(57)【要約】【課題】可能な限り高い測定精度と可能な限り削減された所要スペースとを同時に実現することができる流量計を実現すること。【解決手段】前記課題は、本発明の対象である流量計では、媒体が流れる輸送構造体の外側面に、少なくとも１つのプロセスパラメータを求めるおよび／または監視するための少なくとも１つのセンサ素子が取り付けられた構成によって解決される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に媒体が流れる輸送構造体（２）を有する流量計（１）であって、
有利にはコリオリ方式で動作する流量計（１）において、
前記輸送構造体（２）の外側面（８）に、少なくとも１つのプロセスパラメータを求めるおよび／または監視するための少なくとも１つのセンサ素子（９）が取り付けられている
ことを特徴とする流量計（１）。
【請求項２】
前記少なくとも１つのセンサ素子（９）は少なくとも部分的に支持部材（１２）に取り付けられている、
請求項１記載の流量計（１）。
【請求項３】
前記センサ素子（９）は少なくとも２つ設けられている、
請求項１または２記載の流量計（１）。
【請求項４】
２つの前記センサ素子（９）が相互に電気的に直列接続されている、
請求項３記載の流量計（１）。
【請求項５】
前記２つのセンサ素子（９）のうち一方は歪み測定素子（１０）として構成されており、
前記２つのセンサ素子（９）のうち他方は温度測定素子（１５）として構成されている、
請求項３または４記載の流量計（１）。
【請求項６】
前記歪み測定素子（１０）と前記温度測定素子（１５）とは電気的に直列接続されている、
請求項５記載の流量計（１）。
【請求項７】
前記センサ素子（９）は少なくとも２つ設けられており、
前記輸送構造体（２）は少なくとも２つの測定管路（３）を有し、
各１つの測定管路（３）の外側面（８）にそれぞれ少なくとも１つの前記センサ素子（９）が取り付けられており、
各測定管路（３）の周方向における、前記少なくとも２つのセンサ素子（９）の相対位置はそれぞれ異なる、
請求項１から６までのいずれか１項記載の流量計（１）。
【請求項８】
前記輸送構造体（２）の長手軸（１１）に対して垂直な平面における、前記少なくとも２つの各センサ素子（９）が配置される角度領域は、それぞれ異なる、
請求項７記載の流量計（１）。
【請求項９】
２つの前記センサ素子（９）が周縁上にて相互に対向するように、各センサ素子（９）はそれぞれ１つの測定管路（３）に配置されている、
請求項８記載の流量計（１）。
【請求項１０】
前記輸送構造体（２）は前記測定管路（３）を少なくとも４つ有し、
前記少なくとも４つの測定管路（３）は、複数の２重行を成すように相互に重ねられ、かつ、複数の２重列を成すように相互に並べて配置されており、
前記センサ素子（９）は２つ設けられており、
各１つのセンサ素子（９）はそれぞれ１つの測定管路（３）に対して設けられており、
各測定管路（３）の周方向における各センサ素子（９）の相対位置はそれぞれ異なり、
２つの前記センサ素子（９）が設けられた前記測定管路（３）はそれぞれ、前記４つの測定管路（３）の異なる行かつ異なる列に設けられている、
請求項１から９までのいずれか１項記載の流量計（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に媒体が流れる輸送構造体を有する流量計に関する。この流量計は有利には、コリオリ方式で動作する流量計である。
【背景技術】
【０００２】
コリオリ質量流量計は、とりわけ工業プロセス測定技術において、高い測定精度を必要とする用途において使用される。媒体を流す少なくとも１つの測定管を振動発生器によって励振することに基づいている。前記測定管は、内部に上述の媒質が流れる相応の輸送構造体の一部である。このように励振させると、質量を有する前記媒体は、２つの相互に直交する速度‐流速と測定管の速度と‐によって引き起こされるコリオリ慣性力により、測定管の内壁に逆に作用し、これにより、媒体が流れないときの測定管の振動と比較して、測定管の振動は変化する。内部に媒体が流れている測定管の振動の特性量‐たとえば特に、測定管に媒体が流れていない状態では同相で振動する、測定管の２つの領域の変位の位相差ひいては時間差‐を検出することにより、測定管内の質量流量を高精度で求めることができる。それゆえ、コリオリ質量流量計はしばしば、較正義務のある製品で用いられることも多い。
