stainless steel, which is filled with a foam of metal, such as aluminum.
  • recesses 21 and 22 for receiving the measuring tubes 2 and 3 are provided in the stiffening frame 4 .
  • a pickup 24 and a pickup 25, the structure of which may correspond to that of the exciter assembly 23, serve to detect the Coriolis forces and / or based on the Coriolis forces oscillations of the measuring tubes 2 and 3, which arise due to the mass of the medium flowing through.
  • the phase shift between the measurement signals, which are generated by the two transducers 24 and 25, evaluates an evaluation device 26 for calculating a measured value for the flow.
  • the evaluation device 26 simultaneously serves to control the exciter arrangement 23.
  • the measuring tubes 2 and 3 can of course have other geometries, for example a V-shaped or ⁇ -shaped middle section, or a different number and arrangement of excitation arrangements and transducers can be selected.
  • the position of the zero point of the mass flow device 1 is determined during commissioning by calibration and stored in a memory 27 as calibration data. Based on the stored calibration data, the evaluation device determines tion 26 in response to the measurement signals the measured value, which is output on a display 28 or transmitted via a not shown in the figure fieldbus to a higher-level control station. From time to time, a recalibration makes sense, in which new calibration data for eliminating a measurement error determined and stored in the memory 27 for consideration in future measurements. Since the new mass flowmeter 1 is characterized by a particularly low zero offset, the time intervals between calibration operations can be extended so that the effort required to operate the mass flowmeter 1 is reduced due to the invention.
  • FIG. 2 is not true to scale.
  • a rectangular sheet metal is punched out and bent into a tube 41, which is comparatively thin-walled and welded to the running parallel to the tube axis abutting edges.
  • two caps 42 and 43 are placed, wherein the cap 43 has a recess 44.
  • Metal foam 45 is then injected through the recess 44 into the cavity of the tube 41 and in this way the tube 41 is filled with foam.
  • the caps 42 and 43 are removed, recesses for the two measuring tubes incorporated into the stiffening frame 40, the measuring tubes used, 40 inlet splitter or casserole splitter placed at the two ends of the stiffening frame and mechanically with the Meßrohrenden and the ends of the stiffening frame 40 connected, for example by welding.
  • a substantially cylindrical stiffening frame is shown.
  • this may alternatively be formed parallelepiped or in any other profile shape.
  • other metals for example aluminum or magnesium, when using stainless steel as the material of the casing of the stiffening frame.
  • the metal foam can be made of various materials, such as stainless steel or based on magnesium, aluminum, titanium or zinc and their alloys.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Massendurchflussmessgerät für strömende Medien, das nach dem Coriolis-Prinzip arbeitet und ein Paar im Wesentlichen parallel zueinander verlaufender Messrohre (2, 3) aufweist. Die Messrohre (2, 3) sind in einem Anfangsabschnitt (5) und in einem Endabschnitt (11) mechanisch zumindest durch einen Versteifungsrahmen (4, 40) miteinander gekoppelt, der zur Verbesserung seiner Steifigkeit zumindest teilweise mit einem Metallschaum (45) gefüllt ist. Der Versteifungsrahmen (4, 40) ist mit Ausnehmungen (21, 22) zur Durchführung des Anfangs- und Endabschnitts versehen, kann besonders günstig hergestellt werden und zeichnet sich durch seine hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht aus.

Description

Beschreibung
Massendurchflussmessgerät sowie Verfahren zur Herstellung eines Versteifungsrahmens für ein Massendurchflussmessgerät
Die Erfindung betrifft ein Massendurchflussmessgerät für strömende Medien, das nach dem Coriolis-Prinzip arbeitet, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Versteifungsrahmens für ein derartiges Mas- sendurchflussmessgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3.
