DE102008039045A1

DE102008039045A1 - Sensor in mikromechanischer Bauweise

Info

Publication number: DE102008039045A1
Application number: DE102008039045A
Authority: DE
Inventors: Mamadi Dr. Keita; Christian Schütze; Jenish Gheewala
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG; Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 2008-08-21
Filing date: 2008-08-21
Publication date: 2010-02-25
Also published as: US8336395B2; WO2010020525A1; EP2316005A1; US20100043569A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Messwandler vom Vibrationstyp 1 zum Messen eines Massendurchflusses eines strömenden Mediums, mit zwei geraden Messrohren 2 zum Führen des Mediums, wobei die Messrohre 2 parallel zueinander angeordnet sind und der Messwandler in mikromechanischer Bauweise ausgeführt ist. Der erfindungsgemäße Messwandler vom Vibrationstyp 1 erlaubt die zuverlässige Messung kleinster Massendurchflüsse eines strömenden Mediums, wie beispielsweise einer Flüssigkeit oder eines Gases.

Description

Die Erfindung betrifft einen Messwandler vom Vibrationstyp zum Messen eines Massendurchflusses eines strömenden Mediums.
Zur Ermittlung des Massendurchflusses eines in einer Rohrleitung strömenden Mediums, beispielsweise einer Flüssigkeit und/oder eines Gases, werden oftmals insbesondere als Coriolis-Massendurchflussmesser ausgebildete Messgeräte verwendet, die mittels eines Messwandlers vom Vibrationstyp und einer daran angeschlossenen Betriebs- und Auswerteelektronik im strömenden Medium Corioliskräfte induzieren und von diesen abgeleitet ein Messsignal erzeugen. Derartige Messgeräte mit einem Messwandler vom Vibrationstyp sind seit langem bekannt und haben sich gleichermaßen im industriellen Einsatz etabliert.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Realisierungen von Coriolis-Massendurchflussmessern mit jeweils einem Messwandler vom Vibrationstyp bekannt, wobei der Messwandler im Wesentlichen ein gerades, im Betrieb vibrierendes Messrohr zum Führen des Mediums umfasst, und wobei das Messrohr über ein einlassseitig einmündendes Einlassrohrstück und über ein auslassseitig einmündendes Auslassrohrstück mit der Rohrleitung kommuniziert. Ferner weisen derartige Realisierungen vielfach eine Erregeranordnung auf, die das Messrohr im Betrieb mittels wenigstens eines darauf einwirkenden elektromechanischen, insbesondere elektro-dynamischen, Schwingungserregers zu Biegeschwingungen anregt, und eine Sensoranordnung auf, welche mit insbesondere elektro-dynamischen Schwingungssensoren zum zumindest punktuellen Erfassen einlassseitiger und auslassseitiger Schwingungen des Messrohrs und zum Erzeugen von vom Massendurchfluss beeinflussten elektrischen Sensorsignalen vorgesehen ist.
Gerade Messrohre bewirken im hindurchströmenden Medium Corioliskräfte, wenn sie zu Biegeschwingungen gemäß einer ersten Eigenschwingungsform, dem sogenannten Antriebs- oder auch Nutz-Mode, angeregt werden. Die Corioliskräfte führen wiederum dazu, dass den angeregten Biegeschwingungen koplanare Biegeschwingungen gemäß einer zweiten Eigenschwingungsform von höherer und/oder niederer Ordnung, dem sogenannten Coriolis-Mode, überlagert werden und dementsprechend die mittels der Sensoranordnung einlassseitig und auslassseitig erfassten Schwingungen eine auch vom Massendurchfluss abhängige, messbare Phasendifferenz aufweisen.