【０００３】
このような高い精度要件を遵守できるようにするためには、コリオリ質量流量計の状態を正確に検出し、測定結果に影響するパラメータを質量流量の計算時に考慮しなければならない。これには、情報を含む信号、すなわち、励振信号（電流および／または電圧）および対象の１次信号‐すなわち測定管の変位‐が含まれ、また、たとえば測定管の重要な場所における温度や機械的応力等といった他の影響パラメータも含まれる。その後、この特性量を測定値の計算にて使用する。その際には、モデル計算ないしは較正データを用いる。
【０００４】
たとえばＤＥ１０２５６３７６Ａ１や、ＤＥ４２２４３７９Ｃ１およびＵＳ５３８１６９７に、測定値を補正するための電圧センサまたは長さ変化センサまたは温度センサを備えた測定装置が記載されている。ＵＳ６６８４７１５Ｂ１に開示された思想では、歪みセンサを介して測定管の振動自体を検出する。
【０００５】
コリオリ質量流量計は、質量流量を求めるためだけに適しているのではなく、むしろ、たとえば媒体の流体密度や粘度を求めるのに使用することもでき、また、たとえば混相流の検出や堆積物の検出等といった診断パラメータの検出にも、コリオリ質量流量計は適している。これらのパラメータに関しても、可能な限り高精度であり、とりわけ長期間にわたって正確な測定値検出に、強い関心が寄せられている。
【０００６】
測定機器をプロセスオートメーションにおいて使用するときにはしばしば、スペースが狭いという問題が生じることが多く、これにより、測定機器を可能な限り小さくかつコンパクトに構成する必要性が出てくる。
【０００７】
測定機器をプロセスオートメーションにおいて使用するときにはしばしば、スペースが狭いという問題が生じることが多く、これにより、測定機器を可能な限り小さくかつコンパクトに構成する必要性が出てくる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＤＥ１０２５６３７６Ａ１
【特許文献２】ＤＥ４２２４３７９Ｃ１
【特許文献３】ＵＳ５３８１６９７
【特許文献４】ＵＳ６６８４７１５Ｂ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
それゆえ本発明の課題は、可能な限り高い測定精度と可能な限り削減された所要スペースとを同時に実現することができる流量計を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題は、本発明の対象である流量計では、輸送構造体の外側面に、少なくとも１つのプロセスパラメータを求めるおよび／または監視するための少なくとも１つのセンサ素子が取り付けられた構成によって解決される。このプロセスパラメータはたとえば、前記輸送構造体の少なくとも一部の温度であるか、または、これに接触する媒体の温度である。別のプロセスパラメータとしてたとえば、前記輸送構造体に生じる長さ変化、ないしは機械的応力がある。その際には構成に応じて、前記センサ素子を介して求められるか、ないしは監視される前記プロセスパラメータは、測定自体に、すなわち、輸送構造体の振動の検出に用いられるか、または、測定精度を改善するのに用いられる。すなわち、構成に応じて、１次測定量または補足的な測定量のいずれかが求められるか、ないしは監視される。輸送構造体の外側面に取り付けることにより、とりわけ封止に関する問題が回避され、ないしは、ユニットがすでに設置されている場合には、場合によっては適合をより簡単に行うことができる。さらに、内部に突出した部材によって媒体の流れが妨害されることも無くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の流量計を概略的に示す立体図である。
【図２】本発明の別の実施形態の流量計の一部を示す概略的な上面図である。
【図３】図２に示された構成に代わる択一的な実施形態を示す図である。
【図４】本発明の概略的な一実施例の流量計を示す断面図である。
【図５】本発明の別の実施例の流量計を示す断面図である。
【図６】本発明の別の実施例の流量計を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
