振动型测量变换器以及形成有该测量变换器的测量系统的制作方法_3

文档序号:9278073阅读:来源:国知局
第一改进方案,测量变换器还包括:例如电动力的和/或与第一振荡传感器结构相同的第二振荡传感器,其具有以与第一振荡传感器的第一传感器组件间隔开的方式在外部固定在测量管上的第一传感器组件和以与第一振荡传感器的第二传感器组件间隔开的方式安装在第二承载元件上的第二传感器组件,该第一传感器组件例如与其管壁材料锁合地连接和/或借助永磁体来形成和/或与第一振荡传感器的第一传感器组件结构相同,该第二传感器组件例如借助螺线管来形成和/或与第一振荡传感器的第二传感器组件结构相同。此外,该第二振荡传感器尤其设置成用于检测测量管相对于第二承载元件的运动,例如测量管的具有有效频率的振荡的运动,并且用于将其转换成代表测量管的振荡的第二振荡信号,例如以如下方式,即,在第一与第二传感器信号之间可以测量到对应于在测量管的内腔中流动的介质的质量流率的相位差。
[0041]根据本发明的第二改进方案,测量变换器还包括:不仅与测量管而且与第一承载元件机械联接的例如借助板簧形成的弹簧元件,其设置成用于使其由于测量管相对与第一承载元件的运动而弹性变形。
[0042]根据本发明的第三改进方案,测量变换器还包括:在安装在第二承载元件上的,例如安装在该承载元件的背离测量管的侧上的配平配重。
[0043]本发明的基本构思在于,在振动型测量变换器中,通过如下方式改善其抵抗从测量变换器外部输入的干扰的抵抗力,即,在取消在仅具有唯一的测量管的传统的测量变换器中否则大多设置的测量管之间的自由管部段的情况下,不仅测量管而且内承载元件直接与外承载元件机械连接,由此测量管和内承载元件对提到类型的外部的干扰,也就是通过外承载元件输入的干扰以分别具有相应的偏移运动或振荡运动的相同的方式做出反应,从而导致内承载元件不会由于外部的干扰而实施相对于测量管的振荡运动,该振荡运动具有相应于有效频率的振荡频率。
[0044]此外,本发明尤其以如下令人惊讶的认识为基础,S卩,一方面上述类型的干扰可以在很大程度上引回,从而使得在仅具有唯一的测量管的传统的测量转换器中大多借助测量管和保持在其上的内承载元件形成并的并且尤其为了平衡还借助两个自由管部端以能震荡的方式保持在外承载部件中的内部件有时将上述类型的干扰也变换成内承载元件和测量管的有时,即能借助至少一个振荡传感器探测到的干扰振荡,其结果是导致至少一个振荡信号与此相应地具有附加的干扰分量。但是另一方面,以令人惊讶的方式通过如下方式有效地避免了如下这样的干扰分量,其在最不利的情况下甚至占据相应于有效频率的信号频率,也就是不再能与实际的有效频率区分开,因此可以通过如下方式明显改善提到类型的测量变换器的机械共模抑制,即,测量管和两个承载元件在它们各自对应的第一端部或它们对应的第二端部上彼此固定连接,更确切地说,以尽可能完全排除这些端部的相对运动的方式。在此,可以用非常简单的方式减小例如由于在测量管中引导的介质的密度随时间变化而形成的测量变换器中的可能的不平衡,其方式是,如已经在开头提到的US-B 7077 014中所提出的那样,使测量管在运行中激励出具有正好三个振荡波腹的有效振荡。
【附图说明】
[0045]下面结合在附图中示出的实施例详细阐述本发明以及本发明的其他有利实施方式。在所有附图中,相同部件配设有同样的附图标记;当为了概览需要或以其他方式看起来合理时,在后续附图中将会省略已经提及的附图标记。此外,其他有利设计方案或改进方案,尤其是本发明的首先仅单个阐释的方面的组合,由附图以及从属权利要求本身得出。具体而言:
[0046]图1以立体的侧视图示出尤其适合于使用在工业的测量和自动化技术中的测量系统,其具有带测量变换器壳体的振动型测量变换器和安装在紧固在测量变换器壳体上的电子器件壳体中的测量和运行电子器件;
[0047]图2、图3以不同的立体侧视图示出适合于图1的测量系统的振动型测量变换器的实施例,其具有测量管;
