CN101128720B - 单输入多输出的流量计 - Google Patents

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Abstract

提供一种单输入多输出的流量计(200)。该流量计(200)包括入口管道(202)和分流器(203)。流量计(200)还包括连接到分流器(203)上、包括第一输出管道(206)、并配置为对应于第一流量产生第一流量信号的第一流量传感器元件(204)。流量计(200)还包括连接到分流器(203)上、包括第二输出管道(207)、并配置为对应于第二流量产生第二流量信号的第二流量传感器元件(205)。可由第一流量传感器(204)计量通过第一输出管道(206)的输入流量、可由第二流量传感器(205)计量通过第二输出管道(207)的输入流量、或者同时由第一流量传感器(204)计量通过第一输出管道(206)的输入流量和由第二流量传感器(205)计量通过第二输出管道(207)的输入流量。

Description

单输入多输出的流量计
技术领域
本发明涉及一种单输入多输出的流量计，特别涉及一种可用于计量燃料和替代燃料的单输入多输出的流量计。
背景技术
振动管道传感器(例如科里奥利流量计)通常通过检测容纳有流动原料的振动管道的运动来工作。通过处理接收来自与管道相连的运动传感器的测量信号，可以确定管道内的原料的相关属性，例如流量、密度和类似属性。充有振动原料的系统的振动模式通常受管道和其中所容纳原料的组合质量、硬度和阻尼特性的影响。
典型的科里奥利流量计包括一个或多个管道，其在管系或其它输送系统内直线连接并输送系统中的原料，例如流体、泥浆和类似物。每个管道都可看作具有一套自然振动模式，包括例如简单的弯曲、扭转、径向以及连接模式。在典型的科里奥利流量计测量应用中，当原料流过管道时，管道以一种或多种模式受激，在沿着管道隔开的点上测量管道的运动。通常由致动器提供激发，例如电动装置，如音圈驱动器，其以周期模式扰乱管道。通过测量传感器处的运动之间的延时或相位差来确定质量流速。为了测量一个流体管道或多个流体管道的振动响应，通常采用两个这样的传感器(或者机电传感器)。这两个机电传感器通过电缆连接到电子仪器上，例如两对独立的电线。该仪器接收来自这两个机电传感器的信号并处理该信号，以导出质量流速的测量。
流量计用于多种流体的质量流速测量。可使用科里奥利流量计的一个领域是测量并配发替代燃料。由于对污染的关注度逐渐增大以及由于对无铅汽油和其它传统燃料的成本和可获取性的关注度逐渐增大，替代燃料市场持续扩张。实际上，很多政府通过立法来推动替代燃料的使用。
在替代燃料市场中使用科里奥利流量计的机会是在给车辆添加燃料的时候，例如小轿车、公共汽车等。在现有技术中，在加油站已经采用传统的汽油泵或采用压缩天然气(CNG)配发器来给单个车辆填充替代燃料。通常传统的汽油燃料配发器要求有两个独立的流量计，以便可给两辆汽车同时加油。然而，为了所制造的泵在该逐渐增大的市场中具备竞争性，替代燃料泵的总的成本和尺寸必须最小化。因此，在发展可同时提供两个燃料流量测量的性价比高的流量计方面提出了挑战。
发明内容
本发明致力于解决配发和计量燃料的问题，例如配发和计量替代燃料的问题。
根据本发明的实施例，提供了一种单输入多输出的流量计。流量计包括用于接收流体的入口管道和连接到入口管道上的分流器。分流器将流体流至少分成第一流量和第二流量。流量计还包括连接到分流器、包括第一输出管道、并配置为对应于第一流量产生第一流量信号的第一流量传感器元件。该流量计还包括至少一个连接到分流器、包括第二输出管道、并配置为对应于第二流量产生第二流量信号的第二流量传感器元件。可由第一流量传感器计量通过第一输出管道的输入流量、可由第二流量传感器计量通过第二输出管道的输入流量、或者同时由第一流量传感器计量通过第一输出管道的输入流量和由第二流量传感器计量通过第二输出管道的输入流量。
