BRPI0924871B1

BRPI0924871B1 - Medidor de fuxo vibratorio, e, metodo de operar o mesmo

Info

Publication number: BRPI0924871B1
Application number: BRPI0924871-4A
Authority: BR
Inventors: Craig Brainerd Van Cleve
Original assignee: Micro Motion, Inc
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2009-06-10
Publication date: 2019-05-28
Also published as: HK1170805A1; CN102460083A; EP2440891A1; AU2009347861A1; CA2764030C; KR20120013465A; WO2010144082A1; CA2764030A1; MX2011012843A; AR077030A1; JP5589069B2; US8671779B2; BRPI0924871A2; JP2012529651A; RU2497086C2; US20120067137A1; CN102460083B; KR101388632B1; RU2011153726A; AU2009347861B2

Abstract

"medidor de fluxo vibratório, e, método de operar o mesmo" de acordo com a presente invenção, um medidor de fluxo vibratório e método de operar um medidor de fluxo vibratório são providos. o medidor de fluxo vibratório inclui um conduto (21 0), pelo menos um desvio (230, 231 ), um membro acionado (250), pelo menos um acionador (220), e uma base (260). o conduto (210) define um trajeto de fluxo de fluido. o pelo menos um desvio (230, 231) mede o movimento do conduto (210). o pelo menos um acionador (220) vibra o conduto (210) e o membro acionado (250) em oposição de fase. a base (260) é acoplada ao conduto (210) e o membro acionado (250) e comuta entre permanecer substancialmente estacionária ou mover-se substancialmente em fase com o conduto (21 o) ou mover-se substancialmente em fase com o membro acionado (250) a fim de equilibrar o movimento do conduto (210) e do membro acionado (250).

Description

“MEDIDOR DE FLUXO VIBRATÓRIO, E, MÉTODO DE OPERAR O MESMO”

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um sistema de equilíbrio para um 5 medidor de fluxo vibratório.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Medidores de fluxo vibratórios tais como, por exemplo, densitômetros e medidores de fluxo Coriolis, são usados para medir uma característica de substâncias fluentes, tal como, por exemplo, densidade, taxa 10 de fluxo de massa, taxa de fluxo de volume, fluxo de massa totalizado, temperatura, e outra informação. Medidores de fluxo vibratórios incluem um ou mais condutos, que podem ter uma variedade de formatos, 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, de torção, radial, e acoplados. O um ou mais condutos são vibrados por pelo menos um acionador em uma frequência de ressonância em um desses modos para propósitos de determinar uma característica da substância fluente. Uma ou mais eletrônicas transmitem um sinal de acionador sinusoidal ao pelo menos um acionador, que 20 é tipicamente uma combinação magneto/bobina, com o magneto tipicamente sendo afixado ao conduto e a bobina sendo afixada a uma estrutura de montagem ou para outro conduto. O sinal de acionador leva o acionador a vibrar o um ou mais condutos na frequência do acionador no modo de acionador. Por exemplo, o sinal de acionador pode ser uma corrente elétrica 25 periódica transmitida à bobina.

Pelo menos um desvio detecta o movimento do(s) conduto(s) e gera um sinal de desvio sinusoidal representativo do movimento do(s) conduto(s) vibratório(s). O desvio é tipicamente uma combinação magneto/bobina, com o magneto tipicamente sendo afixado a um conduto e a bobina sendo afixada a uma estrutura de montagem ou para outro conduto. O sinal de desvio é transmitido para uma ou mais eletrônicas; e de acordo com princípios bem conhecidos o sinal de desvio pode ser usado pela uma ou mais 5 eletrônicas para determinar uma característica da substância fluente ou ajustar o sinal de acionador, se necessário.

Tipicamente, medidores de fluxo vibratórios são providos com dois condutos vibratórios que vibram em oposição entre si a fim de criar um sistema inerentemente equilibrado. Como um resultado, as vibrações de cada 10 conduto são canceladas entre si em um modo que previne as forças de vibração ou torque de ser transmitidas a quaisquer estruturas de conexão. Do mesmo modo, quando dois condutos vibratórios são usados, vibrações da estrutura de montagem são canceladas no medidor de fluxo porque os desvios geralmente medem apenas movimento relativo entre os tubos de fluxo, e vibrações 15 extemamente induzidas tendem a vibrar ambos os tubos igualmente. Existem, no entanto, algumas aplicações onde condutos duplos são indesejáveis, por exemplo, devido a problemas com quedas de pressão ou entupimento. Em tais situações um sistema de conduto simples pode ser desejável.

No entanto apesar de se desejar um sistema de conduto simples, os . 20 sistemas de conduto simples apresentam problemas de desequilíbrio inerentes. Tentativas em resolver esse problema envolveram usar uma estrutura de equilíbrio, por exemplo, um tubo simulado ou uma barra de equilíbrio, e usando o movimento da estrutura de equilíbrio para equilibrar o sistema. Uma vez que, no entanto, a massa global do tubo, incluindo o fluido dentro do tubo, 25 muda à medida que a densidade do fluido dentro do tubo muda, estas técnicas sozinhas alcançaram sucesso limitado em eliminar problemas de desequilíbrio.

FIG. 1 descreve um medidor de fluxo vibratório de tipo de conduto simples de acordo com técnica anterior. Como mostrado, o medidor de fluxo inclui uma caixa 103 circundando uma barra de equilíbrio 102. A barra de equilíbrio 102 é cilíndrica e encerra o conduto 101. Caixa 103 tem elementos de extremidade 104 acoplados por elementos de gargalo 105 para flanges de entrada e saída 106. Elemento 107 é a entrada para o medidor de fluxo;

elemento 108 é a saída. Conduto 101 tem uma extremidade de entrada 109 conectada a uma abertura em extremidade de caixa 104 em elemento 112 que é a porção de barra de braçadeira de extremidade de caixa 104. Porção de barra de braçadeira 112 é acoplada ao elemento de gargalo 105. No lado direito, a extremidade de saída 110 de conduto 101 é acoplada à extremidade de caixa 10 104 em local 112 onde a extremidade de caixa 104 se une ao elemento de gargalo 105.