[0048]图4、图5、图6以不同的侧视图示出根据图2或图3的测量变换器;
[0049]图7示意性示出根据图2或图3的测量变换器的测量管的振荡形式;
[0050]图8示意性示出根据图2或图3的测量变换器的振荡形式;并且
[0051]图9示意性示出根据图2或图3的测量变换器的振荡形式。
【具体实施方式】
[0052]在图1至图6中以不同的视图示意性示出一种测量系统,其用于测定质量流量,即,在可预定或事先限定的测量区间期间流过的总质量和/或用于测定在仅在图8或图9中示意性示出的管状线路L中流动的介质的质量流率,尤其是液体或气体的质量流率。测量系统包括在运行中被介质穿流的振动型测量变换器以及在这里未进一步示出的测量和运行电子器件ME,其用于产生代表质量流率或质量流量的测量值,或用于在测量和运行电子器件ME的相应的测量输出端上给出这样的测量值作为测量系统的当前有效的测量值。
[0053]如在图1中示意出的那样,例如借助至少一个微处理器和/或借助数字信号处理器(DSP)形成的测量和运行电子器件ME可以安装在测量系统的唯一的电子器件壳体HE中。
[0054]借助测量和运行电子器件ME生成的测量值X例如可以在现场,也就是直接在借助测量系统形成的测量部位上显示出来。为了在现场使测量系统内部产生的测量值和/或必要时测量系统内部生成的系统状态信息,例如错误信息或报警可视化,如也在图1中示意出的那样,测量系统例如可以具有与测量和运行电子器件联通的必要时也便携的显示和操作元件HMI,例如在电子器件壳体HE中放置在相应设置在其中的窗口之后的IXD显示器、OLED显示器或TFT显示器以及相应的输入键盘和/或触摸屏。此外以有利的方式,例如也可(再)编程或也可远程参数化的测量和运行电子器件可以按如下方式来设计,即,使其在测量系统运行时可以通过数据传递系统,例如现场总线系统和/或以通过无线电的无线方式与其上级的电子数据处理系统,例如可存储器编程的控制装置(SPS)、个人计算机和/或工作站交换测量数据和/或其他运行数据,例如当前的测量值、系统诊断值或也可是用于控制测量仪的调节值。此外,测量和运行电子器件ME可以按如下方式来设计,S卩,使其可以由外部的能量供应装置,例如也经由上述现场总线系统来供能。对于测量系统设置成用于联接到现场总线系统或其他通讯系统的情况,例如也在现场和/或通过通讯系统可(再)编程的测量和运行电子器件ME此外可以具有相应的尤其是符合其中一个相关的工业标准的用于数据通讯的通讯接口,例如用以向已经提及的可存储器编程的控制装置(SPS)或上级的过程控制系统发送测量和/或运行数据,因此是代表质量流量或质量流率的测量值和/或是用以接收用于测量系统的调节数据。此外,测量和运行电子器件ME例如可以具有这种内部能量供应电路,其在运行中由设置在上述数据处理系统中的外部的能量供应装置经由上述现场总线系统进行供能。在此,测量系统例如可以构造为所谓的四线测量器,其中,测量和运行电子器件ME的内部能量供应电路借助第一对线路与外部的能量供应装置连接,而测量和运行电子器件ME的内部通讯电路借助第二对线路与外部的数据处理电路或外部的数据传递系统连接。
[0055]测量变换器借助具有输入侧的第一管端部M+和输出侧的第二管端部M#的测量管M以具有预定的壁厚的管壁和在其第一与第二管端部之间延伸的由该管壁围绕的内腔形成。测量管M尤其设置成用于在测量系统运行中,在其在形成贯穿的流动路径的情况下与联接的管状线路的内腔联通的内腔中引导流动的介质、例如气体和/或液体,并且在此期间为了产生科里奥利力而围绕静态的静止位置振荡,其中,根据本发明的一种设计方案,测量变换器除了测量管之外不具有如下(另外的)管,其设置成用于在内腔中引导流动的介质并且在此期间围绕静态的静止位置振荡。此外,如在所提到类型的测量系统中常见的那样,测量管M尤其还设置成用于使其可以直接置入提及的管状线路L的走向中,并且联接到该管状线路上,即联接到管状线路L的输入侧的第一线路部段L+和管状线路的输出侧的第二线路部段L#上,从而使测量管的内腔与两个线路部段L+、L#中的每一个的相应的内腔联通,并且形成了能够实现从第一线路部段L+进一步穿过测量管M直到第二线路部段L#的流动的流动路径。如在这种测量管中常见的那样,测量管M例如可以是由不锈钢或钛合金、钽合金和/或错合金制成的,例如一体式的金属管,并且具有大于0.5mm,尤其也大于20mm的口径。
[0056]除了测量管M之外,测量变换器还包括第一承载元件TE以及与测量管侧向间隔开的第二承载元件TS,该第一承载元件以第一承载端部TE+与测量管M的管端部M+机械连接并且以第二承载端部TE#与测量管M的管端部M#机械连接,该第二承载元件例如借助与测量管M结构相同的和/或与测量管M至少与区段形式平行地延伸的盲管形成,并且不仅以第一承载端部TS+而且也以第二承载端部TS#与承载元件TE机械联接。此外,承载元件TE也设置成用于使其直接置入提及的管状线路L的走向中,从而使测量管的内腔在形成提及的流动路径的情况下与该管状线路的内腔联通,以及使其与该管状线路机械连接,从而导致整个测量变换器丽保持在管状线路中;这尤其也以如下方式,即,由管状线路带入的机械负载,尤其是夹紧力或夹紧力矩主要由承载元件TE来承担,因此与测量变换器MW的其他组件保持尽可能远。如在这种测量变换器中很常见的那样,为了将承载元TE和测量管M一起联接到管状线路上,承载元件TE的其中每个承载端部TE+、TE#分别具有相应的联接法兰F+或F#,测量管M的对应的管端部M+或M#分别通入该联接法兰中。
[0057]如可以在图2至图5或者说图8或图9中清楚看到的那样,测量变换器还包括至少一个,例如也可是唯一的振荡激励器E,其能够借助在这里出于更好的概览的原因而未示出的联接线缆对电联接到测量和运行电子器件ME上且能够由其相应地驱控,并且用于激励出测量管M的机械振荡,更确切地说是以如下方式,即,测量管M至少部分地实施有效振荡,即对于产生科里奥利力来说合适的围绕其静态的静止位置的振荡,该振荡具有有效频率,即相应于测量变换器固有的在下文中被称为驱动模式或有效模式的自然振荡模式的谐振频率的频率。
[0058]在图1至图6所示的实施例中,相应的振荡长度,即测量管M的实施实际有效振荡的区段,从承载元件TS的承载端部TS+延伸承载元件TS#。在此,测量变换器MW的这种自然振荡模式尤其选择为有效模式,因此在运行中,激励出测量变换器MW的如下谐振振荡作为有效振荡,它们一方面具有对流动介质的质量流率上尽可能高的灵敏度,并且另一方面其谐振频率也在很大程度上依赖于在测量管中引导的介质的典型地也随时间变化的密度P,因此能够实现对质量流率的很小的波动以及介质密度的很小的波动的很高的分辨率。
[0059]在这里示出的测量变换器中,例如测量管M围绕将其两个管端部M+、M#假想连接的虚拟的振荡轴线的弯曲振荡对于作为有效振荡的使用来说已经被证实是特别适宜的,如图7示意性示出的那样,这些弯曲振荡在测量管的整个振荡长度上具有正好四个振荡波节,也就是正好三个振荡波腹。因此,根据本发明的另一设计方案,振荡激励器E设置成用于激励出测量管M的如下振荡作为有效振荡,如图7示意性示出的那样,这些振荡具有三个振荡波腹,也就是四个振荡波节。这些振荡波节在测量变换器的至少一个虚拟的投影平面中位于提及的将两个管端部M+、M#彼此假想连接的虚拟的振荡轴线上。
[0060]由于借助被介质穿流的测量管的有效振荡产生的科里奥利力,除了该有效振荡之夕卜,测量管也附加地实施有科里奥利振荡,即通过科里奥利力感应出的或能感应出的围绕其静态的静止位置的振荡,这些振荡具有相应于有效频率的频率。该科里奥利振荡例如可以相
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