CN101273248A - 具有弹性连结部件及基座的三维模式振动的直管式科里奥利流量计 - Google Patents

具有弹性连结部件及基座的三维模式振动的直管式科里奥利流量计 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种直管式科里奥利流量计(21)，其具有：直管状的流量测定管(3)、以三维振动模式进行驱动的驱动装置(7)、检测与科里奥利力成比例的相位差的一对检测机构(8)、具有刚性的基座(22)及具有弹性的弹性连结部件(23)。若将流量测定管(3)的轴向设为Z轴、驱动装置(7)的驱动方向设为X轴、与Z轴及X轴正交的方向设为Y轴，则弹性连结部件(23)是相比X轴方向及Y轴方向的各刚性、Z轴方向的刚性低的弹性体，而且是相比以Z轴为中心的旋转方向及以X轴为中心的旋转方向的各刚性、以Y轴为中心的旋转方向的刚性低的弹性体。

Description

具有弹性连结部件及基座的三维模式振动的直管式科里奥利流量计
技术领域
本发明涉及一种直管式科里奥利流量计，其通过检测与作用于流量测定管的科里奥利力成比例的相位差及/或振动频率，获得被测定流体的质量流量及/或密度，详细地说，涉及使直管(流量测定管)以三维模式振动并且在结构上具有弹性连结部件及基座的直管式科里奥利流量计。
背景技术
直管式科里奥利流量计构成为，对两端被支承的直管(流量测定管)的中央部施加垂直于直管轴的方向的振动时，获得在直管的支承部和中央部之间因科里奥利力而产生的直管的位移差即相位差信号，基于该相位差信号来检测质量流量。这样的直管式科里奥利流量计具有简单、紧凑且牢固的结构(例如，参照日本特许第2786829号公报)。
在图13中，以往的直管式科里奥利流量计1具有：外筒2、流量测定管(内管)3、平衡装置(外管)4、连结块5、板簧6、驱动装置7、检测器(检测机构)8以及未图示的配重等。流量测定管3在其两端部具有形成为喇叭状的扩大开口部9。另外，流量测定管3在两端部的扩大开口部9之间具有笔直的直管部10。
在流量测定管3的直管部10的外侧设有平衡装置4。流量测定管3的直管部10和平衡装置4在平衡装置4的两端部利用连结块5同轴地接合。连结块5作为刚体设置。利用直管部10和平衡装置4形成双重管构造。外筒2形成为可在其内部收纳双重管构造。外筒2的两端部形成为向流量测定管3的扩大开口部9收窄。外筒2的两端部与扩大开口部9熔接。并且，外筒2的两端部和扩大开口部9液密地固定在一起。在扩大开口部9的开口端部熔接有连接凸缘11。图中的扩大开口部9形成为具有弹簧作用。
板簧6具有与流量测定管3的直管部10正交的面，一端固定在连结块5上，另一端固定在外筒2的内壁上。另外，板簧6配置于与共振振动方向正交的方向上。驱动装置7安装于流量测定管3和平衡装置4的中央位置。驱动装置7以相互相反相位的耦合振动频率驱动流量测定管3的直管部10和平衡装置4。检测器8安装于驱动装置7的左右对称位置。未图示的配重安装于驱动装置7的相反侧的位置。更详细地说，未图示的配重安装于驱动装置7的驱动方向上。未图示的配重设计成，可将连结块5周围的流量测定管3的固有振动频率和平衡装置4的固有振动频率调整为相等。
在上述结构中，由流量测定管3和平衡装置4构成的共振系统被板簧6支承。另外，从共振系统延长的直管部10端部的扩大开口部9在连接凸缘11的位置上得到支承。因此，流量测定管3在多个点得到支承。这种结构的直管式科里奥利流量计1，在未图示的被测定流体流过流量测定管3的状态下使驱动装置7进行共振驱动，利用检测器8检测与科里奥利力成比例的相位差信号，从而可测定质量流量。在直管式科里奥利流量计1中，利用驱动装置7的共振驱动，在共振系统中形成驻波。上述的各支承点成为振动的节点部。
在以往的直管式科里奥利流量计1中，为了提高耐振性和消除振动泄漏，通过设置在相对于流量测定管3的振动相反的方向上振动的质点即平衡装置4，来抵消振动。另外，在以往的直管式科里奥利流量计1中，采用将驱动装置7和检测器8不设置在外筒2上而是设置在平衡装置4上的结构，并且，采用经由连结块5将设置有驱动装置7和检测器8的平衡装置4不与外筒2固定而是分别与流量测定管3的两个部位固定的结构(使得在相对于直管式科里奥利流量计1作用干扰时，不直接在检测器8上重叠噪音。另外，使最容易振动的低次弯曲振动(因干扰而生成的最主要的模式)和驱动模式不相同)。并且，在以往的直管式科里奥利流量计1中，通过设置板簧6而固定连结块5的位置，结果确定了振动的方向性(通过设置板簧6，在振动时，旋转中心存在于连结块5)。
但是，在采用如上所述结构的以往的直管式科里奥利流量计1时，因连结流量测定管3和平衡装置4的连结块5如上所述是刚体，故存在如下问题。即，一旦在流量测定管3产生轴向力，则在一对连结块5之间、以及流量测定管3的两端和连结块5之间产生局部应力，因情况不同而可能存在如下问题，即，有可能在流量测定管3上残留应力、或导致流量测定管3产生塑性变形。
