BR112014009741B1

BR112014009741B1 - componente de acionador e de sensor de desvio combinados para um medidor vibratório, e, método para formar o mesmo

Info

Publication number: BR112014009741B1
Application number: BR112014009741-0A
Authority: BR
Inventors: Christopher George Larsen; Matthew Joseph Rensing; Amy Mai Nilsen; Roger Scott Loving
Original assignee: Micro Motion, Inc.
Priority date: 2011-10-26
Filing date: 2011-10-26
Publication date: 2020-10-13
Also published as: HK1201320A1; MX2014004282A; EP2771656B1; JP6038940B2; AU2011379966A1; CA2852399A1; CN104011512A; IN2014CN03750A; RU2569047C1; BR112014009741A2; JP2014531042A; EP2771656A1; US20140238140A1; WO2013062538A1; AU2011379966B2; CA2852399C; SG11201401775QA; MX336706B; CN104011512B; AR088492A1

Abstract

COMPONENTE DE ACIONADOR E DE SENSOR DE DESVIO COMBINADOS PARA UM MEDIDOR VIBRATÓRIO, MEDIDOR VIBRATÓRIO, E, MÉTODO PARA FORMAR O MESMO Um componente de acionador e de sensor de desvio combinados (200, 300) para um medidor vibratório é provido. O componente de acionador e de sensor de desvio combinados (200, 300) inclui uma porção de magneto (104B) com pelo menos um primeiro magneto (211). 0 componente de acionador e de sensor de desvio combinados (200, 300) ainda inclui uma porção de bobina (204A, 304A) recebendo pelo menos uma porção do primeiro magneto (211). A porção de bobina (204A, 304A) inclui uma bobina helicoidal (220), um fio de acionador (221) enrolado em torno da bobina helicoidal (220), e um fio de desvio (222) enrolado em torno da bobina helicoidal (220).

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] As formas de realização descritas abaixo se referem aos medidores vibratórios e, mais particularmente, a um sensor co-implantado para um medidor de fluido vibratório.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Medidores vibratórios, tais como, por exemplo, densitômetros vibratórios e medidores de fluxo Coriolis são geralmente conhecidos e usados para medir fluxo de massa e outra informação para materiais dentro de um conduto. O material pode ser fluente ou estacionário. Medidores de fluxo Coriolis exemplares são descritos em Patente US 4.109.524, Patente US 4.491.025, e Re. 31.450 todos para J.E. Smith et al. Esses medidores de fluxo têm um ou mais condutos de configuração reta ou curvada. Cada configuração de conduto em um medidor de fluxo de massa Coriolis tem um conjunto de modos de vibração naturais, que podem ser de tipo de flexão simples, torcional ou acoplado. Cada conduto pode ser acionado para oscilar em um modo preferido.

[0003] Material flui no medidor de fluxo de uma tubulação conectada no lado de entrada do medidor de fluxo, é direcionado através do(s) conduto(s), e sai do medidor de fluxo através do lado de saída do medidor de fluxo. Os modos de vibração naturais do sistema preenchido de material vibratório são definidos em parte pela massa combinada dos condutos e do material fluindo dentro dos condutos.

[0004] Onde não há fluxo através do medidor de fluxo, uma força de acionamento aplicada ao(s) conduto(s) leva todos os pontos ao longo do(s) conduto(s) a oscilar com fase idêntica ou um pequeno “desvio zero”, que é um atraso de tempo medido em fluxo zero. Conforme material começa a fluir através do medidor de fluxo, forças de Coriolis causam cada ponto ao longo do(s) conduto(s) a ter uma fase diferente. Por exemplo, a fase na extremidade de entrada do medidor de fluxo atrasa a fase na posição de acionador centralizado, enquanto a fase na salda conduz à fase na posição de acionador centralizado. Sensores de desvio no(s) conduto(s) produzem sinais sinusoidais representativos do movimento do(s) conduto(s). As saídas de sinais dos sensores de desvio são processados para determinar o atraso de tempo entre os sensores de desvio. O atraso de tempo entre os dois ou mais sensores de desvio é proporcional à taxa de fluxo de massa de material fluindo através do(s) conduto(s).

[0005] Eletrônica do medidor conectada ao acionador gera um sinal de acionamento para operar o acionador e determina uma taxa de fluxo de massa e outras propriedades de um material de sinais recebidos dos sensores de desvio. O acionador pode compreender uma de muitas disposições bem conhecidas; entretanto, um magneto e uma bobina de acionamento oposta alcançaram grande sucesso na indústria de medidores vibratórios. Exemplos de bobina de acionamento e disposições de magneto adequados são fornecidos em Patente US 7.287.438 bem como Patente US 7.628.083, que são ambas avaliadas em sua face para Micro Motion, Inc. e são assim incorporados por referência. Uma corrente alternada é passada à bobina de acionamento para vibrar o(s) conduto(s) em uma desejada amplitude de tubo de fluxo e frequência. É também conhecido na técnica prover os sensores de desvio como uma disposição de magneto e bobina muito similar à disposição de acionador. Entretanto, enquanto o acionador recebe uma corrente, que induz um movimento, os sensores de desvio podem usar o movimento provido pelo acionador para induzir uma voltagem. A magnitude do atraso de tempo medida pelos sensores de desvio é muito pequena; frequentemente em nanossegundos. Portanto, é necessário ter uma saída do transdutor muito precisa.

