CN105371908A

CN105371908A - 流量计

Info

Publication number: CN105371908A
Application number: CN201510691378.5A
Authority: CN
Inventors: G.T.兰哈姆; C.A.维巴赫
Original assignee: Micro Motion Inc
Current assignee: Micro Motion Inc
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2028-05-09
Also published as: CN105371908B

Abstract

本发明涉及流量计。提供包括第一和第二流管(103,103’)的流量计(30)。流量计(30)还包括固定板(250)。固定板(250)的至少一部分定位在第一和第二流管(103,103’)之间。驱动器构件或传感器构件中的至少一个联接到固定板(250)。

Description

流量计

本申请是于2008年5月9日提交的已进入中国国家阶段的PCT专利申请(中国国家申请号为200880129229.8，国际申请号为PCT/US2008/063262，发明名称“具有作为用于驱动器构件和传感器构件的支撑部的中心固定板的双管科里奥利流量计”)的分案申请。

技术领域

本发明涉及流量计，并且更具体地涉及具有联接到固定元件的驱动器构件或传感器(pick-off)构件的科里奥利(Coriolis)流量计。

背景技术

通常已知使用科里奥利效应质量流量计以测量流过流量计中的导管的材料的质量流量和其它信息。示例性科里奥利流量计公开在全部属于J.E.Smith等人的美国专利4,109,524、美国专利4,491,025和Re.31,450中。这些流量计具有为笔直的或弯曲的构造的一个或更多个导管。科里奥利质量流量计中的每个导管构造具有可以是单纯弯曲的、扭转的或耦合的类型的一套固有振动模式。每个导管可被驱动成以这些固有模式中的一个进行谐振。材料从在流量计的进口侧上的连接管路流入流量计，被引导通过导管或多个导管并且通过流量计的出口侧离开流量计。振动的材料填充系统的固有振动模式由导管和在导管内流动的材料的组合质量部分地限定。

当不存在通过流量计的流时，由于施加的驱动器力，沿导管的所有的点都振荡。点可以以相同的相位或可被矫正的小的初始固定的相位偏移进行振荡。当材料开始流过流量计时，科里奥利力使沿导管的每个点具有不同的相位。例如，在流量计的进口端处的相位滞后于驱动器，而在出口处的相位领先于驱动器。在(多个)导管上的传感器产生代表(多个)导管的运动的正弦信号。来自传感器的信号输出被处理以确定传感器之间的相位差。两个或更多个传感器之间的相位差与通过(多个)导管的材料的质量流率成比例。

尽管存在许多传感器布置，但是一个特别通用的驱动器和传感器布置包括磁体-线圈组件。典型地在双流管布置中，磁体固定到一个流管，线圈固定到另一个流管并且接近磁体定位。在该布置中，驱动线圈供应有引起流管振动的交变电流。传感器磁体-线圈组件然后产生与流管的运动成比例的感应电压。典型地，存在在流管的进口端处的一个传感器和定位在出口端处的另一个传感器。因此，每个流管至少包括驱动器构件和两个传感器构件。磁体-线圈组件的操作在本领域中通常是已知的。

以上布置的一个问题是将导线连接到在移动的流管上的线圈。在过去，该问题用许多方式进行处理。第一方式是使用某种带子或粘合剂将导线附连到流管。另一个方式，特别是在更小管径的流量计中，是使用薄的可弯曲导体(弯曲部)。这两种方式都具有缺点。带子或粘合剂的使用提供不满意的解决方案，这是因为带子或粘合剂通常是高阻尼材料，其中阻尼随着时间和温度两者不可预测地改变。这些改变可造成错误的流动信号以及计量器性能的错误。尽管弯曲部具有很小的阻尼，但是它们典型地具有非常独特的固有频率并且在固有频率下激励它们可造成快速失效。此外，由于它们的尺寸，它们是极端易碎的。

许多专利公开了针对上述问题的建议的解决方案。例如，美国专利4,756,198公开将线圈安装件焊接到流量计罩壳。然后线圈安装到该线圈安装件，其中仅仅磁体附连到流管。‘198专利的解决方案的问题是导线自由地悬挂在线圈上。因此，尽管这个建议的解决方案提供在将线圈附连到流管方面的改进，但是松弛的导线遇到相同的问题。

在美国专利5,349,872中公开另一个建议的解决方案。‘872专利公开从流管移除线圈并且将它们安装在两个印刷电路板(PCB)上，一个定位在流管上方，另一个定位在流管下方。尽管这个解决方案解决‘198专利的松弛导线情况，但是它包括额外的构件并且形成由不一致的间隙引起的错误的可能性。

因此，需要提供不需要将线圈附连到流管并且同时使用最少数目的构件的流量计。本发明克服这些和其它问题并且实现本领域中的进步。

发明内容

根据本发明的方面，包括第一和第二流管的流量计，包括：

固定板，其中固定板的至少一部分定位在第一和第二流管之间；和

驱动器构件或传感器构件中的至少一个，其联接到固定板。

优选地，整个固定板定位在第一和第二流管之间。

优选地，驱动器构件包括驱动线圈，流量计还包括联接到第一或第二流管中的一个并接近驱动线圈的驱动磁体。

优选地，驱动器构件包括联接到固定板的第一侧的第一驱动线圈并且还包括联接到固定板的第二侧的第二驱动线圈。

优选地，流量计还包括联接到第一流管并接近第一驱动线圈的第一驱动磁体和联接到第二流管并接近第二驱动线圈的第二驱动磁体。

优选地，传感器构件包括联接到固定板的传感线圈并且流量计还包括联接到第一或第二流管中的一个并接近传感线圈的传感磁体。

优选地，传感器构件包括联接到固定板的第一传感线圈并且还包括联接到固定板的第二传感线圈。

优选地，流量计还包括联接到第一流管并接近第一传感线圈的第一传感磁体和联接到第二流管并接近第二传感线圈的第二传感磁体。

优选地，流量计还包括联接到第一和第二流管的一个或更多个平衡重。

优选地，流量计还包括第二固定板,其中，第一传感线圈或第二传感线圈中的一个联接到第二固定板，而第二传感线圈或第一传感线圈中的另一个联接到第一固定板。

优选地，固定板连接到计量电子设备。

优选地，第一和第二流管适合于相对于固定板振动。

根据本发明的另一方面，包括第一和第二流管的流量计，包括：

固定板，其中固定板的至少一部分定位在第一和第二流管之间，其中，第一和第二流管适合于相对于固定板振动；

第一传感器，其包括联接到固定板的第一传感线圈和联接到第一流管并接近第一传感线圈的第一传感磁体；

第二传感器，其包括联接到固定板的第二传感线圈和联接到第二流管并接近第二传感线圈的第二传感磁体；和

驱动器，其包括联接到固定板的第一驱动线圈和联接到第一或第二流管中的一个并接近第一驱动线圈的第一驱动磁体。

优选地，整个固定板定位在第一和第二流管之间。

优选地，第一驱动线圈联接到固定板的第一侧并且第一驱动磁体联接到第一流管,驱动器还包括联接到固定板的第二侧的第二驱动线圈和联接到第二流管并接近第二驱动线圈的第二驱动磁体。

优选地，固定板连接到计量电子设备。

附图说明

图1示出根据现有技术的流量计。

图2示出根据本发明的实施例的流量计。

图3示出根据本发明的实施例的连同固定元件一起的流量计的一部分。

图4示出根据本发明的另一个实施例的连同固定元件一起的流量计的一部分。

具体实施方式

图1-4和以下描述描绘特定示例以教导本领域技术人员如何形成和使用本发明的最佳实施方式。为了教导发明原理，简化或省略了一些传统方面。本领域技术人员将从这些示例中理解属于本发明范围内的变更。本领域技术人员将理解的是，以下描述的特征可以以各种方式组合以形成本发明的多个变更。因此，本发明不限制于以下描述的特定示例，而是仅仅由权利要求和它们的等同物限制。

图1示出根据现有技术的科里奥利流量计10。科里奥利流量计10包括进口凸缘101和出口凸缘101’。科里奥利流量计10适合于经由进口和出口凸缘101、101’连接到流体管路等等。当流体进入进口凸缘101时，它通过歧管102转向成两个分离的流。流体被分离并且进入流管103或103’中的一个。当过程流体离开流管103、103’时，歧管102’在它通过出口歧管101’离开前重新组合过程流体。科里奥利流量计10还包括驱动器104，其包括磁体104A和线圈组件104B。类似地，科里奥利流量计10包括第一传感器105和第二传感器106，其包括磁体105A(未示出)、106A以及线圈组件105B、106B。

在操作中，驱动信号通过计量电子设备20经由引线110发送到驱动线圈104B。驱动信号使流管103、103’分别围绕弯曲轴线W、W’振动。使用限制流量计10的活动区域的多个撑杆120-123部分地限定轴线W、W’。振动的流管103、103’在传感器105、106中产生电压，电压经由引线111和111’发送到计量电子设备20。计量电子设备20基于由传感器105、106发送的信号产生连同诸如材料密度的其它信息一起的质量流量信息。诸如多个RTD(未示出)的温度测量装置还可提供温度测量。计量电子设备20可经由引线26发送该信息到下游过程。

如可在图1中所见，将线圈组件104B、105B和106B连接到计量电子设备20的引线110、111和111’使用粘合剂130连接到流管103’。粘合剂130通过引入附加阻尼使传感器不稳定而可不利地影响科里奥利流量计的性能。此外，如果流量计10暴露于波动温度，则粘合剂可能开始脱落，从而需要附加的维护。

图2示出根据本发明的实施例的流量计30。根据一个实施例，流量计30包括科里奥利流量计。然而，应理解的是，流量计30可包括其它类型的流量计，诸如振动密度计。因此，本发明的范围不应限制于科里奥利流量计。

流量计30与现有技术的流量计10相似；差别是固定板250的存在。固定板250可包括许多材料和构造。根据本发明的一个实施例，固定板250包括印刷电路板(PCB)250。然而，应理解的是，固定板250可包括其它材料或材料的组合，本发明不应限制于PCB的使用。然而尽管为了简化以下描述将固定板250认为是PCB，但是应理解的是本发明不限制于此。

根据本发明的实施例，PCB250的至少一部分定位在两个流管103、103’之间。根据另一个实施例，整个PCB250定位在两个流管103、103’之间。PCB250可固定到在流量计30外部的结构，或者替代地，在一些实施例中，PCB250固定到流量计罩壳(未示出)。根据本发明的另一个实施例，PCB250固定到撑杆120-123中的一个或更多个。用于固定PCB250的具体方法对本发明来说不重要，然而在大多数实施例中，PCB250相对于流管103、103’保持基本固定。然而应理解的是，在一些实施例中，PCB250的微小振动可在校准程序期间容许和补偿。

根据图2中示出的实施例，驱动器构件联接到PCB250。本文所描述的驱动器构件包括诸如驱动线圈104B的驱动线圈或者诸如驱动磁体104A的驱动磁体。还应理解的是，将线圈104B连接到计量电子设备20的导线可联接到PCB250。根据本发明的另一个实施例，传感器构件联接到PCB250。本文所描述的传感器构件包括传感线圈或传感磁体。还应理解的是，将传感器连接到计量电子设备20的电线可联接到PCB250。驱动器和传感器构件可使用已知的结合或紧固技术联接到PCB250。根据本发明的实施例，磁体104A、105A和106A联接到PCB250。根据本发明的另一个实施例，驱动器104和传感器105、106的所有线圈104B、105B和106B联接到PCB250，其中磁体104A、105A和106A附连到流管103、103’。有利地，流量计30的流管103、103’两者都比流量计10的流管103、103’轻，而且，PCB250排除将引线110、111和111’固定到流管103或103’的需要。因此，以上关于将导线附连到流管103、103’的问题可以被减少或者在一些实施例中被排除。根据另一个实施例，仅仅传感线圈105B、106B联接到PCB250，而驱动线圈104B根据现有技术方法连接到流管103、103’。在该实施例中，PCB250可包括孔口由驱动器104装配通过，其中传感线圈105B、106B集成到PCB250。替代地，PCB250可定位在驱动器104下方。

根据本发明的实施例，引线100将PCB250直接连接到计量电子设备20。根据本发明的实施例，每个单独的引线100可路由通过PCB250的内部，因此排除导线的暴露。替代地，可实施多个PCB250并且单独的引线100可在两个PCB之间路由。在另一个替代方案中，引线100可结合或紧固到PCB250的外部。

尽管图2的实施例示出单个PCB250，但是应理解的是，根据一些实施例，多于一个PCB250定位在流管103、103’之间。根据一个实施例，每个线圈104B、105B和106B安装在分离的PCB上。因此，本发明不应限制于单个PCB250。

通过将PCB250定位在流管103、103’之间，可以减少对将驱动器104和传感器105、106连接到计量电子设备20的引线100进行固定的需要。在所有线圈104B、105B和106B都联接到PCB250的实施例中，可以排除将引线100固定到流管103、103’的需要。有利地，引线100不影响流管103、103’的阻尼或固有频率。因此，流量计30提供比现有技术更加稳定和高效的振动流量计。而且，流量计30不包括可使传感器失去平衡从而影响传感器性能的带子和导线的附加重量。此外，流量计30中PCB250的使用排除以上提及的与弯曲部的使用相关的问题。

图3示出根据本发明的实施例的流量计30的俯视图。图3没有示出整个流量计30，而是示出连同PCB250一起的流管103、103’的一部分。如所可见的，根据本发明的实施例，PCB250的至少一部分定位在流管103、103’之间。根据本发明的另一个实施例，整个PCB250定位在流管103、103’之间。

图3中示出的实施例在一个重要方面不同于图2中示出的实施例；图3中示出的实施例仅包括在驱动器104的进口端处的一个磁体105A和在驱动器104的出口端处的仅仅一个磁体106A。因此，第一传感器105联接到仅仅一个流管103或103’。类似地，第二传感器106联接到仅仅一个流管103、103’。因此，流管103’具有第一传感器105，流管103具有第二传感器106。根据本发明的一个实施例，流量计30测量流管103’的进口端与流管103的出口端之间的相位差。

尽管图3中示出的实施例示出定位在流管103’上的第一传感磁体105A和定位在流管103上的第二传感磁体106A，但是应理解的是，在其它实施例中，磁体105A、106A可交换。精确的定位对于本发明来说不重要。然而，根据本发明的实施例，第一传感磁体105A和第二传感磁体106A定位在不同的流管103、103’上。

图4示出根据本发明的实施例的流量计30的一部分的流量计30的俯视图。图4中示出的实施例与图3中示出的实施例相似，除平衡重415之外。如以上所描述的，根据本发明的实施例，流量计30仅包括在驱动器104的进口端处的一个传感器105和在驱动器104的出口端处的仅仅一个传感器106。因为在每个流管103、103’上包括仅仅单个传感磁体，所以流管103、103’可能不平衡。

根据本发明的实施例，提供平衡重415以补偿不平衡的流管103、103’。根据一个实施例，平衡重415定位在流管103、103’上，在与根据现有技术磁体将被放置的位置大致相同的位置。根据本发明的另一个实施例，平衡重415放置在与根据现有技术磁体将被定位的位置不同的位置。在一些实施例中，平衡重415可定位在流管103、103’的外部，而不是如图4所示的内部。在另外其它实施例中，平衡重415可定位大致围绕流管103、103’的整个外径，例如，如套筒。根据本发明的实施例，平衡重415与磁体105A、106A重量大致相同。然而，平衡重415的重量可具有不同于磁体105A、106A的重量。

提供平衡重415以通过抵消由磁体105A和106A增加到流管103、103’的重量来平衡流管103、103’。因此，即使流管103、103’仅包括一个传感磁体105A、106A，流管103、103’仍将平衡。

本发明提供不需要将引线100附连到流管103、103’的外部的流量计30。而且，本发明提供仅包括附连到流管103、103’中的每个的单个传感器的流量计30。应理解的是，以上公开的发明原理不仅可应用到科里奥利流量计，而且还可应用到需要使用从传感器延伸的导线的其它流量计。

以上实施例的详细描述不是由发明者预期在本发明范围内的所有实施例的详尽描述。实际上，本领域技术人员将认识到以上描述的实施例的某些元件可进行各种组合或排除以形成另外的实施例，并且这种另外的实施例属于本发明的范围和教导内。对于本领域技术人员还将显而易见的是，以上描述的实施例可整体地或部分地进行组合以形成在本发明的范围和教导内的附加实施例。

因此，尽管本文中为了说明性目的描述本发明的特定实施例和示例，但是如本领域技术人员所将认识到的，各种等同改变可能在本发明的范围内。本文中提供的教导可应用到其它流量计，而不仅仅应用到以上描述的和附图中示出的实施例。因此，本发明的范围应从权利要求确定。

Claims

1.一种包括第一和第二流管(103,103’)的流量计(30)，包括：

印刷电路板(250)，其中所述印刷电路板(250)的至少一部分定位在所述第一和第二流管(103,103’)之间，其中，所述第一和第二流管(103,103’)适合于相对于所述印刷电路板(250)振动；

驱动器构件，其联接到所述印刷电路板(250)；

第一传感器(105)，其包括联接到所述印刷电路板(250)的第一传感线圈(105B)和联接到所述第一流管(103)并接近所述第一传感线圈(105B)的单个第一传感磁体(105A)；

第二传感器(106)，其包括联接到所述印刷电路板(250)的第二传感线圈(106B)和联接到所述第二流管(103’)并接近所述第二传感线圈(106B)的单个第二传感磁体(106A);

引线(100)，其联接至所述印刷电路板(250)并且穿过所述印刷电路板(250)与所述第一传感器(105)、所述第二传感器(106)和所述驱动器构件电子通讯。

2.根据权利要求1所述的流量计(30)，其特征在于，整个印刷电路板(250)定位在所述第一和第二流管(103,103’)之间。

3.根据权利要求1所述的流量计(30)，其特征在于，所述驱动器构件包括驱动线圈(104B)，所述流量计(30)还包括联接到所述第一或第二流管(103,103’)中的一个并接近所述驱动线圈(104B)的驱动磁体(104A)。

4.根据权利要求1所述的流量计(30)，其特征在于，所述驱动器构件包括联接到印刷电路板(250)的第一侧的第一驱动线圈(104B)并且还包括联接到所述印刷电路板(250)的第二侧的第二驱动线圈(104B)。

5.根据权利要求4所述的流量计(30)，其特征在于，还包括联接到所述第一流管(103)并接近所述第一驱动线圈(104B)的第一驱动磁体(104A)和联接到所述第二流管(103’)并接近所述第二驱动线圈(104B)的第二驱动磁体(104A)。

6.根据权利要求1所述的流量计(30)，其特征在于，所述传感器构件包括联接到所述印刷电路板(250)的传感线圈(105B,106B)，所述流量计(30)还包括联接到所述第一或第二流管(103,103’)中的一个并接近所述传感线圈(105B,106B)的传感磁体(105A,106A)。

7.根据权利要求1所述的流量计(30)，其特征在于，还包括联接到第一和第二流管(103、103’)的一个或更多个平衡重(415)。

8.根据权利要求1所述的流量计(30)，其特征在于，还包括第二印刷电路板(250),其中，所述第一传感线圈(105B)或所述第二传感线圈(106B)中的一个联接到所述第二印刷电路板(250)，而所述第二传感线圈(106B)或所述第一传感线圈(105B)中的另一个联接到所述第一印刷电路板(250)。

9.根据权利要求1所述的流量计(30)，其特征在于，所述印刷电路板(250)连接到计量电子设备(20)。

10.一种包括第一和第二流管(103,103’)的流量计(30)，包括：

包括印刷电路板(250)的固定板(250)，其中所述印刷电路板(250)的至少一部分定位在所述第一和第二流管(103,103’)之间，其中，所述第一和第二流管(103,103’)适合于相对于所述印刷电路板(250)振动；

第二传感器(106)，其包括联接到所述印刷电路板(250)的第二传感线圈(106B)和联接到所述第二流管(103’)并接近所述第二传感线圈(106B)的单个第二传感磁体(106A)；

驱动器(104)，其包括联接到所述印刷电路板(250)的第一驱动线圈(104B)和联接到所述第一或第二流管(103,103’)中的一个并接近所述第一驱动线圈(104B)的第一驱动磁体(104A)；和

引线(100)，其联接至所述印刷电路板(250)并且穿过所述印刷电路板(250)与所述第一传感器(105)、所述第二传感器(106)和所述驱动器(104)电子通讯。

11.根据权利要求10所述的流量计(30)，其特征在于，整个固定板(250)定位在所述第一和第二流管(103,103’)之间。

12.根据权利要求10所述的流量计(30)，其特征在于，所述第一驱动线圈(104B)联接到所述固定板(250)的第一侧，所述第一驱动磁体(104A)联接到所述第一流管(103),所述驱动器(104)还包括联接到所述固定板(250)的第二侧的第二驱动线圈(104B)和联接到所述第二流管(103’)并接近所述第二驱动线圈(104B)的第二驱动磁体(104A)。

13.根据权利要求10所述的流量计(30)，其特征在于，还包括联接到所述第一和第二流管(103,103’)的一个或更多个平衡重(415)。

14.根据权利要求10所述的流量计(30)，其特征在于，所述固定板(250)连接到计量电子设备(20)。