Em operação, conduto 101 e barra de equilíbrio 102 são vibrados em oposição de fase por um acionador (não mostrado). Com substância fluindo, a vibração de conduto 101 nesse exemplo induz uma resposta de Coriolis em 15 conduto 101 que é detectada pelos sensores de desvio (não mostrado). O deslocamento de fase entre os sensores de desvio representa informação pertencendo à substância fluente. A saída de sinal dos sensores de velocidade é aplicada ao circuito eletrônico que processa os sinais para derivar a informação desejada pertencendo à substância fluente, tal como, por exemplo, uma taxa de 20 fluxo de massa, uma densidade, uma viscosidade, etc.

É necessário que um medidor de fluxo vibratório forneça uma informação precisa sobre uma ampla faixa de condições de operação incluindo substâncias de densidade, temperatura, e viscosidade diferentes. A fím de conseguir isso, é desejável que o medidor de fluxo opere estavelmente sobre 25 uma faixa de condições. A fim de alcançar esta estabilidade, é desejável que as vibrações de medidor de fluxo sejam isoladas para o conduto e sistema de equilíbrio, porque as a vibrações externas para o sistema vibratório, quer induzidas pelas vibrações do medidor de fluxo quer de outra fonte, tal como iKSSRÉ®® uma bomba, impõem acelerações adicionais na substância fluente além da aceleração de Coriolis usada para determinar as características de fluido da substância fluente. Vibração externa também reposiciona os nós (área não experimentando nenhum movimento) definindo o comprimento ativo de 5 conduto. Esse efeito é difícil de compensar e está sujeito a parâmetros irreconhecíveis tais como a rigidez da estrutura à qual o medidor é conectado. Consequentemente, vibrações indesejadas impedem a capacidade do medidor de fluxo de fornecer informação de saída precisa com relação à substância fluente.

Para o medidor de fluxo de FIG. 1, o sistema vibratório inclui barra de equilíbrio 102 e conduto 101, que são vibrados em oposição de fase. Esses dois elementos compreendem um sistema dinamicamente equilibrado em que as extremidades 111 de barra de equilíbrio e extremidades 109 e 110 do conduto 101 são acopladas por porção de barra de braçadeira 112 de extremidade de caixa 104. Isso é indesejável uma vez que o processamento de substâncias de diferentes densidades pode causar a vibração da caixa e dos flanges. Devido à amplitude de vibração da caixa 103 e dos flanges 106 ser dependente da inflexibilidade da estrutura na qual o medidor é montado, erro de grandeza desconhecida pode ser induzido na medição de fluxo.

.20 As melhores tentativas em resolver problemas de desequilíbrio que surgem devido a mudanças na densidade do fluido envolvem ajustar a razão da amplitude de vibração do conduto relativa à amplitude de vibração da estrutura de contrabalanço. Em outras palavras, momento é o que está sendo equilibrado, momento é o produto de massa e velocidade, e velocidade é proporcional à 25 amplitude de vibração. Se, por exemplo, a massa de um conduto (incluindo o fluido localizado no interior) e a massa da estrutura de contrabalanço fossem inicialmente iguais e então a massa do conduto seria duplicada (por exemplo, como um resultado de um aumento de densidade no fluido dentro do conduto), gesoessea então reduzir a amplitude do conduto pela metade restauraria equilíbrio ao sistema de conduto/contrabalanço. Na prática, a amplitude combinada de ambos, a estrutura de contrabalanço e o conduto, pode ser controlada por eletrônica de medidor. Consequentemente, a amplitude de conduto pode ser 5 reduzida para uma menor extensão e a amplitude de estrutura de equilíbrio pode ser aumentada em alguma extensão até no exemplo acima, a razão da amplitude de contrabalanço relativa à amplitude de conduto sendo 2:1.

O ajuste da amplitude em métodos tradicionais tem uma desvantagem significativa em que resulta no reposicionamento de nós imóveis 10 que residem ao longo do eixo da estrutura vibratória. A realocação de nó é um problema em medidores de fluxo porque os nós estão tipicamente localizados no conduto onde a estrutura de equilíbrio se une ao conduto. Consequentemente, a área entre os nós geralmente define o comprimento ativo do conduto. O comprimento ativo afeta a sensibilidade de medição. Além disso, 15 se os nós reposicionam-se, então as porções de extremidade do tubo podem vibrar ainda levando os flanges a vibrar. Essas vibrações indesejáveis podem ainda afetar a sensibilidade de medição.

O método tradicional de levar a razão de amplitude a mudar consiste em isolar a estrutura vibratória (conduto, barra de equilíbrio, e 20 estrutura de conexão) com uma montagem muito flexível. A idéia é que uma estrutura vibratória isolada em espaço esteja sempre equilibrada. Por exemplo, se uma mola une duas massas iguais em espaço, tal que quando ajustada vibrando fora de fase uma com a outra, as massas vibram com amplitude igual, então a mola tem um nó imóvel na metade do trajeto entre as massas. Se uma 25 massa precisasse ser aumentada e as massas fossem novamente fixadas vibratórias, a amplitude de vibração da massa aumentada automaticamente diminui, e a amplitude de vibração da outra massa automaticamente aumenta para manter o momento equilibrado. No entanto, como uma consequência, a w

nova posição do nó está mais próxima à maior massa. A estrutura vibratória de um medidor de fluxo vibratório é similar, e realocação de nó é um problema por razões similares.

A presente invenção é dirigida a um sistema de equilíbrio para um medidor de fluxo vibratório.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

O escopo da presente invenção é definido apenas pelas reivindicações anexas, e não é afetado por qualquer grau de declarações dentro deste sumário.

