DE10137921A1

DE10137921A1 - Coriolis type mass flow meter has a tensioning adjustment mechanism that can be set to match fluid properties so that asymmetries or anisotropies in the measurement flow medium caused by interference vibrations are suppressed

Info

Publication number: DE10137921A1
Application number: DE2001137921
Authority: DE
Inventors: Armin Gasch; Peter Riegler; Manfred Wetzko; Wolfgang Waldi; Troy Wray
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Priority date: 2001-08-02
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2003-02-13

Abstract

Method for determination of the mass flow rate of a fluid medium (100) through a measurement pipe (2) that is contained and supported by a support pipe (3, 4) that is used to excite vibrations in the measurement pipe so that Coriolis mass flow measurements can be made. To prevent asymmetries or anisotropies in the measurement flow medium the measurement arrangement is tensioned to match the properties of the fluid medium either prior to, or during measurements. An Independent claim is made for a Coriolis type mass flow measurement device wherein the support pipe for the measurement pipe is in contact with a tensioning and adjustment device (7) with which a defined tensile force can be applied to balance out asymmetries or anisotropies.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Massendurchflusses von strömenden Medien gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Patentanspruch 3. The invention relates to a method for determining the mass flow of flowing media according to the preamble of claim 1 and a Device for performing the method according to claim 3.

Solche Verfahren und Vorrichtungen zum Bestimmen des Massendurchflusses von strömenden Medien kommen in zunehmendem Maße in technischen Prozessen und Anlagen zur Anwendung. Such methods and devices for determining the mass flow of flowing media increasingly come in technical processes and Equipment for use.

Aus der US-PS 5,531,126 eine Messvorrichtung bekannt, bei der zur Massenbestimmung von strömenden Medien die Wirkung der Corioliskraft genutzt wird. Die Messvorrichtung umfasst ein durchströmtes, beidseitig eingespanntes Rohr, das mit Hilfe eines Erregers zu wenigstens einer Grundschwingung und/oder einer Oberschwingung angeregt wird. Das in dem Rohr strömende Medium ist neben seiner translatorischen Eigenbewegung und der Schwingungsbewegung des Rohres zusätzlich der Corioliskraft unterworfen, welche die Schwingungen des Rohres, entsprechend der Bewegungsrichtung, etwas hemmt oder fördert. Bei den bereits bekannten Messvorrichtungen dieser Art wird diese Phasendifferenz mit Hilfe von wenigstens zwei Sensoren erfasst, die versetzt an dem Meßrohr angebracht sind. Die Größe der Phasendifferenz ist proportional zu dem Massenstrom durch das Meßvolumen. Die bekannten Messvorrichtungen dieser Art sind mechanisch sehr schlecht justiert. Vibrationen des äußeren Rohrsystems und Kräfte, die von dem schwingenden Meßrohr auf das Rohrleitungssystem übertragen werden, führen zu Störsignalen, die eine zuverlässige Signalauswertung verhindern. Wegen der hohen Vorspannung, die das Messrohr bei der Fertigung erfährt, wird es beim Auftreten von Schwingungen einer hohen mechanischen Wechselbelastung ausgesetzt, wodurch seine Lebensdauer und damit auch die der Messvorrichtung herabgesetzt wird. From US Pat. No. 5,531,126 a measuring device is known in which the Mass determination of flowing media the effect of the Coriolis force is used. The Measuring device comprises a flowed tube, clamped on both sides, which with the help an exciter to at least one fundamental vibration and / or one Harmonic is excited. The medium flowing in the tube is next to it translatory inherent movement and the oscillatory movement of the tube additionally the Coriolis force subjected to the vibrations of the tube, corresponding to the Direction of movement, something inhibits or promotes. With the already known This phase difference is measured with the aid of at least two sensors detected, which are attached to the measuring tube offset. The size of the phase difference is proportional to the mass flow through the measuring volume. The well-known Measuring devices of this type are mechanically very poorly adjusted. Vibrations of the outer pipe system and forces exerted by the vibrating measuring pipe on the Piping system transmitted lead to interference signals that are reliable Prevent signal evaluation. Because of the high preload that the measuring tube at Manufacturing experience, it becomes high when vibrations occur exposed to mechanical alternating loads, which increases its service life and therefore also that the measuring device is reduced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem der Massendurchfluss von strömenden Medien exakt bestimmt werden kann. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Messvorrichtung zu schaffen, mit der das Verfahren durchgeführt werden kann, und bei der die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile ausgeschlossen sind. The invention has for its object to show a method by which Mass flow of flowing media can be determined exactly. Further lies the invention has for its object to provide a measuring device with which Process can be carried out, and in which from the prior art known disadvantages are excluded.

Die Aufgabe das Verfahren betreffend wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. The task relating to the method is characterized by the features of the claim 1 solved.

