DE102012102947A1 - Vibration-type transducer for producing vibration signal corresponding to e.g. density e.g. sludge flowing in pipeline in industry, has coupling element contacting slot bordering edge such that connecting element forms fixing region - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Meßwandler vom Vibrationstyp sowie ein Verfahren zum Einstellen wenigstens einer einer, insb. als Meßrohr eines solchen Meßwandlers dienenden, Rohranordnung immanenten Eigenfrequenz. Darüberhinaus betrifft die Erfindung auch ein mittels eines solchen Meßwandlers vom Vibrationstyp gebildetes Meßsystem.The invention relates to a transducer of the vibration type and a method for adjusting at least one of a, in particular. Serving as the measuring tube of such a transducer, piping inherent natural frequency. Moreover, the invention also relates to a measuring system formed by means of such a transducer of the vibration type.
In der industriellen Meßtechnik werden, insb. auch im Zusammenhang mit der Regelung und Überwachung von automatisierten verfahrenstechnischen Prozessen, zur Ermittlung von charakteristischen Meßgrößen von in einer Prozeßleitung, beispielsweise einer Rohrleitung, strömenden Medien, beispielsweise von Flüssigkeiten und/oder Gasen, oftmals solche Meßsysteme verwendet, die mittels eines Meßwandlers vom Vibrationstyp und einer daran angeschlossenen, zumeist in einem separaten Elektronik-Gehäuse untergebrachten, Umformer-Elektronik, im strömenden Medium Reaktionskräfte, beispielsweise Corioliskräfte, induzieren und von diesen abgeleitet wiederkehren die wenigstens eine Meßgröße, beispielsweise eine Massedurchflußrate, einer Dichte, einer Viskosität oder einem anderen Prozeßparameter, entsprechend repräsentierende Meßwerte erzeugen. Derartige – oftmals mittels eines In-Line-Meßgeräts in Kompaktbauweise mit integriertem Meßwandler, wie etwa einem Coriolis-Massedurchflußmesser, gebildete – Meßsysteme sind seit langem bekannt und haben sich im industriellen Einsatz bewährt. Beispiele für solche Meßsysteme mit einem Meßwandler vom Vibrationstyp oder auch einzelnen Komponenten davon, sind z.B. in der
Darin gezeigte Meßwandler umfassen wenigstens zwei in einem Meßwandler-Gehäuse untergebrachte baugleiche, im wesentlichen gerade oder gekrümmte, z.B. U-, oder V-förmige, Meßrohre zum Führen des – gegebenenfalls auch inhomogenen, extrem heißen oder auch sehr zähen – Mediums. Die wenigstens zwei Meßrohre können, wie beispielsweise in der erwähnten
Als angeregte Schwingungsform – dem sogenannten Nutzmode – wird bei Meßwandlern mit gekrümmten Meßrohren üblicherweise jene Eigenschwingungsform (Eigenmode) gewählt, bei denen jedes der Meßrohre zumindest anteilig bei einer natürlichen Resonanzfrequenz (Eigenfrequenz) um eine gedachte Längsachse des Meßwandlers nach Art eines an einem Ende eingespannten Auslegers pendelt, wodurch im hindurchströmenden Medium vom Massendurchfluß abhängige Corioliskräfte induziert werden. Diese wiederum führen dazu, daß den angeregten Schwingungen des Nutzmodes, im Falle gekrümmter Meßrohre also pendelartigen Auslegerschwingungen, dazu gleichfrequente Biegeschwingungen gemäß wenigstens einer ebenfalls natürlichen zweiten Schwingungsform von im Vergleich zum Nutzmode höherer (modaler) Ordnung, dem sogenannten Coriolismode, überlagert werden. Bei Meßwandlern mit gekrümmtem Meßrohr entsprechen diese durch Corioliskräfte erzwungenen Auslegerschwingungen im Coriolismode üblicherweise jener Eigenschwingungsform, bei denen das Meßrohr auch Drehschwingungen um eine senkrecht zur Längsachse ausgerichtete gedachte Hochachse ausführt. Bei Meßwandlern mit geradem Meßrohr hingegen wird zwecks Erzeugung von massendurchflußabhängigen Corioliskräften oftmals ein solcher Nutzmode gewählt, bei dem jedes der Meßrohre zumindest anteilig Biegeschwingungen im wesentlichen in einer einzigen gedachten Schwingungsebene ausführt, so daß die Schwingungen im Coriolismode dementsprechend als zu den Nutzmodeschwingungen komplanare Biegeschwingungen gleicher Schwingfrequenz ausgebildet sind.As an excited waveform - the so-called Nutzmode - is usually selected in transducer with curved measuring tubes that natural mode (eigenmode) in which each of the measuring tubes at least proportionately at a natural resonant frequency (natural frequency) about an imaginary longitudinal axis of the transducer in the manner of a cantilevered at one end boom oscillates, which are induced in the flowing medium by mass flow dependent Coriolis forces. These in turn cause the excited oscillations of the Nutzmodes, in the case of curved measuring tubes so pendulum-like boom oscillations, to same-frequency bending vibrations according to at least one also natural second waveform of compared to Nutzmode higher (modal) order, the so-called Coriolis mode superimposed. In transducers with a curved measuring tube, these Coriolis force-forced cantilever oscillations in Coriolis mode usually correspond to those natural modes in which the measuring tube also executes torsional vibrations about an imaginary vertical axis oriented perpendicular to the longitudinal axis. In the case of transducers with a straight measuring tube, on the other hand, for the purpose of generating mass flow-dependent Coriolis forces, such a useful mode is often selected in which each of the measuring tubes executes bending oscillations substantially in a single imaginary plane of vibration, so that the oscillations in the Coriolis mode accordingly take place Nutzmodeschwingungen coplanar bending vibrations of the same oscillation frequency are formed.
