CN1053959C - 按照科里奥利原理工作的流量测量仪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及按照科里奥利原理工作的流量测量仪，包括具有直线进口管(111，121)和直线出口管(112，122)的环管件(11，12)，一个振动激励器(16)和至少两个传感器(27，28)，这两个传感器位于第一和第二环管件的进出口端部并用于测量直线进、出管中的振动；用于感测环管件进出管与弯管段之间振动波节的第一平板；感测支架(13)附近直线进、出口管中振动波节的第二和第三平板。

Description

按照科里奥利原理工作的流量测量仪
本发明涉及一个流量测量仪，其具有一个按照科里奥利原理工作的，被所测流体流过的振动体装置。
在大量关于带有管外振动体的科里奥利流量测量仪的现有技术中，只有两种基本类型的管布置结构，亦即，直线管和任意弯曲的或甚至螺旋的管，其中，出于技术上的原因，该U形的环管件(其具有一个带进口端部的直线进口管和一个带出口端部的直线出口管以及一个使进口管和出口管相连接的弯管段)是令人偏受的管结构。在两种管布置方式中，由于对称的原因，大多数被采用的是两个在静止状态相互位于两个平行平面中的环管件。
对于两个带有两个平行直线管的流量测量仪变型方案之一，可以完全作为例子参见US-A 4768384，4793191，而另外具有两个平行U形环管件的变型方案可以例如参见US-A4127028。
具体地说，一方面在开头提及的两个文件：US-A4768384和4793191中，分别描述了下列共同特征：流量测量仪，
——具有一个按照科里奥利原理工作的，被所测量的流体流过的振动体装置，其含有下列构件：
一个带进口端和出口端部的第一直线管和一个带进口端和出口端部的第二直线管，这两个管在静止状态彼此平行布置；
一个振动激励器，其使两个直线管在由该直线管轴线形成的平面内产生彼此相反的谐振；和
两个沿直线管移一定位置安置的振动传感器；以及
——具有一个用于振动激励器的电驱动器；
——具有一个电子处理器，它根据传感器信号的相位差确定流量和/或根据振动频率确定流体的密度。
另一方面，在开头提及的US-A4127028中，描述了下列共同的特征：流量测量仪，
——具有一个按科里奥利原理工作的、被所测流体流过的振动体装置，其含有下列构件：
一个第一U形环管件和一个第二U形环管件，它们在静止状态相互平行地布置在两个平行平面中，并各有一个带进口端部的直线进口管和一个出口端部的直线出口管，所述端部固定在一个共同的支架内和各有一个使其进口管与其出口管相连接的弯管段；
一个振动激励器，其使两个彼此反向布置的环管件在与其平面垂直的方向上产生谐振；和
两个沿直线管移一定位置而安置的振动传感器；
——具有一个用于振动激励器的电子驱动器；
——具有一个电子处理器，它根据传感器信号的相位差确定流量和/或根据振动频率确定流体的密度。
两个流量测量仪变型方案各有自身的优点及缺点。这样一方面具有U形环管件的流量测量仪不能在所有结构位置上都是自身排空端，此外，不能像只有直线管的流量测量仪那样对于来自管道的振动不敏感。还有，该环管件由于科里奥利作用力而承受一个从其静止位置确定的平面向外的扭转作用。
另一方面，这些仅具有直线管的流量测量仪在一定情况下，比具有U形环管件的测量仪，对热冲击更敏感；并且，测量结果对流体压力的依赖性可以大于U形环管件的情况，这一点特别在流体压力振荡时表现明显。
此外，在JP-A3-48729和对此撰写的摘要中，都描述了具有几个直线管特征的流量测量仪和具有几个U形管特征的流量测量仪：
流量测量仪
——具有一个按照科里奥利原理工作的、被所测流体流过的振动体装置，其含有下列构件：
一个U形环管件，它具有一个带进口端部的直线进口管和一个带出口端部的直线出口管，(所述端部固定在一个共同的第一支架上)和一个将进口管与出口管相连接的弯管段；
一个在属于弯管的进口管或出口管的过渡位置上安置的与第一支架固定连接的第二支架，其中固定有用于确定振动节的直线管；
一个在两个直线管中部安置的振动激励器，它使在这一位置上通过一个间隔件而相互固定的管件在含有直线管轴线的平面内产生平行的谐振；和
一个在直线管之间安置的振动传感器；
——具有一个用于振动激励器的电子驱动器；和
——具有一个电子处理器，它根据传感器信号的相位差确定流量。
本发明的目的在于消除上面所称的缺陷，而建立一个流量测量仪，它体现了上述两个变型例的优点，而且比现有技术中所提到的流量测量仪的综合效果更好。
为实现上述发明目的，根据本发明提供一种按照科里奥利原理工作的流量测量仪，用于测量在一根管路中流动的流体，该测量仪包括在第一平面中的第一环管件，在第二平面中的第二环管件，第一和第二环管件中的每一个都具有一个直线进口管，由其形成一个进口端部，第一和第二环管件中的每一个都具有一个直线出口管，由其形成一个出口端部，每一个第一和第二环管件的进口端部和出口端部均与一个单一的支架连接，每一个第一和第二环管件均具有一个连接直线进口管和直线出口管的弯管段，至少一个用于使第一和第二环管件在垂直于其各自的平面中沿相反方向振动的振动激励器，其特征在于，至少两个传感器，它们位于第一和第二环管件的直线进口管和直线出口管附近，用于感测直线进口管和直线出口管中的振动，第一平板与第一和第二环管件啮合，用以确定在直线进口管和每一根环管件的弯管段之间传输的振动波节以及在直线出口管和每一根环管件的弯管段之间传输的振动波节，第二平板与第一和第二环管件的直线进口管在支架附近啮合，用以确定支架附近的直线进口管中的振动波节，第三平板在支架附近与第一和第二环管件的直线出口管啮合，用以确定支架附近的直线出口管中的振动。
根据本发明，环管件的平面相互平行。每一根环管件中的直线进口管与直线出口管平行地延伸。
此外本发明的优点是：该直线管件振动时仅如一个两侧夹紧的杆件，也就是说，只以在上面提及的具有直线管的变型方案中才能出现的那种方式振动，这样，就避免了所述的扭转作用；热冲击敏感性也由于选用U形结构，所以相对于具有在线管的变型例而言可以忽略不计，而压力——依赖性也明显减小了。
按照本发明结构设置，环管件的平面可以是彼此平行的。
按照本发明另一个结构设置，在每个环管件中，还可以使进口管与出口管平行布置。
现在，借助附图中描述的实施例详细阐述本发明。
图1表示第一种流量测量仪沿管道方向的前视简图。
图2表示图1中流量测量仪的侧视简图。
图3表示第二种流量测量仪沿管道方向的前视简图。
图4表示图3中流量测量仪的侧视简图。
在附图中，为了更好地说明该系统，在标注构件时，对于被遮挡的构件，用括号形式标注在对应前边的构件编号旁边。
在图1中以前视图方式和沿管道的方向以及在图2中以侧视图方式表明的流量测量仪1的机械构件有一个支架13，其通过法兰19，20可与管道进行压力密封地连接。流量测量仪1可以安装在一个所测流体的、为简化原因未描绘的给定直径管道的流道中。
在一个垂直于管道和支架13的轴线方向上，固定两个环形管件11，12，它们分别在一个平面内布置且相互叠置并如此固定在支架13上，即，流体从其进口构件131可以流到每个环管件11，12中。
在支架13中，并在其进口件131上，例如通过焊接，铜焊或熔焊固定一个属于环管件11直线进口管111的进口端部113和一个属于环管件12直线进口管121的进口端部123。在支架13的出口件132上，同样例如通过焊接，铜焊或熔焊固定一个属于环管件11直线出口管112的出口端部114和一个属于环管件12直线出口管122的出口端部124。
该各自的进口管111，121与各自的出口管112，122通过各自的弯管段115，125相连接。在从进口管111及121至各自的出口管112及122的过渡位置上并在所属的弯管段115及125中安置一个带孔的平板15，该孔与直线进口管和直线出口管及弯管段的外直径相一致，其中，这些管件为了确定各自的振动波带，例如又通过焊接，铜焊，或熔焊所固定。
在图1和2的实施例中，该环管件11，12的平面是不平行的，而是相对倾斜的。由图2可以看出，每个环管件的进口管和出口管不是平行布置的，而是相互倾斜的。通过这种双倍的不平行度就可实现，该流量测量仪相对于机械的干扰，特别是振动或冲击(它们来自管道)就只有很低的敏感性了。
在支架13中设置一个分隔壁31，其将进口件131和出口件132的流动分隔开。不用分隔壁31时，还可以在支架13中安置两个弯曲的分配件，它们使流动方向尽可能均匀地沿直线管111，121及112，122的方向转换。并且，用于分配流入的流体和积累从两个环管件11，12流出的流体。
在环管件11，12各自于支架13上的固定位置附近，可以分别设置一个使进口管111，121或出口管112，122相互固定连接的振动波节平板32，33，这种连接方式同样可以通过焊接，铜焊，或熔焊实现。依此，机械负荷的固定位置就可以卸载了。
在各个弯管段114，125的顶点，安置一个振动激励器16，它能使这些弯管段产生彼此相反的，与其所处平面垂直发生的谐振，它例如可以是在开头所述US-A4768384或在US-A4801897中的类型。
弯管段115，125的振动是如此传递到进口管对111，121和出口管对112，122上的，即，每个管对同样被激励成反向的谐振。进口管对的振动与出口管对的振动是同步的，并且其相应的振动平面与由每个管对的管轴线构成的相应平面相重合。该振动激励器16由一个未描绘的电子驱动器所供能。这个驱动器可以例如是一个已提及的US-A4801897中描述的类型。
依此在图1中，所看到的管对111，121的振动发生在附图平面中，而在图2中，振动则是与附图平面垂直发生的。因此，在前面JP-A中提到的每个环管件直线管段，在其平面中彼此平行的振动就刚好被避免了。
在沿直线管段移动一定位置上，最好在分别离振动激励器16相同距离上安置两个传感器17，18。这些传感器可以例如是光电传感器，正如在US-A4801897中已描述的那种。或者也可以设置电磁传感器，正如在EP-A83144已说明的那种。
该传感器17，18是与一个未描绘的电子处理器相连接的，该电子处理器根据传感器信号的相位差来确定流量和/或根据振动频率来确定流体密度。一个用于已提及光电传感器的电子处理器例如在杂志“自动化技术实践atp”1988，第5期，224-230页中描述。
在如图3和4示第二个实施例情况下，不仅环管件21，22的平面，而且其各自的进口管211，221和同口管212，222都是相互平行的，通过这种结构设置，就使这个附图中的流量测量仪2获得一个特别好的对称。
就详细结构而言，在图3中前视和沿管道方向以及在图4中侧视所表明的流量测量仪2的机械构件有一个支架23，它通过法兰29，30可与流体管道作压力密封地连接。
在与管道和支架23的轴线相垂直的一个方向上，并在支架23上如此固定两个彼此叠置的，平面的环管件21，22，即，从其进口件231来的流体可以流进每个环管件中。
在支架23的进口件231上固定一个属于环管件21直线进口管211的进口端部213和一个属于环管件22直线进口管212的进口端部223。在支架23的出口件232上，固定一个属于环管件21直线出口管212的出口端部214和一个属于环管件22的直线出口管222的出口端部224。
该相应的进口管211，221分别通过各自的一个弯管段215，225与各自的出口管212，222相连接。在从相应的进口管211及221至各自的出口管212及222的过渡位置上并在所属的弯管段215及225中，安置一个带孔的平板25，该孔与直线进和出口管以及弯管段的外径相一致，其中，这些管件为了确定各自的振动波节而被固定。
在支架23中，设置一个分隔壁41，它将其进口件231和出口件232作流动分隔。代替分隔壁41，还可以设置上面提及的分配件。
在环管件21，22各自的固定位置附近，并在支架23上，分别设置一个使进口管211，221及出口管212，222彼此固定连接的振动波节平板42，43。依此，就可以使机械载荷的固定位置卸载。
在相应的弯管段215，225的顶点上安置一个振动激励器26，它使弯管产生相互反向的并与其所处平面垂直的谐振，该激励器26例如可以是上面提及的类型和是一个电子动力激励器，其具有一个固定在弯管225上的线圈和一个在弯管215上固定的衔铁。该振动激励器26由已提及的电子驱动器所供能。
该弯管段215，225的振动，使进口管对221，211，和出口管对212，222受激励而产生与上面阐明的相反方向的谐振相当的振动。依此，其相应的振动平面也与由每个管对管轴线构成的相应平面吻合。因此，在图3中附图所在平面，和与之相对的在图4中所示的一个与附图平面相垂直的平面分别是两个振动平面中的一个。
沿着直线管移动一些位置，并最好在各自离振动激励器26相同距离上安置两个振动传感器27，28。这些传感器可以是已知类型并与一个适当的电子处理器相连接。
还在图3和4的实施例情况下，该管件的固定方式是通过焊接，铜焊或熔焊完成的。
按照图3和4，环管件和其直线管的双重平行度是不重要的；其可以在保留另外的如图1和2的不平行度情况下，只实现一个平行度。亦即，在平行的环管件情况下，在每个环管件中的直线段可以是相互倾斜的，或者环管件的平面在平行的直线管情况下相互构成一个夹角。还有，通过只设有一个所述不平行度，而使流量测量仪相对机械干扰只有很低的敏感性，特别是对来自管道的振动或冲击不敏感。
作为直线管和弯管件的材料，特别好的不锈钢是适合的。还有，公知的耐腐蚀、耐热镍基合金类的镍合金是很适宜的。

Claims (4)

1.一种按照科里奥利原理工作的流量测量仪，用于测量在一根管路中流动的流体，该测量仪包括在第一平面中的第一环管件(11)，在第二平面中的第二环管件(12)，第一和第二环管件(11，12)中的每一个都具有一个直线进口管(111，121)，由其形成一个进口端部(113，123)，第一和第二环管件(11，12)中的每一个都具有一个直线出口管(112，122)，由其形成一个出口端部(114，124)，每一个第一和第二环管件(11，12)的进口端部(113，123)和出口端部(114，124)均与一个单一的支架(13)连接，每一个第一和第二环管件(11，12)均具有一个连接直线进口管(111，121)和直线出口管(112，122)的弯管段(115，125)，至少一个用于使第一和第二环管件(11，12)在垂直于其各自的平面中沿相反方向振动的振动激励器(116)，其特征在于，至少两个传感器(27，28)，它们位于第一和第二环管件(11，12)的直线进口管(111，121)和直线出口管(112，122)附近，用于感测直线进口管(111，121)和直线出口管(112，122)中的振动，第一平板与第一和第二环管件(11，12)啮合，用以确定在直线进口管(111，121)和每一根环管件(11，12)的弯管段(115，125)之间传输的振动波节以及在直线出口管(112，122)和每一根环管件(11，12)的弯管段(115，125)之间传输的振动波节，第二平板与第一和第二环管件(11，12)的直线进口管(111，121)在支架(13)附近啮合，用以确定支架(13)附近的直线进口管(111，121)中的振动波节，第三平板在支架(13)附近与第一和第二环管件(11，12)的直线出口管(112，122)啮合，用以确定支架(13)附近的直线出口管(112，122)中的振动。
2.如权利要求1所述的流量测量仪，其特征在于，环管件(11，12)的平面相互平行。
3.如权利要求1所述的流量测量仪，其特征在于，每一根环管件(11，12)中的直线进口管(111，121)与直线出口管(112，122)平行地延伸。
4.如权利要求2的流量测量仪，其特征在于，每一根环管件(11，12)中的直线进口管(111，121)与直线出口管(112，122)平行地延伸。
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