[0006] Figura 1 ilustra um exemplo de um medidor vibratório 5 da técnica anterior na forma de um medidor de fluxo Coriolis compreendendo um conjunto sensor 10 e uma eletrônica do medidor 20. A eletrônica do medidor 20 está em comunicação elétrica com o conjunto sensor 10 para medir características de um material fluente, tais como, por exemplo, densidade, taxa de fluxo de massa, taxa de fluxo de volume, fluxo de massa totalizado, temperatura, e outra informação.

[0007] O conjunto sensor 10 inclui um par de flanges 101 e 101’, coletores 102 e 102’, e condutos 103A e 103B. Coletores 102, 102’ são afixados a extremidades opostas dos condutos 103A, 103B. Flanges 101 e 101' do medidor de fluxo Coriolis de técnica anterior são afixados a extremidades opostas do espaçador 106. O espaçador 106 mantém o espaçamento entre coletores 102, 102’ para prevenir vibrações indesejadas nos condutos 103A e 103B. Os condutos 103A e 103B estendem-se para fora dos coletores em uma maneira essencialmente paralela. Quando o conjunto sensor 10 é inserido em um sistema de tubulação (não mostrado) que carrega o material fluente, o material entra no conjunto sensor 10 através de flange 101, passa através do coletor de entrada 102 onde a quantidade total de material é direcionada para entrar nos condutos 103A e 103B, flui através dos condutos 103A e 103B e de volta ao coletor de saída 102’ onde sai do conjunto sensor 10 através do flange 101’.

[0008] O conjunto sensor 10 da técnica anterior inclui um acionador 104. O acionador 104 é afixado a condutos 103A e 103B em uma posição onde o acionador 104 pode vibrar os condutos 103A, 103B no modo de acionamento, por exemplo. Mais particularmente, o acionador 104 inclui um primeiro componente de acionador 104A afixado ao conduto 103A e um segundo componente de acionador 104B afixado ao conduto 103B. O acionador 104 pode compreender uma de muitas disposições bem conhecidas tais como uma bobina montada ao conduto 103A e uma magneto oposto montado ao conduto 103B.

[0009] No presente exemplo do medidor de fluxo Coriolis da técnica anterior, o modo de acionamento é o primeiro modo de flexão fora de fase e os condutos 103A, 103B são selecionados e apropriadamente montados no coletor de entrada 102 e coletor de saída 102’ de modo a fornecer um sistema equilibrado tendo substancialmente a mesma distribuição de massa, momentos de inércia, e módulos elásticos sobre eixos de flexão W-W e W’-W’, respectivamente. No presente exemplo, onde o modo de acionamento é o primeiro modo de flexão fora de fase, os condutos 103A e 103B são acionados pelo acionador 104 em direções opostas sobre seus respectivos eixos de flexão W-W e W’-W’. Um sinal de acionamento na forma de uma corrente alternada pode ser provido pela eletrônica do medidor 20, tais como, por exemplo, via trajeto 110, e passado através da bobina para causar ambos os condutos 103A, 103B oscilarem. Os versados na técnica apreciarão que outros modos de acionamento podem ser usados pelo medidor de fluxo Coriolis de técnica anterior.

[0010] O conjunto sensor 10 mostrado inclui um par de desvios 105, 105’ que são afixados aos condutos 103A, 103B. Mais particularmente, primeiros componentes de desvio 105A e 105’A estão localizados no primeiro conduto 103A e segundos componentes de desvio 105B e 105’B estão localizados no segundo conduto 103B. No exemplo descrito, os desvios 105, 105’ podem ser detectores eletromagnéticos, por exemplo, magnetos de desvio e bobinas de desvio que produzem sinais de desvio que representam a velocidade e a posição dos condutos 103A, 103B. Por exemplo, os desvios 105, 105’ podem fornecer sinais de desvio à eletrônica do medidor 20 via trajetos 111, 111’. Os versados na técnica apreciarão que o movimento dos condutos 103A, 103B é geralmente proporcional para certas características do material fluente, por exemplo, a taxa de fluxo de massa e a densidade do material fluindo através do condutos 103A, 103B. Entretanto, a movimento dos condutos 103A, 103B também inclui um atraso de fluxo zero ou desvio que pode ser medido nos desvios 105, 105’. O desvio de fluxo zero pode ser causado por um número de fatores tais como amortecimento não proporcional, resposta de flexibilidade residual, diafonia eletromagnética, ou retardo de fase em instrumentação.

[0011] Em muitos medidores de fluido de técnica anterior, o desvio de fluxo zero é tipicamente corrigido por medição do desvio em condições de fluxo zero e subtração do desvio medido de subsequentes medições feitas durante fluxo. Enquanto essa abordagem provê uma medição de fluxo apropriada quando o desvio de fluxo zero permanece constante, na verdade o desvio muda devido a uma variedade de fatores incluindo pequenas mudanças no ambiente (tais como temperatura) ou mudanças no sistema de tubulação através de que o material é fluente. Conforme pode ser apreciado qualquer mudança no desvio de fluxo zero resulta em um erro nas características de fluxo determinadas. Durante operações normais, podem existir longos períodos de tempo entre condições sem fluxo. As mudanças no desvio de fluxo zero sobre tempo podem causar erros significantes 5 no fluxo medido.