測定対象となる媒体は、特に一般的には流動性の媒体であり、たとえば液体、気体または任意の組み合わせである。その際には、媒体の一部として固体を含めることもできる。
【００１３】
１つの実施形態では、前記流量計はとりわけコリオリ質量流量計である。
【００１４】
１つの実施形態では、前記センサ素子はとりわけ歪み測定素子である。このようなセンサ素子により、たとえば、測定管ないしは測定管路の変位を測定したり、または、輸送構造体に生じる応力（たとえば、媒体の圧力によって、または、媒体の温度による温度作用によって、または振動発生によって、または、輸送構造体に加わる外部の力によって生じる応力）を測定することもできる。よって、たとえば１つの実施形態では、たとえば電磁方式で動作する振動検出素子の他にさらに、歪み測定素子も輸送構造体の振動を検出し、両測定結果を相互間で計算することにより、測定精度を向上させる。これに代えて択一的に、前記歪み測定素子を、ないしは輸送構造体における応力の測定ないしは監視に用いる。それゆえ、歪み測定素子とは一般的には、歪み測定素子の取付先である部材の長さ変化ないしは機械的応力の測定ないしは監視に用いられる測定素子を指すこととする。
【００１５】
別の実施形態では前記センサ素子は、輸送構造体の温度の測定および／または監視に用いられる温度センサであるか、または、‐前記媒体が輸送構造体に接触する場合には‐前記媒体の温度の測定および／または監視に用いられる温度センサである。温度もまた振動特性に影響を及ぼすので、この実施形態では、流量を評価したり求めたりする際に既知の依存関係に基づいて温度の影響を適切に考慮するために、適切なセンサが設けられる。
【００１６】
１つの実施形態では、前記少なくとも１つのセンサ素子を少なくとも部分的に支持部材に取り付けることにより、取付を簡略化したりセンサ素子の保護を実現する。製造時にはたとえば、前記少なくとも１つのセンサ素子を支持部材に取り付けて固定した後に初めて、前記輸送構造体の外側面に取り付ける。それに代えて択一的には、前記少なくとも１つのセンサ素子が設けられた、前記輸送構造体の外側面上に最後に、前記支持部材を固定する。
【００１７】
１つの実施形態では、前記輸送構造体は管状の測定管路を有する。こうするためには、前記支持部材が測定管路の少なくとも一部を包囲するように当該支持部材を形成して前記測定管路に適合させる。こうするためには、前記支持部材が測定管路の少なくとも一部を包囲するように当該支持部材を形成して前記測定管路に適合させる。それゆえ、前記支持部材はある程度まで弾性とされ、これによって有利には、支持部材を管状の測定管路の円筒形の構造に適合することができる。
【００１８】
上述の実施形態に代えて択一的に、前記支持部材は、特定の条件では変形可能でありそれ以外の条件ではとりわけ剛性である材料から成る。
【００１９】
支持部材を用いることにより、流量計に使用できるスペースが制限されていること、ないしは、製造を簡略化ないしは高速化すべき場合に対応することができる。製造については、前記センサ素子の事前位置決めや、場合によっては、輸送構造体の外側面に取り付けるべき他の部品の事前位置決めの利点が得られる。
【００２０】
１つの実施形態では、１つの測定管路の前記センサ素子のみが支持部材に取り付けられ、これに代わる択一的な実施形態では、支持部材上に、１つより多くの測定管路に対して設けられたセンサ素子が設置される。後者の実施形態では、このような構成により、支持部材がいわば、輸送構造体の一部である少なくとも２つの測定管路を覆うことができる。
【００２１】
その際には一実施形態では、前記支持部材に接着層が設けられるか、または支持部材自体を接着物質とする。別の実施形態では、前記支持部材の少なくとも一部は接着テープである。上述の実施形態の他に択一的に、または上述の実施形態と組み合わせて、前記少なくとも１つのセンサ素子にカバーまたはコーティングが施される。
【００２２】