Ein derartiges Massendurchflussmessgerät für strömende Medien, das nach dem Coriolis-Prinzip arbeitet, ist beispielsweise aus der US 6 308 580 Bl bekannt. Es ist mit zwei Corio- lis-Messrohren ausgeführt, die strömungstechnisch parallel zueinander liegen. Es handelt sich dabei um einstückige, U-förmige Messrohre, die jeweils einen geraden Einlaufabschnitt, einen geraden Auslaufabschnitt, einen mit dem Einlaufabschnitt verbundenen Einlaufkrümmer, einen mit dem Aus- laufabschnitt verbundenen Auslaufkrümmer, einen ersten, mit dem Einlaufkrümmer verbundenen, geraden Schenkel eines U-förmigen Mittenabschnitts, einen zweiten mit dem Auslaufkrümmer verbundenen, geraden Schenkel des U-förmigen Mittenabschnitts, einen ersten, mit dem ersten Schenkel verbundenen Krümmer des U-förmigen Mittenabschnitts, einen zweiten, mit dem zweiten Schenkel verbundenen Krümmer des U-förmigen Mittenabschnitts und einen geraden Jochabschnitt zwischen dem ersten und dem zweiten Krümmer aufweisen. Die Einlaufabschnitte sind in einem Einlaufverteilerstück, auch Einlauf- Splitter genannt, und die Auslaufabschnitte in einem Auslaufverteilerstück, auch AuslaufSplitter genannt, fixiert und somit mechanisch miteinander gekoppelt. Einlaufverteilerstück und Auflaufverteilerstück bilden zwei einander gegenüber liegende Abschlussdeckel eines im Wesentlichen quaderförmigen Versteifungsrahmens, aus welchem die U-förmigen Mittenabschnitte der beiden Messrohre seitlich herausragen. In der Mitte der geraden Jochabschnitte befindet sich eine Erregeranordnung, welche die beiden Messrohre, die somit paarweise identisch ausgeführt sind, so zum Schwingen anregt, dass sie gegeneinander schwingen, das heißt, dass die Schwingungen der beiden Messrohre um 180° gegeneinander phasenversetzt sind. Die Lage des Massenmittelpunktes des aus den beiden Messroh- ren gebildeten Systems bleibt dabei im Wesentlichen konstant und auftretende Kräfte werden weitgehend kompensiert. Das hat als positive Konsequenz, dass das schwingende System kaum nach außen als solches wirksam wird. In das Rohrleitungssystem, in das ein solches Massendurchflussmessgerät eingebaut ist, werden Schwingungen der Messrohre des Massendurchfluss- messgeräts nur in geringem Maße übertragen und andererseits beeinflussen Schwingungen des Rohrleitungssystems bei geeigneter Auslegung des Massendurchflussmessgeräts kaum das Messergebnis. Vor und hinter der Erregeranordnung werden als Auf- nehmer Schwingungsdetektoren angebracht, zwischen deren Ausgangssignalen bei einer Strömung eine Phasendifferenz als Messsignal ausgewertet werden kann. Diese wird durch die bei einer Strömung herrschenden Coriolis-Kräfte verursacht. In der Praxis liefert eine derartige Anordnung eine von Null ab- weichende Phasendifferenz häufig selbst dann, wenn im Messrohr keine Strömung vorhanden ist. Gründe hierfür können Einspannkräfte, unterschiedliche Temperaturbeanspruchung, Ungleichmäßigkeiten im Rohrmaterial, Phasenfehler in den Detektoren oder den zugehörigen Schaltungen einer Auswerteeinrich- tung und vieles mehr sein. Zur Verbesserung der Messgenauigkeit sind im Übergangsbereich des Einlaufabschnitts auf den Einlaufkrümmer, im Übergangsbereich des Einlaufkrümmers auf den ersten Schenkel des U-förmigen Mittenabschnitts, im Übergangsbereich des zweiten Schenkels auf den Auslaufkrümmer und im Übergangsbereich des Auslaufkrümmers auf den Auslaufabschnitt jeweils Knotenplatten angebracht, welche die relative Lage der Messrohre zueinander fixieren sollen. Einspannkräfte und Schwingungen des Rohrleitungssystems, in welches das Massendurchflussmessgerät eingebaut ist, sollen durch den Ver- steifungsrahmen von den beiden Messrohren fern gehalten werden. Zur Erzielung einer hohen Steifigkeit des Versteifungsrahmens ist dieser mit vergleichsweise dicken Seitenwänden zu versehen, was bei Verwendung von teuren Materialien, bei- spielsweise Edelstahl, zu hohen Herstellungskosten und zu einem hohen Gewicht des Massendurchflussmessgeräts führt.
Aus der DE 101 27 716 Al ist ein Verfahren zur Herstellung von Metall/Metallschaum-Verbundbauteilen bekannt, die sich durch eine leichte Bauweise, hohe Steifigkeit und gute Dämpfungseigenschaften auszeichnen. Verschiedene Verfahren zur Herstellung von gewichtsreduzierten Profilen mit erhöhter Steifigkeit sind beschrieben, in welchen Hohlräume mit Me- tallschaum gefüllt sind.