[0012] Os presentes requerentes desenvolveram um método para determinar e corrigir mudanças no desvio de fluxo zero durante fluxo, que é descrito em Patente US 7.706. 987 intitulada “In-Flow Determination of Left and Right Eigenvectors in a Coriolis Flowmeter”, sendo assim incorporada por 10 referência. Essa assim chamada “medição de Coriolis direta” (DICOM) usada na patente ‘987 explica se dois ou mais acionadores são usados ao invés do sistema acionador simples típico, os autovetores de esquerda e de direita do sistema de medidor de fluxo Coriolis podem ser determinados. No sentido físico, os autovetores de direita determinam a fase entre pontos de resposta (desvios) 15 quando um modo particular é excitado. Os autovetores de direita são os valores tipicamente medidos e determinados em vibrar medidores de fluxo, tais como o medidor de fluxo 5 da técnica anterior. Os autovetores de esquerda determinam a fase entre acionadores que otimamente excitam um modo particular. Sem um desvio de fluxo zero, essas duas fases são as mesmas. Consequentemente, 20 como esboçado na patente ‘987, se os autovetores de esquerda e de direita podem ser determinados, o desvio de fluxo zero pode ser distinto do fluxo de fluido.

[0013] Embora DICOM permita uma precisão aumentada em medições de fluxo permitindo a determinação em fluxo do desvio de fluxo zero, os presentes 25 requerentes descobriram que o DICOM requer componentes de sensor co- implantados. Embora a patente ‘987 descreva o uso de componentes de sensor co-implantados, em realidade, a patente ‘987 utiliza dois componentes de sensor de acionador separados e distintos e dois componentes de sensor de desvio separados e distintos. A patente '987 tenta posicionar os componentes de 30 acionador e sensor de desvio diretamente através de outro no conduto de fluxo para proporcionar a co-implantação. No entanto, porque os componentes de acionador e sensor de desvio são individualmente fixados aos condutos de fluxo 103A, 103B, uma co-implantação precisa é impraticável e mesmo uma simples má colocação pode resultar em erros que se propagam durante toda a medição de fluxo.

[0014] Patente US 6.230.104, que é cedida em seus conteúdos aos presentes requerentes, descreve um acionador e sensor de desvio combinados. O acionador e sensor de desvio combinados descritos na patente '104 podem ser usados para reduzir o número de componentes de sensor, que reduz o cabeamento e, consequentemente, o custo. Adicionalmente, o acionador e sensor de desvio combinados podem ser usados para efetuar DICOM. Entretanto, devido à configuração do componente de sensor descrito na patente ‘104, as medições são complexas e requerem uma quantidade excessiva de potência. Além disso, a configuração descrita na patente ‘104 é facilmente tornada imprecisa. A patente ‘104 usa a mesma bobina para aplicar o sinal de acionamento e receber o sinal de desvio. Esse uso duplo da bobina requer uma separação complexa da força eletromotriz de retorno (EMF de retorno), que é a medição de velocidade desejada, da voltagem de transdutor medida aplicada pelo sinal de acionamento. A determinação do EMF de retorno com o componente de sensores combinados mostrado na patente ‘104 requer pelo menos duas compensações. O EMF de retorno pode ser caracterizado por equação (1).

em que: VbEMF é o EMF de retorno; Vtotai é a voltagem de desvio medida total; R/ é a carga resistiva; e é a carga indutiva.

[0015] A carga resistiva varia com temperatura, assim requerendo cálculo de resistência em tempo real. Erros na compensação afetam ambos, estabilidade de acionamento e medição de fluxo. Além disso, a carga resistiva é tipicamente maior que os outros termos em equação (1). Consequentemente, mesmo pequenos erros na carga resistiva podem se traduzir em grandes erros de fluxo. A carga indutiva é tipicamente muito maior que a carga resistiva, mas pequenos erros aqui ainda tornam-se desvios significantes de medição de fluxo.

[0016] Portanto, como pode ser apreciado, o acionador e sensor de desvio combinados descritos na patente ‘104 não proporciona uma solução adequada. Há uma necessidade na técnica para um acionador e sensor de desvio combinados que seja co-implantado e possa determinar medições com complexidade reduzida. As formas de realização descritas abaixo superam esses e outros problemas e um avanço na técnica é alcançado.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0017] Um componente de acionador e de sensor de desvio combinados para um medidor vibratório é provido de acordo com uma forma de realização. O componente de acionador e de sensor de desvio combinados compreende uma porção de magneto compreendendo pelo menos um primeiro magneto e uma porção de bobina. De acordo com uma forma de realização, a porção de bobina compreende uma bobina helicoidal, um fio de acionador enrolado em torno da bobina helicoidal, e um fio de desvio enrolado em torno da bobina helicoidal.