Üblicherweise werden die Messrohre derartiger, besonders im Coriolis-Massendurch-flussmessern eingesetzten, Messwandler im Nutzmode auf einer momentanen Resonanzfrequenz der ersten Eigenschwingungsformen, insbesondere bei konstant geregelter Schwingungsamplitude, angeregt. Da diese Resonanzfrequenz insbesondere auch von der momentanen Dichte des Mediums abhängig ist, kann mittels marktüblicher Coriolis-Massendurch-flussmesser neben dem Massendurchfluss zumindest auch die Dichte von strömenden Medien direkt gemessen werden.
Um ein mechanisch ausbalanciertes System zu erhalten, werden vielfach zwei parallele Messrohre vorgesehen, die zu gegenphasigen Schwingungen angeregt werden. Derartige Messwandler vom Vibrationstyp mit zwei parallel angeordneten Messrohren sind beispielsweise aus der US 4 768 385 oder der DE 34 43 234 A1 bekannt.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Messwandler vom Vibrationstyp weisen oftmals einen minimalen Durchmesser der Rohrleitung von 1 mm auf, wenn sehr geringe Durchflüsse gemessen werden sollen. In vielen Anwendungsbereichen, wie beispielsweise der Biotechnologie, der Chemie oder der Medizintechnik, ist es jedoch vielfach notwendig, einen noch geringerer Massendurchfluss zu messen, der demzufolge auch einen noch geringeren Durchmesser einer Rohrleitung von deutlich weniger als 1 mm benötigt, um ein Signal mit einem akzeptablem Signal-Rausch-Verhältnis zu erzielen.
Insofern ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Messwandler vom Vibrationstyp anzugeben, mit dem ein sehr geringer Massendurchfluss zuverlässig messbar ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Messwandler vom Vibrationstyp zum Messen eines Massendurchflusses eines strömenden Mediums dadurch gelöst, dass zwei gerade Messrohren zum Führen des Mediums vorgesehen sind, wobei die Messrohre parallel zueinander angeordnet sind und der Messwandler in mikromechanischer Bauweise ausgeführt ist.
Erfindungsgemäß ist damit ein Messwandler vom Vibrationstyp zum Messen eines Massedurchflusses eines strömenden Mediums, wie beispielsweise einer Flüssigkeit oder eines Gases, vorgesehen, der eine zuverlässige Messung eines sehr geringen Massendurchflusses erlaubt. So kann der erfindungsgemäße Messwandler vom Vibrationstyp aufgrund der mikromechanischen Bauweise ein freies Lumen der beiden Messrohre im Bereich einiger μm² aufweisen. Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Messwandler vom Vibrationstyp in einem Mikro-Elektro-Mechanical-System(MEMS)-Herstellungsverfahren, wie beispielsweise PolyMUMPS oder Microbuilder, auf einem Siliziumsubstrat oder einem Glassubstrat herstellbar.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Messrohre an ihren jeweiligen einen Enden und an ihren jeweiligen anderen Enden in einem Kupplungsstück zusammengeführt und mit einer Rohrleitung verbunden sind. Während des zuvor erwähnten bevorzugten MEMS-Herstellungsverfahrens, bei dem der Messwandler vom Vibrationstyp mittels eines Wafer-Bonding-Verfahrens herstellbar ist, können die Kupplungsstücke in den Wafer geätzt werden oder mittels anodischem Bonding hergestellt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Messrohre an den beiden Kupplungsstücken schwingbar gelagert sind. Dabei kann die Federkonstante des schwingbaren Messrohrs durch den Querschnitt des Messrohrs beeinflusst werden. Das bedeutet insbesondere, dass durch eine Vergrößerung des Querschnitts des Messrohrs die Federkonstante des schwingbaren Messrohrs erhöht wird.
Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kupplungsstück als Reservoir ausgeführt ist. Ganz besonders bevorzugt ist das Kupplungsstück sowohl an dem einen Ende der Messrohre als auch an dem anderen Ende der Messrohre jeweils als Reservoir ausgeführt. Eine Ausführung des Kupplungsstücks als Reservoir ist insbesondere vorteilhaft, da eine thermische Ausdehnung, insbesondere aufgrund eines Temperaturgradienten in dem Messwandler, reduziert werden kann, um eine durch die thermische Ausdehnung hervorgerufene Spannung in den Messrohren zu verringern.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Schwingungserreger vorgesehen, wobei der Schwingungserreger mittig an dem Messrohr angeordnet und derart ausgeführt ist, dass das Messrohr in laterale Schwingungen versetzbar ist. Ganz besonders bevorzugt sind zwei Schwingungserreger vorgesehen, wobei der erste Schwingungserreger derart mittig an dem ersten Messrohr angeordnet ist und der zweite Schwingungserreger derart mittig an dem zweiten Messrohr angeordnet ist, dass der erste Schwingungserreger an der einen Seite der Messrohre angeordnet ist und der zweite Schwingungserreger an der anderen Seite der Messrohre angeordnet ist, wobei die beiden Schwingungserreger und die beiden Messrohre in einer Ebene angeordnet sind. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die lateralen Schwingungen des ersten Messrohres, welches durch den ersten Schwingungserreger in Schwingungen versetzbar ist, gegenphasig zu den lateralen Schwingungen des zweiten Messrohres sind, welches durch den zweiten Schwingungserreger in Schwingungen versetzbar ist.
Weiterhin ist es gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, den Schwingungserreger als einen elektrostatischen Kammantrieb auszuführen. Die Amplitude der lateralen Schwingungen lässt sich einerseits durch Erhöhung der Anzahl der Zinken des Kammantriebs oder durch Erhöhung der an dem elektrostatischen Kammantrieb angelegten Spannung erhöhen. Um eine optimale Leistungseffizienz des Messwandler und eine maximale laterale Schwingungsauslenkung der Messrohre zu erreichen, wird vorzugsweise eine sinusförmige Spannung an die Schwingungserreger angelegt, so dass die Messrohre zum einen in ihrer Resonanzfrequenz schwingen und zum anderen gegenphasig schwingen, um ein ausbalanciertes System zu erhalten. Darüber hinaus kann der Schwingungserreger auch als piezoelektrischer Antrieb ausgestaltet sein.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist es bevorzugt, eine an beiden Messrohren befestigte und diese verbindende Verbindungseinrichtung zur Festlegung der schwingungsfähigen Länge der Messrohre vorzusehen und die Verbindungseinrichtung in einem Endbereich der Messrohre anzuordnen. Ganz besonders ist es bevorzugt, eine erste Verbindungseinrichtung in einem Endbereich der Messrohre anzuordnen und eine zweite Verbindungseinrichtung in einem anderen Endbereich der Messrohre anzuordnen.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass eine Dämpfungseinrichtung zur Beeinflussung der Steifigkeit des Messrohrs vorgesehen ist. Eine derartige Dämpfungseinrichtung ist ferner vorteilhaft während eines Transportes des Messwandlers, als dadurch ein möglicher Schaden an den Messrohren vermieden werden kann. Bevorzugt ist eine erste Dämpfungseinrichtung derart mit einem ersten Messrohr verbunden und eine zweite Dämpfungseinrichtung derart mit einem zweiten Messrohr verbunden, dass die beiden Messrohre, die erste Dämpfungseinrichtung und die zweite Dämpfungseinrichtung in einer Ebene angeordnet sind, wobei die Messrohre zwischen der ersten Dämpfungseinrichtung und der zweiten Dämpfungseinrichtung angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Dämpfungseinrichtung derart im mittleren Bereich des Messrohrs vorgesehen ist, dass ein erster Teil der Dämpfungseinrichtung an der einen Seite des Schwingungserregers an dem Messrohr angeordnet ist und ein zweiter Teil der Dämpfungseinrichtung an der anderen Seite des Schwingungserregers an dem Messrohr angeordnet ist. Mit anderen Worten ist eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen, die vorzugsweise mittig an dem Messrohr angeordnet ist, wobei ein erster Teil der Dämpfungseinrichtung und ein zweiter Teil der Dämpfungseinrichtung symmetrisch um den ebenso vorzugsweise mittig an dem Messrohr angeordneten Schwingungserreger angeordnet sind. Weiterhin ist bevorzugt, dass der erste Teil der Dämpfungseinrichtung, der zweite Teil der Dämpfungseinrichtung, das Messrohr und der Schwingungserreger in einer Ebene angeordnet sind.
