DE1623065C - Dichtenmesser für Flüssigkeiten und Gase - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Dichtemesser durch werden genaue und reproduzierbare Meßergebfür Flüssigkeiten und Gase mit zwei Rohren, die aus nisse erzielt.

einem gleichen elastischen bzw. federnden Material Die Erfindung wird nun auch an Hand der Figuren

hergestellt und deren Innenräume als Strömungskanäle ausführlich beschrieben.

ausgebildet sind, die mit entsprechenden Ein- und Aus- 5 F i g. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungs-

strömungsöffnungen verbunden sind, mit einer Ein- beispiel der Erfindung;

richtung zum Erregen von mechanischen Querschwin- F i g. 2 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht

gungen von Abschnitten der mit einem Medium ge- des Ausführungsbeispiels nach der Fig. 1;

füllten Rohre im Gegentakt und mit einer die Schwin- Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie 3-3 der

gungen abnehmenden oder messenden Einrichtung, io Fig. 2;

die ein für die Frequenz dieser Schwingungen charakte- Fig. 4 ist, das Blockschaltbild einer Schaltung für ristisches Signal abgibt. das Alisführungsbeispiel nach der Fig. 1 zum Aufin der britischen Patentschrift 786 113 ist im Zu- rechterhalten von mechanischen Schwingungen und sammenhang mit der F i g. 4 ein Dichtemesser für zum Messen ihrer Frequenz;

Flüssigkeiten und Gase mit zwei Rohren beschrieben, 15 F i g. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel nach

die an den gegenüberlieg nden Seiten eines Hohl- der Erfindung;

würfeis aus fenomagnetischem Material an eine Ein- Fig. 6, 7 und 8 sind Schnitte die Mittelabschnitte

bzw. Auslaßöffnung angeschlossen sind. Die Rohre der Rohre bei weiteren Ausführungsbeispielen der

sind miteinander ausgerichtet und an ihren von dem Erfindung;

Hohlwürfel abgewandten Enden in massive Klemm- 20 F i g. 9 ist eine Draufsicht auf noch ein anderes blocke eingeklemmt. Auf den gegenüberliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Seiten des Hohlwürfels sind Elektromagnete ange- In der F i g. 1 ist ein Dichtemesser für eine Flüssigordnet, die mit einer elektrischen Oszillatorschaltung keit gezeigt, der zwei Rohre 11 und 12 enthält, durch verbunden sind. Die Elektromagnete halten den die beim Betrieb die Flüssigkeit strömt. Die Rohre 11 zwischen ihnen befindlichen Hohlwürfel in einem 25 und 12 besitzen die gleiche Form und Größe und sind schwingenden Zustand. Die Schwingungsrichtung ver- wie die gegenüberliegenden Seiten eines Rechtecks läuft quer zu den Achsen der Rohre. Das zu messende angeordnet. Mit zwei bena:hbart η Endabschnitten 11' Medium strömt durch die Rohre und den Hohlwürfel. und 12' der Rohre 11 und 12 ist ein Steg 13 und mit de:i Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die Klemm- beiden anderen Endabschnitten 11" und 12" ein blocke äußerst stabil und massiv gefertigt sein müssen, 30 weiterer Steg 14 verschweißt. Die Stege 13,14 besitzen wenn sich an den Klemmblöcken Knotenpunkte aus- die gleiche Form und Größe und dienen dazu, die bilden sollen. Beim praktischen Betrieb hat sich heraus- jeweils unmittelbar benachbarten Endabschnitte 11' 12'; gestellt, daß mangels einer hinreichend guten Klemm- 11", 12" der Rohre 11 und 12 zu beabstanden und zu befestigung keine genau reproduzierbaren Meßergeb- haltern.