[0018] Um medidor vibratório é provido de acordo com uma forma de realização. O medidor vibratório compreende uma eletrônica do medidor e um conjunto sensor em comunicação elétrica com a eletrônica do medidor. De acordo com uma forma de realização, o conjunto sensor inclui um ou mais condutos de fluxo e um ou mais componente de acionador e de sensor de desvio combinados acoplado a, pelo menos, um do um ou mais condutos de fluxo. Cada um do componente de acionador e de sensor de desvio combinados compreende uma porção de magneto e uma porção de bobina. De acordo com uma forma de realização, a porção de bobina inclui uma bobina helicoidal, uma bobina de acionador enrolada em torno da bobina helicoidal, e um fio de desvio enrolado em torno da bobina helicoidal.

[0019] Um método para formar um medidor vibratório incluindo um conjunto sensor com um ou mais condutos de fluxo é provido de acordo com uma forma de realização. O método compreende as etapas de enrolar um fio de acionador em torno de uma bobina helicoidal e enrolar um fio de desvio em torno da bobina helicoidal. De acordo com uma forma de realização, o método ainda compreende acoplar a bobina helicoidal a um dentre o um ou mais condutos de fluxo. De acordo com uma forma de realização, o método ainda compreende eletricamente acoplar o fio de acionador a uma eletrônica do medidor para comunicar um sinal de acionamento e eletricamente acoplar o fio de desvio à eletrônica do medidor para comunicar um sinal de desvio.

ASPECTOS

[0020] De acordo com um aspecto, um componente de acionador e de sensor de desvio combinados para um medidor vibratório compreende: uma porção de magneto compreendendo pelo menos um primeiro magneto; uma porção de bobina incluindo: uma bobina helicoidal; um fio de acionador enrolado em torno da bobina helicoidal; e um fio de desvio enrolado em torno da bobina helicoidal.

[0021] Preferivelmente, o fio de desvio é enrolado no topo de, pelo menos, uma porção do fio de acionador.

[0022] Preferivelmente, a bobina helicoidal compreende uma primeira área de enrolamento para receber o fio de acionador e uma segunda área de enrolamento para receber o fio de desvio.

[0023] Preferivelmente, a primeira e a segunda áreas de enrolamento são espaçadas uma da outra.

[0024] Preferivelmente, o componente de acionador e de sensor de desvio combinados ainda compreende um anel de direcionamento de fluxo posicionado entre a primeira e a segunda áreas de enrolamento.

[0025] Preferivelmente, a bobina helicoidal compreende uma porção de 1 recepção de magneto para receber pelo menos uma porção do magneto.

[0026] Preferivelmente, o primeiro magneto corresponde ao fio de acionador e a porção de magneto ainda compreende um segundo magneto acoplado ao primeiro magneto correspondendo ao fio de desvio. 5

[0027] De acordo com outro aspecto, um medidor vibratório compreende: uma eletrônica do medidor; um conjunto sensor em comunicação elétrica com a eletrônica do medidor e incluindo: um ou mais condutos de fluxo; e 10 um ou mais componentes de acionador e de sensor de desvio combinados acoplados a, pelo menos, um do um ou mais condutos de fluxo com cada um dos componentes de acionador e de sensor de desvio combinados compreendendo uma porção de magneto e uma porção de bobina, em que a porção de bobina inclui uma bobina helicoidal, um fio de acionador enrolado em 15 torno da bobina helicoidal, e um fio de desvio enrolado em torno da bobina helicoidal.

[0028] Preferivelmente, o medidor vibratório ainda compreende um primeiro condutor elétrico acoplado ao fio de acionador e em comunicação elétrica com a eletrônica do medidor para comunicar um sinal de acionamento e um 20 segundo condutor elétrico acoplado ao fio de desvio e em comunicação elétrica com a eletrônica do medidor para comunicar um sinal de desvio.

[0029] Preferivelmente, a porção de magneto compreende, pelo menos, um primeiro magneto.

[0030] Preferivelmente, a bobina helicoidal compreende uma porção de 25 recepção de magneto para receber pelo menos uma porção do primeiro magneto.

[0031] Preferivelmente, o fio de desvio é enrolado no topo de, pelo menos, uma porção do fio de acionador.

[0032] Preferivelmente, a bobina helicoidal compreende uma primeira área de enrolamento para receber o fio de acionador e uma segunda área de 30 enrolamento para receber o fio de desvio.

[0033] Preferivelmente, a primeira e a segunda áreas de enrolamento são espaçadas uma da outra.

[0034] Preferivelmente, o medidor vibratório ainda compreende um anel de direcionamento de fluxo posicionado entre a primeira e a segunda áreas de enrolamento.

[0035] De acordo a outro aspecto, um método para formar um medidor vibratório incluindo a conjunto sensor com um ou mais condutos de fluxo compreende etapas de: enrolar um fio de acionador em torno de uma bobina helicoidal; enrolar um fio de desvio em torno da bobina helicoidal; acoplar a bobina helicoidal a um do um ou mais condutos de fluxo; eletricamente acoplar o fio de acionador a uma eletrónica do medidor para comunicar um sinal de acionamento; e eletricamente acoplar o fio de desvio à eletrônica do medidor para comunicar um sinal de desvio.

[0036] Preferivelmente, o método ainda compreende uma etapa de acoplar um magneto a um segundo conduto de fluxo do um ou mais condutos de fluxo tal que a bobina helicoidal recebe pelo menos uma porção do magneto.

