BRPI0925009B1

BRPI0925009B1 - Medidor de fluxo, membro de referência, e, método para formar um medidor de fluxo

Info

Publication number: BRPI0925009B1
Application number: BRPI0925009-3A
Authority: BR
Inventors: Christopher A. Werbach; Gregory Treat Lanham
Original assignee: Micro Motion, Inc.
Priority date: 2009-05-11
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2019-06-04
Also published as: CA2760859A1; KR20120010277A; MX2011011822A; CA2760859C; US8667852B2; HK1170298A1; WO2010132048A3; US20120042733A1; AU2009346213B2; EP2430406A2; JP2012526987A; AU2009346213A1; JP5439592B2; WO2010132048A2; AR076746A1; RU2011150268A; CN102439397A; RU2503930C2; EP2430406B1; KR101250855B1

Abstract

medidor de fluxo, membro de referência, e, método para formar um medidor de fluxo a presente invenção refere-se a um medidor de fluxo vibratório (210) e a um método de prover um medidor de fluxo vibratório (210). o medidor de fluxo vibratório (210) inclui um conduto (103a) e um acionador (104) configurados para vibrar o conduto (103a). o medidor de fluxo vibratório (210) também inclui um primeiro desvio (105). o primeiro desvio (105) inclui um primeiro componente de desvio (1 05a) e um segundo componente de desvio (105b). o medidor de fluxo vibratório (210) também inclui um membro de referência (150). o primeiro componente de desvio (105a) é acoplado ao membro de referência (150) enquanto o segundo componente de desvio (105b) é acoplado ao conduto (103a) próximo ao primeiro componente de desvio (105a ). o medidor de fluxo vibratório (21o) também inclui um elemento de equilíbrio (253) acoplado ao membro de referência (150).

Description

“MEDIDOR DE FLUXO, MEMBRO DE REFERÊNCIA, E, MÉTODO PARA FORMAR UM MEDIDOR DE FLUXO”

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um medidor de fluxo vibratório e, mais particularmente, a um medidor de fluxo vibratório incluindo um membro de referência equilibrado.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Dispositivos de fluxo vibratório tais como, por exemplo, densitômetros e medidores de fluxo Coriolis são usados para medir uma característica de materiais fluentes, tais como, por exemplo, densidade, taxa de fluxo de massa, taxa de fluxo de volume, fluxo de massa totalizado, temperatura, e outra informação. Dispositivos de fluxo vibratório incluem um ou mais condutos, que podem ter uma variedade de formatos, tais como, por exemplo, configurações retas, em formato de U, ou irregulares.

O um ou mais condutos têm um conjunto de modos de vibração naturais, incluindo, por exemplo, modos de flexão simples, torsional, radial, e acoplados. Pelo menos um acionador vibra o um ou mais condutos em uma frequência de ressonância em um ou mais desses modos de acionamento para propósitos de determinar uma característica do material fluente. Uma ou mais eletrônica de medidor transmite um sinal de acionamento sinusoidal para o pelo menos um acionador, que é tipicamente uma combinação de magneto/bobina, com o magneto tipicamente sendo fixado ao conduto e a bobina sendo fixada a uma estrutura de montagem ou a outro conduto. O sinal de acionamento leva o acionador vibrar o um ou mais condutos na frequência de acionamento no modo de acionamento. Por exemplo, o sinal de acionamento pode ser uma corrente elétrica periódica transmitida para a 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) vibrante(s). O desvio é tipicamente uma combinação de magneto/bobina, com o magneto tipicamente sendo fixado a um conduto e a bobina sendo fixada a uma estrutura de montagem ou a outro conduto. No entanto, deve ser apreciado que outras disposições de desvio existem tal como, por exemplo, óptica, capacitância, piezoelétrica, etc. O sinal de desvio é transmitido a uma eletrônica ou mais; e, de acordo com princípios bem conhecidos, o sinal de desvio pode ser usado pela uma ou mais eletrônica de medidor para determinar uma característica do material fluente ou ajustar o sinal de acionamento, se necessário.

Tipicamente, dispositivos de fluxo vibratório são providos com dois condutos vibrantes que vibram em oposição entre si a fim de criar um sistema inerentemente equilibrado. Como um resultado, as vibrações de cada conduto equilibram-se entre si em um modo que previne vibrações indesejadas de um conduto de passar para outro conduto. Existe, 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 único pode ser desejável.

Desequilíbrio em sistemas de conduto único surge devido ao fato que desvios medem movimento determinando posição relativa entre um primeiro componente de desvio localizado em um membro de referência e um segundo componente de desvio localizado no conduto. Consequentemente, vibrações indesejáveis que passam ao membro de referência podem levar o componente dos desvios localizados no membro de referência a vibrar ou se mover em uma maneira indesejável. Isso, por sua vez, pode afetar a posição relativa sentida dos componentes de desvio e gerar sinais de desvio imprecisos. Além disso, em alguns sistemas, o membro de referência é projetado para vibrar em oposição ao conduto de fluxo. No entanto, se a densidade do fluido fluindo do conduto muda, o membro de referência pode não estar apto a contar as vibrações do conduto de fluxo.

