專利名稱：用于測量在兩條介質(zhì)管道中流動的介質(zhì)的振動型測量變送器以及具有該變送器的在線測 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測量在兩條特別是分離的管道中流動的介質(zhì)的測量變送器，以及具有這種測量變送器的在線測量儀表。
背景技術(shù)：
為了測量或檢測管道中流動的介質(zhì)的過程變量，特別是為了檢測流動和/或流變測量變量，經(jīng)常使用這種在線測量儀表，其利用插入引導(dǎo)介質(zhì)的管道或外殼管線中的振動型測量變送器以及與其相連的測量及工作電路，以在工作期間流經(jīng)變送器的介質(zhì)中引起反作用力，例如對應(yīng)于質(zhì)量流量的科里奧利力、對應(yīng)于密度的慣性力或?qū)?yīng)于粘度的摩擦力，并從這些力產(chǎn)生代表介質(zhì)的特定質(zhì)量流量、粘度和/或密度的測量信號。在這種情況中，測量變送器例如利用法蘭而介質(zhì)密封地、特別是壓密地并且往往也是永久地與引導(dǎo)介質(zhì)的管道相連。
為了操作測量變送器，特別是還為了進一步處理或分析至少一個測量信號，該測量變送器還與合適的測量儀表電子器件相連。在所述類型的在線測量儀表的情況中，測量儀表電子器件通常經(jīng)由附著的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)與其它測量儀表和/或合適的中央計算機相連，將測量值信號例如經(jīng)由數(shù)字數(shù)據(jù)總線傳遞給它們。在這種情況中，用作數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的經(jīng)常是總線系統(tǒng)，特別是串行總線系統(tǒng)，諸如PROFIBUS-PA、FOUNDATION FIELDBUS，以及相應(yīng)的傳輸協(xié)議。中央計算機可以處理傳輸?shù)臏y量值信號并將它們作為相應(yīng)的測量結(jié)果而例如在監(jiān)視器上可視化并且/或者將它們轉(zhuǎn)換為用于相應(yīng)的致動器(例如磁閥、泵電機等)的控制信號。為了容納測量儀表電子器件，這種在線測量儀表還包括電子器件外殼，其例如WO-A 00/36379所記載，可以遠離測量變送器設(shè)置并且僅僅通過柔性電纜與其相連，或者例如EP-A 1 296 128或WO-A 02/099363中顯示的，直接設(shè)置在測量變送器上，特別是直接設(shè)置在容納測量變送器的測量變送器外殼上。
特別地，這種具有振動型測量變送器的在線測量儀表適用于直接測量在不同介質(zhì)管道中引導(dǎo)的兩種同時流動的介質(zhì)的質(zhì)量流量平衡，特別是質(zhì)量流量差。這種平衡測量主要用于監(jiān)控由于同時測量介質(zhì)流入和介質(zhì)流出而在連接有管道系統(tǒng)的容器中的成分和/或缺乏。這種平衡測量的相應(yīng)應(yīng)用例如在醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域特別是在輸血或血液透析領(lǐng)域，或者在噴漆技術(shù)領(lǐng)域特別是在顏色混合中。例如在EP-A 441 328、EP-A 244 692、US-B 64 57 372、US-A 61 38 517或US-A 42 52 028中記載了合適的平衡測量系統(tǒng)，其使用所述類型的在線測量儀表，特別是科里奧利質(zhì)量流量測量儀表測量兩種質(zhì)量流量的平衡。
為了引導(dǎo)介質(zhì)，所公開的振動型測量變送器都包括在例如管狀或箱狀框架中容納的兩條測量管。這些測量管中的每一個都由機電激勵裝置驅(qū)動振動，以在工作期間產(chǎn)生上述反作用力。一條測量管要插入引導(dǎo)輸入介質(zhì)的第一介質(zhì)管道中，而另一測量管用于第二介質(zhì)管道中引導(dǎo)的輸出介質(zhì)。為了檢測測量管的特別是入口端和出口端振動，測量變送器還各自具有物理-電子傳感器裝置，其對振蕩的測量管的運動作出反應(yīng)。
在科里奧利質(zhì)量流量測量儀表的情況中，以已知的方式，流動介質(zhì)的質(zhì)量流量的測量在于，允許介質(zhì)流經(jīng)每一測量管，測量管在工作期間垂直于振蕩軸振蕩，從而在該介質(zhì)中感應(yīng)科里奧利力。這些力令相關(guān)測量管的入口和出口區(qū)域彼此相位偏移地振蕩，這些相移的大小是測量管中的瞬時質(zhì)量流量的量度。于是，利用上述傳感器裝置的沿相關(guān)測量管彼此相距的兩個振蕩傳感器，本地檢測每一測量管的振蕩并將其轉(zhuǎn)換為振蕩測量信號。然后，可以從相關(guān)的相移得到質(zhì)量流量。
在所述類型的平衡測量系統(tǒng)中，測量變送器在工作期間至少間歇地由兩種介質(zhì)同時流經(jīng)并且這兩種介質(zhì)的至少一種物理特性例如質(zhì)量流量、密度、粘度和/或溫度不同。結(jié)果，在在線測量儀表工作期間，測量管的瞬時振蕩/或瞬時振蕩頻率可能彼此略微偏移，盡管它們實際上是相同構(gòu)造的。由于各個測量管之間的機械耦合，這可以導(dǎo)致兩介質(zhì)流的測量平衡(例如上面討論的測量質(zhì)量流量差)中的顯著誤差，這在已經(jīng)提到的US-B 64 57 372也有所記載。為了防止或消除這種對于所述類型的平衡測量系統(tǒng)的典型的測量誤差，在US-B 64 57 372中提出，總是分離地確定兩個不同振蕩的測量管的振蕩幅度，并且基于每一測量管的各自的測量振蕩幅度，執(zhí)行對測量相位差的合適的校正。
然而，這種主要是基于計算的補償基本上僅僅消除了由不同的振蕩幅度引起的測量誤差，其一方面導(dǎo)致激勵裝置和傳感器裝置的結(jié)構(gòu)以及處理測量信號的測量儀表電子器件的結(jié)構(gòu)還有硬件和軟件的技術(shù)復(fù)雜度增加，另一方面，不可避免地與測量管的振蕩特性的非均勻改變相關(guān)的不平衡能夠?qū)е聹y量變送器的零點穩(wěn)定性出現(xiàn)明顯的問題，這幾乎無法通過主要限于測量信號處理的補償措施而解決。

發(fā)明內(nèi)容
考慮所述類型的平衡測量系統(tǒng)中的上述缺點，本發(fā)明的目的是提供一種振動型測量變送器，其一方面能夠同時由兩種介質(zhì)流過，其中這兩種介質(zhì)的至少一個物理特性例如質(zhì)量流量、介質(zhì)密度和/或介質(zhì)溫度彼此可測地不同，該測量變送器另一方面仍然具有良好的零點穩(wěn)定性。
為了實現(xiàn)這個目的，本發(fā)明在于一種測量變送器，其適于特別是同時和/或差動測量在兩條介質(zhì)管道中流動的介質(zhì)。為此，測量變送器包括用于引導(dǎo)待測介質(zhì)的至少四條測量管，它們各自具有第一和第二入口/出口端且在工作期間至少間歇地特別是同時地振動；令測量管振動的機電特別是電動激勵裝置；以及至少對測量管的本地振動作出反應(yīng)的傳感器裝置，用于產(chǎn)生至少一個受測量管的振動影響的測量信號。在這至少四條測量管中，第一和第二測量管至少間歇地插入第一介質(zhì)管道，使得這兩條測量管中的每一條都同時引導(dǎo)流經(jīng)第一介質(zhì)管道的介質(zhì)的部分體積；并且至少四條測量管中的第三和第四測量管至少間歇地插入第二介質(zhì)管道，使得這兩條測量管中的每一條都同時引導(dǎo)流經(jīng)第二介質(zhì)管道的介質(zhì)的部分體積。
另外，本發(fā)明在于一種在線測量儀表，其包括上述測量變送器，用于確定在第一介質(zhì)管道中流動的第一介質(zhì)的質(zhì)量流量以及在第二介質(zhì)管道中流動的第二介質(zhì)的質(zhì)量流量，并且/或者用于確定在第一介質(zhì)的第一質(zhì)量流量和第二介質(zhì)的第二質(zhì)量流量之間的平衡構(gòu)成的質(zhì)量流量差。