[0037] Preferivelmente, a etapa de enrolar o fio de desvio compreende enrolar o fio de desvio no topo do fio de acionador.

[0038] Preferivelmente, a etapa de enrolar os fios de acionador e de desvio compreende enrolar o fio de acionador em uma primeira área de enrolamento e enrolar o fio de desvio em uma segunda área de enrolamento espaçada da primeira área de enrolamento.

[0039] Preferivelmente, o método ainda compreende uma etapa de acoplar um anel de direcionamento de fluxo à bobina helicoidal entre a primeira e a segunda áreas de enrolamento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0040] Figura 1 mostra um medidor de fluido de técnica anterior.

[0041] Figura 2 mostra uma vista em seção transversal de um componente de sensor combinado de acordo com uma forma de realização.

[0042] Figura 3 mostra uma vista em seção transversal de um componente de sensor combinado de acordo com outra forma de realização.

[0043] Figura 4 mostra um medidor vibratório 400 de acordo com uma 5 forma de realização.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0044] Figuras 2 - 3 e a seguinte descrição descrevem exemplos específicos para ensinar aos versados na técnica como fazer e usar o melhor modo de formas de realização de um membro de suporte. Com o propósito de 10 ensinar os princípios inventivos, alguns aspectos convencionais foram simplificados ou omitidos. Os versados na técnica apreciarão variações desses exemplos que caem dentro do escopo da presente descrição. Os versados na técnica apreciarão que os aspectos descritos abaixo podem ser combinados de várias formas para formar múltiplas variações do medidor de fluido. Como um 15 resultado, as formas de realização descritas abaixo não são limitadas aos exemplos específicos descritos abaixo, mas apenas pelas reivindicações e seus equivalentes.

[0045] Figura 2 mostra uma vista em seção transversal de um componente de sensor combinado 200 de acordo com uma forma de realização. 20 De acordo com a forma de realização mostrada, o componente de sensores combinados 200 compreende um componente de acionador e de sensor de desvio combinados. De acordo com uma forma de realização, o componente de acionador e de sensor de desvio combinados pode ser acoplados ao primeiro e segundo condutos de fluxo 103A, 103B. Na forma de realização mostrada, o 25 componente de sensores combinados 200 é acoplado ao primeiro e ao segundo condutos de fluxo 103A, 103B usando suportes de montagem 210A, 210B. Portanto, o componente de sensores combinados 200 pode substituir um ou mais dos componentes de sensores 104, 105, 105’ da técnica anterior do medidor de fluxo 5 mostrado em Figura 1. Em algumas formas de realização, dois 30 componentes de sensores 200 combinados podem ser usados para substituir os sensores de desvio 105, 105' enquanto o acionador 104 pode ser eliminado. Deste modo, o uso do componente de sensores combinados 200 pode reduzir o número de componentes de sensores totais requeridos para um medidor de fluido operacional.

[0046] De acordo com uma forma de realização, o componente de sensores combinados 200 compreende uma porção de bobina 204A e uma porção de magneto 104B. A porção de magneto 104B compreende um magneto 211 que é mantido no suporte de montagem 210B usando um parafuso 212B. O magneto 211 pode ser posicionado dentro de um protetor de magneto 213 que pode ajudar a direcionar o campo magnético. De acordo com uma forma de realização, a porção de magneto 104B compreende uma porção típica de componente de sensor de magneto de técnica anterior. O suporte de montagem 210B é mostrado acoplado ao segundo conduto de fluxo 103B. O suporte de montagem 210B pode ser acoplado ao conduto de fluxo 103B de acordo com técnicas bem conhecidas tais como solda, revestimento, ligação, etc.

[0047] De acordo com uma forma de realização, a porção de bobina 204A é acoplada ao primeiro conduto de fluxo 103A com o suporte de montagem 210A. O suporte de montagem 210A pode ser acoplado ao conduto de fluxo 103A de acordo com técnicas bem conhecidas tais como solda, revestimento, ligação, etc. A porção de bobina 204A também compreende uma bobina helicoidal 220. A bobina helicoidal 220 pode incluir uma porção de recepção de magneto 220’ para receber pelo menos uma porção do magneto 211. O bobina helicoidal 220 pode ser mantido no suporte de montagem 210A com um parafuso 212A ou dispositivo de fixação similar. O método particular usado para acoplar a porção de bobina 204A ao conduto de fluxo 103A não deve em nenhuma forma limitar o escopo da presente forma de realização.

[0048] Adicionalmente, enquanto o componente de acionador e de sensor de desvio combinados 200 é mostrado sendo acoplado a um conjunto sensor de conduto de fluxo duplo, em outras formas de realização, uma das porções 104B, 204A pode ser acoplada a um componente estacionário ou a um tubo simulado, por exemplo. Esse pode ser o caso em situações onde o componente de acionador e de sensor de desvio combinados 200 é utilizado em um conjunto sensor de conduto de fluxo simples.