Zum aktiven Erregen von Schwingungen der wenigstens zwei Meßrohre weisen Meßwandler vom Vibrationstyp des weiteren eine im Betrieb von einem von der erwähnten Umformer-Elektronik bzw. einer darin entsprechend vorgesehenen, speziellen Treiberschaltung generierten und entsprechend konditionierten elektrischen Treibersignal, z.B. einem geregelten Strom, angesteuerte Erregeranordnung auf, die das Meßrohr mittels wenigstens eines im Betrieb von einem Strom durchflossenen, auf die wenigstens zwei Meßrohre praktisch direkt, insb. differentiell, einwirkenden elektro-mechanischen, insb. elektro-dynamischen, Schwingungserregers zu, insb. gegengleichen, Biegeschwingungen im Nutzmode anregt. Desweiteren umfassen derartige Meßwandler eine Sensoranordnung mit, insb. elektro-dynamischen, Schwingungssensoren zum zumindest punktuellen Erfassen einlaßseitiger und auslaßseitiger Schwingungen wenigstens eines der Meßrohre, insb. gegengleichen Biegeschwingungen der Meßrohre im Coriolismode, und zum Erzeugen von vom zu erfassenden Prozeßparameter, wie etwa dem Massedurchfluß oder der Dichte, beeinflußten, als Vibrationssignale des Meßwandlers dienenden elektrischen Sensorsignalen. Wie beispielsweise in der
Bei den meisten marktgängigen Meßwandlern vom Vibrationstyp sind die Schwingungssensoren der Sensoranordnung zumindest insoweit im wesentlichen baugleich ausgebildet wie der wenigstens eine Schwingungserreger, als sie nach dem gleichen Wirkprinzip arbeiten. Dementsprechend sind auch die Schwingungssensoren einer solchen Sensoranordnung zumeist jeweils mittels wenigstens einer an einem der Meßrohre fixierten, zumindest zeitweise von einem veränderlichen Magnetfeld durchsetzte und damit einhergehend zumindest zeitweise mit einer induzierten Meßspannung beaufschlagten sowie einem an einem anderen der Meßrohre fixierten, mit der wenigstens eine Spule zusammenwirkenden dauermagnetischen Anker gebildet, der das Magnetfeld liefert. Jede der vorgenannten Spulen ist zudem mittels wenigstens eines Paars elektrischer Anschlußleitungen mit der erwähnten Umformer-Elektronik des In-Line-Meßgeräts verbunden, die zumeist auf möglichst kurzem Wege von den Spulen hin zum Meßwandler-Gehäuse geführt sind. Aufgrund der Überlagerung von Nutz- und Coriolismode weisen die mittels der Sensoranordnung einlaßseitig und auslaßseitig erfaßten Schwingungen der vibrierenden Meßrohre eine auch vom Massedurchfluß abhängige, meßbare Phasendifferenz auf. Üblicherweise werden die Meßrohre derartiger, z.B. in Coriolis-Massedurchflußmessern eingesetzte, Meßwandler im Betrieb auf einer momentanen natürlichen Resonanzfrequenz der für den Nutzmode gewählten Schwingungsform, z.B. bei konstantgeregelter Schwingungsamplitude, angeregt. Da diese Resonanzfrequenz im besonderen auch von der momentanen Dichte des Mediums abhängig ist, kann mittels marktüblicher Coriolis-Massedurchflußmesser neben dem Massedurchfluß zusätzlich auch die Dichte von strömenden Medien gemessen werden. Ferner ist es auch möglich, wie beispielsweise in der
Bei Meßwandlern der in Rede stehenden Art ist es von besonderer Bedeutung, die Schwingungseigenschaften von einzelnen Meßwandler-Komponenten, nicht zuletzt auch des wenigstens einen Meßrohrs, mithin die nämliche Schwingungseigenschaften charakterisierenden bzw. beeinflussenden Parameter, wie etwa Rohrformen bzw. -querschnitte, Rohrwandstärken und damit einhergehend Masseverteilungen, Biegesteifigkeiten, Eigenfrequenzen etc., jedes einzelnen Meßwandler-Exemplars möglichst exakt auf ein dafür jeweils nominelles, nämlich für definierte Referenzbedingungen vorgegebenes, Ziel-Maß zu trimmen bzw. die Streuung nämlicher Parameter innerhalb einer Population produzierter Meßwandler derselben Art in einem dafür vorgegebenen, möglichst engen Toleranzbereich zu halten. Gleichermaßen wichtig ist bei Meßwandlern der in Rede stehenden Art allfällige Imbalancen der jeweiligen Rohranordnung, hervorgerufen etwa durch ungleichförmige, mithin nicht symmetrische Massen- und/oder Steifigkeitsverteilungen innerhalb der Rohranordnung, zu vermeiden bzw. entsprechend zu minimieren.In transducers of the type in question, it is of particular importance, the vibration characteristics of individual transducer components, not least the at least one measuring tube, thus the same vibration characteristics characterizing or influencing parameters such as pipe shapes or cross-sections, pipe wall thicknesses and thus accompanying mass distributions, bending stiffnesses, eigenfrequencies, etc., of each individual transducer specimen as exactly as possible for a respective nominal, namely for defined reference conditions predetermined target measure to trim or the dispersion of the same parameters within a population produced transducer of the same kind in a given to keep the tightest possible tolerance range. Equally important for transducers of the type in question any imbalances of the respective pipe assembly, caused for example by non-uniform, therefore not symmetrical mass and / or stiffness distributions within the pipe assembly to avoid or minimize accordingly.
Hierbei ist es u.a. auch von besonderem Interesse, zu einer möglichst "späten" Produktionsphase die Eigenfrequenzen der jeweiligen Rohranordnung des Meßwandlers auf das angestrebte Ziel-Maß, hier also eine oder mehrere ausgewählte Ziel-Eigenfrequenzen, einzustellen, bzw. allfällige Imbalancen entsprechend zu kompensieren, um allfällige neuerliche Verstimmungen der Rohranordnung in einer nachfolgenden Produktionsphase des Meßwandlers verläßlich vermeiden zu können.Here it is u.a. Also of particular interest, at a possible "late" production phase, the natural frequencies of the respective tube arrangement of the transducer to the desired target level, here one or more selected target natural frequencies to adjust, or compensate for any imbalances accordingly to any recent upsets the tube assembly can reliably avoid in a subsequent production phase of the transducer.
In der eingangs erwähnten
Ein Nachteil bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren besteht u.a. darin, daß sie sehr aufwendig sind. Darüberhinaus ist ein weitere Nachteil der vorgenannten Verfahren darin zusehen, daß prinzipbedingt damit schlußendlich eine gewisse Änderung der Geometrie der Rohre, nämlich eine Abweichung von der idealen Kreisform des Querschnitts bzw. eine erhöhte Abweichung von der perfekten Homogenität des Querschnitts in Längsrichtung, mithin eine Abweichung der Kontur des Lumens des Rohrs von der Idealform herbeigeführt wird.A disadvantage of the methods known from the prior art is i.a. in that they are very expensive. Moreover, a further disadvantage of the aforementioned method is the fact that, in principle, ultimately a certain change in the geometry of the tubes, namely a deviation from the ideal circular shape of the cross section or an increased deviation from the perfect homogeneity of the cross section in the longitudinal direction, thus a deviation of the Contour of the lumen of the tube is brought about by the ideal shape.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren – bzw. einen zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeigneten Meßwandler – anzugeben, anzugeben, das einen präzisen gleichwohl einfachen Abgleich einer mittels wenigstens zweier Rohre – schlußendlich als Innenteil von Meßwandlern der eingangs genannten Art dienenden – Rohranordnung auf eine Ziel-Eigenfrequenz auch in einer Phase des Herstellungsprozesses für einen solche Rohranordnung, mithin auch von Meßwandlern vom Vibrationtyp ermöglicht, in der bereits die jeweilige Rohranordnung hergestellt, ggf. auch bereits mit Schwingungserreger- und/oder Schwingungssensor-Komponenten bestückt ist. Dies möglichst auch unter Vermeidung einer nachträglichen dauerhaften Deformation auch nur eines der Rohre der Rohranordnung. Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung auch darin, einen Meßwandler vom Vibrationstyp anzugeben, bei dem Imbalance der vorgenannten Art vorab weitgehend vermieden bzw. ggf. auch zu einer späten Produktionsphase einfach minimiert bzw. auskompensiert werden können.It is therefore an object of the invention to provide a method or a transducer suitable for carrying out such a method, which specifies a precise and nevertheless simple adjustment of a tube arrangement which is ultimately used as an internal part of transducers of the type mentioned above to a target natural frequency in a phase of the manufacturing process for such a pipe assembly, and thus also allows transducers of the vibration type in the already prepared the respective pipe assembly, possibly also already equipped with vibration exciter and / or vibration sensor components. This possible even while avoiding a subsequent permanent deformation of only one of the tubes of the tube assembly. Furthermore, an object of the invention is also to provide a transducer of the vibration type, in the imbalance of the aforementioned type previously largely avoided or possibly can be easily minimized or compensated even for a late production phase.