Aus der DE 102 05 070 Al sind ebenfalls Metall/Metallschaum- Verbundteile zur Verbesserung der Schwingungsdämpfung gegenüber herkömmlichen Bauteilen bekannt.
Aus der US 6 533 065 B2 ist bekannt, Metallschaumwände in einem Rohrabschnitt vorzusehen, der dem Messrohr eines Ultra- schalldurchflussmessgeräts vorgeschaltet ist. Die Metallschaumwände dienen dort zur Dämpfung des über die Flüssigkeit in das Messrohr eingetragenen Ultraschalls.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Massendurch- flussmessgerät für strömende Medien, das nach dem Coriolis- Prinzip arbeitet, mit einem Paar im Wesentlichen parallel zu- einander verlaufender Messrohre, wobei die Messrohre in einem Anfangsabschnitt und in einem Endabschnitt mechanisch zumindest durch einen Versteifungsrahmen miteinander gekoppelt sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Versteifungsrahmens für ein Massendurchflussmessgerät zu schaffen, die sich durch gute Messeigenschaften, ein geringes Gewicht und niedrige Herstellungskosten auszeichnen.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist das neue Massendurchflussmessgerät der eingangs genannten Art die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale auf. In Anspruch 2 ist eine vorteilhafte Weiterbildung, in Anspruch 3 ein Herstellungsverfahren beschrieben. Die Erfindung hat den Vorteil, dass die mechanische Kopplung der Messrohre in ihren Anfangs- und Endabschnitten durch den Versteifungsrahmen bei gleichem Gewicht wesentlich steifer ist als dies bei der bisherigen Verwendung von einem als Hohlkörper ausgebildeten Versteifungsrahmen der Fall war. Andererseits kann die Steifigkeit eines herkömmlichen Versteifungsrahmens nun mit erheblich geringerem Gewicht und somit geringerem Materialaufwand und Kosten erzielt werden. Zudem werden Schwingungen durch den Metallschaum bedämpft, so dass zum einen Schwingungen der Messrohre in geringerem Maße in das Rohrleitungssystem und zum anderen Schwingungen des Rohrleitungssystems weniger in die Messrohre eingekoppelt werden. Durch eine verbesserte Biege- und Torsionssteifigkeit des Versteifungsrahmens wird erreicht, dass praktisch keine Ein- kopplungen von mechanischen Spannungen in den freischwingend zwischen Anfangs- und Endabschnitt gehaltenen Mittenabschnitt erfolgen. Mechanische Spannungen, die beispielsweise durch Einspannkräfte oder Veränderungen der Rohrleitung, in welche das Massendurchflussmessgerät am Messort eingebaut ist, ver- ursacht werden, werden in erheblichem Maße durch den Versteifungsrahmen aufgrund seiner stabilen Ausführung aufgenommen. Die Geometrie des Mittenabschnitts, die für die Messeigenschaften des Massendurchflussmessgeräts wesentlich ist, bleibt dagegen in vorteilhafter Weise unbeeinflusst . Verände- rungen am Einbauort wirken sich daher kaum als eine Nullpunktverschiebung aus. Die zur Erzielung dieser Eigenschaften erforderlichen Abmessungen des Versteifungsrahmens können durch Berechnungen nach der Finite-Elemente-Methode oder durch experimentelle Versuche ermittelt werden.
In vorteilhafter Weise wird ein besonders kompakter Aufbau bei guter Messgenauigkeit des Massendurchflussmessgeräts erreicht, wenn die beiden Messrohre im Mittenabschnitt im Wesentlichen U-förmig gebogen sind, Anfangs- und Endabschnitt jedes Messrohrs einen im Wesentlichen geraden Ein- bzw. Auslaufabschnitt, deren Rohrachsen auf einer Linie liegen, und einen Ein- bzw. Auslaufkrümmer aufweisen zur Überleitung vom Einlaufabschnitt auf den ersten, im Wesentlichen geraden Schenkel des U-förmigen Mittenabschnitts bzw. zur Überleitung von dem zweiten, im Wesentlichen geraden Schenkel des U-förmigen Mittenabschnitts auf den Auslaufabschnitt und wenn die beiden Messrohre an ihren Einlaufabschnitten und an ihren Auslaufabschnitten mit dem Versteifungsrahmen verbunden sind.