下面，使用示意图说明作用于流量测定管3的轴向应力。另外，为了便于理解因轴向应力而产生的问题，在以下的说明中忽略扩大开口部9的功能(弹簧作用)进行说明。图14(a)～(d)是表示使在流量测定管3内部流动的被测定流体的温度上升时的流量测定管3和平衡装置4的状态的示意图，图14(e)是表示流量测定管3、平衡装置4、连结块5及板簧6的位置关系的立体图。
在流量测定管3中流过被测定流体并使驱动装置7进行共振驱动时，流量测定管3及平衡装置4以图14(a)所示的轨迹振动。在被测定流体的温度未上升的状态下，整体的温度是均匀的(未产生温度变化)，此时，在一对连结块5之间、及流量测定管3的两端和连结块5之间，轴向应力还未产生(驱动中因振动而产生的应力另外作用)。
被测定流体继续流动并使其温度上升时，因温度变化而在流量测定管3上产生欲向轴向伸长的力。与此相对，在上述温度变化的热量没有完全传到的平衡装置4上，不会产生流量测定管3那么大的伸长力，结果，连结块5之间的距离几乎保持不变。因此，如图14(b)所示，在流量测定管3上，除了因振动而产生的应力之外，还产生成为压缩力的局部轴向应力。
此后，受到因温度变化而产生的热量影响的平衡装置4向轴向伸长，随之，连结块5之间的距离也增长，在连结块5之间产生的轴向应力如图14(c)所示被缓和。但是，因流量测定管3的两端和连结块5之间的、成为压缩力的轴向应力反而增大，故在流量测定管3上局部作用大的轴向应力。
当整体的温度变均匀、流量测定管3的固定端之间的距离也伸长时，则如图14(d)所示，在整个流量测定管3上，轴向应力消失，结果状态变稳定。
图15(a)～(d)是表示使在流量测定管3内部流动的被测定流体的温度下降时的流量测定管3和平衡装置4的状态的示意图。图15(a)表示被测定流体的温度高而整体的温度均匀的状态，在该状态下，在整个流量测定管3上都不作用轴向应力。
使被测定流体的温度下降时，因温度变化而在流量测定管3上产生欲向轴向收缩的力。与此相对，平衡装置4的长度即连结块5之间的距离和流量测定管3的固定端之间的距离未看到变化，故如图15(b)所示，在流量测定管3上作用成为拉伸力的局部轴向应力。
此后，受到因温度变化而产生的热量影响的平衡装置4向轴向收缩，随之，连结块5之间的距离也缩短，在连结块5之间产生的轴向应力如图15(c)所示得到缓和。但是，因流量测定管3的两端和连结块5之间的、成为拉伸力的轴向应力反而增大，故在流量测定管3上局部作用大的轴向应力。
当整体的温度变均匀、流量测定管3的固定端之间的距离也缩短时，则如图15(d)所示，在整个流量测定管3上，轴向应力消失，结果状态变稳定。
由以上说明可知，以往的直管式科里奥利流量计1难以使作用于流量测定管3的轴向应力向管轴方向分散。因此，以往的直管式科里奥利流量计1应对温度变化的能力较差。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而作出的，目的在于提供一种可以使作用于流量测定管的轴向应力分散的直管式科里奥利流量计。
为了解决上述课题，本发明技术方案1的具有弹性连结部件及基座的三维模式振动的直管式科里奥利流量计特征在于，包括：直管状的流量测定管，供被测定流体流动；驱动装置，以三维振动模式驱动该流量测定管；一对检测机构，检测与作用于所述流量测定管的科里奥利力成比例的相位差；基座，在固定所述驱动装置及所述一对检测机构的各线圈的状态下，位于所述流量测定管的外侧，且具有刚性；以及一对具有弹性的弹性连结部件，在所述流量测定管的既定的两个部位连结所述基座，若将所述流量测定管的轴向设为Z轴、将与该Z轴正交的所述驱动装置的驱动方向设为X轴、并且将与所述Z轴及所述X轴正交的方向设为Y轴，则所述弹性连结部件是下述结构的弹性体：相比所述X轴方向及所述Y轴方向的各刚性，所述Z轴方向的刚性低，而且，相比以所述Z轴为中心的旋转方向及以所述X轴为中心的旋转方向的各刚性，以所述Y轴为中心的旋转方向的刚性低。
技术方案2的本发明，在技术方案1所述的具有弹性连结部件及基座的三维模式振动的直管式科里奥利流量计中，其特征在于，所述弹性连结部件具有：与所述流量测定管连续的第一壁部、与所述基座连续的第二壁部、在所述Y轴方向的端部分别与所述第一壁部及所述第二壁部连续的一对壁连续部，并且，所述第一壁部及所述第二壁部隔开间隔地相对，所述X轴方向的端部利用所述间隔开口。
技术方案3的本发明，在技术方案2所述的具有弹性连结部件及基座的三维模式振动的直管式科里奥利流量计中，其特征在于，所述弹性连结部件的结构为，所述壁连续部的所述X轴方向宽度比所述第一壁部及所述第二壁部的所述X轴方向宽度窄。
技术方案4的本发明，在技术方案1所述的具有弹性连结部件及基座的三维模式振动的直管式科里奥利流量计中，其特征在于，所述弹性连结部件是与所述流量测定管连续的纺锤状的平板结构，在所述基座上设有用于固定所述弹性连结部件的所述Y轴方向的端部的托架，该Y轴方向的端部经由该基座的开口部向基座外侧突出。