Grundsätzlich kann die Dämpfungseinrichtung, welche vorzugsweise als ein erster Teil der Dämpfungseinrichtung und als ein zweiter Teil der Dämpfungseinrichtung ausgeführt ist, beliebig ausgeführt sein. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass der erste Teil der Dämpfungseinrichtung und der zweite Teil der Dämpfungseinrichtung jeweils zwei voneinander beabstandete parallele Platten umfassen, wobei die Platten an einem einen Ende derart mit dem Messrohr verbunden sind, dass die Platten parallel zu dem Messrohr angeordnet sind, und wobei die Platten an einem anderen Ende mit einem zu dem Messrohr schwingfest angeordneten Bereich verbunden sind. Anders ausgedrückt sind der erste Teil der Dämpfungseinrichtung und der zweite Teil der Dämpfungseinrichtung vorzugsweise als zwei voneinander beabstandete parallele Blattfedern ausgebildet, wobei die Blattfedern an dem einen Ende mit dem Messrohr derart verbunden sind, dass die Blattfedern parallel zu dem Messrohr angeordnet sind, und die Blattfedern an dem anderen Ende mit einem zu dem Messrohr schwingfest angeordneten Bereich, beispielsweise dem Siliziumsubstrat, verbunden sind. Somit können durch die Federkonstante der Blattfedern die Steifigkeit der Messrohre, welche schwingfähig angeordnet sind und durch den Schwingungserreger in laterale Schwingungen versetzbar sind, variiert werden.
Grundsätzlich kann ein beliebig ausgeführter Schwingungsaufnehmer vorgesehen sein. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass wenigstens ein Schwingungsaufnehmer vorgesehen ist, der als eine Kammstruktur mit einem kapazitiven Sensor ausgeführt ist.
Weiterhin sind gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein erster Schwingungsaufnehmer und ein zweiter Schwingungsaufnehmer vorgesehen, wobei der erste Schwingungsaufnehmer vorzugsweise in einem mittleren Bereich zwischen dem einen Ende des Messrohrs und dem Schwingungserreger angeordnet ist, und der zweite Schwingungsaufnehmer zwischen dem Schwingungserreger und dem anderen Ende des Messrohrs an dem Messrohr angeordnet ist. Weiterhin kann zur Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses der kapazitiven Sensoren die Anzahl der Zinken der Kammstruktur des Schwingungsaufnehmers erhöht werden. Eine Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses kann ferner durch eine Vergrößerung der Länge des Messrohrs erreicht werden, um damit auch die Entfernung zwischen dem ersten Schwingungsaufnehmer und dem zweiten Schwingungsaufnehmer zu vergrößern.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist bevorzugt, dass eine Vertiefung unterhalb des Messrohrs zu einer lateralen Führung des Messrohrs vorgesehen ist. Ganz besonders bevorzugt ist die Vertiefung unterhalb des Messrohrs im mittleren Bereich des Messrohrs vorgesehen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Messwandler in PolyMUMPS-Technik hergestellt ist. Ganz besonders bevorzugt ist eine Strukturschicht des Messrohrs aus Poly1 ausgeführt, wobei auf der Poly1-Schicht zwei Poly1-Poly2 Via-Schichten vorgesehen sind, welche die Seitenwände des Messrohrs ausbilden. Eine Poly2-Schicht bildet vorzugsweise die Decke des Messrohrs, wobei eine Oxid-2 Schicht vorgesehen ist, welche durch einen Ätzschritt entfernt wird, um den Kanal des Messrohrs zu bilden.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen erläutert.
