Das Coriolis-Prinzip in Massendurchflussmessern: Grundlagen, Anwendungen und Vorteile

Das Coriolis-Prinzip hat mit Bewegung zu tun – daher veranschaulichen wir es auch anhand eines bewegten Beispiels: Stellen Sie sich vor, Sie sitzen auf einem sich drehenden Karussell und möchten einen Ball zu einer Person innerhalb des Karussells werfen. Werfen Sie ihr den Ball in einer geraden Linie zu, wird er nicht ankommen. Hinzu kommt: Aus Ihrer Perspektive sieht es so aus, als ob der Ball von einer unsichtbaren Kraft abgelenkt würde. Der Grund dafür ist die Corioliskraft. Dieses Beispiel zeigt uns, dass der Coriolis-Effekt eine Frage der Wahrnehmung ist: Außerhalb des rotierenden Systems, in unserem Beispiel ist dies außerhalb des Karussells, fliegt der Ball geradeaus. Aus Ihrer Sicht als Werfer wird er abgelenkt und beschreibt eine Kurve.

Auf der Erde spielt die Corioliskraft eine große Rolle

Das Coriolis-Prinzip gibt es auch auf der Erde, da sie sich dreht und damit ebenfalls ein rotierendes System ist. Obwohl wir die Drehung nicht mitbekommen, entsteht dennoch der Coriolis-Effekt, der einen großen Einfluss auf unsere Umgebung hat: So ist die Corioliskraft z. B. verantwortlich für Wetterphänomene wie Wirbelstürme wirkt sich auf Meeresströmungen oder das Magnetfeld unseres Planeten aus.

Wussten Sie zudem, dass die Corioliskraft die Richtung beeinflusst, wie sich Wirbelstürme drehen? Auf der Nordhalbkugel drehen sich diese rechts, südlich des Äquators links herum.

Doch was genau ist die Corioliskraft überhaupt? Und was hat sie mit der Durchflussmessung von Massen zu tun?

Die Grundlagen des Coriolis-Prinzips

Was ist der Coriolis-Effekt und woher kommt er?

Bewegt sich ein Körper entlang der Rotationsachse aus einem sich drehenden System, dann wirkt zusätzlich zur Zentrifugalkraft die Corioliskraft. Allerdings geschieht das nur aus der Perspektive des Beobachters, der sich innerhalb des sich bewegenden Systems befindet. Aus der Außenperspektive würde sich der Gegenstand immer noch geradeaus bewegen.

Das Gesetz der Trägheit

Das Gesetz der Trägheit nach Newton besagt, dass ein Objekt im gleichen Zustand bleiben wird, wenn keine äußeren Kräfte wirken. Das bedeutet, dass sich der Körper entweder im Ruhezustand oder in einer gleichförmigen, geradlinigen Bewegung befindet, sofern er nicht durch von außen einwirkende Kräfte gezwungen wird, seinen Zustand bzw. seine Bewegungsrichtung zu ändern.

Die Corioliskraft

Physikalisch gesehen gehört die Corioliskraft zu den Trägheitskräften, die zusätzlich zur Zentrifugalkraft wahrnehmbar ist, wenn sich das Objekt entlang der Rotationsachse bewegt. Für Beobachter sieht es so aus, als würde das Objekt kontinuierlich beschleunigt. Benannt wurde die Corioliskraft nach dem französischen Wissenschaftler Gaspard Gustave de Coriolis, der sie 1835 mathematisch untersuchte und analysierte.

Das Coriolis-Durchflussmessprinzip

Das Coriolis-Prinzip kann auch bei der Durchflussmessung eingesetzt werden. Hierbei wird ein Rohr in Schwingung gebracht. Dieses steht dabei für das zuvor benannte sich drehende System. Die Achse der Scheibe entspricht der Aufhängung des Rohrs.

Dieses Messprinzip gibt es in unterschiedliche Ausführungen:

mit einem Rohr
mit zwei parallelen Rohren
mit geraden Rohren
mit gebogenen Rohren

Im Beispiel sind zwei Rohre nebeneinander angeordnet und an beiden Enden (Ein- und Auslauf) befestigt. Diese Rohre werden durch einen Impuls angeregt und so in Schwingung versetzt. Ohne Durchfluss schwingen die beiden Rohre zwischen Ein- und Auslauf symmetrisch: Das im Einlauf erfasste Signal ist mit dem Signal am Auslauf phasengleich. Das bedeutet, dass es keine Phasenverschiebung zwischen ihnen gibt.

