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Coriolismassedurchflussmesser mit veränderter Architektur

Technisch optimierte Coriolis-Architektur
Kleinste Massenströme präzise messen

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Heinrichs Messtechnik hat sich das Ziel gesetzt, einen hochgenauen und stoßunempfindlichen Zweirohr-Coriolismassedurchflussmesser für kleinste Massenströme zu entwickeln. Entstanden ist der High Performance Coriolis HPC, der mit 150 mm Gehäuselänge eine Messgenauigkeit von ±0,1 % v. Messwert erreicht. Wie das funktioniert? Mit einem konstruktiven Kniff.

Wenn kleinste Massenströme bestimmt werden müssen, kommen bisher in der Regel Coriolis-Durchflussmesser mit nur einem Messrohr zum Einsatz. Der Grund hierfür ist das Gewicht der Sensorspulen. Bei der Verwendung zweier Messrohre sind auf einem Rohr Magnete befestigt und auf dem anderen die Sensor- und Erregerspulen. Für sehr kleine Durchflussmengen hat dieses Prinzip jedoch eine entscheidende Grenze. Wenn nun speziell bei geringen Massenströmen die Messrohre einen Durchmesser von nur 1 mm aufweisen, beeinflusst das Eigengewicht der Spulen durch deren Schwingverhalten das Ergebnis der Messung. Deshalb werden bei diesen Anwendungen in der Regel Einrohrsysteme genutzt, bei denen die Spulen an der Gehäusewand der Sensoren angebracht sind. Diese haben jedoch den Nachteil, dass das zweite Rohr als Messwertreferenz wegfällt und sie aufgrund der Anbringung der Sensorspulen an der Gehäusewand anfälliger für Vibrationen oder andere Störeinflüsse sind.

Verlegung der Spulen

Bei einer Betrachtung des Markts ist Heinrichs Messtechnik die Angebotslücke bei der Messung kleinster Durchflussmengen aufgefallen. Um die Empfindlichkeit zu reduzieren und trotzdem Mengen 0 kg/h zuverlässig messen zu können, entwickelte Heinrichs das Prinzip des Zweirohr-Coriolis-Durchflussmessers weiter: Die Sensorspulen werden nun nicht mehr direkt auf, sondern zwischen den Messrohren angebracht, wodurch auch sehr kleine Messrohrdurchmesser möglich sind. Das Ergebnis ist einer der kleinsten Zweirohr-Coriolismassedurchflussmesser der Welt: der High Performance Coriolis (HPC). Auf nur 150 mm können nun hochgenaue Messwerte mit einer maximalen Abweichung von ±0,1 % erreicht werden. Dabei zeigt sich das Gerät unempfindlich gegenüber Temperaturen bis 180 °C, Drücken bis 600 bar sowie starken Vibrationen.

Hohe Auflösung

Die Spulen werden auf einer Platine positioniert, die zwischen den Messrohren angebracht wird. Dabei wurde gleichzeitig die Anzahl der Sensorspulen von zwei auf vier erhöht, wodurch sich eine höhere Auflösung ergibt. Auf den Messrohren sind nur sehr leichte Magnete befestigt, die mit ihrem geringen Gewicht von weniger als 0,08 g keinen mechanischen Einfluss auf das Schwingverhalten der Messrohre mehr haben. Um die Herstellungskosten gering zu halten, setzt Heinrichs Messtechnik statt wie bisher Löttechnik nun einen speziellen Laserschweißprozess zur Befestigung der Magnete und Fixierung der Messrohre ein. Auf diese Weise ist nicht nur eine spannungsfreie Verschweißung möglich, auch aufwendiges Löten im Vakuumofen entfällt.

Robustes Design

Durch das Doppelrohr-Design zeigt sich der neue HPC äußerst unempfindlich gegenüber äußeren Einflüssen, sodass ein präzises Ergebnis mit einer maximalen Abweichung von ± 0,1 % v. MW. und eine Nullpunktstabilität zwischen 0,001 und 0,005 erreicht werden kann. Eine mechanische Entkopplung ist im Normalfall nicht notwendig. Aufgrund der hohen Arbeitsfrequenz der Messrohre von über 200 Hz wird zuverlässig verhindert, dass sich Schwingungen oder ähnliche Anlagenvibrationen einkoppeln; Fehlermeldungen werden so vermieden. Da die Sensoren nun auf der unbewegten Platine angebracht sind und nicht mehr auf den Rohren, ist keine offene Verdrahtung nötig.

Der HPC besteht – abgesehen von den mittels Laser angeschweißten Messrohren – im Wesentlichen aus einem mit Bohrungen versehenen, massiven Edelstahlblock. Darüber hinaus wurde das Gerät um einen Splitter am Zulauf der Schleifen reduziert. Stattdessen verfügt das HPC über ein Reservoir – über den Prozessdruck verteilt sich die Flüssigkeit exakt in den Messrohren und die Strömung wird nicht durch einen Splitter gestört. So sind auch hier keine zusätzlichen Bauteile und kein Verschweißen mehr nötig. Prinzipiell sind auch Ausführungen in Hastelloy oder anderen Legierungen bestellbar.

Variables Montagekonzept

Für die flexible Installation werden verschiedene Varianten des HPC angeboten: Neben der Inline-Version, die sich direkt in die Prozessleitungen einsetzen lässt, sind noch drei weitere Modelle verfügbar, die sich entweder zur Befestigung mit Wandhalterungen oder zur Tischanbringung eignen. Beim Tischmodell sind zwei Optionen wählbar: die Anordnung der Messrohre oberhalb oder unterhalb der Leitung. Für Gasmessungen ist die Orientierung nach oben empfehlenswert, um Probleme mit Flüssigkeiten zu vermeiden. Das gleiche gilt auch umgekehrt.

Insgesamt sind die Geräte für drei Messbereiche erhältlich: 0 bis 20, 0 bis 50 und 0 bis 160 kg/h. Auf Wunsch sind auch weitere Anpassungen möglich, beispielsweise kundenspezifische Gehäuse, Stecker oder Schnittstellen. Speziell für die Chemieindustrie können verschweißte Edelstahlgehäuse sowie Geräte mit Atex- und IECEx-Zulassungen geliefert werden.

Heinrichs Messtechnik GmbH, Köln


Autor: Frank Schramm

Geschäftsführer,

Heinrichs Messtechnik

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