Zur Lösung der Aufgabe besteht die Erfindung in einem dem Erzeugen von mit Parametern eines strömenden Mediums, beispielsweise einer Massendurchflußrate, einer Dichte und/oder einer Viskosität, korrespondierenden Vibrationssignalen dienenden Meßwandler vom Vibrationstyp welcher Meßwandler ein Meßwandlergehäuse mit einem ersten Gehäuseende und mit einem zweiten Gehäuseende sowie eine sich innerhalb des Meßwandlergehäuse von dessen ersten Gehäuseende bis zu dessen zweiten Gehäuseende erstreckende, mittels wenigstens zweier, beispielsweise baugleicher und/oder zueinander parallel verlaufender, Rohre gebildete Rohranordnung, von denen zumindest ein, beispielsweise im Betrieb vibrierendes, erstes Rohr als ein dem Führen von strömendem Medium dienendes Meßrohr ausgebildet ist, und von denen ein, beispielsweise im Betrieb vibrierendes, zweites Rohr unter Bildung einer einlaßseitigen ersten Kopplungszone mittels eines, beispielsweise plattenförmigen, ersten Kopplerelements und unter Bildung einer auslaßseitigen zweiten Kopplungszone mittels eines, beispielsweise plattenförmigen, zweiten Kopplerelements mit dem ersten Rohr mechanisch verbunden ist, umfaßt. Das erste Kopplerelement ist in einem sich zwischen dem ersten und zweiten Rohr erstreckenden Bereich ein wenigstens ein geschlossenes Ende aufweisenden, beispielsweise als ein Langloch oder als ein einseitig offener gerader Längsschlitz ausgebildeten, Schlitz mit einer maximalen Schlitzbreite und einer maximalen Schlitzlänge, die größer als die maximalen Schlitzbreite ist, sowie ein anteilig innerhalb des Schlitzes, beispielsweise in vom geschlossenen Ende des Schlitzes beabstandet, plaziertes, beispielsweise mittels einer Schraube und wenigstens einer darauf sitzenden Mutter gebildetes und/oder wiederlösbares und/oder starres, Verbindungselement umfaßt, das einen nämlichen Schlitz einfassenden Schlitzrand kontaktiert, insb. derart, daß das Verbindungselement einander gegenüberliegende und/oder vom geschlossenen Ende beabstandete Randbereiche des Schlitzrandes unter Bildung einer Fixationszone, innerhalb der Relativbewegungen nämlicher Randbereiche verhindert sind, miteinander mechanisch koppelt, indem das Verbindungselement an nämlichen einander gegenüberliegende Randbereiche fixiert ist.To achieve the object, the invention consists in a generating with parameters of a flowing medium, for example, a mass flow rate, a density and / or viscosity, corresponding vibration signals vibration type transducer which transducer a transducer housing having a first housing end and a second housing end and a tube arrangement extending within the transducer housing from its first housing end to its second housing end, formed by means of at least two, for example structurally identical and / or mutually parallel tubes, of which at least one, for example, in operation vibrating, first tube as a guiding of is formed flowing medium serving measuring tube, and of which one, for example, in operation vibrating, second tube to form an inlet-side first coupling zone by means of, for example, a plate-shaped, first coupler u nd forming a outlet side second coupling zone by means of, for example, a plate-shaped, second coupler element is mechanically connected to the first tube comprises. The first coupler element is in a extending between the first and second tube portion at least one closed end having, for example, as a slot or a one-sided open straight longitudinal slot, slot with a maximum slot width and a maximum slot length greater than the maximum Slit width is, as well as a proportionate within the slot, for example, in spaced from the closed end of the slot, placed, formed for example by means of a screw and at least one nut sitting on it and / or detachable and / or rigid, connecting element comprising a same slot bordering slot edge contacted, esp. Such that the connecting element to each other opposite and / or spaced from the closed end edge regions of the slot edge to form a fixation zone, within the relative movements of the same edge regions are prevented, miteinand he mechanically coupled by the connecting element is fixed to the same mutually opposite edge regions.
Ferner besteht die Erfindung in einem mittels eines solchen Meßwandlers gebildetem Meßsystem für ein einer Rohrleitung strömendes Medium, beispielsweise einer wäßrigen Flüssigkeit, einem Schlamm, einer Paste oder einem anderen fließfähigem Material, welches, beispielsweise als Kompakt-Meßgerät und/oder als Coriolis-Massendurchfluß-Meßgerät ausgebildete, Meßsystem eine mit dem – im Betrieb vom Medium durchströmten – Meßwandler elektrisch gekoppelte Umformer-Elektronik zum Ansteuern des Meßwandlers und zum Auswerten von vom Meßwandler gelieferten Vibrationssignalen umfaßt.Furthermore, the invention consists in a measuring system formed by means of such a transducer for a medium flowing in a pipeline, for example an aqueous liquid, a sludge, a paste or another flowable material which, for example as a compact measuring device and / or as Coriolis mass flow Measuring device trained, measuring system with the - in operation of the medium flowed through - transducer electrically coupled converter electronics for controlling the transducer and for evaluating supplied by the transducer vibration signals.
Darüberhinaus besteht die Erfindung auch in einem Verfahren zum Einstellen wenigstens einer einer mittels wenigstens zweier, beispielsweise aus Metall bestehenden und/oder als Meßrohr eines erfindungsgemäßen Meßwandlers vom Vibrationstyp dienenden, Rohren gebildeten Rohranordnung immanenten Eigenfrequenz, beispielsweise zum Ändern einer nämlicher Rohranordnung lediglich vorläufig innewohnenden Interim-Eigenfrequenz und/oder zum Abgleichen nämlicher Interim-Eigenfrequenz auf eine davon abweichende Ziel-Eigenfrequenz, von welchen wenigstens zwei Rohren zumindest ein, beispielsweise im Betrieb vibrierendes, erstes Rohr als ein dem Führen von strömendem Medium dienendes Meßrohr ausgebildet ist, und von welchen wenigstens zwei Rohren ein, beispielsweise im Betrieb vibrierendes, zweites Rohr unter Bildung einer einlaßseitigen ersten Kopplungszone mittels eines, beispielsweise plattenförmigen, ersten Kopplerelements und unter Bildung einer auslaßseitigen zweiten Kopplungszone mittels eines, beispielsweise plattenförmigen, zweiten Kopplerelements mit dem ersten Rohr mechanisch verbunden ist, bei welchem Meßwandler das erste Kopplerelement, insb. zum Einstellen wenigstens einer der Rohranordnung immanenten Eigenfrequenz, in einem sich zwischen dem ersten und zweiten Rohr erstreckenden Bereich wenigstens einen ein geschlossenes Ende aufweisenden, beispielsweise als ein Langloch oder als ein einseitig offener gerader Längsschlitz ausgebildeten, Schlitz mit einer maximalen Schlitzbreite und einer maximalen Schlitzlänge, die größer als die maximalen Schlitzbreite ist, umfaßt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ein anteilig innerhalb des Schlitzes plaziertes, beispielsweise mittels einer Schraube und wenigstens einer darauf aufgeschraubten Mutter gebildetes und/oder zunächst innerhalb des Schlitzes verschiebbares, Verbindungselements, derart fixiert, daß nämliches Verbindungselement, beispielsweise vom geschlossenen Ende des Schlitzes beabstandet, einen den Schlitz einfassenden Schlitzrand kontaktiert, und daß nämliches Verbindungselement einander gegenüberliegende Randbereiche des Schlitzrandes unter Bildung einer Fixationszone, innerhalb der Relativbewegungen nämlicher Randbereiche verhindert sind, beispielsweise starr, miteinander mechanisch koppelt, beispielsweise indem die Randbereiche im Verbindungselement eingeklemmt sind.Moreover, the invention also consists in a method for adjusting at least one intrinsic frequency immanent by means of at least two, for example made of metal and / or pipe serving as a measuring tube of a vibration-type transducer according to the invention, for example, for changing a nälicher tube arrangement only provisionally inherent interim Natural frequency and / or for balancing namely interim natural frequency to a deviating target natural frequency, of which at least two tubes at least one, for example, in operation, vibrating, the first tube is designed as a flow medium serving measuring tube, and of which at least two Tubing, for example, in operation, vibrating second tube to form an inlet-side first coupling zone by means of a, for example plate-shaped, first coupler element and to form an outlet-side second coupling zone m ittels a, for example, plate-shaped, second coupler element is mechanically connected to the first tube, in which transducer, the first coupler element, esp. For adjusting at least one intrinsic frequency intrinsic frequency, in a extending between the first and second pipe at least one region a closed end having, for example, as a slot or as a one-sided open straight longitudinal slot formed slot having a maximum slot width and a maximum slot length which is greater than the maximum slot width includes. In the method according to the invention a proportionately placed within the slot, formed for example by means of a screw and at least one nut screwed thereon and / or first displaceable within the slot, fastened such that the same connection element, for example, spaced from the closed end of the slot, a Slit bordering slot edge contacted, and that same connection element opposite edge portions of the slot edge to form a fixation zone within the relative movements of the same edge regions are prevented, for example, rigid, mechanically coupled to each other, for example by the edge regions are clamped in the connecting element.