Tentativas para resolver esse problema envolveram usar uma estrutura de montagem de tubo artificial que é fixada ao conduto através de barras de cinta, e usar o movimento do tubo artificial para equilibrar o sistema.

Enquanto essa abordagem foi de alguma forma adequada em algumas situações, é geralmente difícil equilibrar o sistema sobre uma ampla faixa de densidade de fluido assim limitando a efetividade da abordagem de arte anterior.

A presente invenção supera estes e outros problemas e um avanço 10 na técnica é alcançado.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De acordo com uma forma de realização da presente invenção, é provido um medidor de fluxo. O medidor de fluxo inclui um conduto e um acionador configurado para vibrar o conduto. De acordo com uma forma de 15 realização da invenção, o medidor de fluxo também inclui um primeiro desvio.

O primeiro desvio inclui um primeiro componente de desvio e um segundo componente de desvio. O medidor de fluxo vibratório também inclui um membro de referência. O primeiro componente de desvio é acoplado ao membro de referência enquanto o segundo componente de desvio é acoplado ao 20 conduto próximo ao primeiro componente de desvio. O medidor de fluxo vibratório também inclui um elemento de equilíbrio acoplado ao membro de referência.

De acordo com outra forma de realização da invenção, um membro de referência para um medidor de fluxo é provido. O membro de 25 referência pode incluir uma porção ativa. De acordo com uma forma de realização da invenção, a porção ativa é adaptada para vibrar sobre um eixo de flexão W-W. De acordo com uma forma de realização da invenção, o membro de referência também inclui um elemento de equilíbrio acoplado ao membro de referência. O elemento de equilíbrio pode ser adaptado para vibrar sobre o eixo de flexão substancialmente oposto à porção ativa.

De acordo com outra forma de realização da invenção, é provido um método para formar um medidor de fluxo incluindo um conduto de fluxo, um acionador, e um primeiro desvio incluindo um primeiro componente de desvio e um segundo componente de desvio. O método inclui as etapas de posicionar um membro de referência próximo ao conduto de fluxo e acoplar o primeiro componente de desvio ao membro de referência. De acordo com uma forma de realização da invenção, o método também inclui a etapa de acoplar o segundo componente de desvio ao conduto de fluxo próximo ao primeiro componente de desvio. De acordo com outra forma de realização da invenção, o método compreende uma etapa de acoplar um elemento de equilíbrio ao membro de referência.

ASPECTOS

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

um conduto de fluxo;

um acionador configurado para vibrar o conduto;

um primeiro desvio incluindo um primeiro componente de desvio e um segundo componente de desvio;

um membro de referência, em que o primeiro componente de desvio é acoplado ao membro de referência e o segundo componente de desvio é acoplado ao conduto próximo ao primeiro componente de desvio; e um elemento de equilíbrio acoplado ao membro de referência.

Preferivelmente, o membro de referência ainda compreende uma ou mais pernas que pelo menos parcialmente definem um eixo de flexão do membro de referência.

Preferivelmente, o elemento de equilíbrio é acoplado a uma porção ativa do membro de referência.

Preferivelmente, o elemento de equilíbrio é dimensionado e localizado tal que um momento do elemento de equilíbrio é substancialmente igual e oposto a um momento de uma porção ativa do membro de referência.

Preferivelmente, o elemento de equilíbrio é dimensionado e localizado tal que movimento do elemento de equilíbrio sobre um eixo de flexão W-W do membro de referência é substancialmente oposto ao movimento de uma porção ativa do membro de referência.

Preferivelmente, o medidor de fluxo ainda compreende pelo menos um segundo desvio incluindo um primeiro componente de desvio acoplado ao membro de referência e a segundo componente de desvio acoplado ao conduto.

Preferivelmente, o acionador inclui um primeiro componente acoplado ao membro de referência e um segundo componente acoplado ao conduto.

Preferivelmente, o elemento de equilíbrio é integrado ao membro de referência.

Preferivelmente, o elemento de equilíbrio é acoplado de forma removível ao membro de referência.

Preferivelmente, o membro de referência compreende uma placa de referência.

De acordo com outro aspecto da invenção, um membro de referência para um medidor de fluxo compreende:

uma porção ativa adaptada para vibrar sobre um eixo de flexão; e um elemento de equilíbrio acoplado ao membro de referência e adaptado para vibrar sobre o eixo de flexão substancialmente oposto à porção ativa.

Preferivelmente, o membro de referência ainda compreende uma ou mais pernas que pelo menos parcialmente definem o eixo de flexão.

Preferivelmente, o elemento de equilíbrio é dimensionado e localizado tal que um momento do elemento de equilíbrio é substancialmente igual e oposto a um momento da porção ativa.

