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1. WO2016150621 - DEVICE FOR DETERMINING AND/OR MONITORING AT LEAST ONE PROCESS VARIABLE

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

[ DE ]

Patentansprüche

Vorrichtung ( 1 ) zur Bestimmung und/oder Überwachung zumindest einer Prozessgröße eines Mediums (4) in einem Behältnis (5) umfassend zumindest

eine schwingfähige Einheit (3) mit zumindest einer in mechanische Schwingungen versetzbaren Membran (9),

zwei senkrecht zu einer Grundfläche der Membran (9) an der Membran (9) befestigte Stangen ( 10a, 10b),

ein Gehäuse (8), wobei die Membran (9) zumindest einen Teilbereich einer Wandung des Gehäuses (8) bildet, und wobei die beiden Stangen (10a, 10b) ins Gehäuseinnere gerichtet sind ,

zumindest eine Antriebs-/Empfangseinheit (1 1 ), welche im der Membran (9)

abgewandten Endbereich der beiden Stangen ( 10a, 10b) angeordnet ist, welche Antriebs-/Empfangseinheit (1 1 ) dazu ausgestaltet ist, die schwingfähige Einheit (3) mittels eines elektrischen Anregesignals und mittels der beiden Stangen ( 10a, 1 0b) zu mechanischen Schwingungen anzuregen und die mechanischen Schwingungen der schwingfähigen Einheit (3) zu empfangen und in ein elektrisches Empfangssignal umzuwandeln, und

eine Elektronikeinheit (7), welche dazu ausgestaltet ist, aus dem Empfangssignal ein Anregesignal zu erzeugen, und die zumindest eine Prozessgröße zumindest aus dem Empfangssignal zu ermitteln.

Vorrichtung nach Anspruch 1 ,

wobei die Antriebs-/Empfangseinheit ( 1 1 ) dazu ausgestaltet ist, die beiden Stangen ( 10a, 10b) in mechanische Schwingungen zu versetzen, und wobei die beiden Stangen (10a, 10b) derart an der Membran (9) befestigt sind, dass aus den Schwingungen der beiden Stangen Schwingungen (10a, 10b) der Membran (9) resultieren.

Vorrichtung nach Anspruch 2,

wobei die Länge (L) der Stangen ( 10a, 10b) in Bezug auf die Wellenlänge (λ) der sich entlang der beiden Stangen ( 10a, 10b) ausbreitenden Wellen Ι_=ηλ/2+ K/4 beträgt, wobei n eine natürliche Zahl ist.

Vorrichtung nach Anspruch 1 ,

zusätzlich umfassend ein Fixierungselement ( 14), mittels welchem Fixierungselement (14) die beiden Stangen ( 10a, 10b) im der Membran (9) abgewandten Endbereich mechanisch miteinander gekoppelt sind .

5. Vorrichtung nach Anspruch 4,

wobei das Anregesignal und/oder die Länge (L) der beiden Stangen (10a, 10b) derart gewählt sind, dass Schwingungen der Stangen (10a, 10b) die Ausbreitung von stehenden Wellen entlang der Stangen (10a, 10b) zur Folge haben.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,

wobei die Länge (L) der Stangen in Bezug auf die Wellenlänge (λ) der sich entlang der beiden Stangen (10a, 10b) ausbreitenden Wellen L=nA/2 beträgt, wobei n eine natürliche Zahl ist.

7. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei die Stangen (10a, 10b) und/oder das Gehäuse (8) aus einem Material gefertigt sind, welches eine gute Wärmeisolation bietet.

8. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei die Prozessgröße gegeben ist durch einen vorbestimmten Füllstand oder den Durchfluss des Mediums (4) in dem Behältnis (5), oder durch die Dichte oder die Viskosität des Mediums (4).

9. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei an der Membran (9) der schwingfähigen Einheit (3) zumindest ein Schwingstab (13a, 13b) befestigt ist.

10. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei die Antriebs-/Empfangseinheit (11 ) zumindest ein piezoelektrisches Element umfasst, oder wobei es sich bei der Antriebs-/Empfangseinheit (1 1 ) um einen elektromagnetischen Antrieb mit zumindest einer Spule und einem Magneten handelt.

1 1. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei die schwingfähige Einheit (3) an einer definierten Position innerhalb des Behältnisses (5) angeordnet ist, derart, dass sie bis zu einer bestimmbaren Eintauchtiefe in das Medium (4) eintaucht.

12. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei die schwingfähige Einheit (3) eine Schwinggabel mit zwei Schwingstäben (13a, 13b) ist, und wobei die beiden an der Membran (9) befestigten Stangen (10a, 10b) und die beiden an der Membran (9) befestigten Schwingstäbe (13a, 13b) einander spiegelsymmetrisch

bezogen auf die Ebene senkrecht zur Längsachse durch die Stangen (10a, 10b) und/oder Schwingstäbe (13a, 13b) gegenüberliegend angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei die beiden Schwingstäbe (13a, 13b) und die Membran (9) einen ersten mechanischen

Resonator (15) bilden,

wobei die beiden Stangen (10a, 10b) und die Membran (9) einen zweiten mechanischen Resonator (16) bilden,

wobei der erste (15) und der zweite Resonator (16) mittels der Membran (15) miteinander mechanisch gekoppelt sind, und

wobei die Frequenz des Anregesignals derart gewählt ist, dass der erste (15) und zweite Resonator (16) in einer antisymmetrischen Schwingungsmode bezogen auf die Ebene durch die Membran (9) senkrecht zur Längsachse der Stangen (10a, 10b) und/oder Schwingstäbe (13a, 13b) schwingen.

14. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei die Länge L und/oder die Steifigkeit der beiden Stangen (10a, 10b) derart gewählt sind, dass die Schwingfrequenz (F1 ) des ersten Resonators (15) und die Schwingfrequenz (16) des zweiten Resonators (F2) im Falle, dass die schwingfähige Einheit (3) nicht von Medium (4) bedeckt ist, im Wesentlichen den gleichen Wert aufweisen.

15. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei die Länge L und/oder die Steifigkeit der beiden Stangen (10a, 10b) derart gewählt sind, dass die Schwingfrequenz (F1 ) des ersten Resonators (15) und die Schwingfrequenz (F2) des zweiten Resonators (16) im Falle, dass die schwingfähige Einheit (3) von einem wählbaren Referenzmedium (4) bedeckt ist, im Wesentlichen den gleichen Wert aufweisen.