De acordo com uma forma de realização da presente invenção, um medidor de fluxo vibratório compreende um conduto definindo um trajeto de fluxo de fluido, pelo menos um desvio que mede o movimento do conduto, um membro acionado, pelo menos um acionador que vibra o conduto e o membro acionado em oposição de fase, e uma base acoplada ao conduto e o membro acionado, referida base comutando entre permanecer substancialmente estacionária ou mover-se substancialmente em fase com o conduto ou mover-se substancialmente em fase com o membro acionado a fim de equilibrar o movimento do conduto e do membro acionado.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, um método de operar um medidor de fluxo vibratório compreende as etapas de prover um conduto definindo um trajeto de fluxo que recebe uma substância fluente, prover pelo menos um desvio que mede o movimento do conduto, prover um membro acionado, prover pelo menos um acionador que vibra o conduto e o membro acionado em oposição de fase, prover uma base acoplada ao conduto e o membro acionado, e comutar a base entre permanecer substancialmente estacionária ou mover-se substancialmente em fase com o conduto ou mover-se substancialmente em fase com o membro acionado a fim de equilibrar o movimento do conduto e do membro acionado.

ASPECTOS

De acordo com um aspecto da presente invenção, um medidor de fluxo vibratório compreende:

um conduto definindo um trajeto de fluxo de fluido;

pelo menos um desvio que mede o movimento do conduto;

um membro acionado;

pelo menos um acionador que vibra o conduto e o membro acionado em oposição de fase;

uma base acoplada ao conduto e o membro acionado, referida base comutando entre permanecer substancialmente estacionária ou mover-se substancialmente em fase com o conduto ou mover-se substancialmente em fase com o membro acionado a fim de equilibrar o movimento do conduto e do membro acionado.

Preferivelmente, o membro acionado é um braço em cantiléver que 15 se estende geralmente ortogonal à base.

Preferivelmente, a base é uma acoplada a porções de extremidade do conduto através de um par de conectores.

Preferivelmente, a base é provida com uma massa pelo menos 5 vezes maior que aquela do membro acionado.

. 20 Preferivelmente, a base é provida com a base que é pelo menos 3 vezes maior que a massa do conduto.

Preferivelmente, o pelo menos um desvio está localizado em pelo menos um braço de desvio que se estende a partir da base.

Preferivelmente, o medidor de fluxo vibratório ainda compreende 25 uma caixa e conexões de caixa que incluem uma primeira porção acoplada ao conduto e uma segunda porção acoplada à caixa.

Preferivelmente, o medidor de fluxo vibratório ainda compreende: uma caixa;

conexões de caixa que incluem uma primeira porção acoplada ao conduto e uma segunda porção acoplada à caixa;

um par de conectores que acoplam a base às porções de extremidade do conduto; e um par de flanges acoplado ao conduto, em que as conexões de caixa são a única estrutura sustentando o conduto localizada entre os flanges e os conectores.

Preferivelmente, o medidor de fluxo vibratório ainda compreende uma caixa;

um par de conectores que acoplam a base às porções de extremidade opostas do conduto; e um par de flanges acoplado ao conduto, em que as conexões de caixa são a única estrutura sustentando o conduto localizada entre os flanges e os conectores e as porções de extremidade estendem-se entre os conectores e os flanges e são providos com um comprimento dimensionado para reduzir o torque aplicado aos flanges.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, um método de operar um medidor de fluxo vibratório compreende as etapas de:

prover um conduto definindo um trajeto de fluxo que recebe uma substância fluente;

prover pelo menos um desvio que mede o movimento do conduto;

prover um membro acionado;

prover pelo menos um acionador que vibra o conduto e o membro acionado em oposição de fase; e prover uma base acoplada ao conduto e o membro acionado;

comutar a base entre permanecer substancialmente estacionária ou mover-se substancialmente em fase com o conduto ou mover-se substancialmente em fase com o membro acionado a fim de equilibrar o movimento do conduto e do membro acionado.

Preferivelmente, a base comuta entre mover-se em fase com o conduto e mover-se em fase com o membro acionado de acordo com a densidade da substância fluente.

Preferivelmente, a base é substancialmente estacionária quando a I substância fluente tem um primeiro peso específico, move-se em fase com o membro acionado quando a substância fluente tem segundo peso específico que é maior que o primeiro peso específico, e move-se em fase com o conduto quando a substância fluente tem terceiro peso específico que é menor que o primeiro peso específico.

Preferivelmente, a base é substancialmente estacionária quando a substância fluente tem um peso específico substancialmente igual a 1000 15 kg/m³.

Preferivelmente, a base é substancialmente estacionária quando o conduto está substancialmente vazio.

Preferivelmente, a base move-se em fase com o membro acionado quando a substância fluente tem um peso específico maior que 1000 kg/m³.

. 20 Preferivelmente, a base move-se em fase com o conduto quando a substância fluente tem um peso específico menor que 1000 kg/m³.

Preferivelmente, o membro acionado é um braço em cantiléver que se estende geralmente ortogonal à base.

Preferivelmente, a base é provida com a base que é pelo menos 3 vezes maior que a massa do conduto.

Preferivelmente, o pelo menos um desvio está localizado em pelo menos um braço de desvio.

Preferivelmente, o método ainda compreende as etapas de:

prover uma caixa;

prover conexões de caixa que incluem uma primeira porção acoplada ao conduto e uma segunda porção acoplada à caixa.

Preferivelmente, o método ainda compreende as etapas de:

prover uma caixa;

prover conexões de caixa que incluem uma primeira porção acoplada ao conduto e uma segunda porção acoplada à caixa;

prover um par de conectores que acoplam a base às porções de extremidade do conduto; e prover um par de flanges acoplado ao conduto, em que as conexões de caixa são a única estrutura localizada entre os flanges e os conectores.

Preferivelmente, o método ainda compreende as etapas de:

prover uma caixa;

prover um par de conectores que acoplam a base às porções de extremidade do conduto; e prover um par de flanges acoplado ao conduto, em que as conexões de caixa são a única estrutura localizada entre os flanges e os conectores e as porções de extremidade estendem-se entre os conectores e os flanges e são providos com um comprimento dimensionado para reduzir o torque aplicado aos flanges.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

-^¾¾¾¾¾^¾

Figura 1 mostra um medidor de fluxo vibratório de tipo conduto simples de técnica anterior.