在本發(fā)明的測量變送器的第一實施例中，第一和第二測量管各自的第一入口/出口端在工作期間與第一分配器元件相連，第一和第二測量管各自的第二入口/出口端與第二分配器元件相連。以相同的方式，第三和第四測量管各自的第一入口/出口端在工作期間與第三分配器元件相連，第三和第四測量管各自的第二入口/出口端在工作期間與第四分配器元件相連。除此之外，第一分配器元件連接至第一介質(zhì)管道的將介質(zhì)引導(dǎo)至測量變送器的管段，第二分配器元件連接至第一介質(zhì)管道的引導(dǎo)介質(zhì)離開測量變送器的管段，第三分配器元件連接至第二介質(zhì)管道的將介質(zhì)引導(dǎo)至測量變送器的管段，第四分配器元件連接至第二介質(zhì)管道的引導(dǎo)介質(zhì)離開測量變送器的管段。
在本發(fā)明的測量變送器的第二實施例中，激勵裝置包括特別是差動作用的電動振蕩激勵器，其經(jīng)由激勵線圈和活塞銜鐵作用于測量管，該激勵線圈與第一和/或第三測量管基本剛性耦合，該活塞銜鐵陷入這些線圈并與第二和/或第四測量管基本剛性耦合。
在本發(fā)明的測量變送器的第三實施例中，振蕩激勵器位于所有四個測量管的公共本地重心之上，該重心位于經(jīng)過振蕩激勵器的安裝位置的虛擬橫截面中。
在本發(fā)明的測量變送器的第四實施例中，振蕩激勵器這樣設(shè)置在測量變送器中并固定在測量管上，使得由振蕩激勵器引入測量管的激勵力分別基本上作用于第一和第三測量管的公共本地重心以及第二和第四測量管的公共本地重心，這兩個重心位于經(jīng)過振蕩激勵器的安裝位置的虛擬橫截面中。
在本發(fā)明的測量變送器的第五實施例中，傳感器裝置被構(gòu)造為特別是差動地作用的電動傳感器裝置，其包括與激勵裝置的激勵線圈結(jié)構(gòu)基本相同的至少兩個傳感器線圈以及與傳感器裝置的活塞銜鐵結(jié)構(gòu)基本相同的兩個活塞銜鐵。
在本發(fā)明的測量變送器的第六實施例中，傳感器裝置包括恰好兩個傳感器線圈以及恰好兩個活塞銜鐵。
在本發(fā)明的第七實施例中，測量變送器還包括用于可振蕩地支撐測量管的第一支架系統(tǒng)，其中第一支架系統(tǒng)固定在四個測量管之一的至少一個第一入口/出口端上以及四個測量管之一的至少一個第二入口/出口端上。
在本發(fā)明的測量變送器的第八實施例中，第一支架系統(tǒng)固定在四個測量管的至少兩個，特別是四個測量管的每一個的第一和第二入口/出口端上。
在本發(fā)明的測量變送器的第九實施例中，測量管這樣形成并設(shè)置在測量變送器中，使得第一和第二測量管之間的最小側(cè)向間距基本上大于第一和第三測量管之間的最大側(cè)向間距和/或第二和第四測量管之間的最大側(cè)向間距。
在本發(fā)明的測量變送器的第十實施例中，測量管這樣形成并設(shè)置在測量變送器中，使得它們至少部分基本彼此平行地延伸。
在本發(fā)明的第十一實施例中，測量管這樣形成并設(shè)置在測量變送器中，使得第一和第三測量管至少部分彼此接觸，并且第二和第四測量管至少部分彼此接觸。
在本發(fā)明的測量變送器的第十二實施例中，為了形成第一測量管組合，第一和第三測量管各自遠離它們的第一和第二輸入/輸出端至少逐點地基本上剛性地耦合在一起，并且為了形成第二測量管組合，第二和第四測量管各自遠離它們的第一和第二輸入/輸出端至少逐點地基本上剛性地耦合在一起。
在本發(fā)明的測量變送器的第十三實施例中，第一和第三測量管各自遠離它們的第一和第二輸入/輸出端至少部分基本上剛性地耦合在一起，并且第二和第四測量管各自遠離它們的第一和第二輸入/輸出端至少部分地齊平地基本上剛性地耦合在一起。
在本發(fā)明的測量變送器的第十四實施例中，第一和第三測量管各自遠離它們的第一和第二輸入/輸出端通過形成連接焊縫而焊接，特別是釬焊和/或熔焊在一起，并且第二和第四測量管各自遠離它們的第一和第二輸入/輸出端通過形成連接焊縫而焊接，特別是釬焊和/或熔焊在一起。
在本發(fā)明的測量變送器的第十五實施例中，由第一和第三測量管形成的第一振蕩系統(tǒng)和由第二和第四測量管形成的第二振蕩系統(tǒng)具有基本相同的本征頻率。
在本發(fā)明的測量變送器的第十六實施例中，測量管在工作期間以基本相同的振蕩頻率，特別是以第一和第二振蕩系統(tǒng)的自然本征頻率振蕩。
在本發(fā)明的測量變送器的第十七實施例中，第一和第二測量管至少間歇地基本上彼此反相振蕩，并且第三和第四測量管至少間歇地基本上彼此反相振蕩。
在本發(fā)明的測量變送器的第十八實施例中，由測量管在工作期間執(zhí)行的振動至少間歇的是彎曲振蕩，其圍繞虛擬連接第一和所屬的第二入口/出口端的軸線或與其平行的虛擬軸線。
在本發(fā)明的測量變送器的第十九實施例中，四條測量管中的每一條都具有虛擬連接其第一入口/出口端和其第二入口/出口端的中心線。
在本發(fā)明的測量變送器的第二十實施例中，測量管這樣形成并設(shè)置在測量變送器中，使得四條虛擬中心線中的至少兩條在公共的虛擬的特別是平面的測量變送器切割面中延伸。
在本發(fā)明的測量變送器的第二十一實施例中，測量管這樣形成并設(shè)置在測量變送器中，使得四條虛擬中心線分布在兩個虛擬的基本上相互平行的特別是平面的測量變送器切割面中。
在本發(fā)明的測量變送器的第二十二實施例中，測量管這樣形成并設(shè)置在測量變送器中，使得四條虛擬中心線分布在四個虛擬的基本上相互平行的特別是平面的測量變送器切割面中。
在本發(fā)明的測量變送器的第二十三實施例中，測量管這樣形成并設(shè)置在測量變送器中，使得所有四條虛擬中心線都在一個公共的虛擬的特別是平面的測量變送器切割面中。
在本發(fā)明的測量變送器的第二十四實施例中，四條測量管基本是直的。
在本發(fā)明的測量變送器的第二十五實施例中，四條測量管基本上相同的彎曲，特別是V形或U形。
在本發(fā)明的測量變送器的第二十六實施例中，四條測量管基本彎曲為V形。
在本發(fā)明的測量變送器的第二十七實施例中，四條測量管基本造型相同。
在本發(fā)明的測量變送器的第二十八實施例中，第一介質(zhì)管道中流動的介質(zhì)在第一和第二測量管中引導(dǎo)的部分體積具有公共的流動方向，該方向至少間歇地與第二介質(zhì)管道中流動的介質(zhì)在第三和第四測量管中引導(dǎo)的部分體積的公共流動方向相對。
在本發(fā)明的測量變送器的第二十九實施例中，第一介質(zhì)管道中流動的介質(zhì)在第一和第二測量管中引導(dǎo)的部分體積具有公共的流動方向，該方向至少間歇地與第二介質(zhì)管道中流動的介質(zhì)在第三和第四測量管中引導(dǎo)的部分體積的公共流動方向相同。
在本發(fā)明的測量變送器的第三十實施例中，第一支架系統(tǒng)特別是可振蕩地被外部的特別是容納測量變送器的第二支架系統(tǒng)和/或被至少一條連接的介質(zhì)管道支撐。
在本發(fā)明的測量變送器的第三十一實施例中，測量變送器具有至少一個溫度傳感器，其與至少一條測量管熱耦合并且對其測量管溫度的變化作出反應(yīng)。
本發(fā)明的基本思想在于，一方面，瞬時位于測量管中的第一介質(zhì)以及瞬時位于測量管中的第二介質(zhì)各分離為大小基本相同的兩部分，另一方面，第一介質(zhì)的兩個部分以及第二介質(zhì)的兩個部分各自相對于測量變送器的虛擬質(zhì)量中心線或中心線對稱設(shè)置。換言之，第一待測介質(zhì)的質(zhì)量流量與第二待測介質(zhì)的質(zhì)量流量分離為兩個基本相等大小的流體部分，并且流體部分被這樣引導(dǎo)經(jīng)過測量變送器，使得即使在介質(zhì)的物理特性彼此偏差的情況中，也能夠保持相關(guān)的物理特性(諸如質(zhì)量流量、密度、粘度、溫度等)相對于前述中心線基本對稱。