技术方案5的本发明，在技术方案1～技术方案4中的任一项所述的具有弹性连结部件及基座的三维模式振动的直管式科里奥利流量计中，其特征在于，所述基座是剖面为矩形的筒状体。
技术方案6的本发明，在技术方案1～技术方案5中的任一项所述的具有弹性连结部件及基座的三维模式振动的直管式科里奥利流量计中，其特征在于，所述流量测定管、所述基座、及所述弹性连结部件是线膨胀系数相同的结构体。
根据本发明，作为对流量测定管的驱动模式，采用弯曲的三维振动模式。三维模式振动是即便没有以往的平衡装置也可使振动泄漏最小的驱动模式，这正是采用它的理由。用于固定驱动装置及检测机构的各线圈的基座，例如经由弹性连结部件设于成为流量测定管本来就具有的三维模式的节点位置的两个部位。该基座作为在使驱动装置进行驱动而使流量测定管振动时也不振动、可保持恒定位置的部件而设置。基座除采用圆筒体的结构之外，在本发明中以提高刚性为目的，也可采用剖面为矩形的筒状体的结构。
弹性连结部件为了将基座与流量测定管连结而设置。另外，弹性连结部件为了使作用于流量测定管的轴向应力向整体分散而设置。这样的弹性连结部件作为对于获得应对温度变化能力强的结构而言有用的部件而设置。弹性连结部件的结构设定为，在流量测定管的轴向上刚性弱、而在其他方向上刚性强。另外，为了不妨碍三维模式振动的动作，弹性连结部件设定成，相对于振动方向为旋转自由的支承端。
此外，本发明为了构成为应对温度变化能力更强的结构，优选使流量测定管、基座及弹性连结部件的线膨胀系数相同。另外，检测机构并不限于线圈及磁铁的结构。例如，也可为加速度传感器、光学机构、静电容式、应变式(压电式)等检测位移、速度、加速度中的任一个的机构。
根据技术方案1所述的本发明，具有可使作用于流量测定管的轴向应力分散的效果。因此，具有相比以往可提高应对温度变化的能力的效果。此外，根据技术方案1所述的本发明，具有可不需要以往所使用的平衡装置的效果。由此，具有可消除不平衡的效果，该不平衡因被测定流体的密度变化和平衡装置的惯性矩(质量)而产生，即，因即便被测定流体的密度变化、平衡装置的惯性矩也不变而引起。因此，具有可消除仪器误差偏移或偏差，进而还可消除相对于密度计测(频率)的偏移的效果。
根据技术方案2～技术方案4所述的本发明，具有可提供形态更好的弹性连结部件的效果。另外，根据技术方案5所述的本发明，具有可提高基座的刚性的效果。另外，根据技术方案6所述的本发明，具有在因温度变化而引起的伸长、收缩中可消除部件间的偏差的效果。
附图说明
图1是表示本发明的具有弹性连结部件及基座的三维模式振动的直管式科里奥利流量计的一实施方式的图，(a)是直管式科里奥利流量计的剖视图，(b)是表示流量测定管、基座和弹性连结部件的位置关系的立体图。
图2(a)～(d)是表示使在图1的直管式科里奥利流量计的流量测定管内部流动的被测定流体的温度上升时的流量测定管、基座和弹性连结部件的状态的示意图。
图3(a)～(d)是表示使在图1的直管式科里奥利流量计的流量测定管内部流动的被测定流体的温度下降时的流量测定管、基座和弹性连结部件的状态的示意图。
图4是表示图1的弹性连结部件的其他例子的立体图。
图5是表示图1的弹性连结部件及基座的其他例子的立体图。
图6是表示图5的弹性连结部件的其他例子的立体图。
图7是表示图5的弹性连结部件的其他例子的立体图。
图8是表示图5的弹性连结部件的其他例子的立体图。
图9(a)是表示图1的弹性连结部件及基座的其他例子的立体图，(b)是弹性连结部件的主视图，(c)是检测器的固定位置的说明图。
图10(a)是表示图9的弹性连结部件及基座的其他例子的立体图，(b)是弹性连结部件的主视图。
图11是表示图9的弹性连结部件及基座的其他例子的立体图。
图12是表示图11的弹性连结部件及基座的其他例子的立体图。
图13是现有技术例的直管式科里奥利流量计的剖视图。
图14(a)～(d)是表示使在图13的直管式科里奥利流量计的流量测定管内部流动的被测定流体的温度上升时的流量测定管和平衡装置的状态的示意图，图14(e)是表示流量测定管、平衡装置、连结块及板簧的位置关系的立体图。
图15(a)～(d)是表示使在图13的直管式科里奥利流量计的流量测定管内部流动的被测定流体的温度下降时的流量测定管和平衡装置的状态的示意图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明。图1是表示本发明的具有弹性连结部件及基座的三维模式振动的直管式科里奥利流量计的一实施方式的图，(a)是直管式科里奥利流量计的剖视图，(b)是表示流量测定管、基座和弹性连结部件的位置关系的立体图。另外，图2及图3的各(a)～(d)是表示使在图1的直管式科里奥利流量计的流量测定管内部流动的被测定流体的温度上升、下降时的流量测定管、基座和弹性连结部件的状态的示意图。
在图1中，首先举出与现有技术例相同的构成部件，即，本发明的直管式科里奥利流量计21具有：外筒2、流量测定管3、驱动装置7、一对检测器(检测机构。在此仅图示一个)8、一对连接凸缘11(在此仅图示一个)(省略其他的一般性构成部件)。另外，本发明的直管式科里奥利流量计21具有成为主要构成部件的基座22、及用于将该基座22与流量测定管3连结的一对弹性连结部件23。
