BR112013000200A2

BR112013000200A2 - medidor vibratório e método de formar o mesmo.

Info

Publication number: BR112013000200A2
Application number: BR112013000200-0A
Authority: BR
Inventors: Gregory Lanham; Christopher A. Werbach
Original assignee: Micro Motion, Inc.
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2020-08-11
Also published as: AU2010357210A1; JP5903432B2; EP2591319A1; WO2012005734A1; JP2013532291A; RU2533332C2; BR112013000200B1; KR20130041176A; CA2804209A1; CN103124898B; EP2591319B1; KR101687948B1; MX2012014621A; AU2010357210B2; KR20150142077A; SG186971A1; US20130086987A1; RU2013105341A; CN103124898A

Abstract

MEDIDOR VIBRATÓRIO, E, MÉTODO DE FORMAR O MESMO Um medidor vibratório (5) é provido. O medidor vibratório (5) inclui um ou mais condutos (103A, 103B) incluindo uma porção vibratória (471) e uma porção não vibratória (472) e um acionador (104) acoplado a um conduto do um ou mais condutos (103A, 103B) e configurado para vibrar a porção vibratória (471) do conduto em uma ou mais frequências de acionamento. O medidor vibratório (5) também inclui um ou mais desvios (105, 105') acoplados a um conduto do um ou mais condutos (103A, 103B) e configurados para detectar um movimento do conduto. Um ou mais componentes de medidor exclusivos da porção vibratória (471) dos condutos (103A, 103B), do acionador (104) e dos desvios (105, 105') é provido com um material de amortecimento (310) aplicado a, pelo menos, uma porção de uma superfície de um componente de medidor do um ou mais componentes de medidor que reduz uma ou mais frequências ressonantes vibracionais do componente de medidor abaixo da uma ou mais frequências de acionamento.

Description

? 1 r "MEDIDOR VIBRATÓRIO, E, MÉTODO DE FORMAR O MESMO"

CAMPO TÉCNICO A presente invenção refere-se a medidores vibratórios e, mais particulannente, a um componente de medidor vibratório com um material de 5 amortecimento aplicado a uma superficie de um componente de medidor.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO Medidores vibratórios tais como, por exemplo, densitômetros, medidores de fluxo volumétrico, e medidores de fluxo Coriolis são usados para medir uma ou mais características de substâncias, tais como, por exemplo, 10 densidade, taxa de fluxo de massa, taxa de fluxo de volume, fluxo de massa totalizado, temperatura, e outras informações. Medidores vibratórios incluem um ou mais condutos, que podem ter uma variedade de fomatos, tais como, por exemplo, configurações reta, em formato de U, ou irregular. O um ou mais condutos têm um conjunto de modos de vibração , 15 naturais, incluindo, por exemplo, modos de flexão simples, torcionais, radiais, e acoplados. O um ou mais condutos são vibrados por pelo menos um acionador em uma hequência de ressonância em um desses modos, aqui em seguida referido como o modo de acionamento, para fina de deteminar a característica da substância. Uma ou mais eletrônica de medidor transmite um sinal de 20 acionamento sinusoidal para o pelo menos um acionador, que é tipicamente uma combinação de magneto/bobina, com o magneto tipicamente sendo fixado ao conduto e a bobina sendo fixada a uma estrutura de montagem ou para outro conduto. O sinal de acionador leva o acionador a vibrar o um ou mais condutos > na hequência de acionamento no modo de acionamento. Por exemplo, o sinal , 25 de acionador pode ser uma corrente elétrica periódica transmitida à bobina. Um ou mais desvios detectam o movimento do(s) conduto(s) e geram um sinal de desvio representativo do movimento do(s) conduto(s) vibratório(s). O desvio é tipicamente uma combinação magneto/bobina, com o

Y magneto tipicamente sendo fixado a um conduto e a bobina sendo fixada a uma estrutura de montagem ou a outro conduto.

O sinal de desvio é transmitido a uma ou mais eletrônica; e de acordo com princípios bem conhecidos, o sinal de desvio pode ser usado pela uma o'u mais eletrônica para determinar uma

5 característica da substância ou ajustar o sinal de acionador, se necessário.

Tipicamente, além dos condutos, medidores vibratórios são também providos com um ou mais componentes de medidor, tais como um alojamento, uma base, flanges, etc.

Enqumto essencialmente todos os componentes de medidor adicionais podem criar problemas de medição devido

10 a várias características vibracionais, as características vibracionais do alojamento são tipicamente mais predominantes e causam os problemas de medição mais significantes.

Portanto, embora o alojamento seja o foco da discussão seguinte, problemas vibracionais e soluções similares são aplicáveis a outros componentes de medidor.

Os problemas de medição causados por vários

15 componentes de medidor são devido à dificuldade em diferenciar vibrações associadas com os condutos a partir de vibrações associadas com o componente de medidor, tal como o alojamento.

Isso é porque, similar aos condutos, o alojamento também tem um ou mais modos naturais de vibração, incluindo, por exemplo, modos de flexão simples, torcionais, radiais e laterais.

A hequência

20 paIticular que induz um modo de vibração gerahnente depende de vários fatores tais como o material usado para formar o alojamento, a espessura do alojamento, temperatura, pressão, etc.

Forças vibracionais geradas pelo acionador ou a partir de outras fontes no sistema de processamento de material, © tais como bo'mbas, podem levar o alojamento a vibrar em um dos modos

, 25 naturais.

É dificil gerar uma medição precisa de uma característica da substância em situações onde a hequência usada para acionar o um ou mais condutos no modo de acionamento corresponde a uma hequência que leva o alojamento a vibrar em um de seus modos naturais de vibração.