In der Zeichnung zeigen
1 einen Messwandler vom Vibrationstyp gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer perspektivischen Draufsicht, und
2 zwei Messrohre gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Schnittansicht.
Wie aus 1 ersichtlich, weist der Messwandler vom Vibrationstyp 1 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zwei gerade Messrohre 2, zwei Schwingungserreger 3 sowie vier Schwingungsaufnehmer 4 auf. Der Messwandler vom Vibrationstyp 1 ist in PolyMUMPS-Technik hergestellt, wobei die Länge des Messrohrs 2 660 μm beträgt. Die beiden Messrohre 2 sind an ihren jeweiligen einen Enden und an ihren jeweiligen anderen Enden jeweils in einem Kupplungsstück 5 zusammengeführt und mit einer Rohrleitung, nicht gezeigt, verbunden. Wie aus 1 ferner ersichtlich, sind die Messrohre 2 an den beiden Kupplungsstücke 5 schwingbar gelagert.
Gemäß der PolyMUMPS-Technik sind die Messrohre 2 in einem Wafer-Bonding-Verfahren herstellbar, wobei ein anodisches Bonding-Verfahren genutzt wird, um die Kupplungsstücke 5, also eine Verbindung der Messrohre 2 mit der Rohrleitung, herzustellen. Die Eingänge und Ausgänge der Messrohre 2 können mittels eines Ätzverfahrens realisiert werden. Der Übergang zu der Rohrleitung kann mittels Pyrex 7740 Glasanschlüssen realisiert sein, welche mit einem Siliziumsubstrat der Messrohre 2 bei einer Spannung von 500 V bis 1000 V und einer Temperatur von 260°C bis 400°C verklebt werden. Ferner sind die Kupplungsstücke 5 als Reservoir ausgeführt, so dass eine thermische Ausdehnung der Messrohre 2, insbesondere durch einen Temperaturgradienten in dem Messwandler vom Vibrationstyp 1, kompensiert werden kann.
Im mittleren Bereich der Messrohre 2 sind zwei Schwingungserreger 3 vorgesehen, welche als elektrostatische Kammantriebe ausgeführt sind. Um eine optimale Leistungseffizienz und eine maximale laterale Schwingungsauslenkung der Messrohre 2 zu erreichen, wird eine sinusförmige Spannung an die elektrostatischen Kammantriebe angelegt, so dass die Messrohre 2 zum einen in ihrer Resonanzfrequenz schwingen und zum anderen gegenphasig schwingen, um ein ausbalanciertes System zu erhalten. Wie weiterhin aus 1 ersichtlich, ist ein erster Schwingungserreger 3 auf der einen Seite der Messrohre 2 und ein zweiter Schwingungserreger 3 auf der anderen Seite der Messrohre 2 derart angeordnet, dass die Messrohre 2, der erste Schwingungserreger 3 und der zweite Schwingungserreger 3 in einer Ebene liegen.
Weiterhin ist eine Dämpfungseinrichtung 6 zur Beeinflussung der Steifigkeit des Messrohrs 2 vorgesehen. Die Dämpfungseinrichtung 6 ist im mittleren Bereich des Messrohrs 2 angeordnet, wobei ein erster Teil der Dämpfungseinrichtung 7 an der einen Seite des Schwingungserregers 3 angeordnet ist und ein zweiter Teil der Dämpfungseinrichtung 8 an der anderen Seite des Schwingungserregers 3 angeordnet ist. Der erste Teil der Dämpfungseinrichtung 7 und der zweite Teil der Dämpfungseinrichtung 8 umfassen im Wesentlichen zwei voneinander beabstandete parallele Blattfedern 9, welche parallel zu dem Messrohr 2 angeordnet sind, so dass die voneinander beabstandeten parallelen Blattfedern 9 an einem einen Ende mit dem Messrohr 2 verbunden sind und an einem anderen Ende mit einem zu dem Messrohr 2 schwingfest angeordneten Bereich verbunden sind.