Preferivelmente, o elemento de equilíbrio é acoplado à porção ativa do membro de referência.

Preferivelmente, o membro de referência compreende uma placa de referência.

De acordo com outro aspecto da invenção, um método para formar um medidor de fluxo incluindo um conduto de fluxo, um acionador, e um 10 primeiro desvio incluindo um primeiro componente de desvio e um segundo componente de desvio, compreende as etapas de:

posicionar um membro de referência próximo ao conduto de fluxo; acoplar o primeiro componente de desvio ao membro de referência;

acoplar o segundo componente de desvio ao conduto de fluxo próximo ao primeiro componente de desvio; e acoplar um elemento de equilíbrio ao membro de referência.

Preferivelmente, a etapa de acoplar o elemento de equilíbrio compreende acoplar o elemento de equilíbrio a uma porção ativa do membro de 20 referência.

Preferivelmente, o método ainda compreende a etapa de dimensionar e localizar o elemento de equilíbrio tal que um momento do elemento de equilíbrio é substancialmente igual e oposto a um momento de uma porção ativa do membro de referência.

Preferivelmente, o método ainda compreende a etapa de dimensionar e localizar o elemento de equilíbrio tal que movimento do elemento de equilíbrio sobre um eixo de flexão do membro de referência é substancialmente oposto ao movimento de uma porção ativa do membro de referência sobre o eixo de flexão.

Preferivelmente, o método ainda compreende a etapa de acoplar a primeiro componente de desvio de pelo menos um segundo desvio ao membro de referência e acoplar um segundo componente de desvio do pelo menos segundo desvio ao conduto de fluxo.

Preferivelmente, o método ainda compreende a etapa de acoplar um primeiro componente de acionador a o membro de referência e um segundo componente de acionador ao conduto.

Preferivelmente, o membro de referência compreende uma placa de referência.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Figura 1 mostra uma vista em perspectiva de um dispositivo de fluxo vibratório de conduto duplo de técnica anterior.

Figura 2 mostra uma vista em perspectiva de uma montagem de sensor de conduto único de técnica anterior.

Figura 3 mostra uma vista em perspectiva de uma montagem de sensor de conduto único de técnica anterior.

Figura 4 mostra uma vista em perspectiva de uma forma de realização de montagem de sensor de conduto único.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

FIGS. 1 - 4 e a seguinte descrição descrevem exemplos específicos para ensinar aos versados na técnica como fazer e usar o melhor modo da invenção. Para o propósito de ensinar princípios inventivos, alguns aspectos convencionais foram simplificados ou omitidos. Os versados na técnica apreciarão variações desses exemplos que caem dentro do escopo da invenção. Os versados na técnica apreciarão que os aspectos descritos abaixo podem ser combinados de várias maneiras para formar múltiplas variações da invenção. Como um resultado, a invenção não é limitada aos exemplos específicos descritos abaixo, mas apenas pelas reivindicações e seus equivalentes.

FIG. 1 ilustra um exemplo de uma montagem de sensor vibratório 5 de técnica anterior na forma de um medidor de fluxo Coriolis compreendendo um medidor de fluxo 10 e um ou mais eletrônica de medidor 20. A uma ou mais eletrônica de medidor 20 são conectadas ao medidor de fluxo 10 para medir uma característica de um material fluente, tal como, por exemplo, densidade, taxa de fluxo de massa, taxa de fluxo de volume, fluxo de massa totalizado, temperatura, e outra informação.

O medidor de fluxo 10 inclui um par de flanges 101 e 10Γ, tubos com várias ligações 102 e 102', e condutos 103A e 103B. Tubos com várias ligações 102, 102’ são fixados em extremidades opostas dos condutos 103A, 103B. Flanges 101 e 10Γ do presente exemplo são fixados a tubos com várias ligações 102 e 102'. Tubos com várias ligações 102 e 102' do presente exemplo são fixados a extremidades opostas de espaçador 106. Espaçador 106 mantém o espaçamento entre tubos com várias ligações 102 e 102' no presente exemplo para prevenir vibrações indesejadas em condutos 103A e 103B. Os condutos se estendem para fora dos tubos com várias ligações de uma maneira essencialmente paralela. Quando um medidor de fluxo 10 é inserido em um sistema de tubulação (não mostrado) que carrega o material fluente, o material entra no medidor de fluxo 10 através de flange 101, passa através do tubo com várias ligações de entrada 102 onde a quantidade total de material é direcionada para entrar em condutos 103A e 103B, flui através de condutos 103A e 103B e de volta em tubo com várias ligações de saída 102' onde sai do medidor de fluxo 10 através de flange 10Γ.