Der Versteifungsrahmen kann besonders kostengünstig hergestellt werden, wenn zunächst aus einer flachen Edelstahlplatte der benötigten Dicke ein im Wesentlichen zylindrisches Rohr gebogen wird, das an seinen offenen Enden mit Kappen verschlossen und dann mit Metallschaum ausgeschäumt wird. Danach können in die Rohrwandungen und den Metallschaum Ausnehmungen zur Durchführung der Messrohre angebracht werden. Nach dem Einsetzen der Messrohre werden anstelle der Kappen Ein- lauf- und AuslaufSplitter aufgesetzt und mit den Enden des Edelstahlrohres verschweißt.
Alternativ dazu kann der Versteifungsrahmen beispielsweise aus einem nahtlos geformten und mit Metallschaum gefüllten Rohr oder aus einem doppelwandigen Rohr hergestellt werden, dessen Wandzwischenraum mit Metallschaum ausgefüllt ist.
Anhand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, werden im Folgenden die Erfindung sowie Ausgestaltungen und Vorteile näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine Prinzipdarstellung eines Massendurchflussmess- geräts und
Figur 2 ein Schnittbild zur Erläuterung der Herstellung eines Versteifungsrahmens.
Ein Massendurchflussmessgerät 1 gemäß Figur 1 arbeitet nach dem Coriolis-Prinzip . Ein erstes Messrohr 2 und zweites Messrohr 3 sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Sie werden üblicherweise aus einem Stück durch Biegen ange- fertigt. Der Verlauf der Messrohre 2 und 3 ist in die folgenden Abschnitte unterteilt: einen Anfangsabschnitt, der aus einem in der Figur durch einen Versteifungsrahmen 4 verdeckten und daher nicht sichtbaren Einlaufabschnitts und einem Einlaufkrümmer 5 besteht, einen Mittenabschnitt, der aus einem ersten geraden Schenkel 6, einem Krümmer 7, einem geraden Jochabschnitt 8, einem Krümmer 9 und einem zweiten geraden Schenkel 10 besteht, und einem Endabschnitt, der aus einem Auslaufkrümmer 11 und einem im Wesentlichen geraden, in der Figur wiederum durch den Versteifungsrahmen 4 verdeckten Auslaufabschnitt besteht. Ein fließfähiges Medium strömt entsprechend einem Pfeil 13 in das Massendurchflussmessgerät 1 und damit in die beiden hinter einem in der Figur nicht sichtbaren EinlaufSplitter befindlichen Einlaufabschnitte der Messrohre 2 und 3 ein und entsprechend einem Pfeil 15 aus den Auslaufabschnitten und dem dahinter befindlichen, ebenfalls in der Figur nicht sichtbaren AuflaufSplitter wieder aus. Flansche 14 und 16, die mit dem EinlaufSplitter bzw. dem Auslaufsplitter fest verbunden sind, dienen zur Befestigung des Massendurchflussmessgeräts 1 in einer in der Figur nicht dargestellten Rohrleitung. Die beiden Messrohre 2 und 3 sind bezüglich einer senkrecht zur Messrohrachse beim Scheitelpunkt des im Wesentlichen U-förmigen Mittenabschnitts verlaufenden Ebene spiegelbildlich aufgebaut. Paarweise spiegelbildlich zueinander angeordnete Knotenplatten 17, 18, 19 und 20 dienen zur Verbesserung der Messeigenschaften, indem sie die beiden Messrohre 2 und 3 am jeweiligen Ort ihrer Anbringung zueinander fixieren. Sie haben die Aufgabe, die natürliche Eigenschwingung der Messrohre 2 und 3, die sich bei ruhendem Fluid einstellt, von der auf Coriolis-Kräften beruhenden Schwingung bei strömendem Fluid zu trennen und die Übertragung von Schwingungen zwischen Rohrleitungssystem und Messrohren zu verringern. Eine weitere Reduktion der Einflüsse des Rohrleitungssystems auf die Messeigenschaften des Massendurchfluss- messgeräts 1 wird durch den Versteifungsrahmen 4 erreicht, mit welchem die Messrohre 2 und 3 in ihrem Anfangsabschnitt und Endabschnitt mechanisch fest verbunden sind. Durch den Versteifungsrahmen 4 wird die Geometrie der Messrohre 2 und 3 weitgehend konstant gehalten, so dass auch Veränderungen des Rohrleitungssystems, in welchem das Massendurchflussmessgerät 1 eingebaut ist, beispielsweise