Figura 2 mostra um medidor de fluxo vibratório de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

Figura 3 mostra um medidor de fluxo vibratório de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

Figura 4 mostra um medidor de fluxo vibratório de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

Figura 5 mostra um medidor de fluxo vibratório de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA FORMA DE REALIZAÇÃO ATUALMENTE PREFERIDA

FIGS. 2- 5 e a seguinte descrição descrevem exemplos específicos para ensinar aos versados na técnica como fazer e usar o melhor modo da 15 invenção. Para o propósito de ensinar princípios inventivos, alguns aspectos convencionais foram simplificados ou omitidos. Os versados na técnica apreciarão variações a partir desses exemplos que estão dentro do escopo da invenção. Os versados na técnica apreciarão que os aspectos descritos abaixo podem ser combinados de vários modos para formar múltiplas variações da 20 invenção. Como um resultado, a invenção não é limitada aos exemplos específicos descritos abaixo, mas apenas pelas reivindicações e seus equivalentes.

FIG. 2-5 ilustra um exemplo de um medidor de fluxo vibratório

205 na forma de um medidor de fluxo Coriolis, compreendendo uma montagem de sensor 206, e uma estrutura de equilíbrio 208. A uma ou mais eletrônica de medidor 207 estão conectadas à montagem de sensor 206 através de fios 110, 111, 111’ para medir uma característica de uma substância fluente, tal como, por exemplo, densidade, taxa de fluxo de massa, taxa de fluxo de volume, fluxo de massa totalizado, temperatura, e outra informação. A eletrônica de medidor 207 pode transmitir a informação a um usuário ou outro processador através de fio 26.

A montagem de sensor 206 inclui um conduto 210 que define um trajeto de fluxo para receber uma substância fluente. O conduto 210 pode ser dobrado, como mostrado, ou pode ser provido com qualquer outro formato, tal como uma configuração reta ou uma configuração irregular. Quando montagem de sensor 206 é inserida em um sistema de tubulação que carrega a substância fluente, a substância entra na montagem de sensor 206 através de um flange de entrada (não mostrado), então flui através do conduto 210, onde uma característica da substância fluente é medida. Seguindo isso, a substância fluente sai do conduto 210 e passa através de um flange de saída (não mostrado). Os versados na técnica apreciarão que o conduto 210 pode ser conectado aos flanges, tal como flanges 106, mostrados em FIG. 1, através de uma variedade de meios adequados. Na presente forma de realização, o conduto 210 é provido com porções de extremidade 211, 212 que se estendem geralmente a partir de conectores 270, 271 e se conectam aos flanges em suas extremidades exteriores.

A montagem de sensor 206 do presente exemplo inclui pelo menos . 20 um acionador 220. O acionador 220 inclui uma primeira porção 220A conectada a um membro acionado 250 da estrutura de equilíbrio 208 e uma segunda porção 220B conectada ao conduto 210. A primeira e a segunda porções 220A, 220B podem corresponder a uma bobina de acionamento 220A e um magneto de acionamento 220B, por exemplo. Na presente forma de 25 realização, o acionador 220 preferivelmente aciona o membro acionado 250 e conduto 210 em oposição de fase. Como mostrado na FIG. 3, o membro acionado 250 e conduto 210 são preferivelmente acionados sobre eixo de flexão X, que é definido em parte pelos conectores 270, 271. De acordo com uma forma de realização da invenção, o eixo de flexão X corresponde ao eixo de tubo de entrada-saída. O membro acionado 250 flexiona a partir da base 260 e deste modo, não tem um eixo de flexão estacionário. O acionador 220 pode compreender uma de muitas disposições bem conhecidas, incluindo, por 5 exemplo, e sem limitação, elementos piezoelétricos ou uma disposição de bobina/magneto eletromagnético.

Como mostrado na FIG. 2, a montagem de sensor 206 inclui pelo menos um desvio e na presente forma de realização ela é mostrada com um par de desvios 230, 231. De acordo com um aspecto da presente forma de 10 realização, os desvios 230, 231 medem o movimento do conduto 210. Na presente forma de realização, os desvios 230, 231 incluem uma primeira porção localizada em respectivos braços de desvio 280, 281 e uma segunda porção localizada no conduto 210. O(s) desvio(s) pode(m) compreender uma de muitas disposições bem conhecidas, incluindo, por exemplo, e sem elementos 15 piezoelétricos de limitação, elementos de capacitância, ou uma disposição de bobina/magneto eletromagnético. Portanto, como o acionador 220, a primeira porção do desvio pode compreender uma bobina de desvio enquanto a segunda porção do desvio pode compreender um magneto de desvio. Aqueles versados na técnica apreciarão que o movimento do conduto 210 está relacionado a 20 algumas características da substância fluente, por exemplo, a taxa de fluxo de massa ou densidade da substância fluente através do conduto 210.

Os versados na técnica apreciarão que a uma ou mais eletrônica de medidor 207 recebe os sinais de desvio a partir dos desvios 230, 231 e fornece um sinal de acionamento ao acionador 220. A uma ou mais eletrônica 207 pode 25 medir uma característica de uma substância fluente, tal como, por exemplo, densidade, taxa de fluxo de massa, taxa de fluxo de volume, fluxo de massa totalizado, temperatura, e outra informação. A uma ou mais eletrônica 207 pode também receber um ou mais outros sinais de, por exemplo, um ou mais sensores de temperatura (não mostrado), e um ou mais sensores de pressão (não mostrado), e usam essa informação para medir uma característica de uma substância fluente. Os versados na técnica apreciarão que o número e tipo de sensores dependerão da característica medida particular.

FIGS. 2-5 também descrevem a estrutura de equilíbrio 208 da presente forma de realização. De acordo com um aspecto da presente forma de realização, a estrutura de equilíbrio 208 é configurada para pelo menos parcialmente equilibrar as vibrações do conduto 210. De acordo com um aspecto da presente forma de realização, a estrutura de equilíbrio 208 é configurada para pelo menos parcialmente equilibrar o momento do conduto 210.