Der Messwandler vom Vibrationstyp 1 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst ferner vier Schwingungsaufnehmer 4, welche jeweils als eine Kammstruktur mit einem kapazitiven Sensor ausgeführt sind. Wie aus 1 ersichtlich, sind die Schwingungsaufnehmer 4 jeweils in einem mittleren Bereich zwischen dem Schwingungserreger 3 und dem Ende der Messrohre 2 angeordnet.
Schließlich sind zwei jeweils an beiden Messrohren 2 befestigte und diese verbindende Verbindungseinrichtungen 10 zur Festlegung der schwingungsfähigen Länge der Messrohre 2 vorgesehen, wobei die Verbindungseinrichtungen 10 in einem Endbereich der Messrohre 2 angeordnet sind.
In der zuvor beschriebenen Ausgestaltung der Erfindung wird auf die jeweils doppelte Ausführung der Schwingungserreger 3 bzw. der Schwingungsaufnehmer 4 im Bereich des Einlaufs und des Auslaufs Bezug genommen. Durch die jeweils doppelte Ausführung weist der Messwandler vom Vibrationstyp zwei Symmetrieebenen auf. Es versteht sich von selbst, dass auch jeweils ein Schwingungserreger und jeweils ein Schwingungsaufnehmer im Einlauf und im Auslaufbereich ausreichen, um den Messwandlers ausreichend sind. Durch die doppelte Ausführung wird eine Redundanz sowohl im Hinblick auf die Messgenauigkeit als auch im Hinblick auf eine Sicherstellung des korrekten Funktionierens des Messwandlers beim Ausfall eines der beiden Schwingungserregers oder eines der beiden Schwingungsaufnehmer sichergestellt.
Wie aus 2 ersichtlich, weist das Messrohr 2 eine Bodenschicht auf, welche aus einer Poly1 Schicht 11 ausgeführt ist. Auf der Poly1 Schicht 11 sind zwei Poly1-Poly2 Via-Schichten 12 angeordnet, welche die Seitenwände des Messrohrs 2 bilden. Der Deckel des Messrohrs 2 ist durch eine Poly2 Schicht 13 ausgebildet. Eine Oxid-2 Schicht 14 ist zur Ausformung eines Kanals des Messrohrs 2 vorgesehen, wobei die Oxid-2 Schicht 14 durch einen späteren Herstellungsschritt des PolyMUMPS-Herstellungsverfahrens weggeätzt wird. Die Poly1 Schicht 11, welche die Bodenschicht des Messrohrs 2 ausbildet, ist 27 μm breit, 660 μm lang und weist eine Dicke von 2 μm auf. Die Höhe der Poly1-Poly2 Via-Schicht 12 beträgt 0,75 μm, wie ebenso die Höhe der Oxid-2 Schicht 14. Die Höhe der Poly2 Schicht 13 beträgt 1,5 μm.
Um einen Massendurchfluss eines strömenden Mediums dem Messwandler vom Vibrationstyp 1 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zu messen, werden die Messrohre 2 mittels der Schwingungserreger 3 durch Beaufschlagung einer sinusförmigen Spannung in Schwingungen ihrer Resonanzfrequenz versetzt. Die laterale Verschiebung der Messrohre 2 wird durch die Messaufnehmer 4 gemessen, wobei der Massendurchfluss durch Messung einer Phasendifferenz zwischen den sinusförmigen Spannungen, welche an einem ersten Schwingungsaufnehmer 4 und einem zweiten Schwingungsaufnehmer 4 gemessen werden, wobei der erste Schwingungsaufnehmer 4 in einem oberen Bereich des Messrohrs 2 vorgesehen ist und der zweite Schwingungsaufnehmer 4 in einem unteren Bereich des Messrohrs 2 vorgesehen ist. Um die Sensitivität des von den Schwingungsaufnehmern 4 gemessenen Signals zu erhöhen, kann die Länge des Messrohrs 2 vergrößert werden, um damit auch den Abstand zwischen dem ersten Schwingungsaufnehmer 4 und dem zweiten Schwingungsaufnehmer 4 zu vergrößern. Ferner ist durch eine Vergrößerung der Breite des Kanals des Messrohrs 2 die Schwingungskonstante der lateralen Schwingung des Messrohrs 2 erhöhbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 4768385 [0006]
- DE 3443234 A1 [0006]

Claims

Messwandler vom Vibrationstyp zum Messen eines Massendurchflusses eines strömenden Mediums, mit zwei geraden Messrohren (2) zum Führen des Mediums, wobei die Messrohre (2) parallel zueinander angeordnet sind und der Messwandler in mikromechanischer Bauweise ausgeführt ist.