１つの実施形態では、前記センサ素子は少なくとも２つ設けられる。これら少なくとも２つのセンサ素子は、異なる構成とすることができ、たとえば、同じプロセスパラメータを検出するために異なるセンサ方式またはセンサ構成を用いるか、または、それぞれ異なるプロセスパラメータを測定ないしは監視するために、上記少なくとも２つのセンサ素子を構成することができる。これに代えて択一的に、前記少なくとも２つのセンサ素子を同じ構成とし、たとえば、冗長的な測定を行えるように構成することができる。前記プロセスパラメータの測定結果が位置に依存する場合には、たとえば、構成が同じである前記少なくとも２つのセンサ素子をそれぞれ異なる場所に配置するか、ないしは、１回測定を行うごとに前記センサ素子の向きを変える。
【００２３】
１つの実施形態では、前記輸送構造体に、または特に、実質的に管形または円筒形の測定ユニットに、前記少なくとも２つのセンサ素子を直径上に相互に反対側に設置する。
【００２４】
１つの実施形態では、ここでも前記センサ素子が少なくとも２つ設置され、各センサ素子がそれぞれ歪み測定素子として構成されている。この実施形態では、前記輸送構造体の長手軸に対する、前記２つの歪み測定素子の各相対的な向きが実質的に同じになるように、各歪み測定素子を配置する。よって、前記少なくとも２つのセンサ素子は、同じ方向かつ異なる位置で生じる、輸送構造体の長さ変化を求めるように、ないしは監視するように設けられる。その際には一実施形態では、両センサ素子の向きは前記長手軸の方向にされ、これに代わる択一的な実施形態では、両センサ素子の測定方向は前記長手軸に対して垂直であり、かつ、相互に実質的に平行である。別の実施形態では、前記歪み測定素子が配置される、前記長手軸に対する相対的な中間位置は、任意である。それゆえ、前記輸送構造体の長手軸に沿って軸方向に、または前記輸送構造体の半径方向ないしは周方向において、前記少なくとも２つのセンサ素子は異なって位置決めされるか、ないしは、各センサ素子の測定方向（たとえば、長さ変化を求める区間）がそれぞれ異なる向きにされる。上記実施形態と組み合わせて、前記少なくとも２つのセンサ素子を、軸方向および半径方向ないしは周方向にそれぞれ異なる位置に設置する。
【００２５】
上記実施形態に代わる択一的な実施形態では、歪み測定素子として構成された前記少なくとも２つのセンサ素子の、前記輸送構造体の長手軸に対する相対的な向きが異なるように、前記センサ素子が配置される。その際にはとりわけ、１つの歪み測定素子を実質的に前記輸送構造体の長手軸に沿って配置し、他方の歪み測定素子を、当該長手軸に対して実質的に垂直に配置する。このような構成により、一方の測定素子が軸方向の応力ないしは軸方向の長さ変化を測定し、他方の測定素子が周方向の応力ないしは周長の変化を測定することができる。
【００２６】
電気エネルギーを供給したり、ないしは、プロセスパラメータの測定ないしは監視に使用される、センサ素子の（１つまたは複数の）特性量を求めるために、多くのセンサ素子をとりわけ電気的コンタクトに割り当てることができる。このようにしてたとえば、温度ないしは歪みまたは膨張により個別の素子に影響が及ぼされると、この個別の素子の電気抵抗が変化し、この求められた電気抵抗から、対応する較正曲線を用いて、温度ないしは長さ変化を推定することができる。ここでは、伝送線路ないしはコンタクトはたとえばワイヤ等である。
【００２７】
１つの実施形態では、前記少なくとも２つの各センサ素子の電気的コンタクトを個別に行う。多くの実施形態ではこのことに伴い、各センサ素子ごとに２つの電気的線路が設置される。
【００２８】
１つの実施形態では、前記電気的線路の数を削減し、ひいてはコストや所要スペースを削減するために、２つの前記センサ素子が相互に電気的に直列接続される。１つの実施形態では前記センサ素子は２つより多く設置され、ここでも、少なくとも２つのセンサ素子が、たとえば少なくとも３つのセンサ素子が、相互に電気的に直列接続される。このような直列接続により、少なくとも１つの給電線を省略することができる。
【００２９】
たとえば、各センサ素子における電圧降下を測定すべき場合には、これら各センサ素子間に必ず１つのタップが必要である。１つの実施形態では、有利にはすべてのセンサ素子において電流が測定される。
【００３０】
ここでは、相互に直列接続される前記センサ素子を異なる構成とするか、または同じ構成とすることができる。１つの実施形態では、相互に直列接続される前記センサ素子はそれぞれ異なる型式である。その際には、特別な実施形態では、前記２つのセンサ素子のうち一方は歪み測定素子であり、当該センサ素子のうち他方は温度測定素子である。
【００３１】