aufgrund von Temperaturschwankungen, allenfalls zu einer geringen Nullpunktverschie- bung führen. Der Versteifungsrahmen 4 ist aus einem vergleichsweise dünnen Mantelblech aus Edelstahl gebildet, das mit einem Schaum aus Metall, beispielsweise Aluminium, gefüllt ist. In dem Versteifungsrahmen 4 sind Ausnehmungen 21 und 22 zur Aufnahme der Messrohre 2 und 3 vorgesehen. Eine in Figur 1 symbolisch dargestellte Erregeranordnung 23, die beispielsweise aus einer am Messrohr 2 befestigten Magnetspule und einem am Messrohr 3 angebrachten Magneten, der in die Magnetspule eintaucht, bestehen kann, dient zur Erzeugung einander entgegengesetzter Schwingungen der beiden Messrohre 2 und 3, deren Frequenz der Eigenfrequenz des im Wesentlichen U-förmigen Mittenabschnitts der Messrohre 2 und 3 entspricht. Ein Aufnehmer 24 sowie ein Aufnehmer 25, deren Aufbau demjenigen der Erregeranordnung 23 entsprechen kann, dienen zur Erfassung der Coriolis-Kräfte und/oder der auf den Coriolis- Kräften beruhenden Schwingungen der Messrohre 2 und 3, die aufgrund der Masse des durchströmenden Mediums entstehen. Die Phasenverschiebung zwischen den Messsignalen, die durch die beiden Aufnehmer 24 und 25 erzeugt werden, wertet eine Auswerteeinrichtung 26 zur Berechnung eines Messwerts für den Durchfluss aus. Die Auswerteeinrichtung 26 dient gleichzeitig zur Ansteuerung der Erregeranordnung 23.
Abweichend von dem gezeigten Ausführungsbeispiel können die Messrohre 2 und 3 selbstverständlich andere Geometrien auf- weisen, beispielsweise einen V-förmig oder einen Ω-förmig ausgebildeten Mittenabschnitt, oder es kann eine abweichende Anzahl und Anordnung von Erregeranordnungen und Aufnehmern gewählt werden.
Die Lage des Nullpunkts des Massendurchflussgeräts 1 wird bei einer Inbetriebnahme durch eine Kalibrierung bestimmt und in einen Speicher 27 als Kalibrierdaten hinterlegt. Anhand der abgespeicherten Kalibrierdaten ermittelt die Auswerteeinrich- tung 26 in Abhängigkeit der Messsignale den Messwert, der auf einer Anzeige 28 ausgegeben oder über einen in der Figur nicht dargestellten Feldbus an eine übergeordnete Leitstation übertragen wird. Von Zeit zu Zeit ist eine Neukalibrierung sinnvoll, in welcher neue Kalibrierdaten zur Beseitigung eines Messfehlers bestimmt und im Speicher 27 zur Berücksichtigung bei zukünftigen Messungen abgelegt werden. Da sich das neue Massendurchflussmessgerät 1 durch eine besonders geringe Nullpunktverschiebung auszeichnet, können die zeitlichen Ab- stände zwischen Kalibriervorgängen verlängert werden, so dass sich auch der zum Betrieb des Massendurchflussmessgeräts 1 erforderliche Aufwand aufgrund der Erfindung verringert.
Anhand Figur 2 wird im Folgenden beispielhaft ein Herstel- lungsverfahren eines Versteifungsrahmens 40 erläutert, das mit besonders geringem Aufwand verbunden ist. Zur anschaulicheren Darstellung ist Figur 2 nicht maßstabsgetreu. Aus einer handelsüblichen Edelstahlplatte der erforderlichen Dicke wird ein rechteckiges Blech ausgestanzt und zu einem Rohr 41 gebogen, das vergleichsweise dünnwandig ist und an den parallel zur Rohrachse verlaufenden Stoßkanten verschweißt wird. Auf die offenen Enden des Rohrs 41 werden zwei Kappen 42 und 43 aufgesetzt, wobei die Kappe 43 eine Ausnehmung 44 aufweist. Durch die Ausnehmung 44 wird anschließend Metallschaum 45 in den Hohlraum des Rohrs 41 eingespritzt und auf diese Weise das Rohr 41 ausgeschäumt. Nach Aushärten des Metallschaums werden die Kappen 42 und 43 abgenommen, Ausnehmungen für die beiden Messrohre in den Versteifungsrahmen 40 eingearbeitet, die Messrohre eingesetzt, an den beiden Enden des Versteifungsrahmens 40 EinlaufSplitter bzw. AuflaufSplitter aufgesetzt und mit den Messrohrenden sowie den Enden des Versteifungsrahmens 40 mechanisch verbunden, beispielsweise durch Schweißen.