Isso é devido

Y ao modo vibracional do alojamento poder interferir com a vibração dos condutos levando a medições errôneas. Foram feitas numerosas tentativas na técnica anterior para separar as hequências que induzem o modo vibracional do caso do modo vibracional 5 dos condutos. Essa.s firequências podem compreender as hequências de ressonância naturais dos vários modos vibracionais do alojamento e dos condutos cheios com fluido. Por exemplo, o alojamento pode ser feito extremamente rígido e/ou compacto a fiin de diminuir as hequências que induzem os vários modos vibracionais longe do modo de acionamento 10 antecipado dos condutos. Ambas dessas opções têm sérias desvantagens. Aumentar a massa e/ou rigidez do alojamento resulta em fabricação complexa e difícil, isso aumenta o custo e toma montar o medidor vibratório dificil. Uma abordagem de técnica anterior específica para aumentar a massa do alojamento foi soldar pesos de metal a um alojamento existente. Esse abordagem não 15 dissipa adequadamente energia vibracional a fim de reduzir as hequências ressonmtes do alojamento. Além disso, essa abordagem é Fequentemente cara e produz um alojamento de má aparência. Outra abordagem de técnica anterior foi modificar o fomato do alojamento. Tal tentativa de técnica mterior é descrita em publicação PCT 20 WO/2009/078880, que é aqui incorporada por referência. A publicação de '880 descreve um alojamento geralmente em formato de U que tem uma seção cruzada moldada oval. A seção cruzada moldada oval aumenta a hequência requerida para induzir os modos de vibração acima da hequência de modo de

W acionamento Embora a configuração mostrada na publicação '880 fomeça , 25 resultados adequados em situações limitadas, o processo é caro e consome tempo. Além disso, a solução não é prática para medidores vibratórios existentes. Ao contrário, a publicação '880 requer um alojamento completamente novo e não aborda problemas associados com casos existentes.

W Adicionalmente, muitos alojamentos de medidor requerem um fomato e tamanho espeeíficos como ordenado por um consumidor ou a configuração de tubo existente, por exemplo. Outro problema com a abordagem sugerida na publieação '880 é que a hequência requerida para induzir os modos de vibração 5 do alojamento é maior do que a Gequência de acionamento antecipada. Assim, a faixa de hequência disponível pra o modo de acionamento é severamente limitada. A presente invenção supera esses e outros problemas e um avanço na técnica é alcançado. A presente invenção provê um medidor vibratório com lO componentes de medidor amortecidos. As hequências ressonantes dos componentes de medidor amortecidos são reduzidas e separadas longe das hequências ressonantes dos condutos. Consequentemente, o modo de acionamento do medidor vibratório não induz um modo de vibração nos componentes de medidor amortecidos.

15 SUMÁRIO DA INVENÇÃO Um medidor vibratório é provido de acordo com uma fonna de realização da invenção. O medidor vibratório inclui um ou mais condutos incluindo uma porção vibratória e uma porção não vibratória e um acionador acoplado a um conduto do um ou mais condutos e configurado para vibrar a 20 porção vibratória do conduto em uma ou mais hequências de acionamento. De acordo com uma foma de realização da invenção, o um ou mais desvios são acoplados a um conduto do um ou mais condutos e configurados para detectar um movimento da porção vibratória do conduto. O medidor vibratÓrio também

W inclui um ou mais componentes de medidor exclusivos da porção vibratória dos W 25 condutos, do acionador, e dos desvios. Um material de amortecimento é aplicado a, pelo menos, uma porção de uma superficie de um componente de medidor do um ou mais componentes de medidor que reduz uma ou mais firequências ressonantes vibracionais do componente de medidor abaixo da uma

"W ou mais hequências de acionamento. Um método de formar um medidor vibratório incluindo um ou mais condutos incluindo uma porção vibratória e uma porção não vibratória é provido de acordo com uma forma de realização da invenção. O método 5 compreende etapas de acoplar um acionador a um conduto do um ou mais condutos, o acionador sendo configurado para vibrar a porção vibratória do conduto em uma ou mais Fequências de acionamento e acoplar um ou mais desvios a um conduto do um ou mais condutos, o um ou mais desvios sendo configurado para detectar um movimento da porção vibratória do conduto. De 10 acordo com uma forma de realização da invenção, o método ainda compreende uma etapa de prover um ou mais componentes de medidor exclusivos da porção vibratória dos condutos, do acionador, e dos desvios. De acordo com uma forma de realização da invenção, o método ainda compreende uma etapa de aplicar um material de amortecimento a, pelo menos, uma porção de uma 15 superficie de um componente de medidor do um ou mais componentes de medidor que reduz uma ou mais hequências ressonantes vibracionais do componente de medidor abaixo da uma ou mais hequências de acionamento.

ASPECTOS De acordo com um aspecto da invenção, um medidor vibratório 20 compreende: um ou mais condutos incluindo uma porção vibratória e uma porção não vibratória; um acionador acoplado a um conduto do um ou mais condutos e 4 configurado para vibrar a porção vibratória do conduto em uma ou mais W 25 hequências de acionamento; um ou mais desvios acoplados a um conduto do um ou mais condutos e configurados para detectar um movimento da porção vibratória do conduto;

YC uma ou mais componentes de medidor exclusivos da porção vibratória dos condutos, do acionador e dos desvios; e um material de amortecimento aplicado a, pelo menos, uma porção de uma superficie de um componente de medidor do um ou mais componentes 5 de medidor que reduz uma ou mais Nequências ressonantes vibracionais do componente de medidor abaixo da uma ou mais hequências de acionamento.