nisse erzielt werden können. 35 Die Rohre 11 und 12 und die Stege 13 und 14 bein der USA.-Patentschrift 2 635 462 wird eine An- stehen aus einem elastischen ferromagnetischen Metall Ordnung beschrieben, bei der zwei Rohre nur an ihrem mit einem äußerst geringen Wärmeausdehnungswert einen Ende eingeklemmt sind und das andere Ende und Wärmeelastizitätsänderungswert.
frei schwingen kann. Bei dieser Anordnung bilden sich Die Endabschnitte 11', 11", 12' und 12" sind während des Betriebs Querschwingungen mit einer 40 zylindrisch und gleich lang. Die Mittelabschnitte 15 Viertel wellenlänge aus. Der Nachteil dieser Anordnung, und 16 der Rohre 11 und 12 sind ebenfalls zylindrisch, bei der die Rohre nur an ihrem einen Ende einge- Die Rohre 11 und 12 besitzen im Inneren gleichklemmt sind, besteht darin, daß das zu messende förmige, unbehinderte Durchströmungskanäle 17 und Medium an ""dem eingeklemmten Ende jedes Rohres 18. Die Außendurchmesser der Endabschnitte 11' 12 ; ein- und ausströmen muß. Dadurch ergibt sich ein 45 11", 12' der Rohre 11, 12 sind größer als die Außenkomplizierter Aufbau, der die Genauigkeit beein- durchmesser der Mittelabschnitte 15 und 16.
trächtigt, mit der Vibrationen oder Schwingungen Die Mittelabschnitte 15 und 16 sind derart beabeiner vorgegebenen Frequenz bei genau identischen standet, daß sie gegeneinander in Querrichtung Bedingungen reproduzierbar sind. schwingen können und daß bei diesem Ausführungs-Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, 50 beispiel eine Einrichtung 19 mit Spulen zum elektroeinen Dichtemesser für Flüssigkeiten und Gase zu magnetischen Antreiben und Aufnehmen von meschaffen, der eine äußerst hohe Meßgenauigkeit mit chanischen Schwingungen zwischen ihnen angsordnit reproduzierbaren Meßergebnissen gewährleistet. werden kann. Die Einrichtung 19 ist auf einer recht-Zu diesem Zweck ist der eingangs beschriebene eckig η Metallplatte 20 angeordnet, die ihrerseits Dichtemesser nach der Erfindung dadurch gekenn- 55 mittels federnden Metallstreifen 21 an den Stegen 13 zeichnet, daß die Abschnitte der Rohre Mittelab- und 14 befestigt ist. Die Einrichtung 19 enthält eine schnitte mit gleichen Dimensionen sind, daß die End- Antriebsspule 22, deren Achse durch die Mittelpunkte abschnitte des einen Rohrs mit den entsprechenden der Rohre 11 und 12 verläuft, und die anderen Teib Endabschnitten des anderen Rohrs so verbunden sind, der Einrichtung 19 sind symm;trisch um die Achse daß die Mittelabschnitte voneinander beabstandet ge- 60 der Antriebsspule 22 angeordnet,
halten sind, und daß die Durchströmungskanäle der The mische Ausdehnungen der Platte 20 parallel zu Rohre gleichförmig und unbehindert sind. den Rohren 11 und 12 werden durch die Metall-Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird streifen 21 aufgenommen, die auch eine Übertragung ein Dichtemesser geschaffen, bei dem in den Strö- von Schwingungen der Stege 13 und 14 auf die Einmungskanälen keine Hindernisse angeordnet sind und 65 rieh ung 19 vermindern.

bei dem die Knotenpunkte der Schwingungen an genau Zwei Aufnahmespulen 23 und 24 snd mit ihren

definierten Stellen auftreten, da sich die Querkräfte Achsen parallel zur Achse der Antriebsspule 22 ange-

an den Enden der Rohre gegeneinander aufheben. Da- ordnet, wobei die Achsen de Antriebsspule 22, der

Aufnahmespulen 23 und 24 und der Rohre 11 und 12 in einer gemeinsamen Ebene liegen. Auf einem Metallrahmen 27, in dem die Antriebsspule 22 gehaltert ist, sind auch auf entgegengesetzten Seiten zwei Magnetshunts 25 und 26 befestigt, die beide mehrere Platten enthalten, die zwischen einer Seite des Metallrahmens 27 und einer Unterlegscheibe 28 eingespannt sind.

Die Antriebsspule 22 und die Aufnahmespulen 23 und 24 sind mit je einer Vormagnetisierungswicklung 62, 63, 64 versehen, über die eine Antriebs- bzw. Aufnahmewicklungen 69, 67, 68 gewickelt sind. Durch die Vormagnetisierungswicklungen 62, 63, 64 werden im Betrieb Gleichströme geleitet, die so gerichtet sind, daß die Antriebsspule 22 und die Aufnahmespulen 23, 24 die in der F i g. 1 mit N und S¹ bezeichneten Polaritäten annehmen. N bedeutet einen Nord- und S einen Südpol. Die stationären, durch Vormagnetisierung entstehenden Magnetfelder, sind schematisch durch die in der F i g. 1 eingezeichneten Feldlinien angedeutet. Die Ströme werden von einer geeigneten Stromquelle 29 geliefert. Die Aufnahmewicklungen 67, 68 der Aufnahmespulen 23 und 24 sind über einen Verstärker 30 mit der Antriebswicklung 69 der Antriebsspule 22 verbunden. Zur besseren Übersicht sind jedoch die Anschlüsse zwischen den Spulen 22, 23 und 24 und der Stromquelle 29 und dem Verstärker 30 in den F i g. 1 bis 3 nicht gezeigt.

In der F i g. 2 ist ein Teil des Mittelabschnitts 15 weggebrochen, um Einzelheiten der Einrichtung 19 sichtbar zu machen. Die Anschlüsse (nicht gezeigt) von der Stromquelle 29 und vom Verstärker 30 sind an geeignete Lötösen an einem Lötstreifen 31 angeschlossen, der an der Platte 20 befestigt ist.