Como mostrado nas FIGS. 2-5, a estrutura de equilíbrio 208 inclui uma base 260 conectada a um membro acionado 250. Como mostrado, o membro acionado 250 é preferivelmente um braço em cantiléver que se estende geralmente ortogonal a partir da base 260. A base 260 na presente forma de realização é preferivelmente relativamente massiva e imóvel como comparado ao membro acionado 250. Por exemplo, e sem limitação, a base 260 pode ser provida com uma massa pelo menos 5 vezes maior que aquela do membro acionado 250. Por exemplo, e sem limitação, a base 260 pode ser provida com uma massa pelo menos 5 vezes maior que a massa do conduto 210. Em algumas formas de realização, esses números podem ser maiores, por exemplo, 14 e 8 vezes maior que o membro acionado 250 e o conduto 210, respectivamente.

A estrutura de equilíbrio 208 na presente forma de realização é acoplada ao conduto 210. Como mostrado, a base 260 inclui um par de conectores 270, 271, que pode estar na forma das placas mostradas ou que pode ser provido com qualquer outro formato. Na presente forma de realização, os conectores 270, 271 acoplam a base 260 a um interior das porções de s

í

I § extremidade 211, 212 do conduto 210. Na forma de realização mostrada, o par de conectores 270, 271 é acoplado às faces de extremidade opostas 261, 262 da base 260 para as respectivas porções de extremidade 211, 212 do conduto 210.

De acordo com um aspecto da presente forma de realização, o 5 conduto 210, o membro acionado 250, e a base 260 são configurados para prover um sistema equilibrado. Deve ser apreciado que o sistema pode não ser absolutamente equilibrado; no entanto, o sistema é projetado para ser mais equilibrado que sistemas de técnica anterior que não incluem estrutura de equilíbrio 208. Na presente forma de realização, o conduto 210 e o membro 10 acionado 250 atuam como dois sistemas vibratórios separados, que são acionados em frequências de ressonância iguais, em oposição de fase sobre eixo X. Como mostrado na FIG. 3, o membro acionado 250 vibra em sua frequência de ressonância flexionando sobre a base 260. Os versados na técnica apreciarão que FIG. 3 representa um exagero dos movimentos envolvidos, a 15 fim de melhor transmitir os conceitos da presente forma de realização. Também mostrado na FIG. 3, o conduto 210 vibra fora de fase com o membro acionado 250.

O movimento do conduto 210 sobre eixo X aplica torque aos conectores 270, 271. Os versados na técnica também apreciarão que o 20 movimento de o membro acionado 250 sobre o eixo X também aplica torque aos conectores 270, 271, através da base 260. Assumindo, por motivo de simplicidade, que a massa do conduto 210, incluindo a massa da substância fluente, e a massa do membro acionado 250 são iguais, então o membro acionado 250 e conduto 210 podem ser acionados em oposição de fase, em 25 frequência igual, e com amplitude igual para prover um sistema equilibrado.

Nesse exemplo, o momento de ambos, o conduto 210 e o membro acionado 250 são equilibrados, uma vez que momento é o produto de massa e velocidade e velocidade é proporcional à amplitude de vibração. O resultado sendo que os torques aplicados aos conectores 270, 271 são proximamente iguais e de sinal oposto, deste modo, cancelando. Além disso, nós imóveis estão substancialmente localizados ao longo da porção de extremidade 211,212 eixos e substancialmente onde os conectores 270, 271 conectam ao conduto 210. Assim, um sistema equilibrado global é provido e torque e vibrações substancialmente cancelam-se. Além disso, um pouco de ou nenhum torque é aplicado às extremidades exteriores das porções de extremidade 211, 212 do conduto 210 e para os flanges.

De acordo com um aspecto da presente forma de realização, o conduto 210 e a estrutura de equilíbrio 208 são preferivelmente isolados de quaisquer estruturas de conexão, por montagens relativamente flexíveis, que são projetadas para limitar a translação de movimento para quaisquer estruturas de conexão. Assim, o conduto 210 e estrutura de equilíbrio 208 funcionam como uma estrutura vibratória isolada com duas massas vibrando em oposição de fase na mesma frequência, que se auto-equilibram. Assim, existem dois sistemas vibratórios, isto é, um sistema de conduto vibratório, que pode incluir o conduto 210 ou o conduto 210, bem como os conectores 270, 271 e a base 260, e o sistema de membro de acionamento vibratório, que pode incluir o membro acionado 250 ou o membro acionado 250, bem como os conectores 270, 271 e base 260, como em seguida discutido. Os dois sistemas vibratórios são separados por nós imóveis comuns que preferivelmente substancialmente repousam sobre o de porções de extremidade 211, 212 do conduto 210, substancialmente próximos aos conectores 270, 271.

Com vantagem, a presente disposição pode também prover numerosas vantagens quando a massa do conduto 210 varia. Por exemplo, a massa do conduto 210 pode aumentar, tal como, por exemplo, quando a massa da substância fluente dentro do conduto 210 aumenta ou a massa do conduto 210 aumenta sozinha devido a, por exemplo, acúmulo de material. Quando isso

ocorre, a frequência de vibração e a amplitude de vibração do conduto 210 diminuem. Isso ocorre automaticamente como um resultado da massa adicional e da montagem flexível da estrutura vibratória combinada. Além disso, como uma resposta natural, a amplitude de vibração do membro acionado 250 5 aumenta. Essa mudança em razão de amplitude causa realocação de nó. No entanto, os nós apenas se movem para dentro ao longo do eixo X de conduto em uma região onde o movimento do conduto é puramente rotacional. A rotação pura pode ser assegurada usando as conexões de caixa 290, 291, como descrito abaixo. Devido a nenhuma força de Coriolis ser gerada por rotação 10 pura sobre o eixo X do conduto, o movimento dos nós ao longo do eixo X não afeta o sinal de saída.

Na presente forma de realização, o aumento na amplitude de vibração do membro acionado 250 é refletido como um aumento na faixa de movimento sobre qual o membro acionado 250 flexiona sobre a base 260. Esse 15 aumento de movimento é leve, mas apesar disso resulta em torque adicional sendo aplicado à base 260 que é ainda traduzido como torque aos conectores 270, 271. Esse torque adicional causa os conectores 270, 271 e a base 260 girar muito levemente, sobre o eixo das porções de extremidade 211, 212 do conduto 210 em fase com o membro acionado 250. Como mostrado na FIG. 4, essa 20 rotação resulta na base 260 balançando levemente, em fase com o membro acionado 250. Embora exagerados nas Figuras para fins ilustrativos, versados na técnica apreciarão que o movimento de balanço da base é leve devido à massa da base 260 e à flexibilidade do membro acionado 250.