Preferivelmente, o componente de medidor tem uma primeira espessura, Tl, e o material de amortecimento tem uma segunda espessura, T2, menor do que a primeira espessura, T].

10 Preferivelmente, um componente de medidor do um ou mais componentes de medidor compreende um alojamento que substancialmente circunda o um ou mais condutos, o acionador, e o um ou mais desvios.

Preferivelmente, o medidor vibratório ainda compreende uma base acoplada ao alojamento e um membro de vedação provendo uma vedação 15 substancialmente à prova de fluido entre o alojamento e a base. Preferivehnente, o medidor vibratório ainda compreende um ou mais retentores fomados no alojamento e adaptados para receber prendedores mecânicos. Preferivelmente, um componente de medidor do um ou mais 20 componentes de medidor compreende uma base acoplada a um ou mais condutos. Preferivehnente, outro componente de medidor do um ou mais componentes de medidor compreende um bloco de montagem acoplado à base. k Preferivelmente, um componente de medidor do um ou mais , 25 componentes de medidor compreende a porção não vibratória dos condutos. De acordo com outro aspecto da invenção, um método de fomar um medidor vibratório incluindo um ou mais condutos incluindo uma porção vibratória e uma porção não vibratória compreende as etapas de:

-W acoplar um acionador a um conduto do um ou mais condutos, o acionador sendo configurado para vibrar a porção vibratória do conduto em uma ou mais hecjuências de acionamento; acoplar um ou mais desvios a um conduto do um ou mais 5 condutos, o um ou mais desvios sendo configurado para detectar um movimento da porção vibratória do conduto; prover um ou mais componentes de medidor exclusivos da porção vibratória dos condutos, do acionador e dos desvios; e aplicar um material de amortecimento a, pelo menos, uma porção 10 de uma superficie de um componente de medidor do um ou mais componentes de medidor que reduz uma ou mais hequências ressonantes vibracionais do componente de medidor abaixo da uma ou mais Fequências de acionamento.

Preferivehnente, o componente de medidor compreende uma primeira espessura Tl e em que a etapa de aplicar o material de amortecimento 15 compreende aplicar o material de amortecimento com uma segunda espessura, T2, menor do que uma primeira espessura, Tµ Preferivelmente, um componente de medidor do um ou mais componentes de medidor compreende um alojamento e em que o método ainda compreende uma etapa de substanciahnente circundar o um ou mais condutos, 20 o acionador, e o um ou mais desvios com o alojamento. Preferivelmente, o método ainda compreende etapas de acoplar a base ao alojamento e posicionar uma vedação substancialmente à prova de fluido entre o alojamento e a base. 4 Preferivelmente, o método ainda compreende uma etapa de fomar , 25 um ou mais retentores no alojamento que são adaptados para receber prendedores mecânicos. Preferivelmente, um componente de medidor do um ou mais componentes de medidor compreende uma base e em que o método ainda

W 0 compreende uma etapa de acoplar a base a um ou mais condutos. Preferivehnente, outro componente de medidor do um ou mais componentes de medidor compreende um bloco de montagem e em que o método ainda compreende uma etapa de acoplar o bloco de montagem à base.

5 Preferivelmente, um componente de medidor do um ou mais componentes de medidor compreende a porção não vibratória dos condutos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS Figura 1 mostra um medidor vibratório de acordo com uma fonna de realização da invenção.

10 Figura 2 mostra o medidor vibratório incluindo um alojamento de acordo com uma foma de realização da invenção.

Figura 3 mostra uma vista em seção transversal do medidor vibratório com um material de amortecimento aplicado a uma superfície do alojamento de acordo com uma forma de realização da invenção.

15 Figura 4 mostra o medidor vibratório de acordo com outra foma de realização da invenção. Figura 5 mostra uma vista transversal do medidor vibratório de acordo com outra forma de realização da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO 20 Figuras 1 - 5 e a descrição seguinte descrevem exemplos específicos para ensinar aos versados na técnica como fazer e usar o melhor modo da invenção. Para o propósito de ensinar princípios inventivos, alguns aspectos convencionais foram simplificados ou omitidos. Os versados na

W técnica apreciarão variação desses exemplos que estão dentro do escopo da , 25 invenção. Os versados na técnica apreciarão que os aspectos descritos abaixo podem ser combinados de vários modos para forrnar múltiplas variações da invenção. Como um resultado, a invenção não é limitada aos exemplos específicos descritos abaixo, mas apenas pelas reivindicações e seus

¶ equivalentes. Figura 1 mostra um medidor vibratório 5 na forma de um medidor compreendendo um conjunto de sensor 10 e uma ou mais eletrônica de medidor

20. O medidor vibratório 5 pode compreender um medidor de fluxo Coriolis, 5 um medidor de fluxo volumétrico, um densitômetro, etc. A eletrônica de medidor 20 é conectada ao conjunto de sensor 10 através de fios 100 para medir uma característica de uma substância, tais como, por exemplo, uma densidade de fluido, taxa de fluxo de massa, taxa de fluxo de volume, fluxo de massa totalizado, temperatura, e outras infomações sobre o trajeto 26.