１つの実施形態では、‐異なる構成である‐両センサ素子では、各プロセスパラメータ（歪みないしは温度）を求めるため、および／または監視するため、電気抵抗の依存性を利用する。これら２つのセンサ素子の電気的コンタクトは、別々に行うことができる。
【００３２】
１つの実施形態では、歪み測定素子と温度測定素子とを電気的に直列接続する。このような構成により、１つの実施形態では、それぞれ１つのセンサ素子に対してのみ設けられた２つの電気的コンタクトにおける電流を両センサ素子によって測定し、中間タップを併用して、各センサ素子ごとに個別に、すなわち、いわば両センサ素子に所属する接点を介して、電圧を測定する。このような直列接続の構成により、少なくとも１つのコンタクト部材、たとえばケーブルを削減することができ、これにより、限られた使用可能スペースにも対応することができる。
【００３３】
１つの実施形態では、前記輸送構造体は前記媒体に対し、内部に当該媒体を流すことができる少なくとも１つの測定管路を有する。この測定管路は、たとえば測定管である。
【００３４】
１つの拡張実施形態では前記輸送構造体は、前記被測定媒体を内部に流す測定管路を少なくとも２つ有する。これら少なくとも２つの測定管路は有利には、流量を測定するために励振される。
【００３５】
しかし、１つの追加的な実施形態では、前記センサ素子の数は前記測定管路の数より少なく、各測定管路ごとにセンサ素子が設けられるわけではない。後者の実施形態はとりわけ、コストおよび所要スペースを削減できることを特徴とする。
【００３６】
１つの実施形態では、前記センサ素子は少なくとも２つ設けられ、前記輸送構造体は前記測定管路を少なくとも２つ有する。その際には、各１つの測定管路の外側面にそれぞれ少なくとも１つのセンサ素子が取り付けられている。さらに、各測定管路の周方向において、前記少なくとも２つのセンサ素子の相対位置が異なるように、前記少なくとも２つのセンサ素子はそれぞれ対応する測定管路に取り付けられる。たとえば、一方のセンサ素子は一方の測定管路の上方に取り付けられ、他方のセンサ素子は他方の測定管路の下方に取り付けられる。さらに、前記少なくとも２つのセンサ素子を前記輸送構造体の長手軸に沿ってそれぞれ異なる高さに配置することもできる。これに代わる択一的な実施形態では、前記少なくとも２つのセンサ素子は軸方向に同じ高さで、相互に対向するように設置される。上述の実施形態に対して追加的または択一的な実施形態では、各１つのセンサ素子がそれぞれ１つの測定管路に取り付けられ、各測定管路におけるセンサ素子の相対位置は実質的に等しい。
【００３７】
各測定管路の周方向における位置がそれぞれ異なることにより、１つの実施形態では、各センサ素子がそれぞれ、前記輸送構造体の長手軸に対して垂直な平面において異なる角度領域に位置することとなる。これに代わる択一的な実施形態では、各センサ素子は同一の角度領域内に存在する。その際には、各角度領域を定義ないしは比較するときに使用される各平面を相互に一致させるか、または、これら各平面が相互に平行になるように前後に並べることもできる。１つの実施形態では、上述のようなセンサ素子の配置により、センサ素子が輸送構造体の長手軸上に異なる高さで配置されることも意味する。
【００３８】
したがって一般的には、前記輸送構造体は複数の測定管路を有し、前記流量計が複数のセンサ素子を有する場合には、当該複数のセンサ素子はそれぞれ、前記測定管路の周方向に異なる位置に取り付けられると言うことができる。これに代えて択一的に、またはこれと組み合わせて、前記センサ素子は、前記輸送構造体の長手軸において軸方向にそれぞれ異なる高さに来るように、前記測定管路に設置される。
【００３９】
１つの実施形態では、前記２つのセンサ素子は周縁上に相互に対向するように、それぞれ１つの測定管路に取り付けられる。１つの実施形態では、前記２つのセンサ素子は相互に１８０°ずらされることにより、一方のセンサ素子は当該一方のセンサ素子の測定管路の上方に取り付けられ、他方のセンサ素子は当該他方の測定管路の下方に取り付けられる。したがって、両センサ素子が同じ測定管路に配置されると仮定すると、これら両センサ素子は径方向に相互に対向することになる。このように複数の測定管路に分散させることにより、使用可能なスペースをより有効に活用することができ、なおかつ、プロセス条件や媒体が輸送構造体の複数の異なる場所に及ぼす作用によって、より正確な測定を行うことができる。このような構成により、たとえば１つの実施形態では、各測定管路に対応するセンサ素子の測定データから、いわば同じ構成の測定管路の周縁上の測定状況を計算により推定することができる。