Assim, a base 260 e conectores 270, 271 giram sobre um eixo X 25 estendendo-se através das porções de extremidade 211, 212, em fase com o membro acionado 250, formando um sistema vibratório. Considerando que a frequência do conduto 210 diminui devido ao aumento inicial de massa, o acoplamento do movimento do membro acionado 250 com a base 260 e _____ _ - *_____„—. .

conectores 270, 271 tem o mesmo efeito; um aumento em massa e uma diminuição em frequência. Deste modo, a frequência do membro acionado 250 é diminuída para substancialmente corresponder à frequência do conduto 210. Similarmente, o acoplamento da massa da base 260 e dos conectores 270, 271 aumenta a amplitude do membro acionado 250, tal que o momento do membro acionado 250 e da base 260 iguala o momento do tubo de fluxo 210, e deste modo o equilíbrio é restaurado.

Similarmente, a massa do conduto 210 pode diminuir, tal como, por exemplo, quando a massa da substância fluente dentro do conduto 210 diminui. Quando isso ocorre, a frequência de vibração e a amplitude de vibração do conduto 210 aumentam. Isso ocorre automaticamente como um resultado da redução em massa. Além disso, como uma resposta natural, a amplitude de vibração do membro acionado 250 diminui. Novamente, essa mudança em razão de amplitude resulta em realocação de nó ao longo do eixo de tubo de entrada-saída X com substancialmente nenhum impacto na saída de medidor.

Na presente forma de realização, o aumento na amplitude de vibração do conduto 210 é refletido como um aumento na faixa de movimento sobre qual o conduto 210 flexiona sobre o eixo X de porções de extremidade 210, 211. Esse aumento de movimento é novamente pequeno, mas, todavia resulta em torque adicional sendo aplicado aos conectores 270, 271, que é ainda traduzido como torque à base 260. Esse torque adicional causa os conectores 270, 271 e a base 260 rodar muito levemente, sobre o eixo X das porções de extremidade 211, 212 do conduto 210. Como mostrado na FIG. 5, essa rotação resulta na base 260 balançando levemente, em fase com o conduto 210. Embora exagerado nas Figuras para fins ilustrativos, os versados na técnica apreciarão que o movimento de balanço da base 260 é leve devido à massa da base 260 e à flexibilidade do conduto 210.

Assim, a base 260 e os conectores 270, 271 giram sobre um eixo X estendendo-se através das porções de extremidade 211, 212, em fase com o conduto 210, formando um sistema vibratório. Considerando que a frequência do conduto 210 é aumentada devido à diminuição de massa de fluido, o acoplamento da massa da base 260 e conectores 270, 271 tem o efeito oposto, diminuindo a frequência. O efeito de rede é que a frequência é elevada levemente. Similarmente, a rotação da massa da base 260 e os conectores 270, 271 com o conduto de fluxo 210 reduz a amplitude de o membro acionado 250, e levemente aumenta sua frequência para igualar aquela do conduto de fluxo 210. Deste modo, a razão de amplitude do conduto 210 e o membro acionado 250 são mudados tal que o momento de o membro acionado 250 e a base 260 é substancialmente igual ao momento do conduto de fluxo 210 e, deste modo, o equilíbrio é restaurado.

Como a base 260 é preferivelmente provida com uma massa relativamente grande, apenas uma mudança muito leve na amplitude de vibração da base 260 é requerida para causar uma mudança relativamente grande nas características de vibração do conduto 210 e do membro acionado 250. A base 260 gira levemente com e adiciona sua massa ao conduto de fluxo 210 quando um fluido de baixa densidade está fluindo. Ela gira levemente com e adiciona sua massa ao membro acionado 250 quando um fluido de densidade elevada está fluindo. Deste modo adiciona sua massa ao membro leve (o conduto de fluxo 210 ou o membro acionado 250). Equilíbrio é ainda mantido pela mudança de amplitude de vibração tal que o membro leve aumenta sua amplitude de vibração enquanto o membro mais pesado diminui sua amplitude de vibração. Além disso, a pequena amplitude de vibração da base 260 concede apenas um pequeno torque aplicado às extremidades interiores das porções de extremidade 211, 212 do conduto 210. Consequentemente, apenas uma quantidade muito leve de torque é aplicada à caixa 300 com fluidos de elevada ί

I ou baixa densidade.

Assim, na presente forma de realização, a base 260 comuta entre mover-se em fase com o conduto 210 e mover-se em fase com o membro acionado 250 de acordo com a massa do conduto de fluxo 210 e mais particularmente, para a densidade da substância fluente. Preferivelmente, a base 260 e as extremidades interiores das porções de extremidade 211, 212 são imóveis com substâncias fluentes tendo um peso específico de aproximadamente 1000 kg/m³. Preferivelmente, com substâncias tendo um peso específico menor que aproximadamente 1000 kg/m³, o conduto 210 tem maior amplitude, o membro acionado 250 tem menor amplitude, e a base 260 e conectores 270, 271 gira muito levemente com o conduto 210. As porções de extremidade de conduto 211, 212, também girariam muito levemente com o conduto 210. Preferivelmente, com substâncias tendo um peso específico de maior que aproximadamente 1000 kg/m³, o conduto 210 tem menor amplitude, o membro acionado 250 tem maior amplitude, e a base 260 e conectores 270, 271 giram muito levemente com o membro acionado 250. Nesse caso, as porções de extremidade de conduto 211,212 também girariam muito levemente com a base 260 e conectores 270, 271. Uma vez que rotação pura do conduto

210 não comunica a aceleração de Coriolis à substância fluente, sensibilidade de medidor não será portanto amplamente afetada. Deve ser apreciado que as densidades de fluido particulares ilustradas acima são apenas exemplos e a densidade de fluido particular pode variar. De acordo com outra forma de realização da invenção, o tamanho da estrutura de equilíbrio 208 pode ser escolhido tal que a base 260 é substancialmente imóvel quando não há fluido dentro do conduto 210 (uma densidade adicionada de zero). Nesse caso, a base