10 O conjunto de sensor 10 do presente exemplo inclui um par de flanges lOl, lOl'; coletores tipo manifold 102, 102'; um acionador 104; desvios 105, 105'; e condutos 103A, 103B. O acionador 104 e os desvios 105, 105' são acoplados a condutos 103A e 103B. O acionador 104 é mostrado fixado a condutos 103A, 103B em uma posição onde o acionador 104 pode 15 vibrar uma porção dos condutos 103A, 103B em um modo de acionamento. Deve ser apreciado que pode existir outra porção dos condutos 103A, 103B que não vibra ou vibra indesejavelmente (Ver Figura 5). Os desvios 105, 105' são fixados a condutos 103A, 103B a fim de detectar movimento dos condutos 103A, 103B. Portanto, em medidores vibratórios, a vibração da porção 20 vibratória dos condutos 103A, 103B é de interesse. Para fins da descrição que segue, componentes do medidor vibratório 5 exclusivos da porção vibratória dos condutos 103A, 103B, do acionador 104, e dos desvios 105, 105' podem ser agrupados como componentes de medidor que também podem vibrar " indesejavelmente e interferir com a vibração dos condutos 103A, 103B.

. 25 Deve ser apreciado pelos versados na técnica que está dentro do escopo da presente invenção usar os princípios discutidos aqui em conjunto com qualquer tipo de medidor vibratório, incluindo medidores vibratórios que não são dotados das capacidades de medição de um medidor de fluxo Coriolis.

Ã

Exemplos de tal dispositivo: densitÔmetros vibratónos, medidores de fluxo volumétrico, etc.

Flanges 101, 101' do presente exemplo são acoplados a coletores 102, 102'. Coletores 102, 102' do presente exemplo são fixados a extremidades

5 opostas do espaçador 106. O espaçador 106 mantém o espaçamento entre os coletores 102, 102' para evitar vibrações indesejadas em condutos 103A, 103B.

Quando o conjunto de sensor 10 é inserido em um sistema de tubulação (não mostrado) que carrega a substância, a substância entra no conjunto de sensor 10 através do flange 101, passa através do coletor de entrada 102 onde a

10 quantidade total de material é direcionada para entrar os condutos 103A, 103B, flui através dos condutos 103A, 103B, e de volta ao coletor de saída 102' onde sai do conjunto de sensor 10 através do flange 101'. De acordo com uma foma de realização da invenção, o modo de acionamento pode ser, por exemplo, o primeiro modo de flexão fora de fase e

15 os condutos 103A e 103B podem ser selecionados e apropriadamente montados ao coletor de entrada 102 e o coletor de saída 102' de modo a ter substancialmente a mesma distribuição de massa, momentos de inércia, e módulos elásticos sobre os eixos de flexão X e X', respectivamente.

Como mostrado, os condutos 103A, 103B estendem-se para fora dos coletores 102,

20 102' em um modo essencialmente paralelo.

Embora os condutos 103A, 103B sejam mostrados providos com um formato geralmente em U, está dentro do escopo da presente invenção prover os condutos 103A, 103B com outros formatos, tais como, por exemplo, fomatos retos ou irregulares.

Ademais, está " dentro do escopo da presente invenção utilizar formas diferentes do modo de

. 25 flexão fora de fase como o modo de acionamento.

No presente exemplo, onde o modo de acionamento compreende o primeiro modo de flexão fora de fase, a porção vibratória dos condutos 103A, 103B pode ser acionada pelo acionador 104 na Eequência de ressonância do ll m primeiro modo de flexão fora de fase em direções opostas sobre seus respectivos eixos de flexão X e X'. O acionador 104 pode compreender uma dentre muitas disposições bem conhecidas, tais como um magneto montado ao conduto 103A e uma bobina oposta montado ao conduto 103B.

Uma corrente

5 altemada pode ser passada através da bobina oposta para levar ambos os condutos 103A, 103B a oscilar.

Um sinal de acionamento adequado pode ser aplicado por uma ou mais eletrônicas de medidor 20, através do fio 110 ao acionador 104. Deve ser apreciado que embora a discussão seja direcionada a dois condutos 103A, 103B, em outras formas de realização, apenas um conduto

10 simples pode ser provido.

De acordo com uma forma de realização da invenção, a uma ou mais eletrônica de medidor 20 produz um sinal de acionamento e transmite o mesmo para o acionador 104 através do fio 110, que leva o acionador 104 a oscilar a porção vibratória dos condutos 103A, 103B.

Está dentro do escopo da

15 presente invenção produzir múltiplos sinais de acionamento para múltiplos acionadores.

Uma ou mais eletrônica de medidor 20 pode processar os sinais de velocidade de esquerda e direita dos desvios 105, 105' para computar uma característica de uma substância, tal como, por exemplo, taxa de fluxo de massa.

O trajeto 26 provê um meio de entrada e um de saída que permite a uma

20 ou mais eletrônica de medidor 20 estabelecer uma interface com um operador como é geralmente conhecido na técnica.

Uma explicação do circuito da uma ou mais eletrônica de medidor 20 não é necessária para entender a presente invenção e é omitida para brevidade dessa descrição.

Deve ser apreciado que a e descrição de Figura 1 é dada meramente como um exemplo da operação de um

. 25 possível medidor vibratório e não se destina a limitar o ensinamento da presente invenção.

Figura 2 mostra o medidor vibratório 5 de acordo com outra fonna de realização da invenção.

De acordo com a foma de realização mostrada em m

Figura 2, o medidor vibratório 5 inclui um alojamento 200. O alojamento 200 pode ser provido em duas ou mais peças e soldado ou de outra forma acoplado uma vez em posição.

O alojamento 200 pode ser provido para encerrar os condutos 103A, 103B, o acionador 104, e os desvios 105, 105'. Como pode ser

5 apreciado, o alojamento 200 pode proteger os condutos 103A, 103B, o acionador 104, e os desvios 105, 105', como geralmente conhecido na técnica.

O alojamento 200 pode prover uma barreira à prova de explosão.