根据本发明的实施例提供了一种单输入多输出的流量计。流量计包括适于接收流体的入口管道和连接到入口管道上的分流器。分流器将流体流至少分成第一流量和第二流量。流量计还包括连接到分流器、包括第一输出管道、并配置为对应于第一流量产生第一流量信号的第一流量传感器元件。该流量计还包括至少一个连接到分流器、包括第二输出管道、并配置为对应于第二流量产生第二流量信号的第二流量传感器元件。流量计还包括流量计电子装置，其接收第一流量信号和第二流量信号并产生相应的第一燃料流量测量信号和第二燃料流量测量信号。流量计还包括机壳，机壳包括分流器、第一流量传感器元件、第二流量传感器元件、流量计电子装置、入口管道的至少一部分、第一输出管道的至少一部分以及第二输出管道的至少一部分。可由第一流量传感器计量通过第一输出管道的输入流量、可由第二流量传感器计量通过第二输出管道的输入流量、或者同时由第一流量传感器计量通过第一输出管道的输入流量和由第二流量传感器计量通过第二输出管道的输入流量。
根据本发明的实施例，提供了一种形成单输入多输出的流量计的方法。该方法包括提供适于接收流体流的入口管道并提供连接到入口管道上的分流器。分流器将流体流至少分成第一流量和第二流量。还方法还包括提供连接到分流器上、包括第一输出管道并配置为对应于第一流量产生第一流量信号的第一流量传感器元件。该方法进一步包括提供至少一个连接到分流器上、包括第二输出管道并配置为对应于第二流量产生第二流量信号的第二流量传感器元件。可由第一流量传感器计量通过第一输出管道的输入流量、可由第二流量传感器计量通过第二输出管道的输入流量、或者同时由第一流量传感器计量通过第一输出管道的输入流量和由第二流量传感器计量通过第二输出管道的输入流量。
一方面，第一流量传感器元件和第二流量传感器元件包括科里奥利流量计传感器元件。
另一方面，流体流包括燃料或替代燃料，例如压缩天然气(CNG)或者液化天然气(LPG)。
再一方面，流量计还包括机壳，机壳包括分流器、第一流量传感器元件、第二流量传感器元件、入口管道的至少一部分、第一输出管道的至少一部分以及第二输出管道的至少一部分。
又一方面，分流器将流体流分成第一流量和第二流量，其中第一流量和第二流量之间的夹角大约是45度。
又另一方面，分流器将流体流分成第一流量和第二流量，其中第一流量和第二流量之间的夹角大约是90度。
再另一方面，第一流量传感器元件和第二流量传感器元件包括至少一个用于传输第一流量的第一流量管道、至少一个用于传输第二流量的第二流量管道、用于使所述至少一个的第一流量管道发生振动的第一驱动器、用于使所述至少一个的第二流量管道发生振动的第二驱动器、用于测量该至少一个的第一流量管道所产生的振动并产生第一流量信号的两个或多个机电传感器、以及用于测量该至少一个的第二流量管道所产生的振动并产生第二流量信号的两个或多个机电传感器。
另一方面，流量计还包括流量计电子装置，其接收第一流量信号和第二流量信号，并生成对应的第一燃料流量测量值和对应的第二燃料流量测量值。
附图说明
图1显示的是包括流量计设备和流量计电子装置的科里奥利流量计。
图2是根据本发明的实施例的单输入多输出的流量计的示意图。
图3是根据本发明的另一实施例单输入多输出的流量计的示意图。
图4显示了本发明实施例的机壳的表面，该机壳包括入口管道、第一输出管道和第二输出管道。
具体实施方式
图1-4以及下面的说明书部分描述了教授本领域技术人员制作和使用本发明的最佳模式的特定实施例。为了教授创造性原理，一些常规的方面已经被简化或者忽略了。本领域技术人员能够从落入到本发明的范围的这些实施例获得启示进行变形。本领域技术人员可意识到下面所描述的特征可以以另外的方式组合来形成本发明的多种变形。因此，本发明不限于下面所描述的特定实施例，而是由权利要求和它们的等同替换进行限定。
图1显示了包括流量计设备10和流量计电子装置20的科里奥利流量计5。流量计电子装置20通过导线100连接到流量计设备10，以提供流过路径26的密度、质量流速、体积流速、总的质量流速、温度和其它信息。对本领域技术人员而言显而易见的是不管驱动器、机电传感器、流体管道的数量或者不论振动的操作模式，本发明可以应用在任意类型的科里奥利流量计中。
流量计设备10包括一对法兰101和101′、歧管102和102′、驱动器104、机电传感器105和105′、流体管道103A和103B。驱动器104和机电传感器105和105′连接到流体管道103A和103B。