本发明的直管式科里奥利流量计21即便不设置以往的平衡装置4(参照图13)也可使振动泄漏最小，另外，为了相比以往提高应对温度变化的能力，下述两点成为其特征，即，利用弯曲的三维模式振动来驱动流量测定管3、和在构成部件中增加基座22及弹性连结部件23。此外，作为结构特征，可举出如下一点，即，即便不设置以往的板簧6(参照图13)，也能使弹性连结部件23相对于流量测定管3的振动方向为旋转自由的支承端。以下说明各构成部件。
外筒2是所谓的壳体，具有能应对弯曲或扭曲的牢固结构。外筒2形成为其大小可收纳流量测定管3。外筒2形成为可保护流量测定管3等的流量计主要部分即传感器单元部分。在这样的外筒2的内部填充有氩气等非活性气体。通过填充非活性气体，可防止向流量测定管3等上结露。
流量测定管3具有笔直的直管部10、和与该直管部10两端连续的喇叭状的扩大开口部9(在此仅图示一个)。在直管部10上固定有构成驱动装置7的磁铁7a、和构成检测器8的相同的磁铁8a。构成驱动装置7的磁铁7a固定于直管部10的中央位置。另一方面，构成检测器8的磁铁8a分别固定于磁铁7a两侧的、距磁铁7a等间隔的位置。磁铁7a、8a以沿流量测定管3的振动方向突出的方式固定。
流量测定管3根据驱动装置7的驱动以三维振动模式振动(换言之，驱动装置7以三维振动模式驱动流量测定管3)。在本实施方式中，磁铁8a固定于被流量测定管3的三维模式振动中的两个节点夹着的中央的振动部分(但中央的波腹除外)。在扩大开口部9上，利用熔接固定有外筒2的端部和连接凸缘11。
基座22是剖面为矩形的筒状体、且为刚体，配置于与以往的平衡装置4(参照图13)相同的位置。即，基座22配置在流量测定管3的外侧，相对于流量测定管3为非接触状态。在基座22上固定有构成驱动装置7的线圈7b和构成检测器8的相同的线圈8b。构成驱动装置7的线圈7b固定于基座22的中央位置。另一方面，构成检测器8的线圈8b对应磁铁8a的位置分别固定。线圈7b、8b固定在磁铁7a、8b恰好贯穿的位置。
基座22作为在流量测定管3以三维振动模式进行振动期间不振动、而可保持恒定位置的部件而设置(基座22不是以往的平衡装置4那样的共振的部件)。基座22经由弹性连结部件23与流量测定管3连结。
弹性连结部件23分别固定于基座22的两端。弹性连结部件23具有连结基座22及流量测定管3的功能、和作为弹性体的功能。弹性连结部件23例如安装在成为流量测定管3本来就具有的三维模式的节点位置的两个部位(安装位置并不限于节点位置)。
在此，若将流量测定管3的轴向定义为Z轴，将驱动装置7的驱动方向(与流量测定管3的振动方向即Z轴正交)定义为X轴，并将与Z轴及Z轴正交的方向定义为Y轴，则弹性连结部件23的结构形成为，相比X轴方向及Y轴方向的各方向刚性、Z轴方向的刚性低，且相比以Z轴为中心的旋转方向(Rz)及以X轴为中心的旋转方向(Rx)的各方向刚性、以Y轴为中心的旋转方向(Ry)的刚性低。以下，说明弹性连结部件23更为具体的结构。
弹性连结部件23具有：与流量测定管3连续的第一壁部23a、与基座22连续的第二壁部23b、在Y轴方向的端部与第一壁部23a及第二壁部23b连续的一对壁连续部23c。另外，弹性连结部件23的结构形成为，第一壁部23a及第二壁部23b隔开间隔地相对，并且，X轴方向的端部利用所述间隔开口(参照附图标记23d)。一对壁连续部23c形成为，X轴方向的宽度比第一壁部23a和第二壁部23b的X轴方向的宽度窄。壁连续部23c和第一壁部23a的边界部、以及壁连续部23c和第二壁部23b的边界部用平滑的曲线连接形成。弹性连结部件23从Z轴方向看形成为纺锤状。
弹性连结部件23从所述开口(参照附图标记23d)侧看(从X轴方向侧看)，形成为恰似将圆筒向Z轴方向压扁的形状。第一壁部23a及第二壁部23b形成为局部或整体具有曲面。在这样的第一壁部23a上形成有与流量测定管3的直径一致的固定用的通孔23e。另外，在第二壁部23b上形成有相对于流量测定管3避让的避让部分23f。第二壁部23b形成为相对于流量测定管3非接触的状态。
第一壁部23a相对于流量测定管3利用钎焊固定。另外，第二壁部23b也相对于基座22的端部利用钎焊固定(并不限于钎焊)。
作为以上说明的流量测定管3、基座22及弹性连结部件23的材质，例如可举出不锈钢作为一例。作为这三个部件的材质，考虑到因温度变化引起的伸长或收缩，优选选择相同线膨胀系数或线膨胀系数尽可能接近的材质。在本实施方式中，基座22形成为热容量比较小。
在上述结构中，在流量测定管3中流过被测定流体(省略图示)，并且，使驱动装置7驱动而在流量测定管3上引起三维模式振动，则根据检测器8的位置上因科里奥利力而产生的相位差，而通过未图示的信号运算处理部算出质量流量。另外，在本实施方式中，从振动频率还可算出密度。本发明的直管式科里奥利流量计21具有与以往完全相同的流量计功能。