De acordo com uma forrria de realização da invenção, o alojamento 200 pode incluir um ponto de ruptura de explosão, que é projetado para falhar em uma pressão pré-

lO determinada a nm de exaurir com segurança o alojamento em uma direção específica.

Enquanto casos de técnica anterior sejam submetidos a vibrar em um ou mais modos vibracionais devido a uma sobreposição entre o modo de acionamento e uma hequência ressonante do alojamento, o alojamento 200 da

15 presente invenção é amortecido de modo que as Eequências requeridas para induzir os vários modos de vibração do alojamento ,200 são substancialmente reduzidas e separadas afastadas da hequência de modo de acionamento Figura 3 mostra uma vista em seção transversal do medidor vibratório 5 incluindo o alojamento 200 de acordo com uma forma de

20 realização da invenção.

Como mostrado em Figura 3, o alojamento 200 pode ser acoplado aos coletores 102, 102' através de placas 303, 304, respectivamente.

Devido aos coletores 102, 102' serem também acoplados aos condutos 103A, 103B, vibrações do alojamento 200 podem facilmente ser * experimentadas pelos condutos 103A, 103B e interferir com as medições de

. 25 medidor.

O alojamento 200 pode ser acoplado às placas 303, 304 de acordo com métodos conhecidos incluindo, por exemplo, soldagem, revestimento, ligação, adesivo, prendedores mecânicos, etc.

O método particular usado para acoplar o alojamento 200 às placas 303, 304 não é importante para os fns da m presente mvenção.

Também são mostradas em Figura 3 aberturas 305, 305' adaptadas para receber fios 100 do acionador 104 e desvios 105, 105' que são conectados à eletrônica de medidor 20. Altemativamente, aberturas para os fios 100 podem ser fomadas diretamente no alojamento 200. Os fios l00 são

5 omitidos de Figura 3 a fhn de simplificar o desenho.

Como discutido brevemente acima, um problema com vibrações em componentes de medidor, tais como o alojamento 200, é que a Hequência ressonante do alojamento 200 pode ser substancialmente próxima à hequência ressonante dos condutos cheios com fluido 103A, 103B.

Consequentemente, o lO modo de acionamento usado para vibrar a porção vibratória dos condutos 103A, 103B pode induzir um modo de vibração em um ou mais dos componentes de medidor, que podem interferir com as vibrações desejadas da porção vibratória dos condutos 103A, 103B.

A interferência vibracional causada pelo alojamento 200 é tipicamente maior do que a interferência

15 causada por outros componentes de medidor devido à área de superficie relativamente grmde do alojamento 200. A sobreposição poteneial é gerahnente devido ao fato de que os condutos 103A, 103B e o alojamento 200 são tipicamente fabricados de materiais similares.

Por exemplo, os condutos 103A, 103B são tipicamente fabricados a partir de um material metálico tal

20 como titânio ou aço inoxidável e o dojamento 200 é tipicamente fabricado a partir de um material metálico similar.

Cada modo vibracional do alojamento 200 é gerado por uma faixa de Hequências.

Ademais, como conhecido na técnica, a Kequência de modo de acionamento dos condutos 103A, 103B pode q variar com tempo devido a mudanças na temperatura ou densidade de fluido, . . 25 por exemplo.

Consequentemente, o modo de acionamento pode induzir um modo de vibração no alojamento 200 em apenas certas densidades de fluido.

De acordo com uma. foma de realização da invenção, a sobreposição potencial entre a Fequência de modo de acionamento e uma m frequência que pode induzir um modo de vibração em um componente de medidor exclusivo da porção vibratória dos condutos 103A, 103B é substancialmente reduzida. A presente invenção pode incluir um material de amortecimento 310 aplicado a., pelo menos, uma porção de uma superficie do 5 componente de medidor. No exemplo mostrado em Figura 3, o material de amortecimento 310 é apenas aplicado ao alojamento 200; no entanto, deve ser apreciado, que o material de amortecimento 310 pode ser aplicado a outros componentes de medidor usando técnicas similares (Ver Figuras 4 e 5 e discussão anexa). Enquanto o material de amortecimento 310 é mostrado 10 aplicado a ambas as superficies exterior e interior do alojamento 200, deve ser apreciado que o material de amortecimento 3 lO pode ser aplicado a apenas uma das superncies do alojamento 200. Ademais, o material de amortecimento 310 pode ser aplicado a apenas uma porção de uma superficie do alojamento 200. Deve ser apreciado que a espessura do material de ainortecimento 310 é muito 15 exagerada nas figuras para clareza e tipicamente o material de amortecimento 310 compreenderá uma camada fina e pode não ser prontamente distinguível do componente de medidor ao qual o material de amortecimento 310 é aplicado. Por exemplo, o alojamento 200 tem uma espessura T1 e o material de amortecimento 3 10 tem uma espessura. T2. Embora não mostrada em escala nas 20 figuras, em muitas fomas de realização, a espessura T1 será maior do que a espessura T2. Deve ser apreciado entretanto, que em outras formas de realização, a espessura Tl do alojamento 200 pode ser menor do que a espessura T2 do material de amortecimento 310. De acordo com uma forma de

E realização da invenção, o material de amortecimento 310 pode ser aplicado ao . 25 componente de medidor tal que o material de amortecimento 310 toma-se uma parte integral do componente de medidor. O material de amortecimento 310 pode ser aplicado ao alojamento 200 usando uma variedade de técnicas induindo, mas não limitadas a pulverização, escovação, adesivos, sinterização,

W revestimento de pó, deposição por vapor, prendedores mecânicos, ou encaixe de Mcção, tais como uma pele elástica.