Nach einer ersten Ausgestaltung des Meßwandlers der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß einander gegenüberliegende, vom wenigstens einen geschlossenen Ende des Schlitzes beabstandete Randbereiche des Schlitzrandes des Schlitzes mittels des Verbindungselements unter Bildung einer Fixationszone des ersten Kopplerelements, innerhalb der Relativbewegungen nämlicher Randbereiche verhindert sind, beispielsweise starr, miteinander mechanisch koppelt sind. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Fixationszone gebildet ist, indem das Verbindungselement an den einander gegenüberliegende Randbereichen des Schlitzrandes, beispielsweise wiederlösbar, fixiert ist.According to a first embodiment of the transducer of the invention is further provided that opposite, spaced from the at least one closed end of the slot edge portions of the slot edge of the slot by means of the connecting element to form a fixation zone of the first coupler element within the relative movements of the same edge regions are prevented, for example, rigid , mechanically coupled to each other. This embodiment of the invention is further provided that the fixation zone is formed by the connecting element at the opposite edge regions of the slot edge, for example, releasably fixed.
Nach einer zweiten Ausgestaltung des Meßwandlers der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Fixationszone gebildet ist, indem die einander gegenüberliegende Randbereiche des Schlitzrandes im Verbindungselement eingeklemmt sind.According to a second embodiment of the transducer of the invention is further provided that the fixation zone is formed by the opposing edge portions of the slot edge are clamped in the connecting element.
Nach einer dritten Ausgestaltung des Meßwandlers der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das erste Kopplerelement gleichweit vom ersten Gehäuseende des Meßwandlergehäuses entfernt angeordnet ist, wie das zweite Kopplerelement vom zweiten Gehäuseende des Meßwandlergehäuses.According to a third embodiment of the transducer of the invention, it is further provided that the first coupler element is arranged equidistant from the first housing end of the Meßwandlergehäuses, as the second coupler element from the second housing end of the Meßwandlergehäuses.
Nach einer vierten Ausgestaltung des Meßwandlers der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das erste Rohr parallel zum zweiten Rohr verläuft und/oder daß das erste Rohr und das zweite Rohr hinsichtlich Form und Material baugleich sind. According to a fourth embodiment of the transducer of the invention is further provided that the first tube is parallel to the second tube and / or that the first tube and the second tube are identical in terms of shape and material.
Nach einer fünften Ausgestaltung des Meßwandlers der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß jedes der Rohre jeweils, beispielsweise U-förmig oder V-förmig, gekrümmt ist.According to a fifth embodiment of the transducer of the invention is further provided that each of the tubes, for example, U-shaped or V-shaped, is curved.
Nach einer sechsten Ausgestaltung des Meßwandlers der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß jedes der Rohre jeweils gerade ist.According to a sixth embodiment of the transducer of the invention is further provided that each of the tubes is straight.
Nach einer siebenten Ausgestaltung des Meßwandlers der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß auch das zweite Rohr als ein dem Führen von strömendem Medium dienendes Meßrohr ausgebildet ist.According to a seventh embodiment of the transducer of the invention is further provided that also the second tube is designed as a serving to guide flowing medium measuring tube.
Nach einer achten Ausgestaltung des Meßwandlers der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das zweite Kopplerelement in einem sich zwischen dem ersten und zweiten Rohr erstreckenden Bereich ein wenigstens ein geschlossenes Ende aufweisenden, beispielsweise als ein Langloch oder als ein einseitig offener gerader Längsschlitz ausgebildeten und/oder zum Schlitz des ersten Kopplerelements identischen, Schlitz sowie ein anteilig innerhalb des Schlitzes, beispielsweise in vom geschlossenen Ende des Schlitzes beabstandet, plaziertes, beispielsweise mittels einer Schraube und wenigstens einer darauf sitzenden Mutter gebildetes und/oder wiederlösbares und/oder zum Verbindungselement des ersten Kopplerelements baugleiches, Verbindungselement umfaßt, das einen nämlichen Schlitz fassenden Schlitzrand kontaktiert, beispielsweise derart, daß das Verbindungselement einander gegenüberliegende Randbereiche des Schlitzrandes unter Bildung einer Fixationszone, innerhalb der Relativbewegungen nämlicher Randbereiche verhindert sind, beispielsweise starr, miteinander mechanisch koppelt.According to an eighth embodiment of the transducer of the invention is further provided that the second coupler element formed in an extending between the first and second tube region at least one closed end having, for example, as a slot or as a one-sided open straight longitudinal slot and / or Slot of the first coupler element identical slot and a proportionately within the slot, for example, in spaced from the closed end of the slot, placed, for example by means of a screw and at least one seated nut formed and / or wiederlösbares and / or identical to the connecting element of the first coupler element, Connecting element comprising contacting a slot slot receiving the same slot, for example, such that the connecting element nämli within adjacent relative edge regions of the slot edge to form a fixation zone within the relative movements cher edge regions are prevented, for example, rigid, mechanically coupled with each other.
Nach einer neunten Ausgestaltung des Meßwandlers der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Verbindungselement wenigstens eine anteilig im Schlitz plazierte, beispielsweise als Kopfschraube oder als Schraubenbolzen ausgebildete, Schraube mit einem ein Außengewinde aufweisenden Schraubenschaft sowie wenigstens eine, beispielsweise jeden der beiden Randbereiche des Schlitzes kontaktierende und/oder selbstsichernde, Mutter mit einem mit nämlichem Außengewinde in Eingriff stehenden Innengewinde umfaßt. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß die Fixationszone gebildet ist, indem die einander gegenüberliegende Randbereiche des Schlitzrandes im Verbindungselement eingeklemmt sind, wobei die, beispielsweise als Sperrzahnschraube ausgebildete, Schraube des Verbindungselements an einem Ende des Schraubenschaftes einen Schraubenkopf aufweist, und wobei jeder der gegenüberliegenden Randbereiche des Schlitzrandes innerhalb der Fixationszone jeweils zwischen Schraubenkopf und Mutter eingeklemmt ist, ggf. auch unter Zwischenlage wenigstens einer die Randbereiche kontaktierenden Unterlegscheibe. Alternativ oder in Ergänzung kann das Verbindungselement eine, beispielsweise jeden der beiden Randbereiche des Schlitzes kontaktierende, zweite Mutter mit einem mit dem Außengewinde in Eingriff stehenden Innengewinde umfassen, und kann die Fixationszone dadurch gebildet sein, daß die einander gegenüberliegende Randbereiche des Schlitzrandes im Verbindungselement, nämlich jeweils zwischen beiden Muttern, eingeklemmt sind, ggf. auch unter Zwischenlage wenigstens einer die Randbereiche kontaktierenden Unterlegscheibe. Die wenigstens eine Mutter des Verbindungselements kann beispielsweise jeweils auch als Sperrzahnmutter oder auch als Sicherungsmutter ausgebildet sein und/oder mittels wenigstens einer Kontermutter gesichert sein.According to a ninth embodiment of the transducer of the invention it is further provided that the connecting element at least one proportionately placed in the slot, for example formed as a screw head or screw, screw with an external thread having screw shaft and at least one, for example, each of the two edge regions of the slot contacting and Self-locking nut comprises a female thread engaging with male threads. This embodiment of the invention further provides that the fixation zone is formed by the opposing edge portions of the slot edge are clamped in the connecting element, wherein, for example, designed as a locking screw, the screw of the connecting element at one end of the screw shaft has a screw head, and wherein each the opposite edge regions of the slot edge is clamped within the fixation zone in each case between the screw head and nut, possibly also with the interposition of at least one washer contacting the edge regions. Alternatively or in addition, the connecting element may comprise a, for example, each of the two edge regions of the slot contacting, second nut with a female thread engaging with the internal thread, and the fixation zone may be formed by the opposing edge portions of the slot edge in the connecting element, namely are respectively clamped between two nuts, possibly also with the interposition of at least one washer contacting the edge regions. The at least one nut of the connecting element may for example also be designed as a ratchet nut or as a lock nut and / or be secured by at least one lock nut.