[0049] De acordo com uma forma de realização, a porção de bobina 204A 5 co-implanta o fio de acionador 221 e o fio de desvio 222. Diferente do componente de sensores combinados da técnica anterior descrito na patente ‘104, o componente de sensores combinados da presente forma de realização provê fios separados e distintos 221, 222. Entretanto, de acordo com a forma de realização mostrada em Figura 2, o fio de acionador 221 e o fio de desvio 222 são 10 ambos enrolados em torno da mesma bobina helicoidal 220. Enrolar o fio de acionador 221 e o fio de desvio 222 em torno da bobina helicoidal 220 cria uma bobina de acionador 221’ e uma bobina de desvio 222’, que são co-implantadas. Na forma de realização mostrada, os fios 221, 222 são empilhados um no topo do outro, isto é, um fio é enrolado no topo do outro. Enquanto a forma de realização 15 mostra o fio de acionador 221 sendo enrolado na bobina helicoidal 220 antes do fio de desvio 222, o contrário também seria utilizado, em que o fio de desvio 222 é posicionado radialmente dentro do fio de acionador 221.

[0050] De acordo com uma forma de realização, uma camada isolante (não mostrado) pode ser provida entre o fio de acionador 221 e o fio de desvio 20 222. Entretanto, tal camada isolante não é necessária.

[0051] Como mostrado, ambas as bobinas compartilham um magneto 211 simples e um protetor de magneto 213 simples. Consequentemente, o número de componentes requerido para formar um componente de sensor combinado 200 é substancialmente reduzido. 25

[0052] O componente de sensores combinados 200 provê uma significante vantagem sobre o sensor combinado mostrado na patente ‘104. O componente de sensores combinados 200 substancialmente elimina a compensação resistiva que é requerida pela patente ‘104 conforme o fio de acionador 221 é diferente do fio de desvio 222. Portanto, o cálculo de EMF de 30 retorno foi simplificado para equação (2).

em que: M é a indutância mútua entre as duas bobinas 221’, 222’.

[0053] Como pode ser apreciado, com a compensação resistiva removida da equação, a determinação do EMF de retorno é substancialmente simplificada. Ademais, uma medição de temperatura em tempo real não é mais requerida. Também, lembrando o acima exposto, a compensação resistiva é tipicamente muito maior do que a compensação indutiva. Portanto, a compensação requerida por equação (2) resulta em erros de medição de fluxo menores.

[0054] Embora não mostrado em Figura 2, deve ser apreciado que a eletrônica do medidor 20 pode comunicar com o fio de acionador 221 com um fio condutor (Ver Figura 4) similar ao fio condutor 110 mostrado em Figura 1. Portanto, quando em comunicação elétrica com a eletrônica do medidor, o fio de acionador 221 pode ser provido com um sinal de acionamento a fim de criar movimento entre a porção de bobina 204A e a porção de magneto 104B. Igualmente, o fio de desvio 221 pode comunicar com a eletrônica do medidor 20 com um fio condutor (Ver Figura 4) similar a um dos fios condutores 111, 111’. Portanto, quando em comunicação elétrica com a eletrônica do medidor, o fio de desvio 222 pode sentir movimento entre a porção de bobina 204A e a porção de magneto 104B e fornecer um sinal de desvio à eletrônica do medidor. Portanto, o componente de sensores combinados 200 não requer o circuito complexo e circuito mimético como requerido pelo sistema descrito na patente ‘104.

[0055] Figura 3 mostra uma vista em seção transversal de um componente de sensor combinado 300 de acordo com uma forma de realização. A forma de realização mostrada em Figura 3 é similar à forma de realização mostrada em Figura 2 exceto que ao invés de enrolar o fio de desvio 222 no topo do fio de acionador 221, os dois fios são espaçados entre si, enquanto permanecendo enrolados em torno da mesma bobina helicoidal 222. Portanto, a bobina helicoidal 222 compreende uma primeira área de enrolamento 322 e uma segunda área de enrolamento 322’. De acordo com uma forma de realização, a primeira e a segunda áreas de enrolamento 322, 322’ são espaçadas entre si. As áreas de enrolamento 322, 322’ podem compreender ranhuras formadas na bobina helicoidal 222 a fim de receber um fio. De acordo com a forma de realização mostrada, os fios de acionador e de desvio 221, 222 são ainda separados por um anel de direcionamento de fluxo 330. O anel de direcionamento de fluxo 330 pode ser formado de aço carbono ou algum outro metal mu e acoplado à bobina helicoidal 222 entre a primeira e a segunda áreas de enrolamento 322, 322’. O anel de direcionamento de fluxo 330 pode ajudar em isolar os campos elétricos associados com os fios individuais 221, 222. O anel de direcionamento de fluxo 330 pode direcionar as linhas de fluxo do fio de acionador 221 afastadas do fio de desvio 222.

[0056] Embora o fio de acionador 221 seja mostrado posicionado mais próximo à porção de magneto 104B, em outras formas de realização, o fio de desvio 222 pode estar posicionado mais próximo à porção de magneto 104B. Portanto, a presente forma de realização não deve ser limitada à configuração mostrada em Figura 3.

[0057] De acordo com uma forma de realização, o componente de sensores combinados 300 elimina a compensação resistiva como no componente de sensores combinados 200, mas também com o componente de sensores combinados 300, a indutância mútua de equação (2) é pequena o suficiente que quaisquer erros na compensação de equação (2) são mínimos. Consequentemente, o EMF de retorno do fio de desvio 222 pode ser medido diretamente como se o fio de desvio 222 estivesse localizado em um componente de sensor separado como na técnica anterior.