O medidor de fluxo 10 inclui um acionador 104. O acionador 104 é fixado a condutos 103A, 103B em uma posição onde o acionador 104 pode vibrar os condutos 103 A, 103B no modo de acionamento. Mais particularmente, o acionador 104 inclui um primeiro componente de acionador (não mostrado) fixado a conduto 103 A e um segundo componente de acionador (não mostrado) fixado a conduto 103B. Acionador 104 pode compreender uma de muitas disposições bem conhecidas, tal como um magneto montado ao conduto 103 A e uma bobina oposta montada ao conduto 103B.

No presente exemplo, o modo de acionamento é o primeiro modo de flexão fora de fase e os condutos 103A e 103B são preferivelmente selecionados e apropriadamente montados a tubo com várias ligações de entrada 102 e tubo com várias ligações de saída 102' assim como para prover 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 por acionador 104 em direções opostas sobre seus respectivos eixos de flexão W e W'. Um sinal de acionamento na forma de uma corrente alternada pode ser provido por uma ou mais eletrônica de medidor 20, tal como, por exemplo, através de trajeto 110, e passada através da bobina para levar ambos os condutos 103A, 103B a oscilar. Os versados na técnica apreciarão que outros modos de acionamentos podem ser usados dentro do escopo da presente invenção.

O sistema equilibrado descrito acima vibra os condutos de fluxo 103A, 103B geralmente na direção Z como mostrado. Outras direções incluem a direção X ao longo da tubulação e a direção Y, que é perpendicular a ambas as direções, Z e X. Este sistema de coordenadas é usado do início ao fim do pedido e pode auxiliar na compreensão da invenção. Deve ser apreciado que outros sistemas de coordenadas podem ser usados e o sistema de coordenada particular usado não deve limitar o escopo da presente invenção.

O medidor de fluxo 10 mostrado inclui um par de desvios 105,

105’ que são fixados a condutos 103A, 103B. Mais particularmente, um primeiro componente de desvio (não mostrado) é localizado conduto 103A e um segundo componente de desvio (não mostrado) é localizado em conduto 103B. Na forma de realização descrita, os desvios 105, 105’ são localizados em extremidades opostas dos condutos 103A, 103B. Os desvios 105, 105’ podem ser detectores eletromagnéticos, por exemplo, desvio magnetos e bobinas de desvio que produzem sinais de desvio que representam a velocidade e posição dos condutos 103A, 103B. Por exemplo, os desvios 105, 105’ podem fornecer sinais de desvio a uma ou mais eletrônica de medidor 20 através de trajetos 111, 11Γ. Aqueles versados na técnica apreciarão que o movimento dos condutos 103 A, 103B é proporcional a certas características do material fluente, por exemplo, a taxa de fluxo de massa e densidade do material fluindo através dos condutos 103 A, 103B.

No exemplo mostrado em FIG. 1, a uma ou mais eletrônica de medidor 20 recebem os sinais de desvio dos desvios 105, 105’. Trajeto 26 provê um meio de entrada e um de saída que permite a uma ou mais eletrônica de medidor 20 interfacear com um operador. A uma ou mais eletrônica de medidor 20 medem uma característica de um material fluente, tal como, por exemplo, densidade, taxa de fluxo de massa, taxa de fluxo de volume, fluxo de massa totalizado, temperatura, e outra informação. Mais particularmente, a uma ou mais eletrônica de medidor 20 recebem um ou mais sinais, por exemplo, de desvios 105, 105’ e um ou mais sensores de temperatura (não mostrados), e usam essa informação para medir uma característica de um material fluente, tal como, por exemplo, densidade, taxa de fluxo de massa, taxa de fluxo de volume, fluxo de massa totalizado, temperatura, e outra informação.

As técnicas pelas quais dispositivos de medição vibratórios, tais como, por exemplo, medidores de fluxo Coriolis ou densitômetros, medem uma característica de um material fluente são bem entendidas; ver, por exemplo,

Patente US 6.505.131, cuja descrição é incorporada aqui por referência;

portanto, uma discussão detalhada é omitida para brevidade dessa descrição.

Voltando agora às FIGS. 2 e 3, outro exemplo de um medidor de fluxo de técnica anterior é mostrado em 110. O medidor de fluxo 110 é similar ao medidor de fluxo 10 mostrado em FIG. 1, exceto que o medidor de fluxo 110 inclui um conduto único 103A e um membro de referência 150 em que uma porção do acionador 104 e desvios 105, 105’ são montados. No exemplo descrito, o conduto 103A e membro de referência 150 não são diretamente conectados juntos. No entanto, o membro de referência 150 é posicionado próximo ao conduto de fluxo 103 A tal que o primeiro e segundo componentes do acionador 104 e desvios 105, 105’ podem interagir um com outro como é geralmente conhecido na técnica. Uma distância particular entre o membro de referência 150 e o conduto de fluxo 103A pode depender do número de considerações incluindo, mas não limitadas a, o tamanho do conduto de fluxo 103A, o tamanho do acionador 104 e desvios 105, 105’, e a estrutura de montagem a qual o medidor de fluxo 110 é montado. Portanto, deve ser apreciado que uma distância particular entre o membro de referência 150 e o conduto de fluxo 103A pode variar de um medidor de fluxo para outro.