Nach einer ersten Weiterbildung des Meßwandlers der Erfindung umfaßt dieser weiters eine mit der Rohranordnung mechanisch gekoppelte, beispielsweise am ersten und zweiten Rohr angebrachte, elektromechanische Erregeranordnung zum Bewirken von Vibrationen, beispielsweise gegengleichen Biegeschwingungen, der wenigstens zwei Rohre, beispielsweise derart, daß das erste Rohr zumindest anteilig Biegeschwingungen um eine erste gedachte Biegeschwingungsachse der Rohranordnung und das zweite Rohr zumindest anteilig Biegeschwingungen um eine zur ersten gedachten Biegeschwingungsachse parallele zweite gedachte Biegeschwingungsachse der Rohranordnung ausführen.According to a first embodiment of the transducer of the invention, this further comprises a mechanically coupled to the tube assembly, for example, attached to the first and second tube, electromechanical exciter assembly for effecting vibrations, for example gegengleichen bending vibrations, the at least two tubes, for example, such that the first tube at least proportional bending vibrations about a first imaginary bending vibration axis of the pipe assembly and the second pipe at least partially perform bending vibrations about a second imaginary bending vibration axis parallel to the first imaginary bending vibration axis of the pipe assembly.
Nach einer zweiten Weiterbildung des Meßwandlers der Erfindung umfaßt dieser weiters eine Sensoranordnung zum Erfassen von Vibrationen, beispielsweise Biegeschwingungen, wenigstens eines der Rohre und zum Erzeugen wenigstens eines nämliche Vibrationen repräsentierenden Vibrationssignals.According to a second development of the transducer of the invention, this further comprises a sensor arrangement for detecting vibrations, for example bending vibrations, at least one of the tubes and for generating at least one vibration signal representing the same vibration.
Nach einer dritten Weiterbildung des Meßwandlers der Erfindung umfaßt dieser weiters einen einlaßseitigen ersten Strömungsteiler mit wenigstens zwei voneinander beabstandeten Strömungsöffnungen, sowie einen auslaßseitigen zweiten Strömungsteiler mit wenigsten zwei voneinander beabstandeten Strömungsöffnungen. Ferner sind hierbei die wenigstens zwei Rohre unter Bildung einer Rohranordnung mit zumindest zwei strömungstechnisch parallel geschalteten Strömungspfaden an die, beispielsweise auch baugleichen, Strömungsteiler angeschlossen sind, nämlich derart, daß das erste Rohr mit einem einlaßseitigen ersten Rohrende in eine erste Strömungsöffnung des ersten Strömungsteilers und mit einem auslaßseitigen zweiten Rohrende in eine erste Strömungsöffnung des zweiten Strömungsteilers und daß das zweite Rohr mit einem einlaßseitigen ersten Rohrende in eine zweite Strömungsöffnung des ersten Strömungsteilers und mit einem auslaßseitigen zweiten Rohrende in eine zweite Strömungsöffnung des zweiten Strömungsteilers münden. Hierbei können beispielsweise auch das erste Gehäuseende des Meßwandlergehäuses mittels eines ersten Strömungsteilers und das zweite Gehäuseende des Meßwandlergehäuses mittels eines zweiten Strömungsteilers gebildete sein. wobei das erste Gehäuseende des Meßwandlergehäuses mittels eines ersten Strömungsteilers und das zweite Gehäuseende des Meßwandlergehäuses mittels eines zweiten Strömungsteilers gebildete sind.According to a third embodiment of the transducer of the invention, this further comprises an inlet side first flow divider with at least two spaced-apart flow openings, and an outlet side second flow divider with at least two spaced apart flow openings. Furthermore, in this case the at least two tubes are connected to form a tube assembly with at least two fluidically parallel flow paths to, for example, identical, flow divider, namely such that the first tube with an inlet side first tube end in a first Flow opening of the first flow divider and with an outlet side second pipe end into a first flow opening of the second flow divider and that the second pipe open with an inlet side first pipe end in a second flow opening of the first flow divider and with an outlet side second pipe end in a second flow opening of the second flow divider. In this case, for example, the first housing end of the transducer housing may be formed by means of a first flow divider and the second housing end of the transducer housing by means of a second flow divider. wherein the first housing end of the transducer housing are formed by means of a first flow divider and the second housing end of the transducer housing by means of a second flow divider.
Nach einer Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist das Verbindungselement wenigstens eine anteilig im Schlitz plazierte, beispielsweise als Kopfschraube oder als Schraubenbolzen ausgebildete, Schraube mit einem ein Außengewinde aufweisenden Schraubenschaft sowie wenigstens eine, beispielsweise jeden der beiden Randbereiche des Schlitzes kontaktierende und/oder wieder lösbare, Mutter mit einem mit nämlichem Außengewinde in Eingriff stehenden Innengewinde umfaßt, bei welchem Verfahren zum Fixieren des Verbindungselements nämliche Schraube und die wenigstens eine Mutter relativ zueinander um eine gedachte Schraubenachse verdreht werden. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß die Schraube des Verbindungselements an einem Ende des Schraubenschaftes einen Schraubenkopf aufweist, und daß zur Bildung der Fixationszone jeder der gegenüberliegenden Randbereiche des Schlitzrandes innerhalb der Fixationszone jeweils zwischen Schraubenkopf und Mutter eingeklemmt wird. Alternativ oder in Ergänzung dazu kann das Verbindungselement mittels wenigstens zweier Muttern, von denen jede ein mit dem Außengewinde des Schraubenschaftes in Eingriff stehenden Innengewinde aufweist, gebildet sein und kann zur Bildung der Fixationszone jeder der gegenüberliegenden Randbereiche des Schlitzrandes innerhalb der Fixationszone jeweils zwischen beiden Muttern eingeklemmt werden.According to one embodiment of the method of the invention, the connecting element is at least one screw placed in the slot, designed for example as a cap screw or a screw, with a screw shaft having an external thread and at least one, for example, contacting each of the two edge regions of the slot and / or releasable, Nut having a female thread engaging with namely male thread, in which method for fixing the connecting element, the same screw and the at least one nut are rotated relative to each other about an imaginary screw axis. This embodiment of the invention further provides that the screw of the connecting element at one end of the screw shaft has a screw head, and that is clamped to form the fixation zone each of the opposite edge regions of the slot edge within the fixation zone between the screw head and nut. Alternatively or in addition, the connecting element may be formed by means of at least two nuts, each of which has an internal thread engaging the external thread of the screw shaft, and may be clamped between both nuts to form the fixation zone of each of the opposite edge regions of the slot edge within the fixation zone become.