In dem Ausführungsbeispiel wird ein im Wesentlichen zylinderförmiger Versteifungsrahmen gezeigt. Selbstverständlich kann dieser alternativ dazu auch quaderförmig oder in beliebiger anderer Profilform ausgebildet sein. Alternativ zur beschrie- benen Verwendung von Edelstahl als Material der Ummantelung des Versteifungsrahmens sind je nach gewünschten Materialeigenschaften selbstverständlich auch andere Metalle, beispielsweise Aluminium oder Magnesium, verwendbar. Der Metallschaum kann aus verschiedenen Materialien, beispielsweise aus Edelstahl oder auf der Basis von Magnesium, Aluminium, Titan oder Zink sowie deren Legierungen hergestellt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Massendurchflussmessgerät für strömende Medien, das nach dem Coriolis-Prinzip arbeitet, mit einem Paar im Wesentlichen parallel zueinander verlaufender Messrohre (2, 3), wobei die Messrohre (2, 3) in einem Anfangsabschnitt (5) und in einem Endabschnitt (11) mechanisch zumindest durch einen Versteifungsrahmen (4, 40) miteinander gekoppelt und in einem Mittenabschnitt (6...10) freischwingend zwischen Anfangs- und Endabschnitt gehalten sind, mit mindestens einer auf die beiden Messrohre (2, 3) einwirkenden Erregeranordnung (23) zur Erzeugung einander entgegen gesetzter Schwingungen der beiden Messrohre (2, 3), mit mindestens einem Coriolis-Kräfte und/oder auf Coriolis- Kräften beruhende Schwingungen erfassenden Aufnehmer (24, 25) zur Erzeugung eines Messsignals und mit einer Auswerteeinrichtung (26), durch welche in Abhängigkeit des Messsignals ein Messwert des Durchflusses ermittel- und ausgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Versteifungsrahmen (4, 40), der zur mechanischen Kopplung im Anfangs- und Endabschnitt vorgesehen ist, zur Verbesserung seiner Steifigkeit zumindest teilweise mit einem Metallschaum (45) gefüllt ist, der mit Ausnehmungen (21, 22) zur Durchführung des Anfangs- und End- abschnitts versehen ist.
2. Massendurchflussmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Messrohre (2, 3) im Mittenabschnitt (6...10) im Wesentlichen U-förmig gebogen sind, dass Anfangs- und Endabschnitt jedes Messrohrs einen im Wesentlichen geraden Einlaufabschnitt bzw. Auslaufabschnitt, die koaxial zueinander angeordnet sind, und einen Einlaufkrümmer (5) bzw. Auslaufkrümmer (11) aufweisen zur Überleitung vom Einlaufabschnitt (4) auf den ersten, im Wesentlichen geraden Schenkel (6) des U-förmigen Mittenabschnitts bzw. zur Überleitung von dem zweiten, im Wesentlichen geraden Schenkel (10) des U-förmigen Mittenabschnitts auf den Auslaufabschnitt, und dass die beiden Messrohre (2, 3) an ihren Einlaufabschnitten und an ihren Auslaufabschnitten mit dem Versteifungsrahmen verbunden sind.
3. Verfahren zur Herstellung eines Versteifungsrahmens (4, 40) für ein Massendurchflussmessgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine dünnwandige Metallplatte zu einem im Wesentlichen zylinderförmigen Rohr
(41) gebogen wird, auf die offenen Rohrenden Verschlusskappen (42, 43) aufgesetzt werden, der Hohlraum des Rohrs (41) mit Metallschaum (45) ausgeschäumt wird, die Verschlusskappen
(42, 43) von den Rohrenden entfernt und Ausnehmungen für die Messrohre in das ausgeschäumte Rohr (41) eingearbeitet werden .
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