Die Rohre 11 und 12 sind mit zwei schwingungsfesten Einspannvorrichtungen 34 und 35 am Boden 33 eines Gehäuses 32 befestigt. Nach der F i g. 3 enthält eine Einspannvorrichtung 34 einen Metallkörper 36, an dem der Steg 14 mittels einer Schraube 37 befestigt ist, die durch zwei Klemmplatten 38 und 39 und eine Hülse 40 ragt, die in einer Bohrung 41 des Stegs 14 steckt. Zwei Gummistempel 42 und 43, an deren Enden je zwei parallele Metallplatten befestigt sind, sind mit zwei Endflächen des Metallkörpers 36 verbunden, die eine gemeinsame Ecke besitzen und zueinander senkrecht stehen. Als Befestigungselemente dienen Gewindebolzen 44 und 45 an den Enden der Gummistempel 42 und 43, die in Gewinde im Metallkörper 36 eingreifen. Gewindebolzen 46 und 47 an den anderen Enden der Gummistempel 42 und 43 ermöglichen eine Befestigung der Gummistempel 42, 43 an einer Klammer 48, die im Boden 33 verschraubt ist.

Die Befestigungseinrichtung 35 ist in entsprechender Weise ausgebildet.

Beim Betrieb ist das Gehäuse 32 derart aufgestellt, daß die Rohre 11 und 12 vorzugsweise vertikal liegen. Aus diesem Grundi müssen die Metallstreifen 21 genügend steif sein, damit die Achse der Antriebsspule 22 auch dann im wesentlichen durch die Mittelpunkte der Rohre 11 und 12 verläuft, wenn sie vertikal angeordnet sind.

Nach der F i g. 1 sind die Endabschnitte jedes Rohres 11 und 12 mit e'nem Flanschring 49 verschweißt, mit dem ein mit einem Flansch versehener Schraubring 50 verschraubt ist. Die Bohrungen in den Flanschringen 49 und den zugehörigen Schraubringen 50 sind mit den entsprechenden öffnungen 17 und 18 in den Rohren 11 und 12 ausgerichtet. Die Verbindungen zwischen den Schraubringen 50 und den Flanschringen 49 sind durch geeignete Dichtungsringe abgedichtet. An Endwände 51 und 52 des Gehäuses 32 sind von außen Y-förmige Rohre 53 und 54 angeschraubt, während innen Schraubringe 55 an ihnen befestigt sind. Die Durchgänge in den Seitenarmen jedes Y-förmigen Rohrs 53, 54 und in jedem Schraubring 55 sind mit zwei öffnungen 56 in der entsprechenden Endwand 51, 52 ausgerichtet, und zwischen den Seitenarmen bzw. den Schraubringen 55 und den Endwänden

ίο 51,52 sind Dichtungsscheiben vorgesehen. Die Flanschringe 49, die Schraubringe 50, die Schraubringe 55, die Endwände 51 und 52 und die Y-förmigen Rohre 53 und 54 bestehen aus dem gleichen Material wie die Rohre 11 und 12.

Die Bohrungen durch die Schraubringe 55 sind mit den Bohrungen der zugeordneten Schraubringe 50 ausgerichtet und durch Gummischläuche 57 koaxial mit diesen verbunden. Die Enden der Schläuche 57 sind auf die Außenoberflächen der Schraubringe 50 und 55 aufgeschraubt und mit Schlauchklemmen 58 befestigt.

Im Verbindungspunkt der beiden Seitenarme der beiden Y-förmigen Rohre 53 und 54 sind Thermometer 59 und 60 mit Platinwiderständen vorgesehen.

Sonden bzw. Fühler 61 der Thermometer 59 und 60 sprechen beim Betrieb auf die Temperaturen der durch die Y-förmigen Rohre 53, 54 strömenden Medien an. Beim Betrieb tritt die Flüssigkeit, deren Dichte gemessen werden soll, durch eins der beiden Y-förmigen Rohre 53 oder 54 ein und durch das andere Rohr wieder aus. Durch eine kleine mechanische Schwingungen oder durch elektrisches Rauschen in der der Einrichtung 19 zugeordneten Schaltung wird eine Querschwingung der Mittelabschnitte 15 und 16 der Rohre 11 und 12 erzeugt. Diese Schwingungen werden durch Rückkopplung von den Aufnahmespulen 23 und 24 durch den Verstärker 30 zur Antriebsspule aufrechterhalten. Die Mittelabschnitte 15 und 16 schwingen in Gegenphase in einer gemeinsamen Ebene, wobei sie sich abwechselnd gegeneinander biegen oder voneinander entfernen. Die Frequenz der Quergrundschwingung hängt von der Dichte der beim Betrieb durch die Rohre 11 und 12 strömenden Medien ab. Theoretisch gilt für diese Frequenz die folgende Gleichung:

Dabei ist /die Resonanzfrequenz in Hz, /die Länge der Mittclabschnitte 15 oder 16 in cm, E der Elastizitätsmodul in Dyn/cm², / = π/64 · (Z)⁴ — rf⁴), W die Masse pro Einheitslänge jedes Mittelabschnittes 15 oder 16 in Gramm pro cm, D der Außendurchmesser jedes Mittelabschnitts 15 oder 16 in cm und J der Innendurchmesser jedes Mittelabschnittes 15 oder 16 in cm. Aus der Gleichung (1) folgt:

= /0

1 +

RL·

Dabei sind /₀ und ρ₀ Gerätekonstanten und o_L die Dichte des durch die Rohre 11 und 12 strömenden Mediums.

Es hat sich ergeben, daß in der Gleichung für / ein effektiver Wert gesetzt werden muß, um mit den Experimenten in Übereinstimmung zu kommen. Die effektive Länge ist größer als /. Wenn beispielsweise die Länge

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jedes Mittelabschnitts der Rohre 30,2 cm ist, dann 11 und 12 einströmenden Mediums mit einem der

muß ein effektiver Wert von 31,5 cm eingesetzt werden. Thermometer 59 und 60 und die Temperatur des aus

In der F i g. 4 ist eine elektrische Schaltung für die den Rohren ausströmenden Mediums mit dem anderen Antriebssäule 22, die Aufnahmespulen 23 und 24 und Thermometer gemessen. Die Thermometer 59 und 60 deren Anschlüsse an die Stromquelle 29 und den Ver- 5 sind mit bekannten Meßgeräten (nicht gezeigt) verstärker 30 gezeigt. Eine Gleichspannungsquelle 70, die bunden. Die mittlere Temperatur des durch die Rohre entfernt vom Dichtemesser angeordnet ist, speist die 11 und 12 strömenden Mediums kann aus den von den Stromquelle 29 und den Verstärker 30. Die Antriebs- beiden Thermometern 59 und 60 gemessenen Temperaspule 22 besitzt eine Vormagnetisierungswicklung 62, türen berechnet werden, so daß die Dichte des M.diums welcher aus einem Vormagnetisierungskreis 65 ein von io bei einer Bezugstemperatur aus dem vom Meßgerät 71 den Vormagnetisierungswicklungen 63 und 64 der Auf- angegebenen Wert berechnet werden kann,
nahmespulen 23 und 24 unabhängiger Vormagneti- Eine direkte magnetische Kopplung zwischen den sierungsstrom zugeführt wird. Die Vormagnetisierungs- Aufnahmewicklungen 67 und 68 und der Antriebwicklungen 63 und 64 werden von einem weiteren wicklung 69 ist unerwünscht, und aus diesem Grunde Vormagnetisierungskreis 66 versorgt. Um von den 15 ist die die Vormagnetisierungswicklungen 62,63 und 64 beiden Vormagnerisierungswicklungen 63 und 64 etwa enthaltende Einrichtung 19 vorgesehen. Die magnegleiche Signale zu erhalten, muß der Vormagnetisie- tischen Polaritäten der Vormagnetisierungswicklungen rungswicklung 63 vom Vormagnetisierungswicklung 63 62, 63, 64 sind derart gewählt, daß eine direkte Koppvom Vormagnetisierungskreis 66 ein größerer Strom lung von der Antriebswicklung 69 zur Aufnahmewickals der Vormagnetisierungswicklung 64 zugeführt 20 lung 67 entgegengesetzt zu einer direkten Kopplung werden. von der Antriebswicklung 69 zur Aufnahmewicklung

Die Aufnahmewicklungen 67 und 68 der Aufnahme- 68 ist. Die Magnetshunts 25 und 26 schirmen die Anspülen 23 und 24 sind mit der Eingangsschaltung des triebsspule 22 von den Aufnahmejpulen 23 und 24 ab. Verstärkers 30 verbunden. Die Ausgangsschaltung des Die elektrischen Leitungen der Stromquelle 29 und Verstärkers 30 ist mit der Antriebswicklung 69 der 25 des Verstärkers 30 zur Stromquelle 70, des Verstärkers Antriebsspule 22 verbunden, die einen Mittelabgriff 30 zum Meßgerät 71 und der Thermomether 59 und 60 aufweist. Die beiden Hälften der Antriebswicklung 69 zu den ihnen zugeordneten Meßgeräten (nicht gezeigt) werden von einer Gegentaktschaltung am Ausgang des sind mehradrige abgeschirmte Kabel 72, die in einem Verstärkers 30 im Gegentakt betrieben. Der Verstärker Verbindungsstecker 73 enden, der in einer Steckdose 30 ist ein Begrenzungsverstärker mit hohem Verstär- 3° (nicht gezeigt) in der Endwand 52 steckt. Zur besseren kungsfaktor, der von den Signalen der Aufnahme- Übersicht sind die Verbindungen innerhalb des Gewicklungen 67 und 68 im Gegentakt betrieben wird. häuses 52 nicht gezeigt. Das Thermomater 59 ist mit Die Eingangsschaltung des Verstärkers 30 erzeugt eine einer Zuleitung 74 versehen, die in einem Stecker 75 Phasenvoreilung, die die Verzögerung kompensiert, die endet, der in einer Steckdose 76 in der Endwand 51 auf Grund der Schwingungen der Mittelabschnitte 15 35 steckt. Das Thermometer 60 ist auf ähnliche Weise und 16 der Rohre 11 und 12 durch die Kopplung der angeschlossen. Die Steckdosen 76 für die Stecker 75 Antriebsspule 22 und der Aufnahmespulen 23 und 24 sind durch nicht gezeigte Leitungen innerhalb des Geentsteht. In dem Ausführungsbeispiel nach der F i g. 1 häuses mit der Steckdose des Stackers 73 verbunden,
sind Phasenvoreilungen von 7° erforderlich. Bei dem Ausführungsbeispiel nach der F i g. 1 be-