法兰101和101′固定到歧管102和102′上。歧管102和102′被固定到垫片106的相对端上。垫片106保持着歧管102和102′之间的间距，以便防止流体管道103A和103B内产生不理想的振动。当流量计设备10插入到承载着要测量原料的管道系统(图中未示)时，原料通过法兰101进入到流量计设备10中，流过入口歧管102，通过歧管所有原料被导引进入流体管道103A和103B内，流体流过流体管道103A和103B并折回到出口歧管102′，其通过法兰101′离开流量计设备10。
选择流体管道103A和103B并将它们恰当的安装到入口歧管102和出口歧管102′上，以便基本上具有相同的质量分布、转动惯量、以及分别绕轴线W-W和W′-W′的弯曲轴线的弹性模量。流体管道从歧管处以基本平行的模式向外延伸。
流体管道103A和103B绕它们各自的弯曲轴线W和W′在相反方向上被驱动器104驱动，并被称为流量计的第一异相弯曲模式。驱动器14可包括很多已知装置中的一个，例如安装到流体管道103A上的磁体以及安装到流体管道103B上的反接线圈。交流电流过反接线圈，促使两个管道都发生振动。由流量计电子装置20发射合适的驱动信号，经过导线110到达驱动器104。
流量计电子装置20分别接收导线111和111′上的信号。流量计电子装置20在导线110中发出驱动信号，驱使驱动器104使流体管道103A和103B发生振动。为了计算质量流速，流量计电子装置20处理来自机电传感器105和105′的左右速度信号。路径26提供输入和输出装置，以便于流量计电子装置20与操作者或者其它电子系统进行交互。关于图1的说明仅仅是提供科里奥利流量计的操作示例，并不意欲限定本发明的主旨。
图2是根据本发明的实施例的单输入多输出的流量计200的示意图。如图所示，流量计200可包括双输出流量计，或者包括多于两个输出端。流量计200可用于计量流体(如燃料)的第一流量和第二流量。燃料可包括传统燃料，例如汽油和柴油，并进一步包括替代燃料，例如压缩天然气(CNG)、液化石油气(LPG)以及汽油和柴油的其它替代产品，包括那种包含不同比例的液化和气态成份的燃料。然而，可以预期的是可以计量其它流体原料，并且落入说明书和权利要求书的范围内。
流量计200包括机壳201、入口管道202、分流器203、第一流量传感器元件204和对应的第一输出管道206、至少一个第二流量传感器元件205和对应的第二输出管道207以及流量计电子装置20。
机壳201包括分流器203、第一流量传感器元件204、第二流量传感器元件205、入口管道202的至少一部分、第一输出管道206的至少一部分以及第二输出管道207的至少一部分。应当理解的是，在一些实施例中，入口管道202、第一输出管道206和第二输出管道207可延伸到机壳201外。
分流器203连接到入口管道202上，并进一步连接到第一流量传感器204和第二流量传感器205上。第一流量传感器204连接到第一输出管道206，同时第二流量传感器205连接到第二输出管道207。流体流入入口管道202和分流器203。在分流器203处，流体流恰好的流过第一流量传感器204，并恰好的流过第二流量传感器205，或者同时流过第一流量传感器204和第二流量传感器205。流体流流过第一流量传感器204和第二流量传感器205中的一个或两个，并从第一输出管道206和第二输出管道207中一个或两个离开。第一流量信号和/或第二流量信号由第一流量传感器204和第二流量传感器205生成，并通过导线100a和/或100b传递到流量计电子装置20。流量计电子装置20接收第一流量信号和/或第二流量信号，并生成相应的第一燃料流量测量和/或相应的第二燃料流量测量。第一和第二燃料流量测量值可被流量计电子装置20采用以推导燃料交易量，并可被进一步经由路径26传递到操作者或其它计算装置。结果，可由第一流量传感器204计量通过第一输出管道206的输入流量、可由第二流量传感器205计量通过第二输出管道207的输入流量、或者同时由第一流量传感器204计量通过第一输出管道206的输入流量和由第二流量传感器205计量通过第二输出管道207的输入流量。应当理解的是，流量计200包括多于两个输出管道和多于两个流量传感器元件。