260 giraria levemente fluindo com o membro acionado 250 sempre que há fluxo de fluido. Em ainda outra forma de realização, o tamanho da base 260 pode ser escolhido tal que a base 260 gira com o conduto 210 para todas as faixas de densidade de fluido esperadas. Em outras palavras, alguma densidade de fluido máxima poderia ser selecionada onde o medidor de fluxo é esperado para operar com fluidos sob a densidade de fluido máxima. Portanto, durante substancialmente todas as condições de operação esperadas, a densidade de fluido estaria sob a densidade de fluido máxima resultando na base 260 rodando com o conduto 210 substancialmente todo o tempo. A amplitude da rotação da base poderia, no entanto, variar com a densidade do fluido. Deve ser apreciado que caso a densidade de fluido exceda a densidade de fluido máxima, a base 260 então giraria com o membro acionado 250 como descrito acima. Do mesmo modo, com uma densidade de fluido na densidade de fluido máxima, a base 260 permanecería substancialmente estacionária.

Deve também ser apreciado que enquanto a maior parte da descrição discute a base 260 movendo-se em resposta a uma mudança em densidade de fluido, deve ser apreciado que outras condições podem ocorrer que poderíam mudar a massa do conduto 210, tal como, por exemplo, corrosão, erosão, deposição, etc. Portanto, a base 260 pode compensar uma variedade de condições que podem mudar a massa de conduto de fluxo.

Na presente forma de realização, as porções de extremidade 211, 212 são preferivelmente longas o suficiente, por exemplo, e sem limitação, preferivelmente pelo menos três diâmetros de tubo de comprimento, tal que elas sejam substancialmente flexíveis em torção. Isso ainda reduz o torque aplicado aos flanges e extremidades exteriores das porções de extremidade 211, 212.

Como mostrado na FIG, 2, a montagem de sensor 206 pode também incluir uma caixa 300 e conexões de caixa 290, 291. As conexões de caixa 290, 291 mostradas incluem uma primeira porção 295 conectada ao conduto 210 e uma segunda porção 296 conectada à caixa 300. Como mostrado, as conexões de caixa 290, 291 são preferivelmente as únicas estruturas sustentando o conduto localizado entre os flanges e os conectores 270, 271.

De acordo com um aspecto da presente forma de realização, as conexões de caixa 290, 291 são preferivelmente configuradas para prover suporte para o sistema vibratório que é rígido em translação axial e transversal mas ainda flexível em torção. Isso pode ser conseguindo provendo as conexões de caixa 290, 291 com membros deformáveis 292, 293, 294, por exemplo, que se estendem radialmente com relação ao eixo das porções de extremidade 211, 212 do conduto 210. Embora três membros deformáveis 292, 293, 294 sejam providos, deve ser apreciado que qualquer número de membros deformáveis 292, 293, 294 pode ser usado e o número particular de membros deformáveis não deve limitar o escopo da presente invenção. Eles podem ser montados ao conduto 210 de qualquer maneira, incluindo, por exemplo, um cubo central 295 conectado ao conduto 210. O acoplamento translacional rígido e de torção flexível fornece pelo menos duas funções. Primeiro, limitando as porções de extremidade 211, 212 ao movimento de torção, eles restringem os nós para o eixo de porção de extremidade e deste modo limitam erros de medição associados com a realocação de nós. Em segundo lugar, ao deixar as porções de extremidade livres girar, a estrutura vibratória é sustentada de modo em torção em uma maneira muito flexível. A montagem flexível possibilita a razão de amplitude mudar com a densidade de fluido e possibilita o aspecto do autoequilíbrio dessa invenção.

A presente descrição descreve exemplos específicos para ensinar aos versados na técnica como realizar e usar o melhor modo da invenção. Para o propósito de ensinar princípios inventivos, alguns aspectos convencionais foram simplificados ou omitidos. Os versados na técnica apreciarão variações a partir desses exemplos que estão dentro do escopo da invenção. As descrições detalhadas das formas de realização acima são descrições não exaustivas de todas as formas de realização contempladas pelos inventores como estando dentro do escopo da invenção. De fato, versados na técnica reconhecerão que alguns elementos das formas de realização descritas acima podem ser combinados ou eliminados de forma variável para criar outras formas de 5 realização, e tais outras formas de realização estão dentro do escopo e ensinamentos da invenção. 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 ensinamentos da invenção.

Assim, embora formas de realização específicas de, e exemplos da invenção sejam descritos aqui para fins ilustrativos, várias modificações equivalentes são possíveis dentro do escopo da invenção, como os versados na técnica relevante irão reconhecer. Os ensinamentos dados aqui podem ser aplicados a outras formas de realização que as descritas acima e mostradas nas

Figuras anexas. Assim, o escopo da invenção é determinado a partir das seguintes reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Medidor de fluxo vibratório (205), caracterizado pelo fato de compreender:

um conduto (210) definindo um trajeto de fluxo de fluido;

pelo menos um desvio (230, 231) que mede o movimento do conduto;

um membro acionado (250);

pelo menos um acionador (220) que vibra o conduto (210) e o membro acionado (250) em oposição de fase;

uma base (260) acoplada ao conduto (210) e o membro acionado (250), referida base (260) comutando entre permanecer substancialmente estacionária ou mover-se substancialmente em fase com o conduto ou mover-se substancialmente em fase com o membro acionado (250) a fim de equilibrar o movimento do conduto (210) e do membro acionado (250), em que o membro acionado (250) é um braço em cantiléver que se estende geralmente ortogonal à base (260).
2. Medidor de fluxo vibratório (205) de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a base (260) é acoplada a porções de extremidade (211, 212) do conduto (210) através de par de conectores (270, 271).
3. Medidor de fluxo vibratório (205) de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a base (260) é provida com uma massa pelo menos 5 vezes maior que aquela do membro acionado (250).
4. Medidor de fluxo vibratório (205) de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a base (260) é provida com uma base que é pelo menos 5 vezes maior que a massa do conduto (210).
5. Medidor de fluxo vibratório (205) de acordo com reivindicação

1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um desvio está localizado em pelo menos um braço de desvio (280, 281) se estendendo a partir da base (260).