De acordo com outro aspecto da presente forma de realização, diferente de um tubo de fluxo, o membro de referência 150 pode ser uma estrutura através da qual o material não flui; por exemplo, como mostrado, uma placa de referência ou qualquer outra estrutura, indiferente do formato. Portanto, embora o membro de referência 150 seja mostrado como compreendendo uma placa de referência, a presente invenção não deve ser limitada a uma placa; mas ao invés disso, o membro de referência 150 pode compreender qualquer formato desejado. Deve ser apreciado que, embora não mostrado, o membro de referência 150 pode ser substancialmente rigidamente acoplado a um componente estacionário. Nem a montagem do membro de referência 150 nem a montagem do conduto de fluxo 103A dentro de uma tubulação são mostradas nas figuras com o propósito de reduzir a complexidade dos desenhos. Além disso, a eletrônica de medidor 20 foi omitida de FIGS. 2-4 a fim de simplificar a complexidade do desenho. No entanto, deve ser 5 apreciado que na prática os medidores de fluxo 110 e 210 serão conectados a uma eletrônica de medidor de uma maneira similar àquela descrita com relação àFIG. 1.

Como mostrado, um primeiro componente de acionador 104a e primeiro componentes de desvio 105a, 105a’ são acoplados ao membro de 10 referência 150. Também como mostrado, um segundo componente de acionador 104b e segundo componente de desvios 105b, 105b’ são acoplados ao conduto 103A. Os primeiros componentes 104a, 105a, 105a’ podem ser uma bobina e os segundos componentes 104b, 105b, 105b’ podem ser um magneto. Altemativamente, os primeiros componentes 104a, 105a, 105a’ podem ser um 15 magneto e os segundos componentes 104b, 105b, 105b’ podem ser uma bobina.

Outras configurações são também possíveis, tais como sensores ópticos, sensores de capacitância, ou sensores piezo elétricos, por exemplo. Portanto, a presente invenção não deve ser limitada a sensores de magneto/bobina.

No presente exemplo, o primeiro e segundo componentes de 20 acionador 104a, 104b do acionador 104 forçam o conduto 103 A a oscilar sobre um eixo de flexão W’-W’. No exemplo mostrado em FIGS. 2 e 3, conforme o acionador 104 vibra o conduto 103A sobre o eixo W’-W’, mesmo que o membro de referência 150 não seja diretamente conectado ao conduto 103A, o acionador 104 pode também excitar o membro de referência 150 e causar 25 movimento dos primeiros componentes de desvio 105a, 105a’. Em outras palavras, o acionador 104 pode levar uma porção ativa 151 do membro de referência 150 a vibrar sobre um eixo de flexão W-W, similar ao modo de tubo de fluxo 103B vibrado em FIG. 1, enquanto uma porção substancialmente estacionária 152 não vibra ou pelo menos não no grau como a porção ativa 151.

A localização do eixo de flexão W-W de membro de referência pode ser pelo menos parcialmente determinada com base no formato e dureza do membro de referência 150. De acordo com o membro de referência 150 mostrado em FIGS.

3 e 4, o eixo de flexão W-W é pelo menos parcialmente definido por uma ou mais pernas 160, 160’. Embora duas pernas 160, 160’ sejam mostradas, deve ser apreciado que o membro de referência 150 pode apenas incluir uma perna ou pode incluir mais do que duas pernas. Portanto, o número particular de pernas 160,160’ provido não deve limitar o escopo da presente invenção.

Diferente do sistema em FIG. 1, onde vibrações sobre o eixo de flexão W-W do tubo de fluxo 103B são desejáveis, o movimento da porção ativa 151 do membro de referência 150 sobre o eixo W-W é geralmente considerado indesejável. Isso é devido à forma de realização mostrada, os primeiros componentes do acionador e desvios 104a, 105a, 105a’ são acoplados à porção ativa 151 do membro de referência 150 e, portanto, o movimento da porção ativa 151 do membro de referência 150 pode ser percebido como movimento causado por fluxo de fluido através do conduto, assim causando medições errôneas. Deve ser apreciado no entanto, que mesmo se os primeiros componentes do acionador e desvios 104a, 105a, 105a’ foram acoplados à porção estacionária 152 do membro de referência 150, as vibrações criadas pela porção ativa 151 poderíam ainda ser experimentadas e criam erros de medição. Ainda outro problema é que vibrações externas à montagem de sensor 110, por exemplo, vibrações geradas por uma bomba ou válvula, podem também ser transmitidas ao membro de referência 150. Tais vibrações indesejadas podem dar um movimento indesejado ao primeiro componente de desvios 105 a, 105 a’ e adversamente afetar a precisão dos sinais de desvio dos desvios 105, 105’.