分流器203将输入流量分成第一流量和第二流量。在分流器203的一个实施例中，分流器分隔开两股流体，其中第一流量和第二流量之间的夹角大约是45度。在另一实施例中，分流器203分隔开两股流体，其中第一流量和第二流量之间的夹角大约是90度。应当理解的是，给出的这两个夹角只是示例。其它角度也是可以预期的，并且落入说明书和权利要求书的范围内。
第一流量传感器204和第二流量传感器205包括任意方式的流量传感器元件。在一个实施例中，第一流量传感器204和第二流量传感器205包括科里奥利流量计传感器元件。在一个实施例中，为了避免出现稳定和性能问题，第一流量传感器204和第二流量传感器205可被设计为其中这两个传感器元件具有稍稍不相同的振动特性。
在图示的实施例中，第一流量传感器204包括至少一个用于传输第一流量的第一流量管道103a，第二流量传感器205包括至少一个用于传输第二流量的第二流量管道103b。如图所示，该至少一个的第一流量管道103a和至少一个的第二流量管道103b可包括双管流量计元件。可选择的是，在另一个实施例中，该至少一个的第一流量管道103a和至少一个的第二流量管道103b可包括单管流量计元件，并可进一步包括两个相应的平衡管(如图3所示)。单流体管道的实施例可在所测量流体仅具有很窄范围的密度的情况下被采用。
如图所示，在一个实施例中，流量传感器204和205包括大体为U型的流体管道(或多个)。可选择的是，在图4所示的实施例中(下文)，流量传感器204和205包括基本上笔直的流体管道(或多个)。然而，也可以采用其它形状，落入本发明说明书和权利要求书的范围内。
第一流量传感器元件204还包括使所述至少一个的第一流量管道103a发生振动的第一驱动器104a和用于测量该至少一个的第一流量管道103a的振动并产生第一流量信号的两个或多个第一机电传感器105a和105a′。类似的，第二流量传感器元件205还包括使所述至少一个的第二流量管道103b发生振动的第一驱动器104b和用于测量该至少一个的第二流量管道103b的振动并产生第二流量信号的两个或多个第二机电传感器105a和105a′。
在一些实施例中，为了防止任何出口处的流动变化影响来自其它出口的流动原料的可用性，流量计200可包含一定的压力调节方式。因此，可在流量传感器204和205等的上游处的任何一点上(包括在入口管道202之前)包括合适的压力调节器(或者多个压力调节器)。可选择的是，在流量传感器204和205等的下游可包括一个或多个压力调节器。
图3是根据本发明的另一实施例的单输入多输出的流量计200的示意图。与前一幅图相同的部件采用相同的附图标记。在这一实施例中，第一流量传感器元件204和第二流量传感器元件205包括单管流量计，流量计包括连接到平衡梁304a和304b上的笔直的流动管道303a和303b。利用第一法兰310a和311a以及第二法兰310b和311b，笔直的流动管道303a和303b可固定到分流器203、第一输出管道206和第二输出管道207上。
图4显示了本发明实施例的机壳201的表面，该机壳包括入口管道202、第一输出管道206和第二输出管道207。在该实施例中，入口管道202、第一输出管道206和第二输出管道207都位于机壳201的同一个外表面上。然而，应当理解的是，在可选择的实施例中，入口管道202、第一输出管道206和第二输出管道207可以不相同的设置在流量计200的分开或不同的外部表面上。入口管道202、第一输出管道206和第二输出管道207包括使外部管道可拆卸的安装到流量计200上的螺纹(例如管道螺纹)。
如果需要，为了体现优势，本发明的任意实施例均可采用本发明的单输入多输出燃料流量计。本发明提供可以实现燃料计量和替代燃料配发的燃料流量计，本发明提供一种燃料流量计，其能够计量第一和第二燃料流量。
优选的是，由于共享元件，可降低燃料流量计的成本。在一个实施例中，本发明可采用单个机壳和通道。由于两个分开的流量传感器元件放置在单个机壳内，可降低燃料流量计(以及整个流量计系统)的整体尺寸，由此降低将传感器安装到汽油泵上的成本。另外，将双传感器元件系统设置在一个箱体内也提供了这样一种机会，即利用单个电子装置来驱动和测量双流体流动。