在本发明的直管式科里奥利流量计21中，由以上说明可知，基座22具有高刚性，并且，经由具有上述轴向刚性的弹性连结部件23与流量测定管3连结，所以，在流量测定管3利用驱动装置7的驱动以三维振动模式振动期间，基座22也不振动而是保持恒定位置。以下，参照图2及图3说明对应未图示被测定流体的温度变化的流量测定管3、基座22及弹性连结部件23的作用。
图2(a)示意地表示被测定流体的温度低、直管式科里奥利流量计21整体的温度均匀的状态。并且，表示的是流量测定管3根据驱动装置7的驱动以三维振动模式振动的状态。在这样的状态下，在整个流量测定管3上，轴向应力还未产生(但是，因振动而产生的应力另外作用在流量测定管3上)。
图2(b)示意地表示被测定流体的温度刚上升后的状态。此时，在基座22上，因被测定流体的温度变化而产生的热量还未完全传递过来，故全长没有变化，另外，一对连接凸缘11间(固定端间)的距离也没有变化，结果，在流量测定管3上，产生因被测定流体的温度变化而引起的、成为压缩力的轴向应力。成为压缩力的该轴向应力在整个流量测定管3均匀地作用。理由是，因一对弹性连结部件23为弹性体，故由于其弹性变形，阻止了如现有技术例那样的局部轴向应力的产生。因此，在流量测定管3产生的轴向应力在上述状态下，由于本发明的结构而向流量测定管3的轴向分散。
图2(c)示意地表示使被测定流体的温度上升并经过一段时间后的状态。此时，基座22如上所述热容量比较小，故比较快地受到因温度变化而产生的热量影响，结果，在全长方向产生伸长。因一对弹性连结部件23如上所述构成为，流量测定管3轴向(上述Z轴方向)的刚性比其他方向上低，故上述伸长被弹性变形吸收。在一对弹性连结部件23之间、弹性连结部件23和连接凸缘11(固定端)之间，与现有技术例不同，轴向应力被沿流量测定管3的轴向分散。因此，图2(c)的状态也和图2(b)的状态同样，未产生局部轴向应力(轴向应力从图2(b)的状态开始几乎不变)。
图2(d)示意地表示直管式科里奥利流量计21整体的温度变均匀后的状态。在该状态下，基座22和固定端间的距离与流量测定管3同样地伸长，故此前作用于流量测定管3的轴向应力消失，结果，直管式科里奥利流量计21的状态变稳定。
图3(a)示意地表示被测定流体的温度高、直管式科里奥利流量计21整体的温度均匀的状态。并且，是示意地表示流量测定管3根据驱动装置7的驱动以三维振动模式振动的状态。在这样的状态下，与图2(a)的状态相同，在整个流量测定管3上，轴向应力还未产生(但是，在流量测定管3上，因振动而产生的应力另外作用)。
图3(b)示意地表示被测定流体的温度刚下降后的状态。此时，在基座22上，因被测定流体的温度下降而产生的冷量还未完全传递过来，故全长没有变化，另外，一对连接凸缘11间(固定端间)的距离也没有变化，结果，在流量测定管3上，产生因被测定流体的温度变化而引起的、成为拉伸力的轴向应力。成为拉伸力的该轴向应力在整个流量测定管3上均匀地作用。理由与上述相同，因一对弹性连结部件23为弹性体，故由于其弹性变形，阻止了如现有技术例那样的局部轴向应力的产生。因此，在流量测定管3上产生的轴向应力在上述状态下，借助本发明的结构而被沿流量测定管3的轴向分散。
图3(c)示意地表示使被测定流体的温度下降并经过一段时间后的状态。此时，基座22如上所述热容量比较小，故较快地受到因温度变化而产生的冷量的影响，结果为，在全长方向上产生收缩。因一对弹性连结部件23如上所述构成为，流量测定管3轴向(上述Z轴方向)上的刚性比其他方向上低，故上述收缩被弹性变形吸收。在一对弹性连结部件23之间、弹性连结部件23和连接凸缘11(固定端)之间，与现有技术例不同，轴向应力被沿流量测定管3的轴向分散。因此，图3(c)的状态也和图3(b)的状态同样，未产生局部轴向应力(轴向应力从图3(b)的状态开始几乎不变化)。
图3(d)示意地表示直管式科里奥利流量计21整体的温度变均匀后的状态。在该状态下，因基座22和固定端间距离与流量测定管3同样地收缩，故此前作用于流量测定管3的轴向应力消失，结果，直管式科里奥利流量计21的状态变稳定。
如以上参照图1～图3说明的那样，根据本发明的直管式科里奥利流量计21，即便被测定流体产生温度变化而在流量测定管3上产生伸长或收缩，作用于流量测定管3的轴向应力也会沿流量测定管3的轴向(Z轴方向)分散，故是应对温度变化的能力强的结构，作为流量计而言，具有与以往相比可提高温度特性的优点。
另外，根据本发明的直管式科里奥利流量计21，因构成为以三维振动模式使流量测定管3振动，故具有可将振动泄漏抑制到最小的优点。关于振动泄漏，因本发明的直管式科里奥利流量计21不需要以往使用的板簧6(参照图13)，故还具有可消除经由以往的板簧6而产生的振动泄漏的优点。
并且，根据本发明的直管式科里奥利流量计21，因不需要以往使用的平衡装置4(参照图13)，故具有可消除不平衡的优点，该不平衡因被测定流体的密度变化和平衡装置4的惯性矩(质量)而产生，即，因即便被测定流体的密度变化、平衡装置4的惯性矩也不变而引起。因此，具有下述优点：可消除仪器误差偏移(shift)或偏差，进而还可消除相对于密度计测(频率)的偏移。