【００４０】
１つの実施形態では、輸送構造体の測定管路の数を少なくとも４に増加させる。その際には１つの実施形態では、前記４つの測定管路は２つの２重の行を成すように相互に重ねられ、ひいては、２つの２重の列を成すように相互に並べて配置される。とりわけ、前記４つの測定管路により、各測定管路間にて選択される間隔に依存して、方形または正方形が形成される。
【００４１】
１つの実施形態では、前記実施形態における４つの測定管路に対し、前記センサ素子を２つだけ設け、これら２つの各センサ素子はそれぞれ１つの測定管路に対して設置される。このような構成により、各測定管路の周縁上における各センサ素子の相対位置はそれぞれ異なる。１つの実施形態ではとりわけ、一方のセンサ素子は一方の測定管路の上方に位置し、他方のセンサ素子は他方の測定管路の下方に位置する。その際には、センサ素子が取り付けられた測定管路はそれぞれ、前記４つの測定管路の異なる行に、かつ異なる列に設置される。このようにして周縁上では、上述の実施形態のうちいずれかと同様、各センサ素子はそれぞれ１８０°相互にずらされている。
【００４２】
別の実施形態では、前記４つの測定管路に対して４つのセンサ素子が設けられ、これら４つの各センサ素子は周縁上にて、相互に９０°ずらされている。よって一般的には、センサ素子の数がｎ個であるとすると、各センサ素子は周縁上にて相互に３６０／ｎ°ずらされるということになる。ここで、ｎは１より多い自然数である。
【００４３】
複数のセンサ素子をこのように分散させることは、測定管路が１つである場合にも同様に行うことができ、１つの実施形態ではたとえば、３つのセンサ素子を１つの測定管路において周方向に相互に１２０°ずらして配置する。
【００４４】
具体的には、本発明の流量計を構成および発展させる手段は数多く存在する。これらの手段に関しては、請求項１に後置された請求項と、図面を参照してなされる、以下の実施例の説明とを参照されたい。
【実施例】
【００４５】
図１は、本発明の第１の実施形態の流量計１の立体図であり、図２および３の各図は、支持部材１２に取り付けられたセンサ素子９を示す。図４および５の各図には、それぞれ異なる実施形態の輸送構造体２に対応して、センサ素子９の配置の各変形形態を示す。図６は、更なる実施形態の流量計１の断面図である。
【００４６】
図１に概略的に示した流量計１の輸送構造体２は測定管路３から成る。この測定管路３は択一的に測定管とも称する。この測定管路３には、‐図中に無い‐媒体が流れ、この媒体の質量流量が、コリオリ方式で動作する前記流量計１によって求められる対象である。
【００４７】
こうするためには前記測定管路３に振動発生器４が設けられ、この振動発生器４は測定管路３を機械的に振動させる。振動発生器４はとりわけ電磁方式で動作する。流れる被測定媒体がこの振動に応答することにより、前記測定管路３の実効振動から質量流量を求めることができる。こうするためには、前記実効振動を検出する振動発生器５が前記測定管路３に設置されている。
【００４８】
ここで、このようにして励振された振動と、検出された振動とから、コリオリ評価ユニット６において質量流量の値が求められ、図中の実施形態ではフィールドバス７を介して、たとえば、‐同図には示されていない‐コントロールルームに転送される。
【００４９】
測定精度を向上させるためには、測定管路３の外側面８に少なくとも１つのセンサ素子９を取り付ける。図中の実施例では、２つのセンサ素子９が取り付けられている。この実施例では、これらのセンサ素子９は、測定管路３に生じた機械的応力を測定するための歪み測定素子１０である。図中の実施例では、これらのセンサ素子９はとりわけストレインゲージである。
【００５０】
ここでは、一方のセンサ素子９は測定管路３の長手軸１１に沿って配置されており、他方のセンサ素子９は当該長手軸１１に対して垂直に配置されている。このような配置により、これらのセンサ素子９を用いて、複数の異なる方向で測定管路３を測定ないしは監視することができる。前記センサ素子９の上に支持部材１２が設けられており、この支持部材１２はとりわけ、周辺からセンサ素子９を保護するために用いられる。