Claims (23)

1.一种单输入多输出的流量计(200)，包括：
适于接收流体流的入口管道(202)；
连接到入口管道(202)的分流器(203)，分流器(203)将流体流至少分成第一流量和第二流量；
第一流量传感器元件(204)，其连接到分流器(203)、包括第一输出管道(206)、并配置为对应于第一流量产生第一流量信号；
至少一个第二流量传感器元件(205)，其连接到分流器(203)、包括第二输出管道(207)、并配置为对应于第二流量产生第二流量信号；
其中：输入流量可仅仅流经第一输出管道(206)且由第一流量传感器元件(204)计量、可仅仅流经第二输出管道(207)且由第二流量传感器元件(205)计量、或者可同时流经第一输出管道(206)且由第一流量传感器元件(204)计量并且流经第二输出管道(207)且由第二流量传感器元件(205)计量。
2.根据权利要求1所述的流量计(200)，其特征在于：第一流量传感器元件(204)和第二流量传感器元件(205)包括科里奥利流量计传感器元件。
3.根据权利要求1所述的流量计(200)，流体流包括燃料或替代燃料，所述替代燃料包括压缩天然气或者液化天然气。
4.根据权利要求1所述的流量计(200)，还包括机壳(201)，其包括分流器(203)、第一流量传感器元件(204)、第二流量传感器元件(205)、入口管道(202)的至少一部分、第一输出管道(206)的至少一部分以及第二输出管道(207)的至少一部分。
5.根据权利要求1所述的流量计(200)，其特征在于：分流器(203)将流体流分成第一流量和第二流量，其中第一流量和第二流量之间的夹角是45度。
6.根据权利要求1所述的流量计(200)，其特征在于：分流器(203)将流体流分成第一流量和第二流量，其中第一流量和第二流量之间的夹角是90度。
7.根据权利要求1所述的流量计(200)，还包括接收第一流量信号和第二流量信号的流量计电子装置(20)。
8.根据权利要求1所述的流量计(200)，第一流量传感器元件(204)和第二流量传感器元件(205)包括：
至少一个第一流量管道(103a)，用于传输第一流量；
至少一个第二流量管道(103b)，用于传输第二流量；
第一驱动器(104a)，用于使所述至少一个的第一流量管道(103a)发生振动；
第二驱动器(104b)，用于使所述至少一个的第二流量管道(103b)发生振动；
两个或多个机电传感器(105a、105a′)，用于测量该至少一个的第一流量管道(103a)所产生的振动并产生第一流量信号；
两个或多个机电传感器(105b、105b′)，用于测量该至少一个的第二流量管道(103b)所产生的振动并产生第二流量信号。
9.根据权利要求1所述的流量计(200)，还包括：流量计电子装置(20)，其接收第一流量信号和第二流量信号，并生成对应的第一流量测量值和对应的第二流量测量值。
10.一种单输入多输出的流量计(200)，包括：
适于接收流体流的入口管道(202)；
连接到入口管道(202)的分流器(203)，分流器(203)将流体流至少分成第一流量和第二流量；
第一流量传感器元件(204)，其连接到分流器(203)、包括第一输出管道(206)、并配置为对应于第一流量产生第一流量信号；
至少一个第二流量传感器元件(205)，其连接到分流器(203)、包括第二输出管道(207)、并配置为对应于第二流量产生第二流量信号，第二流量传感器元件(205)包括与第一流量传感器元件(204)的第一振动特性不同的第二振动特性；以及
其中：可由第一流量传感器元件(204)计量通过第一输出管道(206)的输入流量、可由第二流量传感器元件(205)计量通过第二输出管道(207)的输入流量、或者同时由第一流量传感器元件(204)计量通过第一输出管道(206)的输入流量和由第二流量传感器元件(205)计量通过第二输出管道(207)的输入流量。