Nach einer ersten Weiterbildung des Verfahrens der Erfindung umfaßt dieses weiters einen Schritt des Ermittelns einer Interim-Eigenfrequenz der Rohranordnung, nämlich einer von einer für die Rohranordnung vorgegebenen bzw. einzustellenden Ziel-Eigenfrequenz abweichenden Eigenfrequenz, beispielsweise nach dem Fixieren des Verbindungselements und/oder basierend auf wenigstens einer bei vibrieren gelassenem Rohr gemessenen mechanischen momentanen Eigenfrequenz der Rohranordnung.According to a first development of the method of the invention, this further comprises a step of determining an interim natural frequency of the tube arrangement, namely a natural frequency deviating from a target natural frequency predetermined or to be set for the tube arrangement, for example after fixing of the connecting element and / or based on at least one mechanical instantaneous natural frequency of the tube arrangement measured with the tube vibrated.
Nach einer zweiten Weiterbildung des Verfahrens der Erfindung umfaßt dieses weiters einen Schritt des Ermittelns, inwieweit die Interim-Eigenfrequenz der Rohranordnung von der für die Rohranordnung vorgegebenen bzw. einzustellenden Ziel-Eigenfrequenz abweicht, beispielsweise basierend auf wenigstens einer bei vibrieren gelassenem Rohr gemessenen mechanischen momentanen Eigenfrequenz der Rohranordnung.According to a second development of the method of the invention, this further comprises a step of determining to what extent the interim natural frequency of the pipe arrangement deviates from the target natural frequency prescribed or to be set for the pipe arrangement, for example based on at least one mechanical instantaneous natural frequency measured on a vibrated pipe the pipe arrangement.
Nach einer dritten Weiterbildung des Verfahrens der Erfindung umfaßt dieses weiters einen Schritt des Positionierens des Verbindungselements in einem solchen Bereich des Schlitzes, der zur Bildung einer die Ziel-Eigenfrequenz einstellenden Fixationszone geeignet ist.According to a third development of the method of the invention, this further comprises a step of positioning the connecting element in such a region of the slot that is suitable for forming a fixation zone which sets the target natural frequency.
Nach einer vierten Weiterbildung des Verfahrens der Erfindung umfaßt dieses weiters einen Schritt des Lösens des Verbindungselements, derart, daß nämliches Verbindungselement hernach relativ zum Schlitz bewegbar ist.According to a fourth development of the method of the invention, this further comprises a step of releasing the connecting element, such that the same connecting element is subsequently movable relative to the slot.
Nach einer fünften Weiterbildung des Verfahrens der Erfindung umfaßt dieses weiters einen Schritt des Prüfens, ob die Rohranordnung auf eine dafür vorgegebene Ziel-Eigenfrequenz getrimmt ist, beispielsweise basierend auf wenigstens einer bei vibrieren gelassenem Rohr gemessenen momentanen mechanischen Eigenfrequenz der Rohranordnung.According to a fifth further development of the method of the invention, this further comprises a step of checking whether the tube arrangement is trimmed to a predetermined target natural frequency, for example based on at least one momentary mechanical natural frequency of the tube arrangement measured with the tube vibrated.
Nach einer sechsten Weiterbildung des Verfahrens der Erfindung umfaßt dieses weiters einen Schritt des Vibrierenlassens wenigstens eines der Rohre zum Ermitteln der Interim-Eigenfrequenz.According to a sixth development of the method of the invention, this further comprises a step of vibrating at least one of the tubes for determining the interim natural frequency.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, eine oder mehrere Eigenfrequenzen einer, insb. als Komponente eines Meßwandlers vom Vibrationstyp dienenden, Rohranordnung dadurch sehr einfach, gleichwohl sehr effektiv jeweils auf ein entsprechendes, nämlich gewünschtes Ziel-Maß dafür, mithin eine jeweilige Ziel-Eigenfrequenz, zu trimmen, indem mittels eines innerhalb eines im Kopplerelement vorgesehenen Schlitzes und eines darin plazierten Verbindungselements eine eine Biegesteifigkeit des Kopplerelments mitbestimmende Fixationszone gebildet wird und das – nachdem das Kopplerelement an den jeweiligen Rohren angebracht worden ist – eine endgültige Posistion des – zunächst innerhalb des Schlitzes verschiebbaren – Verbindungselements, mithin eine Postion der Fixationszone so gewählt ist, daß im Ergebnis eine Biegesteifigkeit des Kopplerelements, mithin eine (Gesamt-)Biegesteifigkeit der Rohranordnung, sowwie die davon mitbestimmten Eigenfrequenzen der Rohranordnung entsprechend den gewünschten Ziel-Maßen justiert sind. Ein Vorteil der Erfindung ist u.a. darin zu sehen, daß Eigenfrequenzen der so gebildeten Rohranordnung auch in einer vergleichsweise "späten" Produktionsphase sehr präzise auf das gewünschte Ziel-Maß gebracht werden können, in der dann ein neuerliches undefiniertes Verstimmen der Rohranordnung, mithin des Meßwandlers nicht mehr zu besorgen ist.A basic idea of the invention is to use one or more natural frequencies of a pipe arrangement, in particular as a component of a vibration-type transducer, very simply, but very effectively in each case to a corresponding, namely desired, target measurement, and consequently a respective target natural frequency. to be trimmed by means of a provided in a coupler element slot and a connecting element placed therein a flexural stiffness of the Kopplerelments mitbestimmende fixation zone and - after the coupler element has been attached to the respective tubes - a final Posistion - initially slidable within the slot - Connecting element, therefore, a postion of the fixation zone is chosen so that as a result, a bending stiffness of the coupler element, thus a (total) bending stiffness of the tube assembly, as well as the co-determined with it natural frequencies of the tube assembly entsprec are adjusted to the desired target dimensions. An advantage of the invention is, inter alia, that natural frequencies of the tube arrangement formed in this way are also comparatively "late". Production phase can be brought very precisely to the desired target level, in which then a new undefined detuning of the pipe assembly, thus the transducer is no longer to get.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten davon werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen; wenn es die Übersichtlichkeit erfordert oder es anderweitig sinnvoll erscheint, wird auf bereits erwähnte Bezugszeichen in nachfolgenden Figuren verzichtet. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen oder Weiterbildungen, insb. auch Kombinationen zunächst nur einzeln erläuterter Teilaspekte der Erfindung, ergeben sich ferner aus den Figuren der Zeichnung wie auch den Unteransprüchen an sich.The invention and further advantageous embodiments and expediencies thereof are explained in more detail below with reference to exemplary embodiments, which are illustrated in the figures of the drawing. Identical parts are provided in all figures with the same reference numerals; if it requires the clarity or it appears otherwise useful, is omitted reference numerals already mentioned in subsequent figures. Further advantageous embodiments or developments, esp. Combinations initially only individually explained aspects of the invention will become apparent from the figures of the drawing as well as the dependent claims per se.