此外，根据本发明的直管式科里奥利流量计21，因构成为基座22在流量测定管3振动期间不振动，故相对固定于该基座22的线圈7b、8b而从外筒2进行配线(省略图示)时，不需要使配线具有松弛度(考虑到振动的松弛度)，结果，具有可增大配线设计的自由度的优点。
接着，参照图4说明图1的弹性连结部件23的其他例子。图4是表示其他例子的弹性连结部件的立体图。
在图4中，作为其他例子的弹性连结部件23’具有：与流量测定管3连续的第一壁部23a、与基座22连续的一对第二壁部23b’、在Y轴方向的端部与第一壁部23a及第二壁部23b’连续的一对壁连续部23c。作为其他例子的弹性连结部件23’形成为，与基座22连续的第二壁部23b’的固定相对于图1的弹性连结部件23的第二壁部23b而言稍微有些不同(除涉及该固定的一点之外，其余全部与图1的弹性连接部件23相同)。
弹性连结部件23’的结构形成为，相比X轴方向及Y轴方向的各刚性、Z轴方向的刚性低，且相比以Z轴为中心的旋转方向(Rz)及以X轴为中心的旋转方向(Rx)的各刚性、以Y轴为中心的旋转方向(Ry)的刚性低。如图中所示，第二壁部23b’以插入到基座22的Y轴方向侧壁上形成的槽(省略图示)中的状态被固定。第二壁部23b’相对于基座22的Y轴方向侧壁例如利用钎焊固定。
接着，参照图5说明图1的弹性连结部件及基座的其他例子。图5是表示其他例子的弹性连结部件及基座的立体图。
在图5中，基座32是剖面为圆形的筒状体(圆筒)、且为刚体，配置于与以往的平衡装置4(参照图13)相同的位置。即，基座32配置在流量测定管3的外侧，相对于流量测定管3为非接触状态。在基座32上，虽然未特别图示，但固定有构成驱动装置7的线圈7b和构成检测器8的相同的线圈8b。基座32作为流量测定管3以三维振动模式进行振动期间也不振动、而可保持恒定位置的部件设置。基座32经由弹性连结部件33与流量测定管3连结。
弹性连结部件33分别固定于基座32的两端。弹性连结部件33具有连结基座32及流量测定管3的功能、和作为弹性体的功能。弹性连结部件33例如安装在成为流量测定管3本来就具有的三维模式的节点位置的两个部位(安装位置并不限于节点位置)。弹性连结部件33的结构形成为，相比X轴方向及Y轴方向的各刚性、Z轴方向的刚性低，且相比以Z轴为中心的旋转方向(Rz)及以X轴为中心的旋转方向(Rx)的各刚性、以Y轴为中心的旋转方向(Ry)的刚性低。
弹性连结部件33具有：与流量测定管3连续的第一壁部33a、与基座32连续的第二壁部33b、在Y轴方向的端部与第一壁部33a及第二壁部33b连续的一对壁连续部33c。另外，弹性连结部件33的结构形成为，第一壁部33a及第二壁部33b隔开间隔地相对，并且，X轴方向的端部利用所述间隔开口(参照附图标记33d)。一对壁连续部33c形成为，X轴方向的宽度比第一壁部33a和第二壁部33b的X轴方向的宽度窄。一对壁连续部33c在X轴方向上被切槽而如图所示形成相对的一对狭缝33g。
弹性连结部件33从所述开口(参照附图标记33d)侧看(从X轴方向侧看)，形成恰似将圆筒向Z轴方向压扁的形状。第一壁部33a及第二壁部33b形成为局部或整体具有曲面。在这样的第一壁部33a上，形成有与流量测定管3的直径一致的固定用的通孔33e。另外，在第二壁部33b上形成有相对于流量测定管3避让的圆形避让部分33f。第二壁部33b形成为相对于流量测定管3为非接触状态。
在第一壁部33a及第二壁部33b的中央，分别形成有向Y轴方向延伸的一对肋33h。第一壁部33a侧的肋33h，除相对于第一壁部33a固定之外，还相对于流量测定管3固定。另外，第二壁部33b侧的肋33h，除相对于第二壁部33b固定之外，也相对于基座32固定。肋33h作为用于调整弹性连结部件33的Z轴方向刚性的机构而设置。关于弹性连结部件33的固定，与其他例子同样地，利用钎焊固定。
基座32及弹性连结部件33的作用效果与图1～图4的说明相同，在此省略说明。另外，通过基座32和图1的弹性连结部件23的组合、或弹性连结部件33和图1的基座22的组合而产生的作用效果也相同，同样地省略说明。并且，以下说明的各弹性连结部件的作用效果也相同，同样地省略说明。
接着，参照图6说明图5的弹性连结部件的其他例子。图6是表示其他例子的弹性连结部件的立体图。
在图6中，弹性连结部件33’的肋33h’的配置与图5的情况不同。即，肋33h’与第一壁部33a及第二壁部33b的X轴方向的端部相连。因此，这一点与图5的情况不同。另外，肋33h’不相对于流量测定管3及基座32固定，这一点也与图5的情况不同。
接着，参照图7说明图5的弹性连结部件的其他例子。图7是表示其他例子的弹性连结部件的立体图。