Embora tentativas para limitar o movimento do membro de referência 150 reduzam o movimento da porção ativa 151 do membro de referência 150, algum movimento é ainda tipicamente experimentado. Isso pode ser particularmente verdadeiro quando muda a densidade de fluido do fluido fluindo através do conduto de fluxo 103A. Uma mudança na densidade de fluido pode afetar a amplitude de vibração e requerer uma maior ou menor força de acionamento resultando em uma mudança na força sendo experimentada pelo membro de referência 150.

FIG. 4 mostra um sistema de medidor de fluxo 210 de acordo com uma forma de realização da invenção. Como mostrado, o medidor de fluxo 210 é similar ao medidor de fluxo 110 mostrado em FIGS. 2 e 3, exceto que o membro de referência 150 inclui pelo menos um elemento de equilíbrio 253. De acordo com uma forma de realização da invenção, o elemento de equilíbrio 253 compreende uma porção do membro de referência 150 que provê um meio para equilibrar vibrações transmitidas ao membro de referência 150. De acordo com uma forma de realização da invenção, o elemento de equilíbrio 253 pode ser posicionado entre as penas 160, 160’ que pelo menos parcialmente definem o eixo de flexão W-W do membro de referência 150. De acordo com uma forma de realização da invenção, o elemento de equilíbrio 253 pode ser acoplado à porção ativa 151 do membro de referência 150. No entanto, deve ser apreciado que, em outras formas de realização, o elemento de equilíbrio 253 pode ser acoplado à outra porção do membro de referência 150, tal como a porção inativa 152 ou uma das pernas 160, 160’.

Com vantagem, o elemento de equilíbrio 253 pode ser dimensionado e localizado no membro de referência 150 tal que vibrações do membro de referência 150 sobre eixo de flexão W-W são vibrações substancialmente opostas do elemento de equilíbrio 253. De acordo com algumas formas de realização, o elemento de equilíbrio 253 pode ser dimensionado e localizado tal que o momento do elemento de equilíbrio 253 é substancialmente igual e oposto ao momento da porção ativa do membro de referência 150 sobre eixo de flexão W-W. Em outras palavras, usando o sistema de coordenadas provido, à medida que a porção ativa 151 tenta se mover afastada do conduto de fluxo 103A na direção -Z, -Y, o elemento de equilíbrio 253 provido no lado oposto do eixo de flexão W-W move-se na direção +Z, +Y. Portanto, o movimento da porção ativa 151 do membro de referência 150 pode ser substancialmente tomado oposto. Portanto, o elemento de equilíbrio 253 pode ser dimensionado e localizado tal que a massa vezes velocidade (momento) do elemento de equilíbrio 253 sobre o eixo W-W é substancialmente igual à massa vezes velocidade da porção ativa 151 do 10 membro de referência 150, assim criando momentos substancialmente iguais e opostos. Em outras formas de realização, o elemento de equilíbrio 253 pode ser dimensionado e localizado tal que o momento do elemento de equilíbrio 253 é substancialmente oposto, mas maior que o momento da porção ativa 151 do membro de referência 150. Atuando desta forma, ele pode ainda restringir o 15 movimento da porção ativa 151.

Em algumas formas de realização, a dureza e massa do elemento de equilíbrio 253 podem ser escolhidas tal que a frequência natural do elemento de equilíbrio 253 está abaixo da frequência de acionamento. Como um resultado, o elemento de equilíbrio 253 tende a se mover para fora de fase com 20 o movimento da porção ativa 151 do membro de referência 150. Portanto, vibrações do membro de referência 150 são minimizadas, assim minimizando o movimento dos primeiros componentes do acionador e desvios 104a, 105a, 105a’.

De acordo com uma forma de realização da invenção, o elemento 25 de equilíbrio 253 pode ser dimensionado e localizado no membro de referência 150 tal que o elemento de equilíbrio 253 move-se oposto ao membro de referência 150 e mais especificamente, a porção ativa 151 do membro de referência 150. Por exemplo, como descrito acima, em algumas formas de realização, como o conduto de fluxo 103A é acionado pelo acionador 104, o acionador 104 também excitará o membro de referência 150 causando o membro de referência 150 vibrar sobre um eixo W-W. Embora seja desejável criar um membro de referência estacionário 150 que não vibra, tais tentativas provam-se ser difíceis e com freqüência variam dependendo das condições de montagem de medidor de fluxo. No entanto, o elemento de equilíbrio 253 pode ser provido tal que vibrações do membro de referência 150 sobre eixo W-W são opostas pelo elemento de equilíbrio 253. Portanto, movimento do membro de referência 150 na região do primeiro acionador e componentes de desvio 10 104a, 105a, 105a’ pode ser minimizado. Isso é porque conforme a porção de topo (porção ativa 151) do membro de referência 150 onde o primeiro acionador e componentes de desvio 104a, 105a, 105a’ move-se em uma primeira direção, por exemplo, a direção -Z, -Y, o elemento de equilíbrio 253 move-se em uma segunda direção, por exemplo, a direção +Z, +Y, que é oposta 15 à primeira direção. Portanto, movimento do membro de referência 150 não apenas requer força suficiente para sobrepor a rigidez do membro de referência 150, mas também requer força suficiente para superar a força contrária do elemento de equilíbrio 253.