Im einzelnen zeigen:In detail show:
In den
Die, insb. im Betrieb von extern via Anschlußkabel und/oder mittels interner Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgte, Umformer-Elektronik weist, wie in
In den
Zum Erfassen des wenigstens einen Parameters umfaßt der Meßwandler ein in einem Meßwandler-Gehäuse
Zum Führen des strömenden Mediums weist das hier gezeigte Innenteil und insoweit der hier gezeigte Meßwandler gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ferner einen dem Aufteilen von einströmendem Medium in zwei Teilströmungen dienenden einlaßseitigen ersten Strömungsteiler
Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist ferner jedes der zwei, sich jeweils zwischen seinem einlaßseitigen ersten Rohrende
Die, beispielsweise im Betrieb im wesentlichen gegengleich zueinander oszillierenden, Rohre sind ferner unter Bildung einer ersten Kopplungszone einlaßseitig mittels eines, beispielsweise plattenförmigen, ersten Kopplerelements
Wie aus der Zusammenschau der
Wie aus der Zusammenschau der
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Rohre
Es sei an dieser Stelle ferner darauf hingewiesen, daß – wenngleich der Meßwandler im in den
Zum aktiven Anregen mechanischer Schwingungen der wenigstens zwei, insb. auch zueinander parallelen und/oder hinsichtlich Form und Material baugleichen, Rohre, insb. auf einer oder mehreren von deren, von der Dichte des darin momentan jeweils geführten Mediums abhängigen natürlichen Eigenfrequenzen, ist Meßwandler ferner eine elektromechanische, insb. elektrodynamische, also mittels Tauchankerspulen gebildete, Erregeranordnung
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die wenigstens zwei Rohre
Wie bei Meßwandlern mit einer Rohranordnung der in Rede stehenden Art durchaus üblich, sind die Rohre mittels der, beispielsweise differentiell zwischen beiden Rohren wirkenden, Erregeranordnung dabei insb. so angeregt, daß sie im Betrieb zumindest zeitweise und zumindest anteilig gegengleiche Biegeschwingungen um die Längsachse L ausführen. Anders gesagt, die beiden Rohre
Zum Vibrierenlassen der wenigsten zwei Rohre des Meßwandlers wird die Erregeranordnung
Für den betriebsmäßig vorgesehenen Fall, daß das Medium in der Prozeßleitung strömt und somit der Massendurchfluß m in der Rohranordnung von Null verschieden ist, werden mittels der in oben beschriebener Weise vibrierenden Rohre im hindurchströmenden Medium auch Corioliskräfte induziert. Diese wiederum wirken auf das jeweils durchströmte Rohr zurück und bewirken so eine zusätzliche, sensorisch erfaßbare Verformung derselben, und zwar im wesentlichen gemäß einer weiteren natürlichen Eigenschwingungsform von höherer modaler Ordnung als der Nutzmode. Eine momentane Ausprägung dieses sogenannten, dem angeregten Nutzmode gleichfrequent überlagerten Coriolismodes ist dabei, insb. hinsichtlich ihrer Amplituden, auch vom momentanen Massedurchfluß m abhängig. Als Coriolismode kann, wie bei Meßwandlern mit gekrümmten Rohren üblich, z.B. die Eigenschwingungsform des anti-symmetrischen Twistmodes dienen, also jene, bei der das jeweils durchströmte Rohr, wie bereits erwähnt, auch Drehschwingungen um eine senkrecht zur Biegschwingungsachse ausgerichteten gedachten Drehschwingungsachse ausführt, die die Mittelinie des jeweiligen Rohrs im Bereich der halben Schwingungslänge imaginär schneidet.For the operationally provided case that the medium flows in the process line and thus the mass flow m in the tube assembly is different from zero, by means of vibrating in the manner described above pipes in the medium flowing and Corioliskräfte be induced. These in turn act on the respectively flowed through tube and thus cause an additional, sensory detectable deformation of the same, namely essentially according to a further natural natural mode of higher modal order than the Nutzmode. An instantaneous expression of this so-called Coriolis mode, which is superimposed on the excited useful mode with equal frequency, is dependent on the instantaneous mass flow rate m, especially with regard to its amplitudes. As Coriolis mode, as with conventional curved tube transducers, e.g. serve the natural mode of the anti-symmetric twist mode, ie those in which the respective flowed pipe, as already mentioned, also performs torsional vibrations about an axis perpendicular to the bending axis imaginary torsional vibration axis, which intersects the center line of the respective tube in the range of half the oscillation length imaginary.
Zum Erfassen von Vibrationen der Rohre, insb. auch Schwingungen im Coriolismode, weist der Meßwandler ferner eine entsprechende Sensoranordnung
Jedes der – typischerweise breitbandigen – Vibrationssignale s1, s2 des Meßwandlers MW weist dabei jeweils eine mit dem Nutzmode korrespondierende Signalkomponente mit einer der momentanen Schwingfrequenz fexc der im aktiv angeregten Nutzmode schwingenden Rohre entsprechenden Signalfrequenz und einer vom aktuellen Massendurchfluß des in der Rohranordnung strömenden Medium abhängigen Phasenverschiebung relativ zu dem, beispielsweise mittels PLL-Schaltung in Abhängigkeit von einer zwischen wenigstens einem der Vibrationssignale s1, s2 und dem Erregerstrom in der Erregeranordnung existierenden Phasendifferenz generierten, Erregersignal iexc auf. Selbst im Falle der Verwendung eines eher breitbandigen Erregersignals iexc kann infolge der zumeist sehr hohen Schwingungsgüte des Meßwandlers MW davon ausgegangen werden, daß die mit dem Nutzmode korrespondierende Signalkomponente jedes der Vibrationssignale andere, insb. mit allfälligen externen Störungen korrespondierende und/oder als Rauschen einzustufende, Signalkomponenten überwiegt und insoweit auch zumindest innerhalb eines einer Bandbreite des Nutzmodes entsprechenden Frequenzbereichs dominierend ist.Each of the - typically broadband - vibration signals s 1 , s 2 of the transducer MW in each case has a corresponding with the Nutzmode signal component with one of the instantaneous oscillation frequency f exc of the actively oscillated Nutzmode oscillating tubes corresponding signal frequency and one of the current mass flow of flowing in the tube assembly Medium-dependent phase shift relative to, for example by means of PLL circuit in response to a between at least one of the vibration signals s 1 , s 2 and the excitation current in the exciter arrangement existing phase difference generated exciter signal i exc on. Even in the case of using a rather broadband excitation signal i exc can be assumed that the corresponding with the Nutzmode signal component of each of the vibration signals other, esp. With any external interference corresponding and / or classified as noise due to the usually very high vibration quality of the transducer , Signal components predominates and so far is also dominating at least within a frequency range corresponding to a bandwidth of the Nutzmodes frequency range.