在图7中，弹性连结部件43分别固定于基座32的两端。弹性连结部件43具有连结基座32及流量测定管3的功能和作为弹性体的功能。弹性连结部件43例如安装在成为流量测定管3本来就具有的三维模式的节点位置的两个部位(安装位置并不限于节点位置)。弹性连结部件43的结构形成为，相比X轴方向及Y轴方向的各刚性、Z轴方向的刚性低，且相比以Z轴为中心的旋转方向(Rz)及以X轴为中心的旋转方向(Rx)的各刚性、以Y轴为中心的旋转方向(Ry)的刚性低。
弹性连结部件43具有：与流量测定管3连续的第一壁部43a、与基座32连续的第二壁部43b、在Y轴方向的端部与第一壁部43a及第二壁部43b连续的一对壁连续部43c。另外，弹性连结部件43的结构形成为，第一壁部43a及第二壁部43b隔开间隔地相对，并且，X轴方向的端部利用所述间隔开口(参照附图标记43d)。一对壁连续部43c在X轴方向上被切槽而如图所示形成相对的一对狭缝43g。一对壁连续部43c因狭缝43g的存在而形成为，X轴方向的宽度局部比第一壁部43a和第二壁部43b的X轴方向的宽度窄。
弹性连结部件43形成为俯视呈大致矩形。在第一壁部43a上形成有与流量测定管3的直径一致的固定用的通孔43e。另外，在第二壁部43b上形成有相对于流量测定管3避让的圆形避让部分43f。第二壁部43b形成为，相对于流量测定管3为非接触状态。关于弹性连结部件43的固定，与其他例子同样地，利用钎焊固定。
接着，参照图8(a)～(f)说明图5的弹性连结部件的其他例子。图8(a)～(f)是表示其他例子的弹性连结部件的立体图。
图8(a)的弹性连结部件53基本与图1的弹性连结部件23相同，形成为纺锤状。图8(b)的弹性连结部件63形成为一对壁连续部63c分别向流量测定管3及基座32的轴向延伸的形状。图8(c)的弹性连结部件73形成为一对壁连续部73c呈大致筒状的形状。图8(d)的弹性连结部件83形成为从图7的弹性连结部件43中除去狭缝43g的形状。另外，图8(d)的弹性连结部件83形成为将图7的弹性连结部件43的第一壁部43a及第二壁部43b的间隔缩窄的形状。图8(e)的弹性连结部件93形成为一对壁连续部93c向基座32的轴向延伸的形状。图8(f)的弹性连结部件103相对于图8(b)的弹性连结部件63变化而形成为使第一壁部103a及第二壁部103b具有刚性的形状。
接着，参照图9说明图1的弹性连结部件及基座的其他例子。图9(a)是表示其他例子的弹性连结部件及基座的立体图。另外，图9(b)是(a)的弹性连结部件的主视图、图9(c)是检测器的固定位置的说明图。图9的例子表示检测器8的固定位置处于被流量测定管3的三维模式振动中的两个节点F和固定端K夹着的振动部分时的例子(在检测器8固定于被两个节点F夹着的中央的振动部分(但波腹H除外)的情况下也能适用)。
在图9中，由该图可知，基座112及弹性连结部件113具有与上述几个例子稍微不同的结构。以下，具体地说明基座112及弹性连结部件113的结构。
基座112是剖面为矩形的筒状体、且为刚体，配置于与以往的平衡装置4(参照图13)相同的位置。即，基座112配置在流量测定管3的外侧、相对于流量测定管3为非接触状态。基座112形成为，相比以往的平衡装置4或相比上述几个例子，全长变长。
在基座112上固定有构成驱动装置7的线圈7b和构成检测器8的相同的线圈8b。构成驱动装置7的线圈7b固定于基座112的中央位置。另一方面，构成检测器8的线圈8b固定于被流量测定管3的三维模式振动中的两个节点F和固定端K夹着的振动部分。在流量测定管3上，与被三维模式振动中的两个节点F夹着的中央振动部分的波腹H的位置一致地，固定有磁铁7a(省略图示)，在被两个节点F和固定端K夹着的振动部分上的与线圈8b对应的位置，固定有磁铁8a。
基座112作为流量测定管3以三维振动模式进行振动期间也不振动、而可保持恒定位置的部件设置(基座112不是以往的平衡装置4那样的共振的部件)。基座112经由弹性连结部件113与流量测定管3连结。
在基座112上，设有用于与弹性连结部件113连结的一对开口部112a及托架112b。开口部112a形成于基座112的Y轴方向侧壁。开口部112a形成为通孔状。托架112b形成为可固定弹性连结部件113的后述Y轴方向的端部113c。在本实施方式中，形成为能将经由开口部112a向外侧突出的端部113c固定的图示形状。托架112b形成为Z轴方向的刚性低的形状。另外，也可在弹性连结部件113的结构中包含托架112b。
弹性连结部件113形成为具有与流量测定管3连续的纺锤状的平板结构的图示形状。弹性连结部件113具有连结基座112及流量测定管3的功能和作为弹性体的功能。弹性连结部件113例如安装在成为流量测定管3本来就具有的三维模式的节点位置的两个部位(安装位置并不限于节点位置)。
在弹性连结部件113的中央，形成有与流量测定管3的直径一致的固定用的通孔113a。弹性连结部件113形成为Y轴方向的端部113c的X轴方向宽度比相对于流量测定管3连续的连续部分113b的X轴方向宽度窄。弹性连结部件113形成为，从连续部分113b到端部113c、边界部以平滑的曲线相连。连续部分113b相对于流量测定管3利用钎焊固定。另外，端部113c也相对于托架112b利用钎焊固定(并不限于钎焊)。