Von der Ausgangsschaltung des Verstärkers 30 40 stehen die Rohre 11 und 12 vorzugsweise aus einem Mewird beim Betrieb eine Ausgangsspannung einem Meß- tall, dessen Zusammensetzung noch angegeben wird, gerät 71 zugeführt. Die Ausgangsspannung enthält Die Innendurchmesser der Mittelabschnitte 15 und 16 einen Wechselspannungsanteil, dessen Frequenz gleich betragen etwa 2,3 cm und die Wandstärke dieser Teile der Frequenz der Querschwingungen der Mittelab- etwa 0,95 cm. Die Länge der Mittelanschnitte beträgt schnitte 15 und 16 ist. Das Meßgerät 71 ist ein üblicher 45 30,2 cm, die Dichte der Rohre 8,15 g/cm³ und der Frequenzmesser, dessen Arbeitsbereich den erwarteten Elastizitätsmodul 188 · 10¹⁰ Dyn/cm². Die Mittelab-Frequenzbereich der Frequenzen der Mittelabschnitte schnitte 15 und 16 schwingen mit einer Frequenz von 15 und 16 umfaßt und derart geeicht ist, daß direkt 1050 Hz, wenn sie mit Wasser mit einer Dichte von die Dichten abgelesen werden können. 1 g/cm³ gefüllt sind, und mit 997,6 Hz, wenn sie mit

Das Meßgerät 71 kann auch ein elektronischer 50 Glycerin mit einer Dichte von 1,27 g/cm³ gefüllt sind.

Zähler sein, vor dem ein Schaltglied angeschlossen ist, Der mögliche Frequenzbereich liegt zwischen 800 und

des derart gesteuert ist, daß es periodisch für ein festes 1500 Hz.

Zeitintervall geöffnet wird, wobei der Inhalt des Zäh- In der F i g. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel lers automatisch vor jedem öffnen des Schaltgliedes der Erfindung gezeigt, bei dem während des Betriebs auf Null gesetzt wird. Der Zähler kann ein Sichtgerät 55 Querschwingungen zweier Rohre 111 und 112 aus rostderart ansteuern, daß nur diejenigen Ziffern sichtbar freiem Stahl aufrechterhalten werden. Zwei Permanentgemacht werden, die am Ende der festen Zeitintervalle magnete 113 und 114 sind derart angeordnet, daß senkim Zähler gespeichert sind. Auch diese sichtbaren recht durch die Rohre 111 und 112 stationäre Magnet-Angaben können leicht in Dichteeinheiten geeicht felder verlaufen. Ein Verstärker 126 treibt parallel werden. 60 durch die Rohre 111 und 112 in Längsrichtung elek-

AIs weiteres Ausführungsbeispiel kann ein Frequenz- irische Ströme. Eine Zuleitung 120 koppelt den. Vermesser mit bekannten Einrichtungen verwendet werden, stärker 126 mit zwei Dehnungsmessern, von denen die die Abhängigkeit der angegebenen Größe von der einer bei 121 angedeutet ist, die derart an den Rohren Frequenz der Ausgangsspannung vom Verstärker 30 111 und 112 angeordnet sind, daß sie Querschwingunverändern, so daß die angegebene Größe linear von ρ₀, 6s gen der Mittelabschnitte der Rohre 111 und 112 in der Dichte der Flüssigkeit in den Rohren 11 und 12, einer gemeinsamen Ebene messen,
abhängt. Die Endabschnitte der Rohre 111 und 112 sind in

Beim Betrieb wird die Temperatur des in die Rohre zwei Metallblöcken 118 und 119 fest gelagert, die durch

Leitungen 116 und 117 mit den beiden Ausgangsenden der Sekundärwicklung eines Ausgangstransformators im Verstärker 126 verbunden sind. Der Metallblock 118 enthält Durchströmungskanäle in Form von Düsen 122 und 123, durch die ein Medium in die Rohre 111 und 112 eingeleitet werden kann. Zwei weitere Düsen (nicht gezeigt) befinden sich im Metallblock 119 und stellen die Auslaßöffnungen der Rohre 111 und 112 dar. Auf diese Weise kann die Dichte einer Flüssigkeit gemessen werden, wenn diese entweder durch die Rohre 111 und 112 strömt oder in den Rohren stillsteht.