[0058] Com vantagem, o componente de sensores combinados 300 provê um componente de sensor co-implantado com a simplicidade de medição de um componente de sensor sozinho. Os componentes de sensor 200, 300 combinados podem ser usados em medidor de fluxo Coriolis a fim de reduzir o número de componentes de sensor requeridos. Com os componentes de sensor combinados, o número de componentes de sensor pode ser reduzido de três (Figura 1) para dois. Isso resulta em uma redução em custos de material, tempo de montagem, e menos cabeamento. Adicionalmente, o uso dos componentes de sensor 200, 300 combinados assegura colocação de um fio de acionador 221 e um fio de desvio 222. Portanto, uso de qualquer do componente de sensores combinados 200 ou o componente de sensores combinados 300 melhora a precisão de medições obtidas usando DICOM.

[0059] De acordo com o componente de sensores combinados 200 mostrado em Figura 2, o fio de acionador 221 e o fio de desvio 222 podem compartilhar o mesmo magneto 211. Entretanto, na forma de realização mostrada, a porção de magneto 104B compreende um segundo magneto 311. O segundo magneto 311 pode ser acoplado ao primeiro magneto 211 e pode ser usado para primariamente interagir com o fio de desvio 222. Isso é porque no componente de sensores combinados 300, o fio de desvio 222 é posicionado muito longe do primeiro magneto 211 e assim, melhor desempenho pode ser conseguido se o segundo magneto 311 for usado que está posicionado mais próximo ao fio de desvio 222 durante uso.

[0060] Figura 4 mostra um medidor vibratório 400 de acordo com uma forma de realização. O medidor vibratório 400 é similar ao medidor 5 mostrado em Figura 1 e tais componentes compartilham o mesmo número de referência. O medidor vibratório 400 pode compreender um medidor de fluxo Coriolis ou algum outro medidor de fluido. Portanto, o medidor vibratório 400 compreende um conjunto sensor 40 e a eletrônica do medidor 20. O conjunto sensor 40 pode receber um fluido. O fluido pode ser fluente ou estacionário. O fluido pode compreender um gás, um líquido, um gás com particulados suspensos, um líquido com particulados suspensos, ou uma combinação destes. Jedidor vibratório 400 reduziu o número de componentes de sensor de três para dois. Portanto, o processo de fabricação é substancialmente simplificado. Além disso, o medidor vibratório 400 pode ser usado para operações DICOM.

[0061] O conjunto sensor 40 está em comunicação elétrica com a eletrônica do medidor 20 através de fios 415. De acordo com a forma de realização mostrada, o medidor vibratório 400 utiliza os componentes de sensor 300 combinados; entretanto, em outras formas de realização, os componentes de 30 sensor combinados 200 podem ser usados. Como mostrado em Figura 4, o medidor vibratório 400 reduziu o número de componentes de sensor de três para dois. Portanto, o processo de fabricação é substancialmente simplificado. Além disso, o medidor vibratório 400 pode ser usado para operações DICOM.

[0062] De acordo com a forma de realização mostrada, um primeiro componente de sensores combinados 300 é acoplado na extremidade de entrada dos condutos de fluxo 103A, 103B enquanto um segundo componente de sensores combinados 300 é mostrado acoplado na extremidade de saída dos condutos de fluxo 103A, 103B. Na forma de realização mostrada, o primeiro componente de sensores combinados 300 é em comunicação elétrica com a eletrônica do medidor 20 através de um primeiro fio condutor 411 e um segundo fio condutor 411’. Mais especificamente, o fio de acionador 221 do primeiro componente de sensores combinados 300 é acoplado ao primeiro fio condutor 411 enquanto o fio de desvio 222 é acoplado ao segundo fio condutor 411’. Similarmente, o segundo componente de sensores combinados 300 está em comunicação elétrica com a eletrônica do medidor 20 através de um terceiro fio condutor 412 e um quarto fio condutor 412’. Mais especificamente, o fio de acionador 221 do segundo componente de sensores combinados 300 é acoplado ao terceiro fio condutor 412 enquanto o fio de desvio 222 é acoplado ao quarto fio condutor 412’.

[0063] Vantajosamente, a eletrônica do medidor 20 pode fornecer um sinal de acionamento a uma ou ambas das bobinas de acionador através de condutores 411,412 e receber sinais de desvio das bobinas de desvio através de condutores 411 ’, 412’, como é geralmente conhecido na técnica.

[0064] As formas de realização descritas acima provêem um componente melhorado de sensores co-implantados para um medidor vibratório. O componente melhorado de sensores co-implantados compreende um componente de acionador e de sensor de desvio combinados. A fim de assegurar a co- implantação das bobinas de acionador e de desvio 221’, 222’, os fios de acionador e de desvio 221, 222 são enrolados em torno do mesma bobina helicoidal 220. Vantajosamente, em formas de realização onde o componente de sensores co-implantados é usado para DICOM, a co-implantação dos componentes de acionador e de sensor não deve ser adotada ou estimada. Ao invés disso, os componentes de acionador e de sensor de desvio combinados 200, 300 asseguram que é alcançada uma co-implantação.