Messwandler vom Vibrationstyp (1) nach Anspruch 1, wobei die Messrohre (2) an ihren jeweiligen einen Enden und an ihren jeweiligen anderen Enden jeweils in einem Kupplungsstück (5) zusammengeführt und mit einer Rohrleitung verbunden sind.
Messwandler vom Vibrationstyp (1) nach Anspruch 2, wobei die Messrohre (2) an den beiden Kupplungsstücken (5) schwingbar gelagert sind.
Messwandler vom Vibrationstyp (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Kupplungsstück (5) als Reservoir ausgeführt ist.
Messwandler vom Vibrationstyp (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Schwingungserreger (3) vorgesehen ist, und wobei der Schwingungserreger (3) im mittleren Bereich an dem Messrohr (2) angeordnet und derart ausgeführt ist, dass das Messrohr (2) in laterale Schwingungen versetzbar ist.
Messwandler vom Vibrationstyp (1) nach Anspruch 5, wobei der Schwingungserreger (3) als ein elektrostatischer Kammantrieb oder als piezoelektrischer Antrieb ausgeführt ist.
Messwandler vom Vibrationstyp (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine an beiden Messrohren (2) befestigte und diese verbindende Verbindungsein richtung (10) zur Festlegung der schwingungsfähigen Länge der Messrohre (2) vorgesehen ist, und die Verbindungseinrichtung (10) in einem Endbereich der Messrohre (2) angeordnet ist.
Messwandler vom Vibrationstyp (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Dämpfungseinrichtung (6) zur Beeinflussung der Steifigkeit des Messrohrs (2) vorgesehen ist.
Messwandler vom Vibrationstyp (1) nach Anspruch 8, wobei die Dämpfungseinrichtung (6) derart im mittleren Bereich des Messrohrs (2) vorgesehen ist, so dass ein erster Teil der Dämpfungseinrichtung (7) an der einen Seite des Schwingungserregers (3) an dem Messrohr (2) angeordnet ist und ein zweiter Teil der Dämpfungseinrichtung (8) an der anderen Seite des Schwingungserregers (3) an dem Messrohr (2) angeordnet ist.
Messwandler vom Vibrationstyp (1) nach Anspruch 9, wobei der erste Teil der Dämpfungseinrichtung (7) und der zweite Teil der Dämpfungseinrichtung (8) jeweils zwei voneinander beabstandete parallele Platten (9) umfassen, wobei die Platten (9) an einem einen Ende derart mit dem Messrohr (2) verbunden sind, dass die Platten (9) parallel zu dem Messrohr (2) angeordnet sind, und wobei die Platten (9) an einem anderen Ende mit einem zu dem Messrohr (2) schwingfest angeordnetem Bereich verbunden sind.
Messwandler vom Vibrationstyp (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei wenigstens ein Schwingungsaufnehmer (4) vorgesehen ist, der als eine Kammstruktur mit einem kapazitiven Sensor ausgeführt ist.
Messwandler vom Vibrationstyp (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei eine Vertiefung unterhalb des Messrohrs (2) zu einer lateralen Führung des Messrohrs (2) vorgesehen ist.
Messwandler vom Vibrationstyp (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Messwandler in PolyMUMPS-Technik hergestellt ist.