Beim Betrieb werden die Rohre 111 und 112 mit der auf ihre Dichte zu untersuchenden Flüssigkeit gefüllt, und mittels des Verstärkers 126 wird ein elektrischer Strom parallel durch die Rohre 111, 112 geleitet. Da die Permanentmagnete 113 und 114 entgegengesetzt gerichtete Magnetfelder senkrecht zu den Rohren 111 und 112 erzeugen, die elektrischen Ströme aber in gleicher Richtung durch die Rohre fließen, werden die Mittelabschnitte der Rohre 111 und 112 in entgegengesetzte Richtungen bewegt. Da weiterhin die Endabschnitte der Rohre in den Metallblöcken 118 und 119 fest gehaltert sind und die Permanentmagnete 113, 114 bezüglich den Metallblöcken 118, 119 ortsfest sind, bewegen sich die Mittelabschnitte der Rohre 111, 112 entweder aufeinander zu oder voneinander weg. Die Verbiegungen der Mittelabschnitte der Rohre 111, 112 werden durch die Dehnungsmesser 121 gemessen, die ein entsprechendes Signal abgeben, das durch einen Vorverstärker 124 verstärkt wird. Das von den Dehnungsmessern kommende Signal wird dazu verwendet, den durch die Rohre 111 und 112 fließenden Strom sowohl in der Richtung als auch in der Amplitude zu modulieren. Da das Signal seinen Extremwert erreicht, wenn die Rohre 111 und 112 am stärksten ausgebogen sind, ist ein Phasenschieber 125 vorgesehen, der den Vorverstärker 124 mit dem Hauptverstärker 126 koppelt und die Phasen der von den Dehnungsmessern kommenden Signale derart verschiebt, daß die elekirischen Ströme, die durch die Rohre 111 und 112 fließen, ihren Extremwert erreichen, wenn die Rohre 111, 112 gerade sind. Auf diese Weise wird ein nahezu sinusförmiger Strom erzeugt, der die gleiche Frequenz wie die Querschwingungen der Mittelabschnitte der Rohre 111 und 112, aber diesen gegenüber eine Phasenverschiebung von π/2 besitzt, wodurch die Querschwingungen der Rohre 111, 112 aufrechterhalten bleiben. Im Hauptverstärker 126 sind noch Filter vorgesehen, sie je nach Bedarf den erforderlichen Frequenzbereich einengen.

Beim Betrieb werden die Rohre 111 und 112 entweder von einer geringen mechanischen Erschütterung oder von einem durch das Einschalten der elektrischen Geräte 124, 125 und 126 bedingten elektrischen Rauschen im Hauptverstärker 126 in Schwingungen versetzt.

Mit dem Hauptverstärker 126 ist der Frequenzmesser 71 verbunden, dem beim Betrieb ein elektrisches Signal zugeführt wird, das die gleiche Frequenz, wie der durch die Rohre 111 und 112 fließende Strom aufweist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden nahezu über die gesamte Länge der Mittelabschnitte und senkrecht zur gemeinsamen Schwingungsebene der beiden Rohre 111, 112, d. h. der Ebene der beiden Rohrachsen, ebene Flächen ausgebildet, damit Schwingungen parallel zu den magnetischen Feldern nach Möglichkeit vermindert werden. Auf den ebenen Flächen werden außerdem Dehnungsmssser 121 zur Messung der Schwingungen befestigt. Andererseits können auch Rohre 111, 112 mit elliptischem oder rechteckigem Querschnitt verwendet werden. In den F i g. 6, 7 und 8 sind Ausführungsbeispiele für die Rohre 111, 112 gezeigt, die entweder mit ebenen Flächen versehen sind oder einen elliptischen oder rechteckigen Querschnitt besitzen.

Es können auch Ausführungsbeispiele mit unmagnetischen Rohren hergestellt werden, bei denen zur Schwingungsmessung andere Instrumente als Dehnungsmesser verwendet werden. Es eigrun sich z. B. optische, kapazitive oder induktive Sensoren.

Ein Vorteil bei der Verwendung von unmagnetischen Rohren ist das Fehlen von Hystereseverlusten.