Die vom Meßwandler gelieferten Vibrationsmeßsignale s1, s2, die jeweils eine Signalkomponente mit einer momentanen Schwingfrequenz fexc der im aktiv angeregten Nutzmode schwingenden wenigstens zwei Rohre entsprechende Signalfrequenz aufweisen, sind, wie auch in
Die Umformer-Elektronik ME bzw. die darin enthaltene Meß- und Auswerteschaltung µC dient dabei gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dazu, unter Verwendung der von der Sensoranordnung
Wie bereits erwähnt besteht bei Rohranordnungen der in Rede stehenden Art, mithin auch damit gebildeten Meßwandlern vom Vibrationstyp, ein besonders Erfordernis darin, eine oder mehrere von deren Eigenfrequenzen – nicht zuletzt auch die Eigenfrequenz des für den erwähnten Nutzmodes vorgesehenen Eigenmodes – jeweils möglichst genau auf eine für den jeweiligen Eigenmode unter definierten Referenzbedingungen vorgegebene Ziel-Eigenfrequenz zu trimmen. Als Referenz können hierbei beispielsweise eine atmosphärisch offene, mithin lediglich Luft führende, Rohranordnung bei Raumtemperatur, beispielsweise also etwa 20°C, mithin die für eine solche Rohranordnung vorab jeweils entsprechend ermittelten Ziel-Eigenfrequenzen dienen. Darüberhinaus ist auch von erheblichen Interesse, in Rohranordnungen der in Rede stehenden Art, solche Asymmetrien von Massen- und/oder Steifigkeitsverteilungen innerhalb der Rohranordnung zu vermeiden bzw. zu kompensieren, die zur unerwünschten Ausbildung asymmetrischer Schwingungmoden, etwa nach Art des Coriolismodes, auch bei nicht von Medium durchströmter Rohranordnung führen bzw. dies begünstigen. Das erfindungsgemäße Verfahren zielt nunmehr darauf ab, die Präzision, mit der ein solcher Abgleich einer mittels eines oder mehreren Rohren, mithin mittels einem oder mehreren Meßrohren (bzw. auch ggf. vorgesehene Blind- oder Tilgerrohre) gebildeten Rohranordnung hinsichtlich wenigstens einer Ziel-Eigenfrequenz durchgeführt wird, zu erhöhen und nämlichen Abgleich möglichst einfach zu gestalten.As already mentioned, in piping arrangements of the type in question, and thus also formed vibration-type transducers, a particular requirement is one or more of their natural frequencies - not least the natural frequency of the Eigenmodes provided for the mentioned Nutzmodes - each as closely as possible to a for the respective eigenmode under defined reference conditions predetermined target natural frequency to trim. As a reference, for example, an atmospheric open, therefore only air leading, pipe assembly at room temperature, for example, about 20 ° C, and thus serve for such a pipe arrangement in advance respectively correspondingly determined target natural frequencies. Moreover, it is also of considerable interest, in pipe arrangements of the type in question to avoid or compensate for such asymmetries of mass and / or stiffness distributions within the pipe assembly, the unwanted formation of asymmetric modes of vibration, such as the type of Coriolis, even at not lead by medium-flow pipe arrangement or favor this. The method according to the invention now aims at the precision with which such a calibration of a pipe arrangement formed by means of one or more pipes, and thus also by means of one or more measuring tubes (or possibly also provided blind or absorber pipes), is carried out with respect to at least one target natural frequency is to increase and make the same adjustment as easy as possible.
Beim erfindungsgemäßen Meßwandler ist daher, daß, wie auch in
Das – beispielsweise sehr biegesteif ausgebildete – Verbindungselement
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Verbindungselement
Das Außengewinde der Schraube
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die wenigstens eine Schraube
Ein andere Ausgestaltung des Verbindungselements
Die endgültige Position des Verbindungselements
Zum Auffinden der zum Einstellen der gewünschten Ziel-Eigenfrequenz für das Verbindungselements
Die so tatsächlich eingestellte Eigenfrequenz der Rohranordnung kann beispielsweise sehr einfach und in guter Nährung dadurch ermittelt werden, daß – z.B. unter Einleitung einer entsprechenden Erregerkraft via Erregeranordnung – zumindest eines der Rohr bzw. die gesamte damit gebildete Rohranordnung auf nämlicher momentaner Eigenfrequenz in einem dieser entsprechenden natürlichen Eigenmode vibrierengelassen und eine Diskrepanz zwischen jener momentanen Eigenfrequenz und der – selbstredend für nämlichen Eigenmode – vorab bestimmten bzw. erwarteten Ziel-Eigenfrequenz anhand einer entsprechenden Frequenzmessung ermittelt werden.The thus set natural frequency of the tube assembly can be determined, for example, very simple and in good nutrition, that - for example, with the introduction of a corresponding excitation force via exciter - at least one of the tube or the entire tube assembly thus formed on nämlicher momentary natural frequency in one of these corresponding natural Eigenmode vibrated and a discrepancy between that instantaneous natural frequency and - of course for the same eigenmode - predetermined or expected target natural frequency are determined by means of a corresponding frequency measurement.
Dementsprechend ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ferner vorgesehen wenigstens eines der Rohre zum Ermitteln der Interim-Eigenfrequenz vibrieren zulassen bzw. nämliche Vibrationen des wenigstens eines der Rohre entsprechend zu erfassen und hinsichtlich der Schwingungsfrequenz auszuwerten. Abgeleitet von der vorgenannten Frequenzmessung kann, etwa unter Ausnutzung der für die Rohranordnung typischerweise hinreichend bekannten funktionalen Abhängigkeit von der Rohranordnung immanenten mechanischen Eigenfrequenzen von der momentanen Biegesteifigkeit des jeweiligen Kopplerelements sowie der Masse und Massenverteilung der Rohranordnung, das für die angestrebte Eigenfrequenz bzw. die dementsprechend angestrebte Biegesteifigkeit des Kopplerelements noch entsprechend abzutragende Teilvolumen ausreichend genau nach Einbau der fertiggestellten Rohranordnung bzw. des nach Herstellung des Innenteils ermittelt werden.Accordingly, according to a further embodiment of the invention, it is further provided to allow at least one of the tubes to vibrate for determining the interim natural frequency or to correspondingly detect the same vibrations of the at least one of the tubes and to evaluate them with regard to the oscillation frequency. Derived from the aforementioned frequency measurement can, for example, taking advantage of the pipe arrangement typically sufficiently known functional dependence on the pipe assembly immanent mechanical natural frequencies of the instantaneous bending stiffness of the respective coupler element and the mass and mass distribution of the pipe assembly, for the desired natural frequency or accordingly desired Bending stiffness of the coupler still be removed correspondingly ablated part volume sufficiently accurately after installation of the finished pipe assembly or after manufacture of the inner part.
Zum Einleiten von für die Frequenzmessung erforderlichen Erregerkräften via Erregeranordnung
Für den nicht gänzlich auszuschließenden Fall, daß eine zu hohe Abweichung der momentan eingestellten Eigenfrequenz von der angestrebten Ziel-Eigenfrequenz, mithin das Einstellen einer Interim-Eigenfrequenz festgestellt wird, kann das Verbindungselement
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht ferner auch darin, daß, einhergehend mit dem gezielten Einstellen der Ziel-Eigenfrequenz, zudem auch allfällig in der Rohranordnung nach deren Zusammenbau bzw. sogar auch nach deren Einbau in das – zunächst selbstreden noch in ausreichendem Maße zugängliche – Meßwandlergehäuse auftretende Imbalancen, etwa infolge von Exemplarstreuungen der einzelnen Bauteile, auf ein vorgegebenes Toleranzmaß reduziert werden können bzw. auch darin, daß die Rohranordnung bzw. die Biegesteifigkeiten der beiden Kopplerelememte so auch sehr einfach gemäß der eingangs erwähnten internationalen Anmeldung
Ferner können, nicht zuletzt für den Fall, daß die Rohranordnugn mittel genau zwei parallelel U-, V-, Rechteck- oder Trapezförmig gekrümmten Rohren gebildet ist, durch geeignete Wahl der Ziel-Eigenfrequenz vorab, einhergehend mit einem entsprechend präzisen Einstellen derselben in der vorbeschriebenen Weise, für die jeweilige Rohranordnung auch die in der eingangs erwähnten
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist, wie in
Wenngleich vorangehend die Erfindung lediglich unter Bezugnahme auf ein bzw. zwei Kopplerelement(e) erläutert worden ist, sei an dieser Stelle daraufhingewiesen, daß selbstverständlich, nicht zuletzt auch zwecks einer weiteren Verbesserung der Präzision, mit der beispielsweise die Ziel-Eigenfrequenz eingestellt, und/oder zwecks Schaffung der Möglichkeit, für verschiedene Eigenmoden – etwa dem dem Nutzmode bzw. dem dem Coriolismode entsprechenden – deren jeweiligen Eigenfrequenzen selektiv trimmen zu können, und/oder zwecks einer weiteren Minimierung von senkrecht zur gedachten Längsachse L wirkenden Querkräfte auch an der Rohranordnung allfällig vorgesehene weitere Kopplerelemente der in Rede stehenden Art mittels Schlitzen und damit in der vorbeschriebenen Weise hergestellten Fixationszonen versehen sein können. Darüberhinaus können, falls erforderlich, zusätzlich auch diskrete Zusatzmassen
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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