11.根据权利要求10所述的流量计(200)，其特征在于：第一流量传感器元件(204)和第二流量传感器元件(205)包括科里奥利流量计传感器元件。
12.根据权利要求10所述的流量计(200)，其特征在于：流体流包括燃料或替代燃料，所述替代燃料包括压缩天然气或者液化天然气。
13.根据权利要求10所述的流量计(200)，分流器(203)将流体流分成第一流量和第二流量，其中第一流量和第二流量之间的夹角是45度。
14.根据权利要求10所述的流量计(200)，分流器(203)将流体流分成第一流量和第二流量，其中第一流量和第二流量之间的夹角是90度。
15.根据权利要求10所述的流量计(200)，第一流量传感器元件(204)和第二流量传感器元件(205)包括：
至少一个第一流量管道(103a)，用于传输第一流量；
至少一个第二流量管道(103b)，用于传输第二流量；
第一驱动器(104a)，用于使所述至少一个的第一流量管道(103a)发生振动；
第二驱动器(104b)，用于使所述至少一个的第二流量管道(103b)发生振动；
两个或多个机电传感器(105a、105a′)，用于测量该至少一个的第一流量管道(103a)所产生的振动并产生第一流量信号；
两个或多个机电传感器(105b、105b′)，用于测量该至少一个的第二流量管道(103b)所产生的振动并产生第二流量信号。
16.一种形成单输入多输出的流量计(200)的方法，该方法包括：
提供适于接收流体流的入口管道(202)；
提供连接到入口管道(202)上的分流器(203)，分流器(203)将流体流至少分成第一流量和第二流量；
提供第一流量传感器元件(204)，其连接到分流器(203)上、包括第一输出管道(206)并配置为对应于第一流量产生第一流量信号；以及
提供至少一个第二流量传感器元件(205)，其连接到分流器(203)上、包括第二输出管道(207)并配置为对应于第二流量产生第二流量信号；
其中：输入流量可仅仅流经第一输出管道(206)且由第一流量传感器元件(204)计量、可仅仅流经第二输出管道(207)且由第二流量传感器元件(205)计量、或者可同时流经第一输出管道(206)且由第一流量传感器元件(204)计量并且流经第二输出管道(207)且由第二流量传感器元件(205)计量。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：第一流量传感器元件(204)和第二流量传感器元件(205)包括科里奥利流量计传感器元件。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：流体流包括燃料或替代燃料，所述替代燃料包括压缩天然气或者液化天然气。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：
提供机壳(201)，其包括：分流器(203)、第一流量传感器元件(204)、第二流量传感器元件(205)、入口管道(202)的至少一部分、第一输出管道(206)的至少一部分以及第二输出管道(207)的至少一部分；并且
提供流量计电子装置(20)，其接收第一流量信号和第二流量信号，并生成对应的第一流量测量值和对应的第二流量测量值。
20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：分流器(203)将流体流分成第一流量和第二流量，其中第一流量和第二流量之间的夹角是45度。
21.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：分流器(203)将流体流分成第一流量和第二流量，其中第一流量和第二流量之间的夹角是90度。
22.根据权利要求16所述的方法，还包括提供接收第一流量信号和第二流量信号的流量计电子装置(20)的步骤。
23.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：第二流量传感器元件包括与第一流量传感器元件的第一振动特性不同的第二振动特性。
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