Os versados na técnica devem apreciar que o elemento de 20 equilíbrio 253 pode ser ajustado determinando o material apropriado, localização, formato, comprimento, largura, espessura, massa e/ou outras características que equilibram as vibrações transmitidas ao membro de referência 150. Os versados na técnica apreciarão que, na prática, medidores de fluxo não são geralmente idênticos entre si. Por exemplo, e sem limitação, 25 medidores de fluxo geralmente diferem, pelo menos em alguma extensão, em sua quantidade de massa, em sua distribuição de massa, nas amplitudes de vibração e/ou frequências envolvidas, e no material particular ou densidade do material particular fluindo através do conduto. Os versados na técnica apreciarão que mesmo pequenas diferenças em massa, distribuição de massa, amplitudes de vibração e/ou frequências, e no material particular ou densidade do material particular que flui através do conduto podem afetar o material, localização, formato, comprimento, largura, espessura, massa, e/ou outras 5 características do elemento de equilíbrio 253. Consequentemente, os versados na técnica apreciarão que algum teste de rotina pode ser requerido a fim de determinar o material apropriado, localização, formato, comprimento, largura, espessura, massa e/ou outras características do elemento de equilíbrio 253. Por exemplo, um particular elemento de equilíbrio 253 pode ser dimensionado e 10 localizado para acomodar certa faixa de densidade de fluido. A faixa de densidade de fluido pode ser escolhida com base na densidade do fluido esperado. Se um fluido tendo uma diferente densidade é medido, o elemento de equilíbrio 253 pode ser substituído por um elemento de equilíbrio 253 apropriadamente dimensionado para acomodar a nova densidade de fluido.

Os versados na técnica apreciarão que, dentro do escopo da presente invenção, mais do que um elemento de equilíbrio 253 pode ser usado. Além disso, em tais situações, elementos de equilíbrio 253 podem ter diferentes formatos, comprimentos, larguras, espessuras, e/ou massas. Os versados na técnica apreciarão que o elemento de equilíbrio 253 pode ser integrado ao 20 membro de referência 150, como mostrado. Altemativamente, o elemento de equilíbrio 253 pode ser uma estrutura separada que é conectada, por exemplo, e sem limitação, de forma removível conectada a um membro de referência 150. Além disso, embora o acionador 104 possa incluir um primeiro componente de acionador 104a conectado ao membro de referência 150 e um segundo 25 componente de acionador 104b conectado ao conduto 103 A, como mostrado, os versados na técnica apreciarão que em formas de realização alternativas o acionador 104 pode ser um dispositivo, por exemplo, e sem limitação, um dispositivo piezoelétrico, que é conectado ao conduto 103A, mas não ao membro de referência 150.

Deve ser evidente para os versados na técnica que está dentro do escopo da presente invenção usar os princípios discutidos aqui em conjunto com qualquer tipo de dispositivo de fluxo vibratório, incluindo, por exemplo, medidores de fluxo Coriolis, densitômetros, indiferente do número de acionadores, do número de desvios, do modo de operação de vibração, ou da característica determinada do material fluente. Além disso, embora a descrição acima fosse limitada aos medidores de fluxo de tubo simples, está bem dentro do escopo da presente invenção incluir os aspectos da presente invenção em medidores de fluxo de tubo duplo. Por exemplo, o membro de referência 150 pode ser provido entre os tubos de fluxo 103A, 103B. Além disso, embora as formas de realização mostradas descrevam medidores de fluxo tendo condutos de fluxo curvados ou em formato de U, deve ser apreciado que a presente invenção é igualmente aplicável a medidores de fluxo de tubo reto ou medidores de fluxo tendo tubos de fluxo de formato irregular. A presente descrição descreve exemplos específicos para ensinar aos versados na técnica como fazer e usar o melhor modo da invenção. Para o propósito de ensinar princípios inventivos, alguns aspectos convencionais foram simplificados ou omitidos. Os versados na técnica irão notar variações destes exemplos que estão dentro do escopo da invenção.

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 invenção. De fato, os versados na técnica reconhecerão que certos elementos das formas de realização descritas acima podem, de forma variável, ser combinados ou eliminados para criar outras formas de realização, e tais outras formas de realização estão dentro do escopo e ensinamentos da invenção. Será também evidente para 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.