A pele de material de amortecimento elástica pode ser pré-moldada e aplicada envolvendo ao redor pelo menos uma porção do alojamento 200. Preferivelmente, indiferente do método usado para

5 aplicar o material de amortecimento 310, o material de amortecimento 310 substancialmente obedece ao formato e textura do componente de medidor.

Em outras formas de realização, o material de amortecimento 310 pode compreender um laminado ou revestimento, que é aplicado a uma superficie exterior do alojamento 200. O material laminado de amortecimento

10 3 10 pode compreender uma ou mais camadas de um material plástico seguro ao alojamento 200 ou a outro usando um adesivo.

Uma vantagem da presente invenção com relação a tentativas de técnica anterior é que o material de amortecimento 310 pode ser aplicado a um alojamento existente 200 em um medidor vibratório 5 que já está montado.

Altemativamente, o material de

15 amortecimento 310 pode ser aplicado ao alojamento 200 antes do alojamento 200 ser acoplado às placas 303, 304. Isso permite que o material de amortecimento 310 seja aplicado a uma superficie interior do alojamento 200, como mostrado em Figura 3. O material de amortecimento 310 pode também ser aplicado a um componente de medidor como uma camada fina que não

20 ocupa uma quantidade significante de espaço como nas soluções de técnica anterior de pesos de soldagem volumosos ao alojamento.

De acordo com uma forma- de realização da invenção, o material de amortecimento 310 compreende um material que é diferente do material " usado para fomar o alojamento 200. De acordo com uma forma de realização

. 25 da invenção, o material de amortecimento 310 compreende um material que é diferente do material usado para formar os condutos 103A, 103B.

Preferivelmente, o material de amortecimento 310 compreende um material que exibe características de amortecimento vibracional maior que o alojamento 200.

g Por exemplo, se o alojamento 200 compreende um metal, o material de amortecimento 310 pode compreender plástico, bonacha, fibra de carbono, fibra de vidro, grafita, vidro, madeira, etc. Como é conhecido na técnica, amortecimento vibracional é uma conversão de energia mecânica (vibrações) 5 em energia térmica. O calor gerado devido ao amortecimento é perdido do sistema mecânico no ambiente circundante. Enquanto amortecimento possa ser caracterizado em um número de formas diferentes, uma característica de amortecimento vibracional específica é um assim chamado fator de perda de amortecimento, 1j. Um fator de perda de amortecimento do componente, t|, 10 pode ser expresso como a seguir :

D n = 2nW (1) em que: 1j é o fator de perda de amortecimento; D é uma energia dissipada por volume unitário por ciclo; e 15 W é uma energia de esforço máximo armazenada durante um ciclo. Como pode ser apreciado, um maior fator de perda de mortecimento é realizado em materiais tendo uma maior energia dissipada por volume unitário por ciclo ou uma menor energia de esforço máximo 20 armazenada durante um ciclo. Fatores de perda de amortecimento para uma ampla variedade de materiais são disponíveis em tabelas de consulta, mapas, gráficos, ete. Altemativamente, o fator de perda de amortecimento para um material específico pode ser determinado experimentalmente. Portanto, de n acordo com uma forma de realização da invenção, o material de amortecimento " 25 310 pode ser escolhido de modo que o material de amortecimento 310 tenha um menor fator de perda de amortecimento do que o material usado para fomar os condutos 103A, 103B e/ou o alojamento 200, por exemplo. Como mencionado acima, em muitas situações, o alojamento 200 bem como os

W condutos 103A, 103B são formados de um metal.

Portanto, um material adequado para o material de amortecimento 310 pode compreender um plástico/polímero.

Em geral, a maior parte dos metais tem um fator de perda de amoneciInento na faixa de aproximadamente 0,001. Em contraste,

5 plásticos/polímeros têm um fator de perda de amortecimento na fàíixa de 0,01 - 2,0. Portanto, aplicando um material de amortecimento 310 a, pelo menos, uma porção do alojamento 200, a característica de amortecimento vibracional pode ser 10 e 2000 vezes maior que do que para o alojamento 200 sozinho.

Vantajosamente, com o material de amortecimento 310 aplicado a, pelo menos,

10 uma porção de uma superfície do alojamento 200, as várias hequências requeridas para induzir um modo de vibração no alojamento 200 são substancialmente reduzidas enquanto a hequência de modo de acionamento permanece substancialmente não afetada.

Isso resulta em separação de hequência entre as flequências que induzem um modo de vibração no

15 alojamento 200 e a hequência de acionamento que induz o modo de acionamento de vibração nos condutos 103A, 103B.

De acordo com uma foma de realização da invenção, o material de amortecimento 310 é aplicado a um ou mais componentes de medidor, tais como o alojamento 200, de modo que uma separação de hequência entre uma

20 hequência que induz um modo de vibração no componente de medidor e a Nequência de modo de acionamento é maior do que 1 Hertz.

Mais preferivelmente, a separação de hequência é maior do que 3-5 Hertz com base nas densidades de fluido antecipadas.

Em algumas formas de realização, o q material de amortecimento 310 pode ser aplicado ao alojamento 200 a fim de

- 25 manter separação suficiente de Hequência para uma faixa de densidades de fluido.

Por exemplo, o material de amortecimento 3 10 pode ser aplicado a uma superficie do alojamento 200 para abaixar as hequências ressonantes do alojamento 200 a um nível que pemanece abaixo da hequência de modo de acionamento mesmo durante o fluxo multifase.

O grau de separação de Hequência pode ser ajustado com base na espessura e/ou no material específico usado para o material de amortecimento 310. Figura 4 mostra uma vista parcialmente explodida do medidor

5 vibratório 5 de acordo com outra forma de realização da invenção.