本發(fā)明的測量變送器的一個優(yōu)點在于，盡管它能夠比較成本低廉地制造，但它具有非常高的測量精度，特別是非常高的零點穩(wěn)定性。


現(xiàn)在根據(jù)附圖詳細解釋本發(fā)明以及進一步的優(yōu)選實施例，附圖中展現(xiàn)了本發(fā)明的測量變送器的若干變型。功能相同的部件在各個附圖中具有相同的附圖標(biāo)記；然而，只有在有用時才在隨后的圖中重復(fù)附圖標(biāo)記。
圖1顯示了在線測量儀表，其具有用于測量在兩條測量管道中引導(dǎo)的介質(zhì)的振動型測量變送器；圖2透視地顯示了適用于根據(jù)圖1的在線測量儀表的振動型測量變送器的第一變型的機械細節(jié)，沒有完整示出外殼；圖3顯示了圖2的測量變送器的剖視圖，同樣沒有完整示出外殼，但是具有添加的電子細節(jié)；圖4顯示了沿圖3的切割面A-A得到的圖2的測量變送器的截面，代表圖2的底視圖，但是具有完整的外殼；圖5顯示了沿圖3的切割面B-B得到的圖2的測量變送器的截面，代表圖2的端視圖，也具有完整的外殼；圖6顯示了與圖2的測量變送器相比，僅僅在其對于介質(zhì)管道的連接有所改變的測量變送器的截面圖；
圖7以第一透視圖顯示了適用于根據(jù)圖1的在線測量儀表的振動型測量變送器的第二變型的機械細節(jié)；圖8以第二透視圖顯示了圖7的測量變送器；和圖9透視的顯示了適用于根據(jù)圖1的在線測量儀表的振動型測量變送器的第三變型的機械細節(jié)。
具體實施例方式
圖1顯示了用于特別是同時測量彼此分離地傳遞的兩種介質(zhì)的在線測量儀表。在線測量儀表為此包括物理-電子測量變送器，其容納在特別是作為變送器外殼構(gòu)成的第一支架系統(tǒng)30中。另外，在線測量儀表包括測量及工作電子器件，其與測量變送器10電連接，該電子器件特別是容納在電子器件外殼40中。在線測量儀表特別地用于確定至少暫時在第一介質(zhì)管道中流動的第一介質(zhì)M1和至少暫時在第二介質(zhì)管道中流動的第二介質(zhì)M2之間的平衡，特別是兩種介質(zhì)的質(zhì)量流量之差和/或之和，或者兩種介質(zhì)的平均密度和/或粘度等。介質(zhì)M1可以是例如引導(dǎo)至容器或反應(yīng)器的介質(zhì)，例如流體、膏體和/或粉末；而第二介質(zhì)M2可以例如是從同一容器或反應(yīng)器中除去的流體。應(yīng)當(dāng)注意，兩種介質(zhì)M1、M2可以是或者在化學(xué)上基本相同或者化學(xué)特性彼此不同的介質(zhì)。同樣，兩種介質(zhì)可以相同或不同地構(gòu)成，甚至在它們的瞬時物理狀態(tài)上也可以相同或不同，例如它們各自的流速、雷諾數(shù)或壓力等，并且/或者它們的瞬時物理特性相同或不同，例如它們各自的密度、粘度或溫度等。
在用于平衡測量的測量變送器10的情況中，它是振動型測量變送器，圖2-9顯示了它的不同實施例。正如上面已經(jīng)提到的，這種測量變送器用于在振動的特別是彎曲振蕩的測量管中流動的介質(zhì)中產(chǎn)生反作用力，例如依賴于質(zhì)量流量的科里奧利力、依賴于密度的慣性力和/或依賴于粘度的摩擦力，這些力可以由傳感器檢測并由此可測量地反作用于特定的測量管和其執(zhí)行的振蕩。這些反作用力往往由選擇性激勵的測量管的期望的振蕩產(chǎn)生并且至少可通過振蕩幅度、振蕩頻率和/或相位的改變而間接測量，由這些反作用力，可以以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方式確定在特定測量管中流動的介質(zhì)的例如質(zhì)量流量、密度和/或粘度。
如圖2所示，本發(fā)明的測量變送器10為此包括第一測量管1和第二測量管2，這兩個測量管1、2用于引導(dǎo)第一介質(zhì)M1，還包括第三測量管3和第四測量管4，這兩個測量管3、4用于引導(dǎo)第二介質(zhì)M2。在測量變送器的工作期間，第一和第二測量管1、2為此各自在入口側(cè)與向測量變送器引導(dǎo)介質(zhì)的第一管段L11相連并且在出口側(cè)與第一介質(zhì)管道的將介質(zhì)引導(dǎo)離開測量變送器的第二管段L12相連。同樣，第三和第四測量管3、4為了測量而在入口側(cè)與向測量變送器引導(dǎo)介質(zhì)的第一管段L21相連并且在出口側(cè)與第二介質(zhì)管道的將介質(zhì)引導(dǎo)離開測量變送器的第二管段L22相連。
在本發(fā)明的實施例中，正如在圖2中顯示的，第一測量管1的第一入口/出口端和第二測量管2的第一入口/出口端在工作期間分別通入第一分配器元件V1，并且第一測量管1的第二入口/出口端和第二測量管2的第二入口/出口端在工作期間分別通入第二分配器元件V2。另外，第一分配器元件V1至少間歇地與第一介質(zhì)管道L1的第一管段L11相連，并且第二分配器元件V2至少間歇地與第一介質(zhì)管道L1的第二管段L12相連。兩個測量管1、2、分配器元件以及第一介質(zhì)管道的兩個管段L11、L12于是連接在一起，使得兩條測量管1、2在工作期間并行地由第一介質(zhì)的盡可能相等大小的流體部分流經(jīng)，或者說，這兩條測量管1、2中的每一個同時引導(dǎo)第一介質(zhì)管道中流動的介質(zhì)M1的一部分體積。類似地，第三測量管3的第一入口/出口端和第四測量管4的第一入口/出口端在工作期間分別通入第三分配器元件V3，并且第三測量管3的第二入口/出口端和第四測量管4的第二入口/出口端在工作期間分別通入第四分配器元件V4。另外，第三分配器元件V3至少間歇地與第二介質(zhì)管道的第一管段L21相連，并且第四分配器元件V4至少間歇地與第二介質(zhì)管道的第二管段L22相連。從而在測量變送器的工作期間，這兩條測量管3、4各自至少間歇地同時引導(dǎo)第二介質(zhì)管道中流動的介質(zhì)M2的一部分體積。
正如從以上說明清楚地看到的，兩條測量管1、2中流動的第一介質(zhì)M1能夠在在線測量儀表工作期間以任何方式流動，特別是以獨立于測量管3、4中流動的第二介質(zhì)M2的方式流動。所以，特別是兩種介質(zhì)M1、M2的質(zhì)量流量能夠彼此不同；特別地，第一和第二測量管1、2中的介質(zhì)M1能夠例如也以公共的流動方向流經(jīng)測量管，如圖1所示，該公共流動方向與第四和第四測量管3、4中的介質(zhì)M2的瞬時公共流動方向相反。然而，同樣，兩種介質(zhì)M1、M2之一的質(zhì)量流量可以基本為零，而兩種介質(zhì)中的另一種，M1或M2的質(zhì)量流量不等于零。除此之外，例如為了直接測量兩種介質(zhì)M1、M2的總質(zhì)量流量，還可以允許兩種介質(zhì)M1、M2以相同的流動方向流經(jīng)測量管。
本發(fā)明的測量變送器的測量管可以例如由不銹鋼制成，在本發(fā)明的一個實施例中，測量管使用的材料是具有歐洲材料編號1.4539，對應(yīng)于美國標(biāo)號904L的不銹鋼。然而，測量管也可以由其它鋼或其它本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的材料，諸如鈦、鋯、鉭或其合金制成。另外，塑料、玻璃、陶瓷等也可以用作測量管的材料。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，為了將制造成本最小化，測量管，特別是一件成型的測量管可以至少成對地基本上等同地成型。另外，測量管具有優(yōu)點地這樣設(shè)置在測量變送器中，使得它們至少部分地，優(yōu)選在整個測量管長度上彼此平行延伸。