接着，参照图10说明图9的弹性连结部件及基座的其他例子。图10(a)是表示其他例子的弹性连结部件及基座的立体图、(b)是(a)的弹性连结部件的主视图。
在图10中，基座112’仅仅是托架112b’的形状与图9不同。另外，弹性连结部件113’在端部113c增加了向Y轴方向延伸的扭棒(扭梁)113d’，这一点与图9不同。托架112b’和扭棒113d’利用钎焊固定(并不限于钎焊)。另外，图中虚线所示的圆表示线圈7b、8b的安装位置。
接着，参照图11说明图9的弹性连结部件及基座的其他例子。图11是表示其他例子的弹性连结部件及基座的立体图。
在图11中，作为在流量测定管3的外侧相对于该流量测定管3以非接触状态配置的基座，使用上述基座32。在基座32上，固定有构成驱动装置7的线圈7b(省略图示)和构成检测器8的相同的线圈8b。构成驱动装置7的线圈7b(省略图示)固定于基座32的中央位置。另一方面，构成检测器8的线圈8b固定于被流量测定管3的三维模式振动中的两个节点夹着的中央的振动部分(但中央的波腹除外)。在流量测定管3上，固定有磁铁7a(省略图示)及磁铁8a。
基座32经由上述的弹性连结部件113与流量测定管3连结。基座32作为流量测定管3以三维振动模式进行振动期间也不振动、而可保持恒定位置的部件而设置。基座32经由上述的弹性连结部件113与流量测定管3连结。在基座32的两端部设有用于与弹性连结部件113连结的托架32a。
托架32a形成为可固定弹性连结部件113的Y轴方向端部113c。托架32a具有固定于基座32的外周的环状固定部32b和向Y轴方向延伸的臂部32c。在臂部32c的前端，弹性连结部件113的端部113c利用钎焊固定(并不限于钎焊)。
弹性连结部件113形成为具有与流量测定管3连续的纺锤状的平板结构。弹性连结部件113具有连结基座32及流量测定管3的功能和作为弹性体的功能。弹性连结部件113例如安装在成为流量测定管3本来就具有的三维模式的节点位置的两个部位(安装位置并不限于节点位置)。
接着，参照图12说明图11的弹性连结部件及基座的其他例子。图12是表示其他例子的弹性连结部件及基座的立体图。
在图12中，基座32仅仅是托架32a’的形状与图11不用。另外，弹性连结部件113’在端部113c增加了向Y轴方向延伸的扭棒(扭梁)113d’，这一点与图11不同。托架32a’的臂部32c’和扭棒113d’利用钎焊固定(并不限于钎焊)。
此外，在不改变本发明主旨的范围内，不言而喻本发明可进行各种变更。

Claims (6)

1.一种具有弹性连结部件及基座的三维模式振动的直管式科里奥利流量计，其特征在于，包括：直管状的流量测定管，供被测定流体流动；驱动装置，以三维振动模式驱动该流量测定管；一对检测机构，检测与作用于所述流量测定管的科里奥利力成比例的相位差；基座，在固定所述驱动装置及所述一对检测机构的各线圈的状态下，位于所述流量测定管的外侧，且具有刚性；以及一对具有弹性的弹性连结部件，在所述流量测定管的既定的两个部位连结所述基座，
若将所述流量测定管的轴向设为Z轴、将与该Z轴正交的所述驱动装置的驱动方向设为X轴、并且将与所述Z轴及所述X轴正交的方向设为Y轴，则所述弹性连结部件是下述结构的弹性体：相比所述X轴方向及所述Y轴方向的各刚性，所述Z轴方向的刚性低，而且，相比以所述Z轴为中心的旋转方向及以所述X轴为中心的旋转方向的各刚性，以所述Y轴为中心的旋转方向的刚性低。
2.如权利要求1所述的具有弹性连结部件及基座的三维模式振动的直管式科里奥利流量计，其特征在于，
所述弹性连结部件具有：与所述流量测定管连续的第一壁部、与所述基座连续的第二壁部、在所述Y轴方向的端部分别与所述第一壁部及所述第二壁部连续的一对壁连续部，并且，所述第一壁部及所述第二壁部隔开间隔地相对，所述X轴方向的端部利用所述间隔开口。
3.如权利要求2所述的具有弹性连结部件及基座的三维模式振动的直管式科里奥利流量计，其特征在于，
所述弹性连结部件的结构为，所述壁连续部的所述X轴方向宽度比所述第一壁部及所述第二壁部的所述X轴方向宽度窄。
4.如权利要求1所述的具有弹性连结部件及基座的三维模式振动的直管式科里奥利流量计，其特征在于，
所述弹性连结部件是与所述流量测定管连续的纺锤状的平板结构，在所述基座上设有用于固定所述弹性连结部件的所述Y轴方向的端部的托架，该Y轴方向的端部经由该基座的开口部向基座外侧突出。
5.如权利要求1～4中任一项所述的具有弹性连结部件及基座的三维模式振动的直管式科里奥利流量计，其特征在于，
所述基座是剖面为矩形的筒状体。
6.如权利要求1～5中任一项所述的具有弹性连结部件及基座的三维模式振动的直管式科里奥利流量计，其特征在于，
所述流量测定管、所述基座、及所述弹性连结部件是线膨胀系数相同的结构体。
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