In der F i g. 9 ist ein der F i g. 1 ähnliches Ausführungsbeispiel gezeigt, welches sich jedoch dadurch unterscheidet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, mit der der Leistungsdruck einer durch den Dichtemesser strömenden Flüssigkeit mindestens teilweise kompensiert werden kann.

Die Endabschnitte der Rohre 11 und 12, die in der F i g. 9 oben liegen, sind durch ein U-Rohr 77 verbunden, das aus dem gleichen Material wie die Rohre 11, 12 besteht und dessen Aus- bzw. Einlaßöffnungen mit den entsprechenden Durchströmungskanälen der Rohre 11 und 12 ausgerichtet sind. Die Medien strömen hier durch eine Einlaßleitung 78 in den Dichtemesser ein und verlassen ihn, nachdem sie in entgegengesetzte Richtungen durch die Rohre 11 und 12 geströmt sind, durch eine Auslaßleitung 79. Das U-Rohr besitzt daher eine Einlaßöffnung für das Rohr 11 und eine Auslaßöffnung für das Rohr 12. An der unteren Endwand 52 des Gehäuses 32 des Dichtemessers sind ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel nach der F i g. 1 Schraubringe 50 und 55 durch Gummischläuche 57 verbunden.

Die Stege 13 und 14 sind auf schwingungsfesten Halterungen (nicht gezeigt) befestigt, wie es ebenfalls in Verbindung mit der F i g. 1 beschrieben ist. Ein Gewindebolzen 80, der in den Steg 14 geschraubt ist, ragt durch die Endwand 52. An der Außenseite ist eine Mutter 81 aufgeschraubt, so daß die unteren Endabschnitte der Rohre 11 und 12 bezüglich der Ebene der unteren Endwand 52 befestigt sind.

Wenn eine Flüssigkeit mit einem Leitungsdruck von beispielsweise 34 · 10~⁵ Dyn/cm^a durch den Dichtemesser strömt, dann wird der Querschnitt der Mittelabschnitte 15 und 16 der Rohre 11 und 12 ausgedehnt, so daß ihre Länge abnimmt, wodurch die Flüssigkeit etwas zusammengedrückt wird. Die Wirkung des Flüssigkeitsdrucks auf das U-Rohr 77 bewirkt dagegen eine Dehnung der Mittelabschnitte 15 und 16. Es kann gezeigt werden, daß die Längenabnahme proportional zu P · d· (D + d) und die Längenzunahme proportional zu P · d² ist, wo P der Leitungsdruck der Flüssigkeit und D und d die oben angegebenen Größen sind. Daher ist es möglich, empirisch einen Wert für d zu berechnen, bei dem Längenabnahme und Längenzunahme gleich sind. Bei einem solchen Wert f ür d ist der in der F i g. 9 gezeigte Dichtemesser nahezu unempfindlich auf den Leitungsdruck einer durchströmenden Flüssigkeit.

Außer dieser gibt es noch andere Möglichkeiten, ein Medium nacheinander durch die beiden Rohre 11, 12 strömen zu lassen. Beispielsweise kann bei einem Ausführungsbeispiel, das dem der F i g. 5 ähnlich ist,

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Claims (1)

1. 9 10

   ein U-Rohr vorgesehen sein, das die beiden unmittelbar mensionen sind, daß die Endabschnitte (H', 11")

   benachbarten Düsen im Metallkörper 119 verbindet. des einen Rohrs (11) mit den entsprechenden End-

   AlIe in den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 1 abschnitten (12', 12") des anderen Rohrs (12) so

   und 9 gezeigten Rohre 11 und 12 können durch Drehen verbunden sind, daß die Mittelabschnitte (15, 16)

   und Bohren aus Metallstäben mit rechteckigem Quer- 5 voneinander beabstandet gehalten sind, und daß

   schnitt hergestellt werden. Die bevorzugte Zusammen- die Durchströmungskanäle (17, 18) der Rohre

   setzung des Metalls wird noch angegeben. (11, 12) gleichförmig und unbehindert sind.

   Andererseits können die Rohre 11, 12 auch aus 2. Dichtemesser nach Anspruch 1, bei dem das

   Rohren mit dem erforderlichen Querschnitt der Mittel- elastische bzw. federnde Material ferromagnetisch

   abschnitte 15 und 16 der Rohre 11, 12 hergestellt io ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Errcguiigscin-

   werden, wobei die Endabschnitte dann durch Flam- richtung zusammen mit der Abnahmeeinrichtung

   menspritzen des bevorzugten Metalls oder anderer ge- eine Einrichtung (19) bildet, die die erregten

   eigneter Metalle auf die erforderliche Größe gebracht Schwingungen aufrechterhält und aus einer An-

   werden. triebsspule (22), deren Achse durch die Mittel-

   Bei dem bevorzugten Metall handelt es sich um eine 15 punkte der Mittelabschnitte (15, 16) der Rohre