在圖2至5顯示的測量變送器10的第一變型中，第一測量管1基本彎曲為V形，特別是相對于第一對稱線對稱。這里相應(yīng)地同樣基本為V形的第二測量管2同樣相對于第二對稱線彎曲。以類似的方式，平行于兩條測量管延伸的測量管3、4各自對稱地彎曲為V形。換言之，每一測量管都具有至少一條在其中間延伸的中心線，該中心線基本為V形并且虛擬連接其第一入口/出口端和其第二入口/出口端。基本彎曲為V形的測量管的優(yōu)點除了易于制造之外，還在于對于可能在流動方向上作用的形變力具有相對較高的穩(wěn)定性。然而，這里已經(jīng)提到，代替如在第一和第二變型中將測量管1、2、3、4彎曲為V形，還可以選擇其它管形狀。例如，在振動型測量變送器的情況中，在管平面中彎曲為V形、Ω形或三角形的測量管已經(jīng)證明是特別成功的。其它原理上適用于四個測量管的管形狀在以下文件中有所公開US-B 67 11 9、US-B 64 57 372、US-A 64 50 042、US-A 57 96 011、US-A 53 01 557、US-A 48 76 898或US-A 48 95 031。同樣，四個測量管也可以基本為直的，事實上，圖6顯示的本發(fā)明的測量變送器的第三變型就是這樣。
正如從圖2可以看到的，本發(fā)明的測量變送器的第一變型中的測量管1具有基本直的第一入口/出口管段11和直的第二入口/出口管段12。另外，測量管1具有與入口/出口管段11相連的第一入口/出口弓形段13、與第二入口/出口管段12相連的第二入口/出口弓形段14、與第一入口/出口弓形段13相連的基本直的第一中間管段15、與第二入口/出口弓形段14相連的基本直的第二中間管段16、以及與中間管段15、16相連的頂點弓形段17。正如已經(jīng)記載的，測量管2基本與測量管1相同地構(gòu)成，即，它同樣具有直的第一入口/出口管段21、直的第二入口/出口管段22、與入口/出口管段21相連的第一入口/出口弓形段23、與第二入口/出口管段22相連的第二入口/出口弓形段24、與第一入口/出口弓形段23相連的基本直的第一中間管段35、與第二入口/出口弓形段24相連的基本直的第二中間管段26、以及與中間管段25、26相連的頂點弓形段27。另外，與兩個入口/出口管段21、22對齊的第二測量管2的虛擬入口/出口軸線A2基本平行于第一測量管1的虛擬入口/出口軸線A1，軸線A1虛擬連接其兩個入口/出口管段11、12。類似地，第三測量管3由直的第一入口/出口管段3 1、直的第二入口/出口管段32、與入口/出口管段31相連的第一入口/出口弓形段33、與第二入口/出口管段32相連的第二入口/出口弓形段34、與第一入口/出口弓形段33相連的基本直的第一中間管段35、與第二入口/出口弓形段34相連的基本直的第二中間管段36、以及與中間管段35、36相連的頂點弓形段37形成，并且第四測量管4由直的第一入口/出口管段41、直的第二入口/出口管段42、與入口/出口管段41相連的第一入口/出口弓形段43、與第二入口/出口管段42相連的第二入口/出口弓形段44、與第一入口/出口弓形段43相連的基本直的第一中間管段45、與第二入口/出口弓形段44相連的基本直的第二中間管段46、以及與中間管段45、46相連的頂點弓形段47形成。在圖2顯示的實施例中，入口/出口弓形段13、14、23、24以及頂點弓17、27基本形成為圓弧。
如圖2至6所示，測量管的入口/出口管段11、12、21、22、31、32、41、42還各自在它們的末端這樣設(shè)置并固定在用作大部分彎曲及扭曲剛性支架系統(tǒng)30的測量變送器框架中，使得測量管足以可振蕩地支撐在其中。正如考慮圖1和4可以看出的，測量變送器的第一變型的支架系統(tǒng)30實際上集成在變送器外殼中，而測量變送器的第二和第三變型中，它構(gòu)造為高質(zhì)量基座或支撐盤。如圖2或6所示，各個測量管1、2、3、4的兩個入口/出口管段11、12、21、22、31、32、41、42可以例如彼此對齊。然而，還可以這樣形成四個測量管并將它們彼此定向，使得每一相應(yīng)的入口/出口管段在一側(cè)插入支架系統(tǒng)30；關(guān)于這一點，參見圖6和7。
為了將測量變送器10插入介質(zhì)管道，測量管1、2、3、4的各個入口/出口管段11、12、21、22的延伸各自包含連接裝置VV，諸如具有外部或內(nèi)部螺紋的噴嘴、法蘭或夾鉗裝置，諸如注冊商標(biāo)為Triclamp的商品。對于要與測量管1和/或測量管2相連的管段是軟管管路的情況，連接裝置可以以合適的方式實施為軟管連接噴嘴，如圖1、2、3、4所示，合適的介質(zhì)管道的合適的管段L11、L12、L21或L22可以被推到它們上面。另外，連接裝置可以以恒定的間距與合適的測量管對齊，或者如圖6所示，以比測量管之間的間距更大的相互距離離開測量變送器。
本發(fā)明的測量變送器的第一變型的支架系統(tǒng)30包括比較平坦且平面的第一入口/出口框架片段31、同樣平坦且平面的第二入口/出口框架片段35、以及連接入口/出口框架片段31、32的貫穿框架片段33，其中壓密地固定導(dǎo)線管34(僅在圖4中可見)。貫穿框架片段33同樣在所示實施例中平坦且平面，它與第一和第二入口/出口框架片段31、32形成直角。支架系統(tǒng)30在第一變型中還包括平面的第一延伸框架元件34，其以大于90°的角度安裝至第一入口/出口框架片段31，這個角度在所示實施例中約為120°。支架系統(tǒng)30最后包括彎曲的頂部框架片段35，其轉(zhuǎn)入第一延伸框架片段35，還包括平面的第二延伸框架片段36，其以上述角度安裝至第二入口/出口框架片段32并且也轉(zhuǎn)入頂點框架片段35。正如在測量管1、2、3、4的情況中，支架系統(tǒng)30也可以一件形成并且可以例如由具有恒定寬度和厚度的平板高級鋼通過合適地彎曲和焊接末端(參見焊縫303)而制成，該高級鋼具有前表面301和后表面302(僅在圖3中可見)。
在所示實施例中，用于將測量管1、2、3、4固定在測量變送器第一變型的基本箱狀或框架狀形成的支架系統(tǒng)30中的是基本為盤狀或膜狀的第一固定元件和特別是薄膜狀的第二固定元件，第一固定元件例如由鋼制成，與至少一個第一入口/出口管段11、21、31、41和第一入口/出口框架片段31機械連接，特別是釬焊或銅焊，第二固定元件與至少一個第二入口/出口管段12、22、32、42和第二入口/出口框架片段32機械連接，特別是釬焊或銅焊。在圖2和3所示的實施例中，第一固定元件是盤狀的并且被推到測量管1、2、3、4的第一入口/出口管段11、21、31、41上，且與至少一個入口/出口管段11、21、31、41機械連接；另一方面，第一固定元件與入口/出口框架片段31相連，特別是釬焊或銅焊，從而覆蓋其中的安裝開口。以相應(yīng)的方式，測量管1、2、3、4可以被利用推到第二入口/出口管段12、22、32、42上并與至少一個機械連接的第二固定盤而固定至第二入口/出口框架片段32。正如在圖3或4中示意性顯示的，第一變型的支架系統(tǒng)30可以另外由左側(cè)壁37和右側(cè)壁38完成，以形成特別是介質(zhì)密封地包圍測量管的變送器外殼。在這種情況中，兩個側(cè)壁37、38為基本平板的形式，例如由不銹鋼制成，其適配敞開的框架的輪廓并被焊接在前表面301或后表面上，與敞開的框架互補以完成變送器外殼。用于支架系統(tǒng)30的鋼的一個例子是不銹鋼，其歐洲材料編號為1.4301，對應(yīng)于美國標(biāo)號304。
正如上面已經(jīng)提到的，在本發(fā)明的測量變送器的情況中，測量所需要的反作用力是通過令測量管振蕩而在各個待測介質(zhì)中引起的。為此，測量變送器還包括作用于測量管1、2、3、4的激勵裝置60，其用于令各個測量管至少在限定范圍內(nèi)執(zhí)行適合精確測量的有效振蕩，它對于在流體中產(chǎn)生并檢測上述反作用力足夠大。另外，測量變送器具有對測量管的振動作出反應(yīng)的傳感器裝置70，其用于產(chǎn)生至少一個受到待檢測的測量變量影響的第一振蕩測量信號s71特別是還產(chǎn)生相應(yīng)的振蕩測量信號s72。
為了驅(qū)動測量管，激勵裝置60相應(yīng)地具有至少一個機電特別是電動振蕩激勵器61。它用于將從例如上述科里奧利質(zhì)量流量計的相應(yīng)的測量及工作電路饋送的電激勵功率Pexc轉(zhuǎn)換為例如脈沖或諧波的激勵力Fexc，其對稱地即同時地同相或反相作用于測量管1和2，并且如果需要，還作用于測量管3和4，以產(chǎn)生測量管1、2和/或3、4的相互反相振蕩。激勵力Fexc可以以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式，例如利用已經(jīng)提到的測量及工作電子器件中的電流和/或電壓控制電路而調(diào)整其幅度，以及例如利用同樣在測量及電子器件中提供的鎖相環(huán)(PLL)而調(diào)整其頻率，關(guān)于這一點，參見US-A 48 01 897。這里要提到的是，測量及工作電路(未顯示)可以容納在電子器件外殼40中，如圖1所示，該外殼以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式例如直接安裝在測量變送器上，或者如果需要，它還可以遠離測量變送器設(shè)置。正如圖2和3通過例子顯示的，激勵器61的第一部件61a在其上述對稱線的區(qū)域中固定至測量管1的頂點弓形段17，并且激勵器61的第二部件61b在其上述對稱線的區(qū)域中固定至測量管2的頂點弓形段27；參見圖4。
在另一實施例中，正如在這里顯示的實施例中示意性顯示的，激勵器61是電動激勵器，其同時特別是差動地作用于兩個測量管1、2，其中第一部件61a是激勵線圈并且第二部件61b是永磁的活塞銜鐵，它可以通過活塞運動而與線圈裝置相互作用。
在圖2所示的測量變送器中，用于檢測工作期間振動的測量管的振蕩、特別是彎曲振蕩的傳感器裝置70包括入口側(cè)特別是電動的第一振蕩傳感器71和出口側(cè)特別是電動的第二振蕩傳感器72，這兩個振動傳感器71、72對于測量管1、2的運動，即它們的橫向偏轉(zhuǎn)和/或形變作出反應(yīng)，以發(fā)送第一和第二振蕩信號s71、s72。在這種情況中，振蕩傳感器71、72基本上相對于上述測量管1、2對稱線對稱地固定至測量管1、2。另外，兩個振動傳感器71、72優(yōu)選地結(jié)構(gòu)相同。除此之外，它們還可以基本上與振蕩激勵器61構(gòu)造相同。在圖2和3顯示的實施例中，振蕩傳感器71的第一部件71a固定在測量管1的中間管段15上，第二部件71b固定至測量管1的中間管段25；參見圖3。振動傳感器72的第一部件72a固定至測量管2的中間管段16，第二部件72b固定至測量管2的中間管段26；參見圖3。根據(jù)本發(fā)明的測量變送器的實施例，振蕩傳感器71、72是差動作用(從而直接檢測兩條測量管之間的距離或速度差)的電動速度傳感器，即，部件71a、72a分別是激勵線圈，部件71b、72b分別是永磁活塞銜鐵，其可以陷入相關(guān)的激勵線圈。振蕩傳感器71、72還可以例如是距離或加速度傳感器。
在這里顯示的測量變送器的情況中，由傳感器裝置70發(fā)送的測量信號對應(yīng)于兩個振蕩信號s71、s72，兩個振蕩信號的相對相位位置依賴于測量管1、2以及3、4中的瞬時質(zhì)量流量，并且各個信號頻率依賴于測量管中流動的介質(zhì)的瞬時密度。使用與以上述方式形成的振蕩系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的差動作用的振蕩激勵器和和振蕩傳感器的優(yōu)點還在于，這種測量及工作電子器件也可以用于操作本發(fā)明的例如在現(xiàn)有的科里奧利質(zhì)量流量/密度測量儀表中的測量變送器。另外，進一步的優(yōu)點在于，在使用這種對于所述測量變送器的現(xiàn)有測量及工作電子器件中，由于同時引導(dǎo)兩種待測介質(zhì)通過測量管，可以直接檢測兩個質(zhì)量流量之差，從而現(xiàn)有科里奧利質(zhì)量流量/密度測量儀表中實施的測量信號處理及分析方法可以用于差動測量，而沒有顯著改變，但是可以調(diào)整以適合實際測量信號及其信號電平。這無疑代表了顯著的成本優(yōu)勢。
由于測量變送器必須連接至所屬的測量及工作電子器件，并且正如已經(jīng)提到的，它容納在電子器件外殼40中，外殼如果需要將直接設(shè)置在測量變送器上，從而得到了具有功能的緊湊的在線測量儀表，最終在本發(fā)明的第一變型的支架系統(tǒng)30中提供了特別是介質(zhì)密封且壓密的多個電子線路的通路，其與測量管的頂點弓形段相對并且與頂點框架片段35相對。該通路包括例如利用焊接連接而固定至支架系統(tǒng)30的法蘭90。法蘭90用于支撐電子器件外殼40(僅在圖1中顯示)。法蘭90具有孔91，從而在組裝期間可以從變送器外殼的外部訪問通路。通路還包括利用角撐架95固定至支架系統(tǒng)30并且在支架系統(tǒng)和頂點弓形段之間朝向這些片段延伸的電路板96。在其上設(shè)置導(dǎo)電跡線，如導(dǎo)電跡線97，其僅在圖2中可見。激勵裝置60的連接線63、64、傳感器裝置70的連接線73、74、75、76以及第一溫度傳感器81和第二溫度傳感器82的連接線83、84連接至這些導(dǎo)電跡線并因而連接至通路500的分離線路。連接線63、64、73、74、75、76、83、84僅在圖2中可見。另外還提供用于電路零點的導(dǎo)電跡線SN，它經(jīng)由與其機械連接且電子連接的金屬緊固件而固定至金屬支架95。特別是為鉑電阻形式的溫度傳感器81(僅在圖2和3中可見)可以例如通過粘合劑固定在測量管1的入口/出口弓形段之一上。以類似的方式，溫度傳感器82可以應(yīng)用于測量管3的入口/出口弓形段之一。如上所述，溫度傳感器81、82用于測量介質(zhì)M1、M2各自的瞬時溫度。然而，還可將溫度傳感器這樣設(shè)置在測量變送器中，例如在第一和第三測量管之間設(shè)置在連接第一和第三測量管的節(jié)點盤或連接盤上，從而測量由兩種介質(zhì)M1、M2影響的平均溫度。結(jié)果，可以省略測量對于測量管的第二溫度。
正如可以從圖3看到的，前述通路還包括在貫穿框架片段33中的縫隙361，電路板96通過它延伸進入法蘭90，在電路板96和縫隙361之間保持足夠的間距以保證電隔離。另外，電路板96延伸通過位于貫穿框架片段33的孔側(cè)上的絕緣材料墊圈362。絕緣填料完全填充位于墊圈362之上的一部分孔91，填料363甚至或多或少穿透進入電路板96和縫隙361內(nèi)壁之間的空間。代替直接固定在支架系統(tǒng)30上的電子器件外殼40，還可以使用這樣一種用于要連接的工作及分析電子器件的外殼，但是其不同在于，外殼遠離測量變送器設(shè)置并經(jīng)由合適的連接電纜與其相連。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，為了微調(diào)它們的機械特性和/或為了減小可能耦合至測量變送器外部的振動，測量管1、2、3、4利用第一節(jié)點盤51和第二節(jié)點盤52機械連接在一起，該第一節(jié)點盤位于相關(guān)的第一入口/出口管段過渡入相關(guān)的第一入口/出口弓形段的位置附近，該第二節(jié)點盤位于相關(guān)的第一入口/出口弓形段過渡入相關(guān)的第一中間管段的位置附近。在本發(fā)明的進一步發(fā)展中，測量管1、2、3、4還利用第三節(jié)點盤53和第四節(jié)點盤54機械連接在一起，該第三節(jié)點盤位于相關(guān)的第二入口/出口管段過渡入相關(guān)的第二入口/出口弓形段的位置附近，該第四節(jié)點盤位于相關(guān)的第二入口/出口弓形段過渡入相關(guān)的第二中間管段的位置附近。四個節(jié)點盤51、52、53、54可以例如是薄盤，特別是由與測量管相同的材料制成。這些盤具有孔，孔的內(nèi)徑大致對應(yīng)于測量管1、2、3、4的外徑，它們還具有縫隙，使得盤能夠首先被推到測量管1、2上然后被焊接；在這種情況中，縫隙也被焊合，從而盤無縫地位于測量管1、2、3、4上。
在本發(fā)明的另一實施例中，在圖2和3的測量變送器的情況中以及圖7和8所示的測量變送器的情況中，激勵裝置60令測量管1、2都執(zhí)行調(diào)音叉型的彎曲振蕩，即所謂的懸臂振蕩。相反，在第三變型的測量變送器情況中，令測量管1、2執(zhí)行基本共面的彎曲振蕩，即在一個公共的振蕩平面中。另外，還令第三和第四測量管3、4各自以指定的方式振蕩。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，在工作期間由激勵裝置60激勵的振蕩的振蕩頻率大約等于包括四個測量管的機械振動系統(tǒng)的機械本征頻率，或至少在其附近。結(jié)果，一方面可以將維持振蕩瞬時所需的電功率最小化，另一方面以這種方式還可以基于激勵的振蕩頻率而容易地確定兩種介質(zhì)M1、M2的平均密度。除此之外，測量管1、2、3、4以基本相等的頻率振蕩，激勵它們使得至少在非流動介質(zhì)M1、M2的情況中，第一和第三測量管基本彼此同步地振蕩，即以基本相同的振蕩形式、基本相同的相位和大致相等的振幅振蕩。以類似的方式，在本發(fā)明的這個實施例中，第二和第四測量管2、4也基本彼此同步地振蕩。
為了將設(shè)計激勵裝置60和傳感器裝置70所需的技術(shù)復(fù)雜度最小化，以及為了改進測量精度特別是零點穩(wěn)定性，本發(fā)明的進一步發(fā)展中，第一和第三測量管1、3遠離它們的第一和第二入口/出口端并且遠離可能存在的節(jié)點盤51、52、53、54至少逐點地基本剛性地耦合在一起，使得通過形成包括兩個測量管1、3而不包括測量管2、4的第一測量管組合，兩個可能部分互相接觸的測量管1、3用作共同的第一振蕩系統(tǒng)。換言之，兩條測量管1、3以這樣的方式在工作有效振蕩的范圍內(nèi)連接在一起，使得它們的上述同步振蕩實際上被機械強迫。兩條測量管1、3的機械耦合可以例如利用連接元件VS1、VS2、VS3實現(xiàn)，連接元件的形式例如是薄盤狀、簡單的夾鉗塊等，它們以合適的方式(例如銅焊、釬焊或螺釘連接)彼此分離地固定在兩條測量管1、3上。在這種情況中，如圖2或3所示，連接盤可以例如設(shè)置在振蕩傳感器71、72的高度或至少在其附近和/或在振蕩激勵器61的高度或附近。以類似的方式，在本發(fā)明的這個進一步發(fā)展中，第二和第四測量管2、4遠離它們的第一和第二入口/出口端至少逐點地基本剛性地耦合在一起，以形成僅包括這兩個可能互相接觸的測量管2、4的第二測量管組合，用作共同的第二振蕩系統(tǒng)。為此，簡單的連接元件VS4、VS5、VS6可以以前面說明的方式設(shè)置并固定至兩條測量管2、4。作為對于連接盤的替代或者補充，用于形成第一或第二測量管組合的機械耦合也可以這樣構(gòu)造，使得各個測量管1、3或2、4分別在遠離它們的第一和第二入口/出口端通過較大的部分連續(xù)地基本上剛性地耦合在一起。
在本發(fā)明的這個進一步發(fā)展的實施例中，測量管這樣形成并機械耦合在一起，使得由第一和第三測量管1、3形成的第一振蕩系統(tǒng)以及由第二和第四測量管2、4形成的第二振蕩系統(tǒng)具有基本相同的機械本征頻率。
在另一實施例中，由激勵裝置60驅(qū)動的測量管在工作期間以基本相同的振蕩頻率振蕩，該頻率特別地是第一和第二振蕩系統(tǒng)的公共自然本征頻率。優(yōu)選地，兩個測量管組合的振蕩這樣形成，使得在工作期間由測量管執(zhí)行的振動至少間歇地是這樣的彎曲振蕩，其圍繞虛擬連接第一入口/出口端和與其相關(guān)聯(lián)的第二入口/出口端的振蕩軸或者基本與其平行的虛擬振蕩軸。具有優(yōu)點的，在這種情況中，第一和第二振蕩系統(tǒng)的振蕩這樣構(gòu)成，使得第一和第二測量管至少間歇地基本彼此反相振蕩，即具有約180°的相互相移，并且第三和第四測量管至少間歇地基本彼此反相振蕩，而同時屬于同一測量管組合的測量管，即第一和第三測量管1、3或第二和第四測量管2、4至少在介質(zhì)靜止的情況中基本彼此同相地振蕩。如果需要，兩個測量管組合還可以間歇地同相振蕩，即，相互相移約為零，這例如是為了直接測量兩種介質(zhì)M1、M2的總質(zhì)量流量。
如圖2所示，在測量變送器的第一變型中，振蕩激勵器61設(shè)置在第一和第二測量管之上并且也在所有四條測量管的公共本地重心之上，這些重心位于經(jīng)過振蕩激勵器61的安裝位置的虛擬橫截面中。與此相反，在圖7和8所示的測量變送器的第二變型以及圖9所示的測量變送器的第三變型中，振蕩激勵器61大致設(shè)置在前述公共重心的高度，從而由振蕩激勵器61引入測量管1、2、3、4的激勵力基本作用于第一和第三測量管1、3的公共重心以及第二和第四測量管2、4的公共重心。然而，這里應(yīng)當(dāng)特別注意，當(dāng)然在根據(jù)圖2所示的第一變型的測量管設(shè)置中，具有成對的疊加的彎曲測量管，振動激勵器可以這樣相對于測量管設(shè)置并固定于其上，使得由振蕩激勵器引入測量管的激勵力能夠作用于第一和第三測量管的公共本地重心和第二和第四測量管的公共本地重心。然而，反過來，在根據(jù)測量變送器的第二或第三變型的測量管設(shè)置中，相應(yīng)的振蕩激勵器可以設(shè)置在測量管公共重心之外。這特別是在測量變送器第三變型中顯示的測量管設(shè)置中具有以下優(yōu)點除了彎曲振蕩之外，能夠激勵期望的扭轉(zhuǎn)振蕩，從而在測量管中瞬時存在的介質(zhì)中可以感應(yīng)顯著依賴于粘度的摩擦力或剪切力。這些力反過來起作用，以衰減測量管的振蕩，并且這是可測量的。由此，可以基于振蕩測量信號和/或基于饋送入激勵裝置60的激勵電流，至少確定兩種介質(zhì)M1、M2的平均粘度。
以上述方式形成兩個測量管組合還具有以下優(yōu)點四個測量管減少為兩個振蕩系統(tǒng)，每一振蕩系統(tǒng)實際上表現(xiàn)為一個單獨的測量管，因為從一個振蕩激勵器61產(chǎn)生的激勵力由于機械耦合而在第一和第二測量管1、2之間以及第三和第四測量管3、4之間作用，并且為了測量而在介質(zhì)中引起的反作用力通過單個測量管組合的互相耦合的測量管彼此疊加并這樣一起傳輸至振蕩傳感器。另外，以具有優(yōu)點的方式，在兩種介質(zhì)中可能的差別，例如質(zhì)量流量、溫度和/或密度等被相等地傳輸至基本等同的第一和第二振蕩系統(tǒng)，從而可以以非常簡單的方式在測量變送器中直接實現(xiàn)對可能的測量不精確的相對補償。同樣，通過將測量管耦合至所述類型的測量管組合，還可以在非流動介質(zhì)M1、M2的情況中有效防止測量管1、3或2、4的可能的異步振蕩，從而可以保證在工作期間出現(xiàn)的測量管1、3或2、4的異步振蕩，該異步振蕩表現(xiàn)為兩個振蕩測量信號s1、s2之間的相應(yīng)相移，主要來自在兩種介質(zhì)M1、M2的質(zhì)量流量之間測量的差別。
上述方式的機械耦合的另一個優(yōu)點是，每一個這樣形成的測量管組合對于激勵裝置60以及傳感器裝置70實際上都用作單獨的測量管，并且對于測量及工作電子器件也是這樣。這導(dǎo)致至少對于測量信號預(yù)處理和可能的數(shù)字化，可以使用經(jīng)證實的信號處理技術(shù)，包括特別是科里奧利質(zhì)量流量測量領(lǐng)域的雙通道測量電路、僅僅由兩個振蕩傳感器發(fā)出的處理振蕩測量信號。同樣，對于驅(qū)動激勵器的工作電路，可以使用激勵電路，其是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，特別是發(fā)送對于單個激勵器的激勵電流的單通道激勵電路。關(guān)于這一點，還應(yīng)當(dāng)注意，特別是在上述將測量管1、2、3、4機械耦合以形成第一和第二振蕩系統(tǒng)的情況中，除了第一振蕩激勵器61還可以提供其它振蕩激勵器，特別是僅僅作用于第三和第四測量管3、4的振蕩激勵器。以類似的方式，可以提供其它振蕩傳感器，特別是僅僅檢測第三和第四測量管3、4的振蕩的振蕩傳感器。
在本發(fā)明的測量變送器的第一變型中，第一測量管1與第三測量管3相靠，第二測量管2與第四測量管4相靠，以圖2和3顯示的方式，從而它們基本上彼此平行地延伸，測量變送器具有虛擬的(這里基本為平面的)第一切割面，其這樣切割第一和第三測量管，使得第一測量管1的中心線和第三測量管3的中心線都在其中延伸。另外，測量變送器還具有虛擬(這里同樣基本為平面)第二切割面，其這樣切割第二和第四測量管，使得它們的兩條中心線一起在其中延伸。除此之外，這個實施例的測量管優(yōu)選地這樣設(shè)置在測量變送器中，使得這兩個特別是平面的切割面基本彼此平行定向。這意味著，第三和第四測量管3、4各自略微大于第一和第二測量管1、2。與此相反，在圖7和8顯示的測量變送器的第二變型中，同樣彎曲的測量管的各自的中心線分布在四個基本相互平行的虛擬的特別是平面的切割面中，在圖9所示的第三變型中具有直的測量管，這些測量管不僅僅基本為相同的形狀，而且還具有基本相同的大小。
在本發(fā)明的另一實施例中，特別是在第二或第三變型中，測量管還這樣形成并設(shè)置在測量變送器中，使得第一和第二測量管之間的最小側(cè)向間距基本上大于第一和第三測量管之間的最大側(cè)向間距和/或第二和第四測量管之間的最大側(cè)向間距。對于制造以及測量可達到的精度非常好的是，在這種情況中，進一步將測量管這樣設(shè)置在測量變送器中，使得第一和第三測量管至少部分彼此接觸并且第二和第四測量管至少部分彼此接觸，從而有益于測量管1、3或2、4之間的溫度等同。當(dāng)?shù)谝缓偷谌郎y量管1、3各自從它們的第一和第二入口/出口端不僅以上述方式彼此接觸并且通過形成連接焊縫而焊接特別是硬焊或銅焊和/或釬焊在一起時，以及當(dāng)?shù)诙偷谒臏y量管2、4也遠離它們的第一和第二入口/出口端通過形成連接焊縫而同樣被焊接特別是硬焊或銅焊和/或釬焊在一起從時，制造本發(fā)明的測量變送器特別簡單且成本低廉。
最后，在本發(fā)明的另一實施例中，支架系統(tǒng)30被外部支撐框架，特別是容納整個在線測量儀表的框架特別是同樣可振蕩地支撐，并且/或者被至少一個連接的介質(zhì)管道特別是同樣可振蕩地支撐，特別是該介質(zhì)管道作為基本剛性的管道而形成。
權(quán)利要求
1.用于測量可流動介質(zhì)的振動型測量變送器，包括-至少四條測量管(1，2，3，4)，它們各自具有第一和第二入口/出口端，在工作期間至少間歇地特別是同時地振動，且用于引導(dǎo)待測介質(zhì)；-令測量管振動的機電特別是電動激勵裝置(60)；以及-傳感器裝置(70)，其至少對測量管的本地振動作出反應(yīng)，用于產(chǎn)生至少一個受至少一個測量管的振動影響的測量信號；-其中在這至少四條測量管中，第一和第二測量管(1，2)至少間歇地插入第一介質(zhì)管道，使得這兩條測量管(1，2)中的每一條都同時各自引導(dǎo)流經(jīng)第一介質(zhì)管道的介質(zhì)(M1)的部分體積；并且-其中在這至少四條測量管中，第三和第四測量管(3，4)至少間歇地插入第二介質(zhì)管道，使得這兩條測量管(3，4)中的每一條都同時各自引導(dǎo)流經(jīng)第二介質(zhì)管道的介質(zhì)(M2)的部分體積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量變送器，-其中第一和第二測量管(1，2)各自的第一入口/出口端在工作期間與第一分配器元件(V1)相連，第一和第二測量管(1，2)各自的第二入口/出口端在工作期間與第二分配器元件(V2)相連，并且-第三和第四測量管(3，4)各自的第一入口/出口端在工作期間與第三分配器元件(V3)相連，第三和第四測量管(3，4)各自的第二入口/出口端在工作期間與第四分配器元件(V4)相連，-其中第一分配器元件(V1)連接至第一介質(zhì)管道的將介質(zhì)引導(dǎo)至測量變送器的第一管段(L11)，并且第二分配器元件(V2)連接至第一介質(zhì)管道的引導(dǎo)介質(zhì)離開測量變送器的第二管段(L12)，并且-其中第三分配器元件(V3)連接至第二介質(zhì)管道的將介質(zhì)引導(dǎo)至測量變送器的第一管段(L21)，并且第四分配器元件(V4)連接至第二介質(zhì)管道的引導(dǎo)介質(zhì)離開測量變送器的第二管段(L22)。
3.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測量變送器，其中激勵裝置(60)包括特別是差動作用的電動振蕩激勵器，其經(jīng)由激勵線圈(61a)和活塞銜鐵(61b)作用于測量管(1，2，3，4)，該激勵線圈與第一和/或第三測量管(1，3)基本剛性耦合，該活塞銜鐵陷入這些線圈并與第二和/或第四測量管(2，4)基本剛性耦合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測量變送器，其中振蕩激勵器(61)位于所有四個測量管(1，2，3，4)的公共本地重心之上，該重心位于經(jīng)過振蕩激勵器(61)的安裝位置的虛擬橫截面中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測量變送器，其中振蕩激勵器(61)這樣設(shè)置在測量變送器中并固定在測量管(1，2，3，4)上，使得由振蕩激勵器引入測量管的激勵力分別基本上作用于第一和第三測量管(1，3)的公共本地重心以及第二和第四測量管(2，4)的公共本地重心，這兩個重心位于經(jīng)過振蕩激勵器(61)的安裝位置的虛擬橫截面中。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5之一所述的測量變送器，其中傳感器裝置(70)被構(gòu)造為特別是差動作用的電動傳感器裝置，其包括至少兩個與激勵裝置的激勵線圈(61a)基本構(gòu)造相同的傳感器線圈(71a，72a)以及兩個與傳感器裝置的活塞銜鐵(61b)基本構(gòu)造相同的活塞銜鐵(71b，72b)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測量變送器，其中傳感器裝置包括恰好兩個傳感器線圈以及恰好兩個活塞銜鐵。
8.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測量變送器，其中還包括用于可振蕩地支撐測量管(1，2，3，4)的第一支架系統(tǒng)(30)，其中第一支架系統(tǒng)(30)固定在四個測量管之一的至少一個第一入口/出口端上以及四個測量管(1，2，3，4)之一的至少一個第二入口/出口端上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的測量變送器，其中第一支架系統(tǒng)(30)固定在四個測量管(1，2，3，4)的至少兩個，特別是四個測量管的每一個的第一和第二入口/出口端上。
10.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測量變送器，其中測量管(1，2，3，4)這樣形成并設(shè)置在測量變送器中，使得第一和第二測量管(1，2)之間的最小側(cè)向間距基本上大于第一和第三測量管(1，3)之間的最大側(cè)向間距和/或第二和第四測量管(2，4)之間的最大側(cè)向間距。
11.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測量變送器，其中測量管(1，2，3，4)這樣形成并設(shè)置在測量變送器中，使得它們至少部分基本彼此平行地延伸。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的測量變送器，其中第一和第三測量管(1，3)至少部分彼此接觸，并且其中第二和第四測量管(2，4)至少部分彼此接觸。
13.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測量變送器，其中第一和第三測量管(1，3)各自遠離它們的第一和第二輸入/輸出端至少逐點地基本上剛性地耦合在一起，并且其中第二和第四測量管(2，4)各自遠離它們的第一和第二輸入/輸出端至少逐點地基本上剛性地耦合在一起。
14.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測量變送器，其中第一和第三測量管(1，3)各自遠離它們的第一和第二輸入/輸出端至少部分基本上剛性地耦合在一起，并且其中第二和第四測量管(2，4)各自遠離它們的第一和第二輸入/輸出端至少部分地齊平地基本上剛性地耦合在一起。
15.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測量變送器，其中第一和第三測量管(1，3)各自遠離它們的第一和第二輸入/輸出端通過形成連接焊縫而焊接，特別是釬焊和/或熔焊在一起，并且第二和第四測量管(2，4)各自遠離它們的第一和第二輸入/輸出端通過形成連接焊縫而焊接，特別是釬焊和/或熔焊在一起。
16.根據(jù)權(quán)利要求13-15之一所述的測量變送器，其中由第一和第三測量管(1，3)形成的第一振蕩系統(tǒng)和由第二和第四測量管(2，4)形成的第二振蕩系統(tǒng)具有基本相同的本征頻率。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的測量變送器，其中測量管(1，2，3，4)在工作期間以基本相同的振蕩頻率，特別是以第一和第二振蕩系統(tǒng)的自然本征頻率振蕩。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的測量變送器，其中第一和第二測量管(1，2)至少間歇地基本上彼此反相振蕩，并且其中第三和第四測量管(3，4)至少間歇地基本上彼此反相振蕩。
19.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測量變送器，其中由測量管(1，2，3，4)在工作期間執(zhí)行的振動至少間歇地是彎曲振蕩，其圍繞虛擬連接第一和所屬的第二入口/出口端的軸線或與其平行的虛擬軸線。
20.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測量變送器，其中四條測量管(1，2，3，4)中的每一條都具有虛擬連接其第一入口/出口端和其第二入口/出口端的中心線。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的測量變送器，其中測量管(1，2，3，4)這樣形成并設(shè)置在測量變送器中，使得四條虛擬中心線中的至少兩條在虛擬的公共的特別是平面的測量變送器切割面中延伸。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的測量變送器，其中測量管(1，2，3，4)這樣形成并設(shè)置在測量變送器中，使得四條虛擬中心線分布在兩個虛擬的基本上相互平行的特別是平面的測量變送器切割面中。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的測量變送器，其中測量管(1，2，3，4)這樣形成并設(shè)置在測量變送器中，使得四條虛擬中心線分布在四個虛擬的基本上相互平行的特別是平面的測量變送器切割面中。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的測量變送器，其中測量管(1，2，3，4)這樣形成并設(shè)置在測量變送器中，使得所有四條虛擬中心線都在一個公共的虛擬的特別是平面的測量變送器切割面中。
25.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測量變送器，其中四條測量管(1，2，3，4)基本是直的。
26.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測量變送器，其中四條測量管(1，2，3，4)基本上相同的彎曲，特別是V形或U形。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的測量變送器，其中四條測量管(1，2，3，4)基本彎曲為V形。
28.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測量變送器，其中四條測量管(1，2，3，4)基本造型相同。
29.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測量變送器，其中第一介質(zhì)管道中流動的介質(zhì)(M1)在第一和第二測量管(1，2)中引導(dǎo)的部分體積具有公共的流動方向，該方向至少間歇地與第二介質(zhì)管道中流動的介質(zhì)(M2)在第三和第四測量管(3，4)中引導(dǎo)的部分體積的公共流動方向相對。
30.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測量變送器，其中第一介質(zhì)管道中流動的介質(zhì)(M1)在第一和第二測量管(1，2)中引導(dǎo)的部分體積具有公共的流動方向，該方向至少間歇地與第二介質(zhì)管道中流動的介質(zhì)(M2)在第三和第四測量管(3，4)中引導(dǎo)的部分體積的公共流動方向相同。
31.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測量變送器，其中第一支架系統(tǒng)(30)特別是可振蕩地被外部的特別是容納測量變送器的第二支架系統(tǒng)和/或被至少一條連接的介質(zhì)管道支撐。
32.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測量變送器，其中測量變送器具有至少一個溫度傳感器(81，82)，其與至少一條測量管(1，2，3，4)熱耦合并且對其測量管溫度的變化作出反應(yīng)。
33.在線測量儀表，用于確定在第一介質(zhì)管道中流動的第一介質(zhì)(M1)的質(zhì)量流量以及在第二介質(zhì)管道中流動的第二介質(zhì)(M2)的質(zhì)量流量，并且/或者用于確定在第一介質(zhì)的質(zhì)量流量和第二介質(zhì)的質(zhì)量流量之間的平衡構(gòu)成的質(zhì)量流量差，該在線測量儀表包括根據(jù)權(quán)利要求1-32中任一條所述的測量變送器。
全文摘要
測量變送器包括用于引導(dǎo)待測介質(zhì)的至少四條測量管(1，2，3，4)，它們各自具有第一和第二入口/出口端，在工作期間測量管(1，2，3，4)至少間歇地特別是同時地振動；令測量管振動的機電激勵裝置(60)；至少對測量管的本地振動作出反應(yīng)的傳感器裝置(70)，用于產(chǎn)生至少一個受測量管的振動影響的測量信號。在這至少四條測量管中，兩條測量管(1，2)至少間歇地插入第一介質(zhì)管道，使得這兩條測量管(1，2)中的每一條都同時引導(dǎo)流經(jīng)第一介質(zhì)管道的介質(zhì)(M
文檔編號G01F1/84GK101019008SQ200580024885
公開日2007年8月15日 申請日期2005年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月23日
發(fā)明者恩尼奧·比托, 霍爾格·伯恩哈德 申請人:恩德斯+豪斯流量技術(shù)股份有限公司