【００５１】
前記各センサ素子９の電気的コンタクトは、それぞれ個別に行われ、各センサ素子９がそれぞれ専用の前処理ユニット１３に接続されている。この各専用の前処理ユニット１３はここでは、各センサ素子９の電気抵抗を測定ないしは求めるのに用いられる。
【００５２】
前記前処理ユニット１３には歪み評価ユニット１４が接続されており、この歪み評価ユニット１４は、当該前処理ユニット１３のデータから測定管路３の応力を求め、フィールドバス７を介してこの値を‐図中には示されていない‐上位のコントロールルームへ転送する。このコントロールルームでは、場合によって、質量流量の値が適切に補正される。
【００５３】
前記流量計１の構成は、所要スペースが比較的小さいことを特徴とし、測定管路３において生じた機械的応力を、ないしは測定管路３の長さ変化を更に測定することにより、測定精度を向上させたり、一定の高さの精度を保証することができる。
【００５４】
図２では、１つの支持部材１２に複数のセンサ素子９が取り付けられている。この実施形態では、まず最初に、これら複数のセンサ素子９を支持部材１２に取り付け、たとえば、接着作用を有する物質を用いてセンサ素子９を支持部材１２に固定する。製造時にはその後、装着後の支持部材１２を、対応する輸送構造体の一部の外側面に取り付ける。
【００５５】
支持部材１２を管状の測定管路に取り付けた後に、外部の２つの各センサ素子１０が径方向に相互に対向するように、外部の２つの各歪み測定素子１０の配置が行われ、かつ、支持部材１２の大きさが選択される。こうするためには、両センサ素子９を実質的に同じ構成とし、かつ、両センサ素子９を実質的に同じ向きにする。
【００５６】
その間に、複数の別の歪み素子１０が、たとえば外部の素子９に対して垂直な向きで設置されており、ここでは２つが電気的に直列接続されている。さらに温度測定素子１５が設けられており、この温度測定素子１５を用いて、測定管路の温度を測定することができ、ひいては被測定媒体の温度を測定することもできる。
【００５７】
図３に、２つの異なるセンサ素子９が相互に電気的に直列接続されている構成を示す。これらのセンサ素子９は、ここでも支持部材１２に設置されている。
【００５８】
上述のセンサ素子９は歪み測定素子１０および温度測定素子１５である。図中の実施形態ではこれらの測定素子は、各電気抵抗がプロセスパラメータである歪みや温度に依存する受動素子である。
【００５９】
この電気抵抗を求めるためには、位置ＡとＣとの間に電流を流し、位置ＡとＢとの間の電圧降下、ないしは位置ＢとＣとの間の電圧降下を測定する。これらの各電気抵抗は、オームの法則によって求められる。
【００６０】
センサ素子９が直列接続されたこの実施形態はとりわけ、たとえば電気的コンタクトを別々に行うときに必要とされる給電線等の、他の給電線を省略できることを特徴とする。このことによってコストを削減することができ、また、所要スペースが小さくなるので、限られたスペースに対しても対応することができる。
【００６１】
しかし、センサ素子の構成に応じて、ＡとＣとの間の電圧を測定して、位置Ｂの中間区間を完全に省略し、前記２つのセンサ素子９を相互に直接繋げるだけとすることもできる。
【００６２】
図４および５に示された実施形態では、各輸送構造体２はそれぞれ、‐図中に示されていない‐媒体に対し、１つより多くの測定管路３を有する。つまり、図４の実施形態では測定管路３は２つであり、図５の実施形態では測定管路３は４つである。
【００６３】
図４の実施形態では、各測定管路３に対してそれぞれ１つのセンサ素子９が設けられている。それぞれ対応するセンサ素子３に対する各センサ素子９の相対位置は、ここでは測定管路３の周縁を基準としており、これらの相対位置は相違している。ここでは、輸送構造体２の長手軸に対して垂直な平面を基準とした、両センサ素子９が設置される各空間角度は相違している。前記平面はここでは、図平面に対して垂直であり、図中の実施形態では、測定管路３の長手軸も前記平面に対して平行に延在する。
【００６４】