Deste modo, embora as formas de realização específicas e os exemplos da invenção sejam descritos aqui para propósitos ilustrativos, várias 5 modificações equivalentes são possíveis dentro do escopo da invenção, como reconhecerão os versados na técnica relevante. Os ensinamentos providos aqui podem ser aplicados aos medidores de fluxo, e não apenas às formas de realização descritas acima e mostradas nas figuras anexas. Assim, o escopo da invenção deve ser determinado a partir das reivindicações seguintes.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Medidor de fluxo (210), caracterizado pelo fato de compreender:

um conduto de fluxo (103 A);

um acionador (104) configurado para vibrar o conduto (103A);

um primeiro desvio (105) incluindo um primeiro componente de desvio (105a) e um segundo componente de desvio (105b);

um membro de referência (150), em que o primeiro componente de desvio (105a) é acoplado ao membro de referência (150) e o segundo componente de desvio (105b) é acoplado ao conduto (103A) próximo ao primeiro componente de desvio (105a); e um elemento de equilíbrio (253) acoplado ao membro de referência (150).
2. Medidor de fluxo (210) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o membro de referência (150) ainda compreende uma ou mais pernas (160, 160’) que pelo menos parcialmente definem um eixo de flexão (W-W) do membro de referência (150).
3. Medidor de fluxo (210) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de equilíbrio (253) é acoplado a uma porção ativa (151) do membro de referência (150).
4. Medidor de fluxo (210) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de equilíbrio (253) é dimensionado e localizado tal que um momento do elemento de equilíbrio (253) é substancialmente igual e oposto a um momento de uma porção ativa (151) do membro de referência (150).
5. Medidor de fluxo (210) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de equilíbrio (253) é dimensionado e localizado tal que movimento do elemento de equilíbrio (253) sobre um eixo de

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2/4 flexão (W-W) do membro de referência (150) é substancialmente oposto ao movimento de uma porção ativa (151) do membro de referência (150).
6. Medidor de fluxo (210) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender pelo menos um segundo desvio (105’) incluindo um primeiro componente de desvio (105a’) acoplado ao membro de referência (150) e um segundo componente de desvio (105b’) acoplado ao conduto (103A).
7. Medidor de fluxo (210) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o acionador (104) inclui um primeiro componente (104a) acoplado ao membro de referência (150) e um segundo componente (104b) acoplado ao conduto (103A).
8. Medidor de fluxo (210) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de equilíbrio (253) é integrado ao membro de referência (150).
9. Medidor de fluxo (210) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de equilíbrio (253) é acoplado de forma removível ao membro de referência (150).
10. Medidor de fluxo (210) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o membro de referência (150) compreende uma placa de referência.
11. Membro de referência (150) para um medidor de fluxo (210), caracterizado pelo fato de compreender:

uma porção ativa (151) adaptada para vibrar sobre um eixo de flexão (W-W); e um elemento de equilíbrio (253) acoplado ao membro de referência (150) e adaptado para vibrar sobre o eixo de flexão (W-W) substancialmente oposto à porção ativa (151).
12. Membro de referência (150) de acordo com a reivindicação 11,

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3/4 caracterizado pelo fato de ainda compreender uma ou mais pernas (160, 160’) que pelo menos parcialmente definem o eixo de flexão (W-W).
13. Membro de referência (150) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o elemento de equilíbrio (253) é dimensionado e localizado tal que um momento do elemento de equilíbrio (253) é substancialmente igual e oposto a um momento da porção ativa (151).
14. Membro de referência (150) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o elemento de equilíbrio (253) é acoplado à porção ativa (151) do membro de referência (150).
15. Membro de referência (150) de acordo com reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o membro de referência (150) compreende uma placa de referência.
16. Método para formar um medidor de fluxo incluindo um conduto de fluxo, um acionador, e um primeiro desvio incluindo um primeiro componente de desvio e um segundo componente de desvio, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:

posicionar um membro de referência próximo ao conduto de fluxo; acoplar o primeiro componente de desvio ao membro de referência;

acoplar o segundo componente de desvio ao conduto de fluxo próximo ao primeiro componente de desvio; e acoplar um elemento de equilíbrio ao membro de referência.
17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a etapa de acoplar o elemento de equilíbrio compreende acoplar o elemento de equilíbrio a uma porção ativa do membro de referência.
18. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de ainda compreender a etapa de dimensionar e localizar o elemento de

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4/4 equilíbrio tal que um momento do elemento de equilíbrio é substancialmente igual e oposto a um momento de uma porção ativa do membro de referência.
19. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que ainda compreender a etapa de dimensionar e localizar o elemento de equilíbrio tal que movimento do elemento de equilíbrio sobre um eixo de flexão do membro de referência é substancialmente oposto ao movimento de uma porção ativa do membro de referência sobre o eixo de flexão.
20. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que ainda compreender a etapa de acoplar um primeiro componente de desvio de pelo menos um segundo desvio ao membro de referência e acoplar um segundo componente de desvio do pelo menos segundo desvio ao conduto de fluxo.
21. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que ainda compreender a etapa de acoplar um primeiro componente de acionador ao membro de referência e um segundo componente de acionador ao conduto.
22. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o membro de referência compreende uma placa de referência.