Na forma de realização mostrada em Figura 4, os condutos 103A, 103B são acoplados a uma base 440. Figura 5 mostra uma vista em seção transversal do medidor vibratório 5 de Figura 4 após ser montado.

De acordo com uma forma de realização da invenção, o medidor

10 vibratório 5 pode incluir uma ou mais braçadeiras 470. A uma ou mais braçadeiras 470 são providas para ajudar a definir os eixos geométricos de flexão, como descrito acima.

Com as braçadeiras 470 em posição, os condutos 103A, 103B são claramente separados em uma porção vibratória 471 e uma porção não vibratória 472. Como explicado acima, a porção vibratória 471 dos

15 condutos 103A, 103B compreende a porção dos condutos 103A, 103B que vibra em uma maneira desejável devido ao acionador 104. Em contraste, a porção não vibratória 472 pode vibrar devido à vibração da porção vibratória 471 dos condutos 103A, 103B, mas em uma maneira indesejável, isto é, vibração da porção não vibratória 472 dos condutos 103A, 103B não é

20 intencional.

A base 440 pode substituir o espaçador 106 fomecido nas fomas de realização previamente descritas.

De acordo com uma forma de realização da invenção, a base 440 é ainda acoplada a blocos de montagem 441A, 441B.

Os blocos de montagem 441A, 441B podem prover um meio para fixar a base

' 440 à linha de processo (não mostrada) ou um coletor (não mostrado). De

. 25 acordo com uma foma de realização da invenção, o material de amortecimento 310 pode ser aplicado à base 440, aos blocos de montagem 441A, 441B, à porção não vibratória 472 dos condutos 103A, 103B, ou a todos os componentes de medidor, como mostrado em Figura 5. O material de amorteeimento 3 10 pode, portanto, reduzir as hequências ressonantes naturais da base 440, da porção não vibratória 472 dos condutos 103A, 103B, e/ou dos blocos de montagem 441A, 441B, de forma que o modo de acionamento não induz uma resposta vibracional na base 440, na porção não vibratória 472 dos 5 condutos 103A, 103B, ou nos blocos de montagem 441A, 441B. De acordo com uma forma de realização da invenção, o alojamento 200 pode ser acoplado à base 440. De acordo com a forma de realização de Figuras 4 e 5, o material de amortecimento 310 cobre de modo substancialmente completo o alojamento 200. Consequentemente, o alojamento 10 200 não pode ser soldado como é possível nas formas de realização anteriores. Portanto, o alojamento 200 em Figuras 4 e 5 inclui uma pluralidade de retentores 460. Os retentores 460 são providos a fim de acomodar prendedores mecânicos (não mostrados). Os prendedores mecânicos podem se ajustar dentro dos retentores 460 e engatar as aberturas 461 formadas na base 440 e as 15 aberturas 462 fomadas no blocos de montagem 441A, 441B. De acordo com uma forma de realização da invenção, os prendedores mecânicos podem compreender parafüsos em U, por exemplo, que se ajustam sobre o alojamento

200. De acordo com uma foma de realização da invenção, o medidor 20 vibratório 5 pode também incluir um membro de vedação 450 posicionado entre a base 440 e o alojamento 200. O membro de vedação 450 pode compreender um anel O de borracha, por exemplo. De acordo com uma forma de realização da invenção, o membro de vedação 450 pode ser provido para

H ainda isolar vibrações não desejadas do alojamento 200 dos condutos 103A, . 25 103B. Ademais, o membro de vedação 450 pode prover uma vedação substancialmente à prova de fluido entre o alojamento 200 e a base 440. A presente invenção, como acima descrito, provè um medidor vibratório 5 e um método de fabricar um medidor vibratório 5 com um ou mais componentes de medidor que têm um material de amortecimento 310 aplicado a, pelo menos, uma porção de sua superficie. Enqumto a maior parte da discussão é direcionada a um alojamento 200, deve ser apreciado que o alojamento 200 é meramente usado como um exemplo de um componente de 5 medidor que pode se beneficiar de um material de amortecimento 3 lO aplicado. Portanto, os versados na técnica prontamente apreciarão que vários outros componentes de medidor exclusivos da porção vibratória 471 dos condutos 103A, 103B, do acionador 104, e dos desvios 105, 105' podem se beneficiar de um material de amortecimento aplicado 3 10. Como explicado acima, diferente lO dos pesos volumosos que são soldados em um alojamento, o material de amortecimento 310 da presente invenção pode ser aplicado como uma. camada fina, tendo uma espessura menor do que a espessura do componente de medidor, como discutido acima. Além disso, o material de amortecimento 310 é preferivelmente selecionado de modo que uma ou mais hequências de 15 ressonância do componente de medidor são diminuídas na aplicação do material de amortecimento 3 lO. Vantqjosamente, o material de amortecimento 310 pode separar uma ou mais hequências que induzem um modo de vibração no componente de medidor a partir da hequência de modo de acionamento da porção vibratória dos condutos 103A, 103B. Portanto, erros de medição 20 causados por uma sobreposição nas hequências podem ser substanciajmente reduzidos ou eliminados. As descrições detalhadas das fomas de realização acima não são descrições exaustivas de todas as fomas de realização contempladas pelos

N inventores como estando dentro do escopo da invenção. De fato, versados na . 25 técnica reconhecerão que alguns elementos das formas de realização deseritas acima podem rigorosamente ser combinados ou eliminados para criar outras formas de realização, e tais outras formas de realização estão dentro do escopo e ensinamentos da invenção. Será também evidente para aqueles versados na m ·u técnica que as formas de realização descritas acima podem ser combinadas no todo ou em parte para criar formas de realização adicionais dentro do escopo e ensinamentos da invenção. Deste modo, embora fomas de realização específicas de, e 5 exemplos para, a invençã.o sejam descritas aqui para propósitos ilustrativos, várias modificações equivalentes são possíveis dentro do escopo da invenção, como os versados na técnica relevante reconhecerão. Os ensinamentos dados aqui podem ser aplicados a outros sistemas vibratórios, e não apenas às fomas de realização descritas acima e mostradas nas figuras em anexo.

lO Consequentemente, o escopo da invenção deve ser deteminado a partir das seguintes reivindicações.