前記周縁に関して、両センサ素子９は相互に直線距離で対向しており、ここでは、一方のセンサ素子９は上方に、他方のセンサ素子９は下方に配置されている。図中の実施形態では、両センサ素子９は軸方向に等しい高さに取り付けられている。‐ここでは図示されていない‐択一的な実施形態では、両センサ素子９は輸送構造体２の長手軸に沿って、軸方向に異なる高さに設置される。
【００６５】
センサ素子９をこのように対向させた配置構成は、輸送構造体２が４つの測定管路３を有する図５の実施形態でも見られる。
【００６６】
ここでは前記４つの測定管路３は、２つの２重の行ないしは２つの２重の列で、正方形を成すように配置されている。ここでは、各測定管路３ごとにセンサ素子９が設けられているわけではなく、４つの測定管路３に対して２つのセンサ素子９のみが設けられている。これによりコスト削減が実現され、所要スペースが削減される。
【００６７】
前記２つのセンサ素子９は周方向に、各対応する測定管路３に対してそれぞれ異なる位置に設置されている。さらに、これらの２つのセンサ素子９は、それぞれ異なる行かつ異なる列に存在する測定管路３に対して設けられている。
【００６８】
図１の構成の測定管路３は直管として形成されているのに対し、従来技術の流量計の中には、Ｖ形、Ｕ形またはΩ形の曲管を用いた流量計もある。このような１つまたは複数の曲管の外部には大抵、これを包囲する筐体が設けられている。
【００６９】
このような曲管形の測定管路３を、図６の流量計１において示している。この流量計１はとりわけ、相互に平行に配置された２つの測定管路３を有する。これら２つの測定管路３は平行に配置されているので、この図６の断面図では１つの測定管路３のみを示す。
【００７０】
ここでは前記２つの管は、直線状の支持部材１６から曲げられており、この支持部材１６は、通常の配管系に組み込むことができる。前記２つの測定管路３のうち、図６の断面図では１つしか見えないが、前記２つの測定管路３が筐体１７によって包囲されている。
【００７１】
振動発生器４は測定管路３の曲げ部分の中に設けられており、振動検出素子５はこの曲げ部分の外側に設けられている。振動発生器４および振動検出素子５はそれぞれホルダ１８を介して測定管路３に接続されており、このような接続により、力およびモーメントの伝達も行われる。ここではホルダ１８は、少なくとも９０°の角度で測定管路３を保持する。両ホルダ１８はさらに、振動発生器４ないしは振動検出素子５と測定管路３の管内壁との間の距離が所定の距離になるように構成される。
【００７２】
さらに、前記筐体１７を貫通するように温度調整ライン１９が延在しており、これは、加熱または冷却によって温度を一定にし、かつ、筐体１７内部の補強部材としても機能する。
【００７３】
ここで測定管路３に前記センサ素子９として設けられているのは、当該測定管路３の歪みを測定ないしは監視するための歪み測定素子１０と、温度測定素子１５である。この温度測定素子１５、および、被測定媒体と温度調整ライン１９との協働作用を利用してさらに、エネルギーハーベスティング装置２０も動作させる。このエネルギーハーベスティング装置２０はここでは、温度差を利用してエネルギーを得るのに用いられる。
【００７４】
測定管路３は曲げられているので、各センサ素子９の向きの調整ないしは位置決めは、共通の管区間ないしは曲げられていない測定管路３を基準として行われ、ひいては、直線の長手軸を基準として行われる。１つの実施形態では、この長手軸として基準に用いられるのは、測定管路３内部の被測定媒体のプロフィールである。
【符号の説明】
【００７５】
１      流量計
２      輸送構造体
３      測定管路
４      振動発生器
５      振動発生器／振動検出素子
６      コリオリ評価ユニット
７      フィールドバス
９      センサ素子／歪み測定素子
１０    歪み測定素子
１１    測定管路３の長手軸
１２    支持部材
１３    前処理ユニット
１４    歪み評価ユニット
１５    センサ素子／温度測定素子
１６    支持部材
１７    筐体
１８    ホルダ
１９    温度調整管路
２０    エネルギーハーベスティング装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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