[0065] As descrições detalhadas das formas de realização acima não são descrições exaustivas de todas as formas de realização contempladas pelos inventores como estando dentro do escopo da presente descrição. De fato, os versados na técnica reconhecerão que certos elementos das formas de realização descritas acima podem ser combinados ou eliminados de forma variável para criar outras formas de realização, e tais outras formas de realização estão dentro do escopo e ensinamentos da presente descrição. Será também evidente para os versados na 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 dos ensinamentos da presente descrição.

[0066] Deste modo, embora as formas de realização específicas sejam descritas aqui para propósitos ilustrativos, várias modificações equivalentes são possíveis dentro do escopo da presente descrição, como os versados na técnica relevante reconhecerão. Os ensinamentos aqui dados podem ser aplicados a outros medidores de fluido, e não apenas para as formas de realização descritas acima e mostradas nas figuras em anexo. Assim, o escopo das formas de realização deve ser determinado a partir das seguintes reivindicações.

Claims

1. Componente de acionador e de sensor de desvio combinados (200, 300) para um medidor vibratório compreendendo: uma porção de magneto (104B) compreendendo pelo menos um primeiro magneto (211); uma porção de bobina (204A, 304A) incluindo: uma bobina helicoidal (220); caracterizado pelo fato de incluir ainda um fio de acionador (221) enrolado em torno da bobina helicoidal (220); e um fio de desvio (222) enrolado em torno da bobina helicoidal (220).

2. Componente de acionador e de sensor de desvio combinados (200, 300) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro magneto (211) corresponde ao fio de acionador (221) e a porção de magneto (104B) ainda compreende um segundo magneto (311) acoplado ao primeiro magneto (211) correspondendo ao fio de desvio (222).

3. Medidor vibratório (400) compreendendo: uma eletrônica do medidor (20); um conjunto sensor (40) em comunicação elétrica com a eletrônica do medidor (20) e incluindo: um ou mais condutos defluxo (103A, 103B); e um ou mais componentes de acionador e de sensor de desvio combinados (200, 300) acoplados a, pelo menos, um do um ou mais condutos de fluxo (103A, 103B) com cada um dos componentes de acionador e de sensor de desvio combinados compreendendo uma porção de magneto (104B) e uma porção de bobina (204A), caracterizado pelo fato de que a porção de bobina (204A) inclui uma bobina helicoidal (220), um fio de acionador (221) enrolado em torno da bobina helicoidal (220), e um fio de desvio (222) enrolado em tomo da bobina helicoidal (220).

4. Medidor vibratório (400) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de ainda compreender um primeiro condutor elétrico (411) acoplado ao fio de acionador (221) e em comunicação elétrica com a eletrônica do medidor (20) para comunicar um sinal de acionamento e um segundo condutor elétrico (411’) acoplado ao fio de desvio (222) e em comunicação elétrica com a eletrônica do medidor (20) para comunicar um sinal de desvio.

5. Medidor vibratório (400) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a porção de magneto (104B) compreende, pelo menos, um primeiro magneto (211).

6. Medidor vibratório (400) de acordo com a reivindicação 1 ou 5, caracterizado pelo fato de que a bobina helicoidal (220) compreende uma porção de recepção de magneto (220’) para receber pelo menos uma porção do primeiro magneto (211).

7. Medidor vibratório (400) de acordo com a reivindicação 1 ou 3, caracterizado pelo fato de que o fio de desvio (222) é enrolado no topo de, pelo menos, uma porção do fio de acionador (221).

8. Medidor vibratório (400) de acordo com a reivindicação 1 ou 3, caracterizado pelo fato de que a bobina helicoidal (220) compreende uma primeira área de enrolamento (322) para receber o fio de acionador (221) e uma segunda área de enrolamento (322’) para receber o fio de desvio (222).

9. Medidor vibratório (400) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a primeira e a segunda áreas de enrolamento (322, 322’) são espaçadas uma da outra.

10. Medidor vibratório (400) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de ainda compreender um anel de direcionamento de fluxo (330) posicionado entre a primeira e a segunda áreas de enrolamento (322, 322’).

11. Método para formar um medidor vibratório incluindo um conjunto sensor com um ou mais condutos de fluxo, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: enrolar um fio de acionador em torno de uma bobina helicoidal; enrolar um fio de desvio em torno da bobina helicoidal; acoplar a bobina helicoidal a um do um ou mais condutos de fluxo; acoplar eletricamente o fio de acionador a uma eletrônica do medidor para comunicar um sinal de acionamento; e acoplar eletricamente o fio de desvio à eletrônica do medidor para comunicar um sinal de desvio.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de ainda compreender uma etapa de acoplar um magneto a um segundo conduto de fluxo do um ou mais condutos de fluxo de modo que a bobina helicoidal recebe pelo menos uma porção do magneto.

13. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a etapa de enrolar o fio de desvio compreende enrolar o fio de desvio no topo do fio de acionador.

14. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a etapa de enrolar os fios de acionador e de desvio compreende enrolar o fio de acionador em uma primeira área de enrolamento e enrolar o fio de desvio em uma segunda área de enrolamento espaçada da primeira área de enrolamento.

15. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de ainda compreender uma etapa de acoplar um anel de direcionamento de fluxo à bobina helicoidal entre a primeira e a segunda áreas de enrolamento.