Claims

r 1 e ·V REIVINDICAÇÕES

1. Medidor vibratório (5), caracterizado pelo fato de compreender: um ou mais condutos (103A, 103B) incluindo uma porção vibratória (471) e uma porção não vibratÓria (472); 5 um acionador (104) acoplado a um conduto do um ou mais condutos (103A, 103B) e configurado para vibrar a porção vibratória (471) do conduto em uma ou mais Fequências de acionamento; um ou mais desvios (105, 105') acoplados a um conduto do um ou mais condutos (103A, 103B) e coMgurados para detectar um movimento da 10 porção vibratória (471) do conduto; um ou mais componentes de medidor exclusivos da porção vibratória (471) dos condutos (103A, 103B), do acionador (104), e dos desvios (105, 105'); e um material de amortecimento (310) aplicado a, pelo menos, uma 15 porção de uma superficie de um componente de medidor do um ou mais componentes de medidor que reduz uma ou mais hequências ressonantes vibracionais do componente de medidor abaixo da uma ou mais Kequências de acionamento.

2, Medidor vibratório (5) de acordo com a reivindicação 1, 20 caracterizado pelo fato de que o componente de medidor tem uma primeira espessura, Tl, e o material de amortecimento (310) tem uma segunda espessura, T2, menor do que a primeira espessura, T1.

3. Medidor vibratório (5) de acordo com a reivindicação 1, e caracterizado pelo fato de que um componente de medidor do um ou mais . 25 componentes de medidor compreende um alojamento (200) que substancialmente circunda o um ou mais condutos (103A, 103B), o acionador (104), e o um ou mais desvios (105, 105').

4. Medidor vibratório (5) de acordo com a reivindicação 3,

r 2 0 ~ caracterizado pelo fato de ainda compreender uma base (440) acoplada ao alojamento (200) e um membro de vedação (450) provendo uma vedação substancialmente à prova de fluido entre o alojamento (200) e a base (440).

5. Medidor vibratório (5) de acordo com a reivindicação 3, 5 caracterizado pelo fato de ainda compreender um ou mais retentores (460) fomados no alojamento (200) e adaptados para receber prendedores mecânicos.

6. Medidor vibratório (5) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um componente de medidor do um ou mais 10 componentes de medidor compreende uma base (440) acoplada a um ou mais condutos (103A, 103B).

7. Medidor vibratório (5) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que outro componente de medidor do um ou mais componentes de medidor compreende um bloco de montagem (441A, 441B) 15 acoplado à base (440).

8. Medidor vibratório (5) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um componente de medidor do um ou mais componentes de medidor compreende uma porção não vibratória de um conduto do um ou mais condutos (103A, 103B).

20

9. Método de fomar um medidor vibratório incluindo um ou mais condutos incluindo uma porção vibratória e uma porção não vibratória, caracteriz.ado pelo fato de compreender as etapas de: acoplar um acionador a um conduto do um ou mais condutos, o 0 acionador sendo configurado para vibrar a porção vibratória do conduto em . 25 uma ou mais Êequências de acionamento; acoplar um ou mais desvios a um conduto do um ou mais condutos, o um ou mais desvios sendo conngurados para detectar um movimento da porção vibratória do conduto;

( yr j 3

P .kp prover um ou mais componentes de medidor exclusivos da porção vibratória dos condutos, do acionador, e dos desvios; e aplicar um material de amortecimento a, pelo menos, uma porção de uma superficie de um componente de medidor do um ou mais componentes 5 de medidor que reduz uma ou mais hequências ressonantes vibracionais do componente de medidor abaixo da uma ou mais hequências de acionamento.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o componente de medidor compreende uma primeira espessura T] e em que a etapa de aplicar o material de amortecimento compreende aplicar o 10 material de amortecimento com uma segunda espessur% T2, menor do que a primeira espessura, T1.

11. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que um componente de medidor do um ou mais componentes de medidor compreende um alojamento e em que o método ainda compreende 15 uma etapa de substancialmente circundar o um ou mais condutos, o acionador, e o um ou mais desvios com o alojamento.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de ainda compreender etapas de acoplar uma base ao alojamento e posicionar uma vedação substancialmente à prova de fluido entre o alojamento 20 e abase.

13. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de ainda compreender uma etapa de fomar um ou mais retentores no alojamento que são adaptados para receber prendedores mecânicos. &

14. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo . , 25 fato de que um componente de medidor do um ou mais componentes de medidor compreende uma base e em que o método ainda compreende uma etapa de acoplar a base a um ou mais condutos.

15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo

C r ^ 4 & .> fato de que outro componente de medidor do um ou mais componentes de medidor compreende um bloco de montagem e em que o método ainda compreende uma etapa de acoplar o bloco de montagem à base.

16. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo 5 fato de que um componente de medidor do um ou mais componentes de medidor compreende a porção não vibratória de um conduto do um ou mais condutos.

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