Patent DE-102017106209-A1 (DE)
Title: Vibronisches Meßsystem zum Messen einer Massendurchflußrate
Inventor: BITTO ENNIO
IPC: G01N9/00
Filed: 2017-03-22
Abstract: Vibronisches Meßsystem zum Messen einer Massendurchflußrate, m, eines, insb. in einer Rohrleitung, strömenden Fluids (FL1), insb. eines Gases, einer Flüssigkeit oder einer Dispersion, welches Meßsystem umfaßt:- eine, insb. mittels eines Mikroprozessors und/oder eines digitalen Signalprozessors gebildete, Meß- und Betriebs-Elektronik (ME);- sowie eine mit nämlicher Meß- und Betriebs-Elektronik (ME) elektrisch gekoppelte, insb. auch mechanisch verbundene, Wandlervorrichtung,- wobei die Wandlervorrichtung (MW) aufweist:-- ein ein von einer, insb. metallischen, Wandung umhülltes Lumen (11') aufweisendes, sich von einem einlaßseitigen ersten Ende (11a) bis zu einem auslaßseitigen zweiten Ende (11b) erstreckendes, insb. zumindest abschnittsweise gekrümmtes und/oder zumindest abschnittsweise gerades, erstes Rohr (11), das dafür vorgesehen bzw. eingerichtet ist, zumindest von einem Teilvolumen des Fluids (FL1), ausgehend vom einlaßseitigen ersten Ende in Richtung des auslaßseitigen zweiten Ende, durchströmt und währenddessen vibrieren gelassen zu werden;- ein ein von einer Wandung umhülltes Lumen aufweisendes, sich von einem einlaßseitigen ersten Ende (12a) bis zu einem auslaßseitigen zweiten Ende 812b) erstreckendes - beispielsweise zumindest abschnittsweise gekrümmtes und/oder zumindest abschnittsweise gerades und/oder dem ersten Rohr (11) baugleiches und/oder zum ersten Rohr (11) parallel angeordnetes - zweites Rohr (12), das dafür eingerichtet ist - beispielsweise nämlich simultan zum ersten Rohr (11), von Fluid, ausgehend vom einlaßseitigen ersten Ende (12a) in Richtung des auslaßseitigen zweiten Ende (12b) - durchströmt und währenddessen - beispielsweise nämlich simultan und/oder gegengleich zum ersten Rohr - vibrieren gelassen zu werden;-- einen thermisch leitend mit der Wandung des ersten Rohrs gekoppelten ersten Temperatursensor (71),--- der weniger weit vom ersten Ende (11a) des ersten Rohrs (11) entfernt positioniert ist als vom zweiten Ende (11b) nämlichen ersten Rohres (11)--- und der dafür vorgesehen bzw. eingerichtet ist, eine erste Meßstellentemperatur (ϑ1), nämlich eine Temperatur der Wandung des ersten Rohrs an einer mittels nämlichen Temperatursensors (71) gebildeten einlaßseitigen ersten Temperaturmeßstelle, zu erfassen und in ein erstes Temperaturmeßsignal (θ1), nämlich ein die erste Meßstellentemperatur (θ1) repräsentierendes erstes elektrisches Meßsignal, insb. mit einer von nämlicher ersten Meßstellentemperatur abhängigen elektrische Signalspannung und/oder mit einem von nämlicher ersten Meßstellentemperatur abhängigen elektrischen Signalstrom, zu wandeln;-- einen, insb. gleichermaßen wie der erste Temperatursensor (71) mit der Wandung des ersten Rohrs, thermisch leitend mit der Wandung des zweiten Rohrs (12) gekoppelten, insb. zum ersten Temperatursensor (71) baugleichen, zweiten Temperatursensor (72),--- der weniger weit vom zweiten Ende (12b) des zweiten Rohrs (12) entfernt positioniert ist als vom ersten Ende (12a) nämlichen zweiten Rohres (12)--- und der dafür vorgesehen bzw. eingerichtet ist, eine zweite Meßstellentemperatur (ϑ2), nämlich eine Temperatur der Wandung des zweiten Rohrs (12) an einer mittels nämlichen Temperatursensors (72) gebildeten, von der ersten Temperaturmeßstelle entfernten und/oder auslaßseitigen zweiten Temperaturmeßstelle zu erfassen und in ein zweites Temperaturmeßsignal (θ2), nämlich ein die zweite Meßstellentemperatur (ϑ2) repräsentierendes zweites elektrisches Meßsignal, insb. mit einer von nämlicher zweiten Meßstellentemperatur abhängigen elektrische Signalspannung und/oder mit einem von nämlicher zweiten Meßstellentemperatur abhängigen elektrischen Signalstrom, zu wandeln;-- wenigstens einen, insb. elektrodynamischen, Schwingungserreger (41) zum Anregen und Aufrechterhalten von mechanischen Schwingungen sowohl des ersten als auch des zweiten Rohrs um eine zugehörige statische Ruhelage, insb. nämlich von Biegeschwingungen jedes der Rohre um eine jeweilige dessen jeweiliges erstes Ende mit dessen jeweiligem zweiten Ende imaginär verbindende gedachte Schwingungsachse;- einen, insb. elektrodynamischen, ersten Schwingungssensor (51) zum Erfassen von mechanischen Schwingungen zumindest des ersten Rohres (11),--- der weniger weit vom ersten Ende (11a) des ersten Rohrs (11) entfernt positioniert ist als vom zweiten Ende (11b) nämlichen ersten Rohres (11)--- und der dafür vorgesehen bzw. eingerichtet ist, Schwingungsbewegungen zumindest des ersten Rohrs an einer mittels nämlichen Schwingungssensors (51) gebildeten, einlaßseitigen ersten Schwingungsmeßstelle zu erfassen und ein zumindest nämliche Schwingungsbewegungen repräsentierendes erstes Schwingungssignal (s1) zu generieren;-- sowie wenigstens einen, insb. elektrodynamischen und/oder zum ersten Schwingungssensor (51) baugleichen, zweiten Schwingungssensor (52) zum Erfassen von mechanischen Schwingungen zumindest des ersten Rohres (11),--- der weniger weit vom zweiten Ende (11b) des ersten Rohrs (11) entfernt positioniert ist als vom ersten Ende (11a) nämlichen ersten Rohres (11)--- und der dafür vorgesehen bzw. eingerichtet ist, Schwingungsbewegungen zumindest des ersten Rohrs an einer mittels nämlichen Schwingungssensors (52) gebildeten auslaßseitigen zweiten Schwingungsmeßstelle zu erfassen und ein zumindest nämliche Schwingungsbewegungen repräsentierendes zweites Schwingungssignal (s2) zu generieren, derart, daß zwischen dem ersten Schwingungssignal (s1) und nämlichem zweiten Schwingungssignal (s2) eine Phasendifferenz (Δφ) existiert, die sowohl von der Massendurchflußrate, m, als auch von einer zwischen einer Temperatur nämlichen zweiten Schwingungssensors (52) und einer Temperatur des ersten Schwingungssensors (51) etablierten, insb. zumindest zeitweise mit einer Änderungsgeschwindigkeit von mehr als 0,05 K/s zeitlich ändernden, Temperaturdifferenz (Δϑ) abhängig ist;- wobei die Meß- und Betriebs-Elektronik (ME) sowohl mit jedem der ersten und zweiten Schwingungssensoren (51, 52) als auch jedem der ersten und zweiten Temperatursensoren (71, 72) sowie auch mit dem wenigstens einen Schwingungserreger (41) elektrisch verbunden ist;- wobei die Meß- und Betriebs-Elektronik (ME) eingerichtet ist, zum Bewirken mechanischer Schwingungen sowohl des ersten Rohrs (11) als auch des zweiten Rohrs (12) mittels eines elektrischen Erregersignals (e1) elektrische Leistung in den wenigstens Schwingungserreger (41) einzuspeisen;- und wobei die Meß- und Betriebs-Elektronik (ME) eingerichtet ist, unter Verwendung sowohl jedes der ersten und zweiten Schwingungssignale (s1, s2) als auch jedes der ersten und zweiten Temperaturmeßsignale (θ1, θ2) eine Massendurchfluß-Sequenz (X), nämlich eine Folge von zeitlich aufeinander folgenden, jeweils die Massendurchflußrate, m, des Fluids momentan repräsentierenden Massendurchfluß-Meßwerten (x) zu generieren, derart,-- daß zumindest für eine Referenz-Massendurchflußrate (m), nämlich eine vorgegebene, beispielsweise nicht mehr als 1 kg/h betragende und/oder konstant gehaltene, Massendurchflußrate eines durch die Wandlervorrichtung strömenden, beispielsweise auch laminar und/oder mit einer Reynolds-Zahl von weniger als 1000 durch das erste und/oder zweite Rohr strömenden und/oder eine spezifische Wärmekapazität (c) von mehr als 1 kJ·kg·Kund/oder weniger als 4,2 kJ·kg·Kaufweisenden, Referenz-Fluids, insb. eine Flüssigkeit oder) von der Temperaturdifferenz (Δϑ) unabhängig sind, insb. derart,--- daß für zumindest eine von Null verschiedene, gleichwohl konstante Referenz-Massendurchflußrate (m) zeitlich aufeinanderfolgend ermittelte Massendurchfluß-Meßwerte (x→ x) auch bei unterschiedlichen, nämlich mehr als 1 K betragenden und/oder weniger als 10 K betragenden und/oder im zeitlichen Verlauf mit einer Spannweite von mehr als 1 K streuenden und/oder mit einer Änderungsgeschwindigkeit von mehr als 0,05 K/s zeitlich ändernden, Temperaturdifferenzen um nicht mehr als 0,01% nämlicher Referenz-Massendurchflußrate (m) voneinander abweichen,--- und/oder daß einen Skalen-Nullpunkt der Meß- und Betriebs-Elektronik (ME) repräsentierende, nämlich jeweils im Falle einer nicht von Fluid durchströmten Wandlervorrichtung bzw. jeweils für eine Referenz-Massendurchflußrate (m) von Null zeitlich aufeinanderfolgend ermittelte Massendurchfluß-Meßwerte (x→ x) auch bei unterschiedlichen, gleichwohl mehr als 1 K betragenden und/oder weniger als 10 K betragenden und/oder im zeitlichen Verlauf mit einer Spannweite von mehr als 1 K und/oder weniger als 10 K streuenden und/oder mit einer Änderungsgeschwindigkeit von mehr als 0,05 K/s zeitlich ändernden Temperaturdifferenzen weniger als 0,01 kg/h betragen bzw. weniger als 0,01 kg/h voneinander abweichen.