Mehr Medium = größere Phasenverschiebung

Ein Durchfluss ändert die Masse der Rohre, wodurch sich eine Phasenverschiebung zwischen den beiden Signalen ergibt. Dabei gilt: Je mehr Medium durchfließt, desto größer ist die Phasenverschiebung. Diese ändert sich proportional zum Massendurchfluss des durch die Rohre strömenden Mediums.

Weitere Kenngröße: Eigenfrequenzänderung

Da das Coriolis-Messprinzip unabhängig von thermodynamischen Parametern ist und lediglich die reine Masse misst, kann es auf jedes Fluid angewendet werden, egal ob flüssig oder gasförmig. Zudem ist es neben der Phasenverschiebung möglich, die Eigenfrequenzänderung zu messen. Diese ist proportional zur Dichte des fließenden Mediums und bietet damit eine weitere bestimmbare Kenngröße. Somit kann der aktuelle Volumenstrom ermittelt werden.

Warum und wofür wird der Durchfluss gemessen?

Der Durchfluss eignet sich zur exakten Volumen- und Massenmessung, beispielsweise bei Zusatzstoffen. Das bereitet die Basis für einen optimalen Prozessverlauf.

Außerdem kann der Durchfluss als Kontrollfunktion für gültige Hygienevorschriften dienen: Das Reinigungsmedium muss in einer bestimmten Geschwindigkeit durch die Rohrleitung fließen, um den Biofilm optimal entfernen zu können.

Wo wird das Coriolis-Prinzip angewendet?

Grundsätzlich kann dieses Messprinzip zum Messen von Flüssigkeiten, Gasen und Dampf eingesetzt werden. Je nach Medium werden hierfür unterschiedliche Rohre verwendet.

Die Coriolis-Technologie kann unabhängig von den Eigenschaften des Mediums eingesetzt werden, d. h. Leitfähigkeit, Dichte, Viskosität etc. spielen hier keine Rolle: Es können nahezu alle Stoffe gemessen werden. Auch bei hohen Temperaturen, Drücken sowie in explosionsgefährdeten Bereichen kann das Coriolis-Prinzip eingesetzt werden.

Welche Vorteile bieten Ihnen Coriolis-Massendurchflussmesser und -regler in der Dosierung?

Einzigartig ist, dass mit Coriolis-Massendurchflussmessern der Massefluss direkt gemessen werden kann.

✓ Hohe Messgenauigkeit bereits bei kleiner Durchflussmessung möglich
✓ Universelles Messsystem für Masse und Dichte unabhängig von:
       - Leitfähigkeit (misst auch bei schlecht leitfähigen Flüssigkeiten, z. B. deionisiertes Wasser)
       - Messstoffdichte
✓ Multivariables Messprinzip, gleichzeitiges Messen von:
   - Massedurchfluss
   - Dichte
✓ Flüssigkeit kommt lediglich mit Rohr in Kontakt
✓ Keine beweglichen Teile verbaut

Wie Sie sehen, ist das Coriolis-Prinzip erstaunlich. Aber welche Vorteile haben Sie davon? Die Massendurchflussmesser und -regler, die sich dieses Prinzip zunutze machen, ermöglichen Ihnen eine exakte, sichere und schnelle Dosierung. So optimieren Sie Ihre Dosierprozesse für jedes beliebige Medium und Produkt. Erfahren Sie mehr über den Einsatz von Coriolis-Massendurchflussmessern und -reglern bei der Dosierung von kleinsten Flüssigkeitsmengen.

Coriolis-Massendurchflussmesser und -regler

Massendurchflussmesser MFM Typ 8756 Massendurchflussregler MFC Typ 8756
mit Mikrozahnringpumpe

Grafische Darstellung Massendurchflussmesser MFM Typ 8756 und Massendurchflussregler MFC Typ 8756 mit Mikrozahnringpumpe

Erfahren Sie mehr über unsere Massendurchflussmesser und Massendurchflussregler vom Typ 8756.

Massendurchflussregler (MFC) / Massendurchflussmesser (MFM) für Flüssigkeiten

Typ 8756

Durchflussmessung /-regelung bis 120 kg/h
Sehr hohe Genauigkeit und Messspanne
Hohe Langzeitstabilität, keine Nullpunktabgleiche erforderlich
Hochbeständige mediumsberührte Materialien
Für zahlreiche Flüssigkeiten einsetzbar