   Eisen-Nickel-Chrom-Legierung der folgenden Zu- (11,12) verläuft, aus zwei Abnahmespulen (23, 24),

   sammensetzung: deren Achsen äquidistant und parallel zur Achse

   Nickel (mit Cobalt) 41,0 bis 43,50% der Antriebsspule (22) und mit den Achsen der

   Chrom 4,90 bis 5,75% Rohre (11, 12) in einer Ebene liegen, und zwei

   Titan ..: 2,20 bis 2,75 % 20 Magnetshunts (25, 26) zwischen der Antriebsspule

   Aluminium 0,30 bis 0,80% (22) und je einer Abnahmespule (23, 24) besteht,

   Kohlenstoff 0,06% maximal die symmetrisch zur Achse der Antriebsspule (22)

   Mangan 0,08% maximal in der Ebene der Rohrachsen liegen.

   Silicium 1,00% maximal 3. Dichtemesser nach Anspruch 2, dadurch geSchwefel 0,04 % maximal 25 kennzeichnet, daß die Abnahmespulen (23, 24)

   Phosphor 0,04% maximal Vormagnetisierungswicklungen (63, 64) besitzen.

   Eisen Rest 4. Dichtemesser nach Anspruch 2 oder 3, da-

   Weitere Einzelheiten dieser Legierung sind in durch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (19) an

   »Technical Bulletin T-31« der Firma »The Huntingdon Stegen (13, 14) befestigt ist, die jeden Endab-

   Alloy Products Division of the International Nickel 30 schnitt (H', 11") des einen Rohrs (11) mit einem

   Company, Inc., Huntingdon, West Virginia« be- einem entsprechenden Endabschnitt (12', 12") des

   schrieben. anderen Rohr (12) verbinden.

   Im Bedarfsfall kann der Korrosionswiderstand des 5. Dichtemesser nach Anspruch 1, bei dem das Dichtemessers verbessert werden, indem man die elastische bzw. federnde Material elektrisch leitend Durchströmungskanäle der Rohre 11, 12 mit einer 35 und unmagnetisch ist, dadurch gekennzeichnet, dünnen Schicht von Polytetrafluoräthylen überzieht. daß die Erregungseinrichtung derart elektrisch mit Sollten die Gummischläuche 57 unpraktisch oder den Rohren (111,112) verbunden ist, daß durch die unzweckmäßig sein, können auch Bälge aus rost- Rohre (111, 112) elektrische Ströme fließen, und freiem Stahl verwendet werden. daß sie Magnete (113,114) enthält, deren stationäre Andere Ausführungsbeispiele für die hier beschrie- 40 Magnetfelder senk'recht durch die Mittelabschnitte benen Dichtemesser besitzen eine Einrichtung, mit der Rohre (111, 112) verlaufen, und daß die Madenen Impulse an jeden Mittelabschnitt gelegt werden, gnetfelder und die Ströme eine derartige Richtung um diese zu mechanisierten Querschwingungen zu er- haben, daß die Mittelabschnitte der Rohre (111, regen. Die Schwingungen läßt man dann abklingen, 112) durch elektrodynamische Kräfte in entgegen- und die Frequenzen der abklingenden Schwingungen 45 gesetzte Richtungen auslenkbar sind,
   werden gemessen. _ 6. Dichtemesser nach einem oder mehreren der _D .. , Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Patentansprüche: Querschnitte der Mittelabschnitte der Rohre (111, 1. Dichtemesser für Flüssigkeiten und Gase mit 112) elliptisch oder rechteckig und die größeren zwei Rohren, die aus einem gleichen elastischen 50 Flächenteile senkrecht zu der Ebene der Achsen bzw. federnden Material hergestellt und deren der Rohre (111,112) angeordnet sind oder daß min-Innenräume als Strömungskanäle ausgebildet sind, destens eine ebene Fläche an der Außenseite eines die mit entsprechenden Ein- und Ausströmungs- im wesentlichen kreisförmigen Mittelabschnittes öffnungen verbunden sind, mit einer Einrichtung jedes Rohres (111, 112) vorgesehen ist, die sich zum Erregen von mechanischen Querschwingungen 55 über nahezu die Gesamtlänge der Mittelabschnitte von Abschnitten der mit einem Medium gefüllten und senkrecht zu der Ebene der Rohrachsen erRohre im Gegentakt und mit einer die Schwin- streckt.

   gungen abnehmenden oder messenden Einrichtung, 7. Dichtemesser nach einem oder mehreren der

   die ein für die Frequenz dieser Schwingungen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß

   charakteristisches Signal abgibt, dadurch ge- 60 zwei benachbarte Endabschnitte der Rohre (11, 12)

   kennzeichnet, daß die Abschnitte der Rohre derart miteinander verbunden sind, daß die Medien

   (11, 12) Mittelabschnitte (15, 16) mit gleichen Di- nacheinander durch beide Rohre (11, 12) strömen.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen