198566. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés áramló közeg tömegáramának mérésére
1 HU 198566 A 2 A találmány tárgya eljárás és berendezés áramló közeg tömegáraménak mérésére az áramló közeg által mérővezetékre gyakorolt Coriolis erő mérése alapján. Ha egy áramló közeg által átfolyt vezetéket az áramlás irányára keresztirányú kitérítésnek teszünk ki, akkor a vezetékre Coriolis erő hat, amely mérhető. A Coriolis erő csak a közeg tömegáramától és a vezeték rezgésétől függ, igy a mérés független a közeg fizikai tulajdonságaitól, azaz a sűrűségétől és a sebességétől. A vezetékre kifejlett erőhatás az ébredő Coriolis erőnek a vezeték menti integrálásával adódik. A Coriolis erő hatásának a vezeték rezgetésétől való különválasztása által lehetővé válik a tömegáram meghatározása. Coriolis tömegáram mérőt ismertettek már a 4 422 338 és a 4 491 025 számú US szabadalmi leírásokban, valamint a 31450 számú US reissue szabadalmi leírásban. Ezek a megoldások lényegében U-alakú mérővezetéket tartalmaznak, amely raérővezeték a végeinél mereven be van fogva olyan módon, hogy a befogott részből konzolszerüen nyúlik ki. A mérővezeték hajlított végénél van megrezgetve lényegében az U-alak síkjára merőleges síkban és a Coriolis erőt az U-alak két szárán elhelyezett érzékelők mérik. A hivatkozott 4 491 025 számú valamint a 4 127 028 számú US szabadalmi leírás olyan megoldást mutat, amelyben két azonosan kialakított és egymás mellett elhelyezett U-alakú mérővezeték van, amelyekben egyforma értékű közegáram folyik és amelyek egymással ellentétes fázisban varrnak rezgetve. A két U-alakú mérövezeték szárai között elhelyezett érzékelők a Coriolis erők által keltett eltéréseket kétszeres amplitúdóval érzékelik az ellentétes fázisú rezgetés miatt. Az említett konzolszerüen befogott mérővezetéknél a mérövezeték tömegközéppontja és igy a benne haladó áramló közeg tömegközéppontja is messze van a befogási végektől. Ez az egész szerkezetet érzékennyé teszi a környezetből érkező külső rezgésekre, amelyek a befogási végeken keresztül átadódnak a mérővezetékre. Külső zajok és rezgések igen gyakran olyan frekvenciájúak, amelyek közel vannak a mereven befogott mérővezeték alapharmonikus rezonancia frekvenciájához. Ez a körülmény még növeli a mérővezeték érzékenységét a külső zajokkal és rezgésekkel szemben. A külső zajok és rezgések a mérés szempontjából nem kívánatos zajt jelentenek, amely befolyásolja a tömegáram mérő pontosságát és érzékenységét. Az ismertetett Coriolis tömegáram mérőknél a pontosság növelése oly módon lehetséges, hogy megnövelik a mérövezeték hosszát. Ilyen megoldást mutat a 4 127 028 számú és a 4 559 833 szánni US szabadalmi leírás, amely utóbbinál a mérővezeték S-alakú. A megnövelt hosszúságú mérővezeték egyrészt növeli a berendezés súlyát, másrészt épp az érzékenység növelése érdekében megnöveli a tömegközéppont távolságát a befogási keresztmetszettől. A görbe-alakú hosszabbító részek továbbá növelik a mérővezeték eltömődésének veszélyét, illetőleg szűkítik a mérőberendezés alkalmazhatósági körét az áramló közegek fajtájának tekinteté Pen. Az ismert Coriolis tömegáram mérők pontosságát és érzékenységét befolyásolja továbbá a rezgetés frekvenciája. A például fémből készült mérövezet.éket a mérővezeték alupharmonikus rezonancia frekvenciáján rezgetik. Azonban a mérőberendezés környezetében lévő gépek igen gyakran olyan rezgő st eredményeznek, amely jelentősen befolyásolja az érzékelők által kiadott jelet, és így csökkenti a tömegáram mérés pontosságát illetve megbízhatóságál. A találmány megalkotásakor tömegáram mérésére alkalmas olyan eljárást és berendezést kívántunk létrehozni, amely Coriolis tömegáram mérők esetében nagyobb jel/zaj viszonyt eredményez. A találmány tehát. egyrészt eljárás áramló közeg tömegáramának mérésére, amelynek sorén a mérendő áramlásnak megfelelő kőzegáramot vezetünk át legalább egy rugalmas mérővezetéken, a mérövezetéket tengelyéhez képest keresztirányban rezgetjük, a mérövezeték rezgőmozgásét érzékelve villamos jeleket állítunk elő és a villamos jelekből az áramló közeg által a mérő vezetéket ható Coriolis erő alapján az áramló közeg tömegáramával arányos jelet határozunk meg. A találmány szerint a legalább egy mérővezetéket alapharmonikus rezonancia frekvenciájánál nagyobb rezonancia frekvencián rezgetjük. Előnyösen a legalább egy mérővezetéket a második felharmonikus rezonancia fiekvenciáján úgy rezgetjük, hogy a mérővezeték mentén két rezgési csomópont jöjjön létre. A rezgetés előnyösen a két rezgési csomópont közötti szakasz mozgatásával történik, az érzékelés pedig az egyik csomópont és a mérövezeték egyik befogási vége között, valamint a másik csomópont és a mérövezeték másik befogási vége közötti szakaszon tőrtén k. A méróvezeléknek az alapharmonikus rezonancia frekvenciájánál magasabb rezonancia frekvencián való rezgetése azt eredményezi, hogy a mérés kevésbé érzékeny a környezetből érekező külső zajokra és rezgésekre. Továbbá azáltal, hogy a mérövezeték alakzata saját tömegközéppontjához képest szimmetrikusan helyezkedik el, az alkalmazott. rezgetés által lélrejölL rezgési kép stabil lesz, és ez szintén a pontosságot növeli. A magasabb felharmonikus rezonancia frekvencián történő rezgetés folytán a mérőv ízetek mentén létrejövő rezgési csomópont ihetve csomópontok azt eredményezik, hogy' a környezetből a mérövezeték befogási végein 5 IP 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