Die Aufgabe die Vorrichtung betreffend wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 3 gelöst. The object of the device is characterized by the features of the claim 3 solved.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die Vorspannung an die Eigenschaften des strömenden Mediums vor und/oder während einer jeder Messung anzupassen, so dass die Asymmetrien und/oder Anisotropien der Vorspannung ausgeglichen werden. Erfindungsgemäß kann bei Bedarf auf das Messrohr der Messvorrichtung vor und/oder während einer jeder Messung eine definierte Zugspannung ausgeübt werden. Durch eine aktive Kontrolle der Vorspannung lassen sich Ungenauigkeiten und Verdrillungen ausgleichen, die während der Produktion des Messrohrs entstanden sind. Erfindungsgemäß weist die Messvorrichtung eine Spann- und Justierungsvorrichtung auf, die mit federnden Bauelementen ausgerüstet ist. Die Spann- und Justierungsvorrichtung steht mit den Abstützrohren in mechanischer Verbindung, die das Messrohr konzentrisch umgeben und über Flansche fest damit verbunden sind. Mit Hilfe der federnden Bauelemente kann eine definierte Druckkraft auf die Abstützrohre ausgeübt werden, die als Zugkraft auf das Messrohr übertragen wird. Die Messvorrichtung kann so ausgebildet werden, dass jedes federnde Bauelement für sich zum Einstellen von unterschiedlichen Vorspannungen und/oder Steifigkeiten in verschiedenen Ebenen des Meßrohres angesteuert werden kann. Damit ist es möglich, in der gesamten Messvorrichtung eine gleichmäßige Spannungsverteilung zu erreichen, Asymmetrien und/oder Anisotropien zu beseitigen, sowie durch Fertigungstoleranzen verursachte ungleichmäßige Massenverteilungen auszugleichen. With the method according to the invention it is possible to apply the bias to the Properties of the flowing medium before and / or during each measurement adjust so that the asymmetries and / or anisotropies of the bias be balanced. According to the invention, the measuring tube can be attached to the measuring tube if necessary Measuring device a defined tensile stress before and / or during each measurement be exercised. By actively checking the preload Compensate for inaccuracies and twists that occur during the production of the measuring tube have arisen. According to the invention, the measuring device has a clamping and Adjustment device, which is equipped with resilient components. The tension and Adjustment device is in mechanical connection with the support tubes surround the measuring tube concentrically and are firmly connected to it via flanges. With the help of the resilient components, a defined pressure force on the Support tubes are exercised, which is transmitted as a tensile force to the measuring tube. The Measuring device can be designed so that each resilient component by itself for setting different preloads and / or stiffness in different levels of the measuring tube can be controlled. This makes it possible to to achieve an even voltage distribution of the entire measuring device, Eliminate asymmetries and / or anisotropies, as well as manufacturing tolerances caused uneven mass distributions to compensate.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann gleichzeitig zur Anregung des Meßrohres genutzt werden. So lassen sich transversale Biegeschwingungen durch wechselseitiges Ändern der Vorspannung anregen, was mit mehreren federnden Bauelemente erreicht werden kann, die getrennt voneinander angesteuert werden können. Zudem kann erreicht werden, daß zwei orthogonal zueinander schwingende Moden unterschiedliche Dispersionsrelationen aufweisen. The device according to the invention can simultaneously excite the measuring tube be used. In this way, transverse bending vibrations can be carried out stimulate mutual changing of the bias, what with several resilient components can be achieved, which can be controlled separately. moreover can be achieved that two mutually orthogonal modes have different dispersion relations.

Um die Lebensdauer der Messvorrichtung zu erhöhen, kann für jeden Temperaturbereich die optimale Vorspannung eingestellt werden. Durch das Vergrößern der Vorspannung läßt sich die Arbeitstemperatur der erfindungsgemäßen Messvorrichtung erhöhen. Durch eine Variation der Vorspannung während des Betriebs der Messvorrichtung kann das Messsignal bei verschiedenen Frequenzen analysiert werden. Damit lassen sich Störeinflüsse eliminieren. To increase the life of the measuring device, for everyone Temperature range, the optimal preload can be set. By enlarging the The working temperature of the measuring device according to the invention can be preloaded increase. By varying the bias during operation of the Measuring device, the measurement signal can be analyzed at different frequencies. This allows interference to be eliminated.

Weitere erfinderische Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet. Further inventive features are characterized in the dependent claims.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von schematischen Zeichnungen näher erläutert. The invention is explained in more detail below with the aid of schematic drawings explained.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Messvorrichtung, Fig. 1 shows a measuring apparatus according to the invention,

Fig. 2 ein Spannungsdiagramm, Fig. 2 is a voltage diagram,

Fig. 3 eine Variante der in Fig. 1 dargestellten Messvorrichtung, Fig. 3 shows a variant of the measuring apparatus shown in Fig. 1,

Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch die Messvorrichtung 1 entlang der Linie A-A' gemäß Fig. 3, Fig. 5 eine zweite Variante der in Fig. 1 dargestellten Messvorrichtung, Fig. 4 is a vertical section through the measuring device 1 along the line AA 'in Fig. 3, Fig. 5 shows a second variant of the measuring apparatus shown in Fig. 1,

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform einer Messvorrichtung. Fig. 6 shows a further embodiment of a measuring device.

Die in Fig. 1 dargestellte Messvorrichtung 1 umfasst im wesentlichen ein Messrohr 2, zwei Abstützrohre, 3 und 4, zwei Flansche 5 und 6, eine Spann- und Justierungsvorrichtung 7. Die beiden Abstützrohre 3 und 4 haben die gleichen Abmessungen. Ihre Innendurchmesser werden so groß gewählt, dass das Messrohr 2 konzentrisch innerhalb der beiden Abstützrohre 3 und 4 angeordnet werden kann. Am ersten Ende 3A, 4A eines jeden Abstützrohrs 3, 4 ist innen jeweils einer der beiden ringförmigen Flansche 5 und 6 angeordnet. Beide Flansche 5 und 6 werden von dem Messrohr 2 mittig durchsetzt. Sie bilden eine feste Verbindung zwischen den beiden Abstützrohren 3 und 4 und dem Messrohr 2. Die zweiten Enden 3B, 4B der beiden Abstützrohre 3 und 4 sind über die Spann- und Justierungsvorrichtung 7 mechanisch miteinander verbunden. Die Spann- und Justierungsvorrichtung 7 weist zwei zylindrische Bauteile 8 und 9 auf, die teilweise beweglich ineinander gefügt sind. Das erste Bauteil 8 ist durch einen nach innen gerichteten Flansch 8S in zwei Abschnitte 8A und einen Abschnitt 8B unterteilt. Der Innendurchmesser des ersten Abschnitts 8A ist so bemessen, dass das zweite Ende des ersten Abstützrohrs 3 eingesetzt werden kann. Innerhalb des zweiten Abschnitts 8B sind mehrere federnde Bauelemente 9 angeordnet. Der Innendurchmesser des zweiten Abschnitts 8B ist so groß ausgebildet, dass der erste Abschnitt 9A des zweiten Bauteils 9 so eingefügt werden kann, dass er die federnden Bauelemente 10 umgibt und zudem parallel zu der Längsachse des Messrohrs 2 bewegt werden kann. Die federnden Bauelemente 10 sind bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Tellerfedern oder Spiralfedern ausgebildet. Das zweite Bauteil 9 weist einen zweiten Abschnitt 9B auf. Der Innendurchmesser dieses zweiten Abschnitts 9B ist an den Außendurchmesser des Messrohrs 2 und der zugehörige Außendurchmesser ist an den Innendurchmesser des zweiten Abstützrohrs 4 angepasst. Damit kann das Bauteil 9 auf das Messrohr 2 aufgeschoben und gleichzeitig in das zweite Ende 4B des Abstützrohrs 3 gesteckt werden. Um das zweite Ende 4B des Abstützrohrs 4 ist außen ein Flansch 9K angeordnet, der mit Bohrungen 12, versehen ist, die in vorgebbarem Abstand voneinander angeordnet sind. Durch jede Bohrung 12 ist eine Spindel 11 geführt. Die Enden 11A der Spindeln 11 sind in Bohrungen 12 eines Flansches 9F angeordnet, der nach außen weisend am Bauteil 9 angeordnet ist. Wie bereits oben erwähnt, ist der Innendurchmesser des Abschnitts 9B kleiner ist als der des Abschnitts 9A, der die federnden Bauelement 10 umgibt. Die innere Begrenzung des Abschnitts 9B dient damit gleichzeitig als Anschlag für die federnden Bauelemente 10. Je nach dem in welche Richtung die Spindeln 11 parallel zur Längsachse des Messrohrs 2 bewegt werden, werden die federnden Bauelemente 10 zusammengedrückt oder entspannt. Damit können definierte Druckkräfte auf die beiden Abstützrohre 3 und 4 bzw. Zugkräfte vorgebbarer Größe über die beiden Flansche 5 und 6 auf das Messrohr 2 ausgeübt werden. Die Kraft der federnden Bauelemente 10 wird unter anderem auch durch eine entsprechende Auswahl des Werkstoffs, der für ihre Herstellung verwendet wird, so dimensioniert, dass mit der Spann- und Justierungsvorrichtung 7 immer eine exakte Zugspannung auf das Messrohr 2 ausgeübt werden kann. Damit kann die Vorspannung variiert und an Prozeßbedingungen, wie beispielsweise die Temperatur eines Mediums 100, welches das Messrohr 2 gerade durchströmt, voll angepasst werden. Vorzugsweise wird die Federcharakteristik derart gewählt, daß eine Temperaturänderung des Messrohres 2 nur eine geringe Variation der Vorspannung erfordert. The measuring device 1 shown in Fig. 1 essentially comprises a measurement tube 2, two supporting tubes, 3 and 4, two flanges 5 and 6, a tensioning and adjustment device 7. The two support tubes 3 and 4 have the same dimensions. Their inside diameters are chosen so large that the measuring tube 2 can be arranged concentrically within the two support tubes 3 and 4 . At the first end 3 A, 4 A of each support tube 3 , 4 , one of the two annular flanges 5 and 6 is arranged on the inside. Both flanges 5 and 6 are penetrated centrally by the measuring tube 2 . They form a fixed connection between the two support tubes 3 and 4 and the measuring tube 2 . The second ends 3 B, 4 B of the two support tubes 3 and 4 are mechanically connected to one another via the tensioning and adjusting device 7 . The tensioning and adjusting device 7 has two cylindrical components 8 and 9 , which are partially movably fitted into one another. The first component 8 is divided into two sections 8 A and one section 8 B by an inwardly directed flange 8 S. The inside diameter of the first section 8 A is dimensioned such that the second end of the first support tube 3 can be used. Within the second section B 8 a plurality of resilient elements 9 are arranged. The inside diameter of the second section 8 B is so large that the first section 9 A of the second component 9 can be inserted in such a way that it surrounds the resilient components 10 and can also be moved parallel to the longitudinal axis of the measuring tube 2 . The resilient components 10 are formed in the embodiment shown here as disc springs or spiral springs. The second component 9 has a second section 9B . The inner diameter of this second section 9 B is adapted to the outer diameter of the measuring tube 2 and the associated outer diameter is adapted to the inner diameter of the second support tube 4 . The component 9 can thus be pushed onto the measuring tube 2 and at the same time inserted into the second end 4 B of the support tube 3 . Around the second end 4 B of the support tube 4 , a flange 9 K is arranged on the outside, which is provided with bores 12 , which are arranged at a predeterminable distance from one another. A spindle 11 is guided through each bore 12 . The ends 11 A of the spindles 11 are arranged in bores 12 of a flange 9 F which is arranged on the component 9 facing outwards. As already mentioned above, the inner diameter of the section 9 B is smaller than that of the section 9 A which surrounds the resilient component 10 . The inner boundary of section 9 B thus also serves as a stop for the resilient components 10 . Depending on the direction in which the spindles 11 are moved parallel to the longitudinal axis of the measuring tube 2 , the resilient components 10 are compressed or relaxed. Defined compressive forces can thus be exerted on the two support tubes 3 and 4 or tensile forces of a predeterminable size via the two flanges 5 and 6 on the measuring tube 2 . The force of the resilient components 10 is dimensioned, inter alia, by a corresponding selection of the material used for their production such that an exact tensile stress can always be exerted on the measuring tube 2 with the tensioning and adjusting device 7 . The bias can thus be varied and fully adapted to process conditions, such as the temperature of a medium 100 which is flowing through the measuring tube 2 . The spring characteristic is preferably selected such that a change in temperature of the measuring tube 2 requires only a slight variation in the pretension.

Fig. 2 zeigt die Spannungs-Dehnungskurve eines eingespannten Messrohres 2 bei zwei Temperaturen T₀ und T. Zudem ist die Kennlinie einer Feder dargestellt. Die Federspannung und Rohrspannung sind einander entgegengesetzt und halten sich bei der Temperatur T₀ im Arbeitspunkt AP₀ im Gleichgewicht. Das entspricht einer Dehnung ε₀ und einer zugehörigen Spannung so. Bei einer Temperaturänderung des Messrohres 2 von T₀ auf T, wobei T größer als T₀ ist, stellt sich ein neues Gleichgewicht im Arbeitspunkt AP₁ ein. Hierbei unterscheiden sich die Spannungen σ₀ und σ₁ weniger voneinander als es ohne die Feder der Fall ist. Ohne eine Feder würde sich die Vorrichtung 1 auf den Arbeitspunkt AP₀ ^T mit der zugehörigen Spannung s₀ ^T einstellen. Fig. 2 shows the stress-strain curve of a clamped measuring tube 2 at two temperatures T ₀ and T. In addition, the characteristic curve of a spring is shown. The spring tension and pipe tension are opposed to each other and keep in equilibrium at the temperature T ₀ in the working point AP ₀ . This corresponds to an elongation ε ₀ and an associated stress. When the temperature of the measuring tube 2 changes from T ₀ to T, where T is greater than T ₀ , a new equilibrium is established in the working point AP ₁ . The stresses σ ₀ and σ ₁ differ less from each other than is the case without the spring. Without a spring, the device 1 would adjust to the operating point AP ₀ ^T with the associated voltage s ₀ ^T.

Die in Fig. 3 dargestellte Messvorrichtung 1 umfasst ebenfalls 1 ein Messrohr 2, zwei Abstützrohre, 3 und 4, zwei Flansche 5 und 6 und eine Spann- und Justierungsvorrichtung 7. Die Spann- und Justierungsvorrichtung 7 ist auch hierbei aus zwei zylindrischen Bauteilen 8 und 9 zusammengefügt, die teilweise ineinander greifen. Das erste Bauteil 8 ist mit einem nach innen gerichteten Flansch 8S versehen, der in einem geringen Abstand vom ersten Ende 8C des Bauteils 8 geführt ist. Der Innendurchmesser des Bauteils 8 ist bis zu dem Flansch 8S so bemessen, dass das zweite Ende 3B des ersten Abstützrohrs 3 eingesetzt werden kann. Der Flansch 8S dient als Anschlag für das erste Abstützrohr 3. Das Bauteil 8 ist im Bereich des Flansches 8S zudem mit einem nach außen gerichteten Flansch 8F versehen. Zwischen dem Flansch 8F und dem zweiten Ende 8D des Bauteils 8 ist dessen Innendurchmesser so groß ausgebildet, dass der erste Abschnitt 9A des zweiten Bauteils 9 bereichsweise darin angeordnet und bewegt werden kann. Das Bauteil 9 ist mit einem nach außen gerichteten Flansch 9F versehen. Auf dem ersten Ende des Abstützrohrs 4 ist ein ebenfalls nach außen gerichteter Flansch 9K angeordnet, der mit dem Abstützrohr fest verbunden ist. Die drei Flansche 8F, 9F, 9K sind etwa gleich breit, und mit mindestens jeweils zwei gleich großen, miteinander fluchtenden Bohrungen 12 versehen. Durch die Bohrungen 12 sind Bolzen 15 gesteckt, deren Längsachsen parallel zu der Längsachse des Messrohrs 2 ausgerichtet sind. Zwischen den beiden Flanschen 8F und 9F ist um jeden Bolzen 15 eine Spiralfeder 10 angeordnet. Die Flansche 9F sitzen fest auf den Bolzen 15 auf. Werden die Bolzen 15 bewegt, so werden die Flansche 9F mit bewegt, und die Spiralfedern 10 je nach Bewegungsrichtung der Bolzen 15 gespannt oder entspannt. Damit werden mehr oder weniger große Druckkräfte auf die Abstützrohre 3 und 4 und gleichzeitig entsprechende Zugkräfte auf das Messrohr 2 ausgeübt. Die Bolzen 15 sind an den ersten Ende 15A mit elektrisch ansteuerbaren Aktoren 16 versehen, mit deren Hilfe sie 15 bewegt werden. Als Aktoren können elektrische Linearantriebe, pneumatisch oder hydraulische Stellglieder oder Piezostellglieder (hier nicht dargestellt) verwendet werden. Wird das Bauteil 9 in mehrere Abschnitte unterteilt, deren Längsachsen parallel zu dem Messrohr 2 ausgerichtet sind, wobei jedem Abschnitt (hier nicht dargestellt) ein Bolzen 15 zugeordnet ist, so kann jede Feder 10 unabhängig von den anderen angesteuert und entspannt oder gespannt werden kann. The measuring device 1 shown in FIG. 3 likewise comprises 1 a measuring tube 2 , two support tubes 3 and 4 , two flanges 5 and 6 and a tensioning and adjusting device 7 . The tensioning and adjustment device 7 is also assembled here from two cylindrical components 8 and 9 which partially interlock. The first component 8 is provided with an inwardly directed flange 8 S, which is guided at a short distance from the first end 8 C of the component 8 . The inner diameter of the component 8 is dimensioned up to the flange 8 S so that the second end 3 B of the first support tube 3 can be used. The flange 8 S serves as a stop for the first support tube 3 . The component 8 is also provided in the region of the flange 8 S with an outwardly directed flange 8 F. Between the flange 8 F and the second end 8 D of the component 8 , its inside diameter is so large that the first section 9 A of the second component 9 can be arranged and moved therein in regions. The component 9 is provided with an outwardly directed flange 9 F. On the first end of the support tube 4 there is also an outwardly directed flange 9 K which is firmly connected to the support tube. The three flanges 8 F, 9 F, 9 K are approximately the same width, and are each provided with at least two equally large, mutually aligned bores 12 . Bolts 15 are inserted through the bores 12 , the longitudinal axes of which are aligned parallel to the longitudinal axis of the measuring tube 2 . Between the two flanges 8 F and 9 F, a coil spring 10 is arranged around each bolt 15 . The flanges 9 F sit firmly on the bolt 15 . If the bolts 15 are moved, the flanges 9 F are also moved, and the coil springs 10 are tensioned or relaxed depending on the direction of movement of the bolts 15 . Thus, more or less large compressive forces are exerted on the support tubes 3 and 4 and, at the same time, corresponding tensile forces are exerted on the measuring tube 2 . The bolts 15 are provided at the first end 15 A with electrically controllable actuators 16 , with the aid of which they are moved 15 . Electric linear drives, pneumatic or hydraulic actuators or piezo actuators (not shown here) can be used as actuators. If the component 9 is divided into several sections, the longitudinal axes of which are aligned parallel to the measuring tube 2 , with each section (not shown here) being assigned a bolt 15 , each spring 10 can be controlled and relaxed or tensioned independently of the others.

Die Spannung der Spiralfedern 10 wird mit Hilfe einer Steuer- und Auswerteeinheit 17 variiert und optimiert, die mit den Aktoren 16 in elektrischer Verbindung steht. Auf diese Weise ist es möglich, Verspannungen und Verdrillungen des Meßrohres 2 zu kompensieren. In der gesamten Messvorrichtung 1 kann damit eine gleichmäßige Spannungsverteilung erreicht und Asymmetrien und/oder Anisotropien können damit beseitigt werden. Die Justierung erfolgt beispielsweise durch einen geeigneten Regelalgorithmus, bei dem die gemessene Übertragungskurve des Meßsystems mit einer in der Steuer- und Auswerteeinheit 7 gespeicherten Referenzkurve verglichen und zur Deckung gebracht wird. The tension of the spiral springs 10 is varied and optimized with the aid of a control and evaluation unit 17 , which is in electrical connection with the actuators 16 . In this way it is possible to compensate for tension and twisting of the measuring tube 2 . A uniform voltage distribution can thus be achieved in the entire measuring device 1 and asymmetries and / or anisotropies can thus be eliminated. The adjustment is carried out, for example, by means of a suitable control algorithm in which the measured transmission curve of the measuring system is compared with a reference curve stored in the control and evaluation unit 7 and made to coincide.

Wie Fig. 4 zeigt, können durch das separate Ansteuern der federnden Bauelemente 10 auch gezielt Asymmetrien bzw. Anisotropien eingestellt werden. So ist es möglich, die Vorspannung in der Ebene A größer als in der Ebene B auszubilden. Damit lassen sich die Ausbreitungseigenschaften von senkrecht zueinander stehenden Schwingungsmoden gezielt voneinander trennen. As shown in FIG. 4, asymmetries or anisotropies can also be set in a targeted manner by separately actuating the resilient components 10 . It is thus possible to make the preload larger in plane A than in plane B. This allows the propagation properties of vibration modes that are perpendicular to each other to be separated from one another in a targeted manner.

Fig. 5 zeigt eine Messvorrichtung 1 mit einem Messrohr 2, zwei Abstützrohren, 3 und 4, zwei Flanschen 5 und 6, und einer Spann- und Justierungsvorrichtung 7. Die Abstützrohre 3 und 4 sind auch hierbei konzentrisch um das Messrohr 2 angeordnet und über die Flansche 5 und 6 damit verbunden, wie in Fig. 1 dargestellt und in der zugehörigen Beschreibung erläutert. Die Spann- und Justierungsvorrichtung 7 weist ein erstes zylinderförmiges Bauteil 8 auf, das von dem Abstützrohr 3 mittig durchsetzt wird. Das Bauteil 8 ist an seinem ersten Ende 8C mit einem nach innen weisenden Flansch 8S versehen, der das Abstützrohr 3 fest umschließt, wodurch eine feste Verbindung zwischen beiden Bauelementen 3 und 8 ausgebildet wird. Der Innendurchmesser des Bauteils 8 ist so bemessen, dass zwischen dem Abstützrohr 3 und der inneren Begrenzung des Bauteils 8 eine Spiralfeder 10 angeordnet werden kann, welche das Abstützrohr 3 umschließt. Das zweite Ende 4B des zweiten Abstützrohrs 4 ist von einem flanschähnlichen Bauteil 9K fest umschlossen. Dieses Bauteil 9K wird teilweise von einem ebenfalls zylinderförmigen Bauelement 9 umgeben, das entlang des Bauteils 9K parallel zur Längsachse des Messrohrs 2 bewegt werden kann. Das Bauelement 9 ist mit einem zylinderförmigen Stempel 18 versehen, der teilweise innerhalb des Bauelements 9 angeordnet und an seinem ersten Ende mit einem nach außen gerichteten Flansch 19 versehen ist. Die Abmessungen des Flanschs 19 sind so bemessen, dass er zwischen dem Bauteil 8 und dem Abstützrohr 3 bewegt werden kann. Mit Hilfe des Stempels 18 kann die Spiralfeder 10 mehr oder weniger gespannt werden. Der Stempel 18 wird durch das Bauelement 9 bewegt. Dieses wiederum wird mit Hilfe eines Zahnriemensantriebs 20 bewegt. Der Zahnriemensantrieb 20 ist mit der Außenfläche des Bauelements 9 und einer Zahnscheibe oder einem Kettenantrieb (hier nicht dargestellt) verbunden. Innerhalb des Bauelements 9 ist eine Trennwand 21 vorgesehen, die als Anschlag für das Abstützrohr 4 auf der einen Seite und den Stempel 18 auf der anderen Seite dient. Fig. 5 shows a measuring device 1 with a flow tube 2, two Abstützrohren, 3 and 4, two flanges 5 and 6 and a tensioning and adjustment device 7. The support tubes 3 and 4 are also arranged concentrically around the measuring tube 2 and connected to them via the flanges 5 and 6 , as shown in FIG. 1 and explained in the associated description. The tensioning and adjusting device 7 has a first cylindrical component 8 which is penetrated centrally by the support tube 3 . The component 8 is provided at its first end 8 C with an inward-facing flange 8 S which firmly encloses the support tube 3 , whereby a firm connection between the two components 3 and 8 is formed. The inside diameter of component 8 is dimensioned such that a spiral spring 10 , which surrounds support tube 3 , can be arranged between support tube 3 and the inner boundary of component 8 . The second end 4 B of the second support tube 4 is firmly enclosed by a flange-like component 9 K. This component 9 K is partially surrounded by a likewise cylindrical component 9 , which can be moved along the component 9 K parallel to the longitudinal axis of the measuring tube 2 . The component 9 is provided with a cylindrical stamp 18 , which is partially arranged within the component 9 and is provided at its first end with an outwardly directed flange 19 . The dimensions of the flange 19 are dimensioned such that it can be moved between the component 8 and the support tube 3 . With the help of the stamp 18 , the coil spring 10 can be tensioned more or less. The stamp 18 is moved by the component 9 . This in turn is moved with the aid of a toothed belt drive 20 . The toothed belt drive 20 is connected to the outer surface of the component 9 and a toothed pulley or a chain drive (not shown here). A partition 21 is provided within the component 9 and serves as a stop for the support tube 4 on one side and the stamp 18 on the other side.

Fig. 6 zeigt eine Messvorrichtung 1, die ist mit nur einem Abstützrohr 3 jedoch mit zwei Spann- und Justierungsvorrichtungen 7 versehen ist. Beide Spann- und Justierungsvorrichtungen sind gleich ausgebildet. Deshalb wird nachfolgend nur eine Spann- und Justierungsvorrichtung 7 beschrieben. Das Messrohr 2 ist mittig durch das Abstützrohr 3 hindurch geführt. Am ersten und am zweiten Ende des Abstützrohrs 3 ist jeweils ein nach außen gerichteter Flansch 9K befestigt, der mit wenigstens zwei in vorgebbarem Abstand voneinander angeordneten Bohrungen 12 versehen ist. Beidseitig des Abstützrohrs 3 ist symmetrisch im Abstand um das Messrohr 2 jeweils ein zylindrisches Bauteil 8 angeordnet. Dieses ist auf der dem Abstützrohr 3 zugewandten Seite mit einem nach innen gerichteten Flansch 8S versehen, der fest auf dem Messrohr 2 aufsitzt. Auf der dem Abstützrohr 3 abgewandten Seite ist das Bauteil 8 mit einem nach außen gerichteten Flansch 8F versehen. Dieser Flansch 8F ist mit wenigstens zwei in vorgebbarem Abstand voneinander angeordneten Bohrungen 12 versehen. Diese Bohrungen 12 sind ebenso groß sind wie die Bohrungen 12 des Flansches 9K und so angeordnet, dass sie mit diesen fluchten. Das Messerohr 2 wird von einem weiteren zylindrischen Bauteil 9 umgeben, dessen Innendurchmesser so bemessen ist, dass es über der Bauteil 8 geschoben werden kann. Das Bauteil 9 ist auf der dem Abstützrohr 3 zugewandten Seite mit einem Flansch 9F versehen. Dieser Flansch 9F ist mit wenigstens zwei in vorgebbarem Abstand voneinander angeordneten Bohrungen 12 versehen. Diese sind ebenso groß wie die Bohrungen 12 der Flansche 8F und 9K, und so angeordneten, dass sie mit diesen ebenfalls fluchten. Durch die Bohrungen 12 der Flansche 8F, 9F und 9K sind Spindeln 11 gesteckt. Jede Spindel 11 ist zwischen den Flanschen 8F und 9F von einer Spiralfeder 10 umgeben. Die Spindeln 11 können so bewegt werden, dass das Bauteil 9 mehr oder weniger fest gegen die Spiralfedern 10 gepresst wird. Damit wird beidseitig des Abstützrohrs 3 über die Flansche 8S eine einstellbare Zugkraft symmetrisch auf das Messrohr 2 ausgeübt. Fig. 6 shows a measuring device 1, which is however provided with only one supporting tube 3 with two clamping and adjustment devices 7. Both tensioning and adjustment devices are designed identically. Therefore, only one tensioning and adjustment device 7 is described below. The measuring tube 2 is guided through the center of the support tube 3 . At the first and at the second end of the support tube 3 , an outwardly directed flange 9 K is fastened, which is provided with at least two bores 12 arranged at a predetermined distance from one another. On both sides of the support tube 3 , a cylindrical component 8 is arranged symmetrically at a distance from the measuring tube 2 . This is provided on the side facing the support tube 3 with an inwardly directed flange 8 S which is firmly seated on the measuring tube 2 . On the side facing away from the support tube 3 , the component 8 is provided with an outwardly directed flange 8 F. This flange 8 F is provided with at least two bores 12 arranged at a predetermined distance from one another. These holes 12 are the same size as the holes 12 of the flange 9 K and are arranged so that they are flush with them. The measuring tube 2 is surrounded by a further cylindrical component 9 , the inside diameter of which is dimensioned such that it can be pushed over the component 8 . The component 9 is provided on the supporting tube 3 facing side with a flange 9 F. This flange 9 F is provided with at least two bores 12 arranged at a predeterminable distance from one another. These are the same size as the bores 12 of the flanges 8 F and 9 K, and are arranged so that they are also flush with them. Spindles 11 are inserted through the bores 12 of the flanges 8 F, 9 F and 9 K. Each spindle 11 is surrounded by a spiral spring 10 between the flanges 8 F and 9 F. The spindles 11 can be moved such that the component 9 is pressed more or less firmly against the coil springs 10 . An adjustable tensile force is thus exerted symmetrically on the measuring tube 2 on both sides of the support tube 3 via the flanges 8 S.

Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellten federnden Bauelemente 10 können bei Bedarf auch durch mechanische Stellschrauben mit und ohne Getriebe bzw. hydraulische oder pneumatische Stellelemente (hier nicht dargestellt) ersetzt werden. Ferner ist es möglich die federnden Bauelemente 10, durch ein oder mehrere direkt oder indirekt beheizte Dehnungsstäbe aus Metall oder Keramik zur Veränderung der Vorspannung einzusetzen. The resilient components 10 shown in FIGS. 1 to 5 can, if necessary, also be replaced by mechanical adjusting screws with and without gears or hydraulic or pneumatic adjusting elements (not shown here). Furthermore, it is possible to use the resilient components 10 through one or more directly or indirectly heated expansion rods made of metal or ceramic to change the pretension.

An Stelle der federnden Bauelemente 10 können auch piezoelektrische Aktoren verwendet werden. Diese Aktoren lassen sich einzeln ansteuern. Dieses kann beispielsweise durch das Anlegen einer Spannung erreicht wird. Damit wird die Größe dieser Aktoren verändert und somit eine steuerbare Veränderung der Vorspannung erreicht. Durch eine überlagerte Wechselspannung können die piezoelektrischen Aktoren auch zur Anregung von Schwingungsmoden im Messrohr herangezogen werden. Werden die piezoelektrischen Aktoren beispielsweise um 180° phasenversetzt angesteuert, so wird eine transversale Biegeschwingung erzeugt. Werden die piezoelektrischen Aktoren (hier nicht dargestellt) nacheinander mit einer Phasenverschiebung von 90° angesteuert, so kann durch die erzeugten Spannungsänderungen eine Torsionsschwingung angeregt werden. Außerdem können die piezoelektrischen Aktoren durch ein geeignetes aufgeprägtes Modulationssignal derart angesteuert werden, daß eine aktive Unterdrückung von Störungen und Vibrationen erfolgt. Instead of the resilient components 10 , piezoelectric actuators can also be used. These actuators can be controlled individually. This can be achieved, for example, by applying a voltage. This changes the size of these actuators and thus achieves a controllable change in the preload. With a superimposed AC voltage, the piezoelectric actuators can also be used to excite vibration modes in the measuring tube. If the piezoelectric actuators are driven out of phase by 180 °, for example, a transverse bending oscillation is generated. If the piezoelectric actuators (not shown here) are controlled in succession with a phase shift of 90 °, a torsional oscillation can be excited by the voltage changes generated. In addition, the piezoelectric actuators can be controlled by a suitable impressed modulation signal in such a way that interference and vibrations are actively suppressed.

Claims

1. A method for determining the mass flow of flowing media ( 100 ) with a measuring tube ( 2 ) on which a bias acts, characterized in that by adjusting the bias to the properties of the flowing medium ( 100 ) before and / or during a the asymmetries and / or anisotropies of the bias are compensated for each measurement.

2. The method according to claim 1, characterized in that a tensile stress of a defined size is exerted on the measuring tube ( 2 ) before and / or during each measurement.

3. Measuring device for determining the mass flow of flowing media ( 100 ) with a measuring tube ( 2 ) which is held concentrically between the flanges ( 5 , 6 ) by at least one support tube ( 3 , 4 ), in particular for carrying out the method according to claim 1 , characterized in that each support tube ( 3 , 4 ) is in contact with at least one tensioning and adjusting device ( 7 ).

4. The device according to claim 3, characterized in that two support tubes ( 3 and 4 ) are provided with the same dimensions, and that the second ends ( 3 B, 4 B) of the support tubes ( 3 and 4 ) via a tensioning and adjusting device ( 7 ) are mechanically connected to each other, that the measuring tube ( 2 ) is held concentrically within the two support tubes ( 3 and 4 ), and that each support tube ( 3 , 4 ) at the first end ( 3 A, 4 A) with one after internally directed flange ( 5 , 6 ) is provided, of which the measuring tube ( 2 ) is symmetrically surrounded and firmly enclosed.

5. The device according to claim 3, characterized in that each tensioning and adjustment device ( 7 ) is composed of at least two partially intermeshing cylindrical components ( 8 and 9 ), and components ( 10 ) exerting compressive forces in the form of disc springs, spiral springs, mechanical adjusting screws, hydraulic and / or pneumatic adjusting elements, directly or indirectly heatable expansion rods or piezoelectric actuators.

6. Device according to one of claims 3 to 5, that the clamping and adjusting device ( 7 ) has a first cylindrical, hollow component ( 8 ), which through an inwardly directed flange ( 8 S) in a first section ( 8 A) and a second section ( 8 B) is divided, which have different inner diameters, that the second end ( 8 B) of the first support tube ( 3 ) is inserted into the first section ( 8 A), that within the second section ( 8 A) of the component ( 8 ), resilient components ( 10 ) are arranged such that the tensioning and adjustment device ( 7 ) has a second cylindrical, hollow component ( 9 ) which has two sections ( 9 A and 9 B) with different inside and outside diameters that the first section ( 9 A) of the component ( 9 ) is at least partially displaceable between the inner surfaces of the section ( 8 B) and the resilient components ( 10 ), that the second section ( 9 B) of the component ( 9 ) is firmly inserted into the second end ( 4 B) of the second support tube ( 4 ), that the second component ( 9 ) has an outwardly directed flange ( 9 F), and at the second end ( 4 B) of the support tube ( 4 ) a flange ( 9 K) which is also directed outwards and is firmly connected to it that the flanges ( 9 F, 9 K) have mutually aligned bores ( 12 ) which are arranged at a predetermined distance from one another, and that through two bores ( 12 ) a spindle ( 11 ) is guided, which is aligned parallel to the longitudinal axis of the measuring tube ( 2 ).

7. Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that the component ( 8 ) of the clamping and adjusting device ( 7 ) has an outwardly directed flange ( 8 K) and through an inwardly directed flange ( 8 S) in a first section ( 8 A) and a second section ( 8 B) are divided, which have different inner diameters, that in the first section ( 8 A) the second end ( 8 B) of the first support tube ( 3 ) and the first section ( 9 A) of the component ( 9 ) is arranged movably within the second section ( 8 B) of the component ( 8 ) such that the second section ( 9 B) of the component ( 8 B) with an outwardly directed flange ( 9 F) provided and on the second end of the support tube ( 4 ) an outwardly directed flange ( 9 K) is arranged and firmly connected to it that all flanges ( 8 K, 9 F and 9 K) have aligned bores ( 12 ), the Axes parallel to the longitudinal axis of the measuring tube ( 2 ) are aligned, a bolt ( 15 ) is inserted through each bore ( 12 ), at the first end ( 15 A) of which electrically controllable actuators ( 16 ) are installed, which are equipped with an evaluation and control unit ( 17 ) are connected, and that around each bolt ( 15 ) between the two flanges ( 8 F and 9 F) a resilient component ( 10 ) is arranged.

8. Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that the first end ( 8 C) of the component ( 8 ) of the tensioning and adjustment device ( 7 ) is provided with an inwardly facing flange ( 8 S) which is the support tube ( 3 ) firmly surrounds that a spiral spring ( 10 ) is arranged around the first support tube ( 3 ) in the area of the component ( 8 ), that the second end ( 4 B) of the second support tube ( 4 ) is supported by a flange-like component ( 9 K ) is firmly enclosed, which is also partially surrounded by a cylindrical component ( 9 ) that can be moved along the component ( 9 K) parallel to the longitudinal axis of the measuring tube ( 2 ), that the component ( 9 ) is provided with a stamp ( 18 ) is provided, which is partially arranged within the component ( 9 ), that an outwardly directed flange ( 19 ) is provided at the end ( 18 A) of the stamp ( 18 ) arranged outside the component ( 9 ), that the dimensions of the flange ( 19 ) are dimensioned so that It can be moved between the component ( 8 ) and the support tube ( 3 ) and can be pressed against the coil spring ( 10 ) such that the component ( 9 ) is in mechanical connection with a toothed belt drive ( 20 ) which is connected to the component ( 9 ) in is a mechanical connection, and that within the component ( 9 ) a partition ( 21 ) is provided, which is provided as a stop for the support tube ( 4 ) on one side and the stamp ( 18 ) on the other side.

9. Device according to one of claims 3 and 4, characterized in that a concentrically permeated from the measuring tube (2) support tube (3) is provided, whose two ends (3 C, 3 D), each having a tensioning and adjustment device (7 ) are in mechanical connection.

10. Device according to one of claims 3 to 5 and 9, characterized in that around each end ( 3 A, 3 B) of the support tube ( 3 ) an outwardly directed, firmly connected flange ( 9 K) is arranged, with at least two bores 12 arranged at a distance from one another is provided on both sides of the support tube 3, a cylindrical component ( 8 ) concentrically surrounding the measuring tube ( 2 ) is arranged, which on the side facing the support tube 3 with an inwardly directed flange ( 8 S) is provided, which sits on the measuring tube ( 2 ) and is firmly connected to it, that the component ( 8 ) on the side facing away from the support tube ( 3 ) is provided with an outwardly directed flange ( 8 F), which is spaced at least two bores ( 12 ) arranged from each other, which are aligned with the bores 12 of the flange ( 9 K), that the measuring tube ( 2 ) is surrounded by a further cylindrical component ( 9 ) which is connected via the component ( 8 ) that the component ( 9 ) is provided on the side facing the support tube ( 3 ) with a flange ( 9 F) which is provided with at least two spaced bores ( 12 ) which are aligned with the bores ( 12 ) of the flanges ( 8 F, 9 K) are aligned, that spindles ( 11 ) are inserted through the bores ( 12 ), that each spindle ( 11 ) between the flanges ( 8 F and 9 F) is surrounded by a spiral spring ( 10 ) against which the flange ( 9 F) can be pressed.