Petição 870190027803, de 22/03/2019, pág. 11/15
6. Medidor de fluxo vibratório (205) de acordo com reivindicação

1, caracterizado pelo fato de ainda compreender:

uma caixa (300); e conexões de caixa (290, 291) que incluem uma primeira porção acoplada ao conduto (210) e uma segunda porção acoplada à caixa (300).
7. Medidor de fluxo vibratório (205) de acordo com reivindicação

1, caracterizado pelo fato de ainda compreender:

uma caixa (300);

conexões de caixa (290, 291) que incluem uma primeira porção acoplada ao conduto (210) e uma segunda porção acoplada à caixa (300);

um par de conectores (270, 271) que acoplam a base (260) a porções de extremidade (211, 212) do conduto (210); e um par de flanges (106) acoplados ao conduto (210), em que as conexões de caixa (290, 291) são a única estrutura sustentando o conduto (210) localizado entre os flanges (106) e os conectores (270, 271).
8. Medidor de fluxo vibratório (205) de acordo com reivindicação

1, caracterizado pelo fato de ainda compreender:

uma caixa (300);

conexões de caixa (290, 291) que incluem uma primeira porção acoplada ao conduto (210) e uma segunda porção acoplada à caixa (300);

um par de conectores (270, 271) que acoplam a base (260) a porções de extremidade opostas (211, 212) do conduto (210); e um par de flanges (106) acoplados ao conduto (210), em que as conexões de caixa (290, 291) são a única estrutura sustentando o conduto (210) localizado entre os flanges (106) e os conectores (270, 271) e as porções de extremidade (211, 212) estendem-se entre os conectores (270, 271) e os flanges (106) e são providas com um comprimento dimensionado para reduzir o torque aplicado aos flanges (106).

Petição 870190027803, de 22/03/2019, pág. 12/15
9. Método de operar um medidor de fluxo vibratório conforme definido na reivindicação 1 caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:

prover um conduto definindo um trajeto de fluxo que recebe uma substância fluente;

prover pelo menos um desvio que mede o movimento do conduto;

prover um membro acionado compreendendo um braço em cantiléver que se estende geralmente ortogonal à base (260);

prover pelo menos um acionador que vibra o conduto e o membro acionado em oposição de fase;

acoplar uma base ao conduto e o membro acionado; e comutar a base entre permanecer substancialmente estacionária ou mover-se substancialmente em fase com o conduto ou mover-se substancialmente em fase com o membro acionado a fim de equilibrar o movimento do conduto e do membro acionado.
10. Método de operar um medidor de fluxo vibratório de acordo com reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a base comuta entre moverse em fase com o conduto e mover-se em fase com o membro acionado de acordo com uma densidade da substância fluente.
11. Método de operar um medidor de fluxo vibratório de acordo com reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a base é substancialmente estacionária quando a substância fluente tem uma primeiro peso específico, move-se em fase com o membro acionado quando a substância fluente tem uma segundo peso específico que é maior que a primeiro peso específico, e move-se em fase com o conduto quando a substância fluente tem uma terceiro peso específico que é menor que a primeiro peso específico.
12. Método de operar um medidor de fluxo vibratório de acordo com reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a base é substancialmente

Petição 870190027803, de 22/03/2019, pág. 13/15 estacionária quando a substância fluente tem um peso específico substancialmente igual a 1000 kg/m .
13. Método de operar um medidor de fluxo vibratório de acordo com reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a base é substancialmente estacionária quando o conduto está substancialmente vazio.
14. Método de operar um medidor de fluxo vibratório de acordo com reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a base move-se em fase com o membro acionado quando a substância fluente tem um peso específico maior que 1000 kg/m³.
15. Método de operar um medidor de fluxo vibratório de acordo com reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a base move-se em fase com o conduto quando a substância fluente tem um peso específico menor que 1000 kg/m³.
16. Método de operar um medidor de fluxo vibratório de acordo com reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a base é uma acoplada a porções de extremidade do conduto através de um par de conectores.
17. Método de operar um medidor de fluxo vibratório de acordo com reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a base é provida com uma massa pelo menos 5 vezes maior que aquela do membro acionado.
18. Método de operar um medidor de fluxo vibratório de acordo com reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a base é provida com uma base que é pelo menos 5 vezes maior que a massa do conduto.
19. Método de operar um medidor de fluxo vibratório de acordo com reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um desvio está localizado em pelo menos um braço de desvio que se estende a partir da base.
20. Método de operar um medidor de fluxo vibratório de acordo com reivindicação 9, caracterizado pelo fato de ainda compreender etapas de:

Petição 870190027803, de 22/03/2019, pág. 14/15 prover uma caixa; e prover conexões de caixa que incluem uma primeira porção acoplada ao conduto e uma segunda porção acoplada à caixa.
21. Método de operar um medidor de fluxo vibratório de acordo com reivindicação 9, caracterizado pelo fato de ainda compreender as etapas de:

prover uma caixa;

prover conexões de caixa que incluem uma primeira porção acoplada ao conduto e uma segunda porção acoplada à caixa;

prover um par de conectores que acoplam a base às porções de extremidade do conduto; e prover um par de flanges acoplado ao conduto, em que as conexões de caixa são a única estrutura localizada entre os flanges e os conectores.
22. Método de operar um medidor de fluxo vibratório de acordo com reivindicação 9, caracterizado pelo fato de ainda compreender etapas de:

prover uma caixa;

prover conexões de caixa que incluem uma primeira porção acoplada ao conduto e uma segunda porção acoplada à caixa;

prover um par de conectores que acoplam a base às porções de extremidade do conduto; e prover um par de flanges acoplado ao conduto, em que as conexões de caixa são a única estrutura localizada entre os flanges e os conectores e as porções de extremidade estendem-se entre os conectores e os flanges e são providos com um comprimento dimensionado para reduzir o torque aplicado aos flanges.