CN107290015A - 微弯型列管式质量流量计 - Google Patents

Abstract

本发明提供了微弯型列管式质量流量计，包括：一外壳；两导流套，分别连接在外壳的两端；多根弓形的导流管，设置在外壳内，导流管的两端分别连通导流套；一对弓形的流量管，设置在外壳内，流量管的两端分别连通导流套，流量管的长度与导流管的长度相等；一驱动元件，固定于两流量管，驱动元件驱动一对流量管产生振动且位于流量管的中央；以及两检测元件，每个检测元件分别固定于两流量管检测振动且分别位于驱动元件的两侧。本发明的微弯型列管式质量流量计能够通过多管排列的方式在流量不变的情况下，尽可能减少用于科里奥利质量流量测量的流量管的直径，从而减小测量误差，提高测量可靠性。

Description

微弯型列管式质量流量计

技术领域

本发明涉及质量流量计领域，具体地说，涉及微弯型列管式质量流量 计。

背景技术

流体为了反抗这种强迫振动，会给管子一个与其流动方向垂直的反作 用力，在这种被叫做科里奥利效应力的作用下，管子的震动不同步了，入 口段管与出口段管在振动的时间先后商会出现差异，(差异是由于入口段 和出口段流体流向是相反的)，这叫做相位时间差。这种差异与流过管子 的流体质量流量的大小成正比。如果通过电路能检测出这种时间差异的大 小，则就能将质量流量的大小给确定了。这种流量计被称作科里奥利直接 质量流量计，它与世界上目前在用的几十种常规容积式流量计的最大不同 是它测的质量的大小，使用的单位是kg/h。用质量(如千克)作单位的流 量计比用容积(如立升或立方米)作单位的容积式流量计要准确和恒定。 因为质量是遵循守恒定律的。

科氏力质量流量计的发明是科技界苦苦求索几十年的结果，它不但具 有准确性、重复性、稳定性，而且在流体通道内没有阻流元件和可动部件， 因而其可靠性好，使用寿命长，还能测量高粘度流体和高压气体的流量。 现在汽车用的清洁燃料压缩天然气(CNG)的计量就是靠它测准的，而在 石油、化工、冶金、建材、造纸、医药、食品、生物工程、能源、航天等 工业部门，其应用也越来越广泛。它的问世带来了流体测量技术的一次深 刻变革，被专家誉为是21世纪的主流流量计。

科里奥利质量流量计是一种直接而精密地测量流体质量流量的新颖 仪表，以结构主体采用两根并排的U形管，让两根管的回弯部分相向微微 振动起来，则两侧的直管会跟着振动，即它们会同时靠拢或同时张开，即 两根管的振动是同步的，对称的。如果在管子同步振动的同时，将流体导 入管内，使之沿管内向前流动，则管子将强迫流体与之一起上下振动。

目前，为了输送更多的流体，就会采用管径更大的管子，但在大管径 流体质量测量时，由于管子的直径较大，现有的科里奥利质量流量计容易 产生测量误差，降低了可靠性。国内外在质量流量计传感器制造的技术领 域中，流量管的几何形状多采用∪型、Ω型及微弯型。∪型、Ω型压力损 失大，体积大；流量管管径增大后，制造困难，已成为发展大口径传感器 的障碍；还存在磁电驱动困难，检测精度难于达到设计要求。现有的质量 流量计传感器产品，多为2管型(∪型、Ω型)、4管型(磨盘型)，即 2支、4支流量管工作。4管型结构呈两管对称布置，当被测介质为液相 时，易发生上管积气，影响计量检测；其二，流量管两两对称布置结构设 计，使传感器体积随质量流量计口径增大而非线性增大，制约质量流量计 发展(4管型已为最大设计)；其三，流量管管径随质量流量计口径增大 而增大，导致驱动愈发困难，无法精确检测。

因此，本发明提供了一种微弯型列管式质量流量计。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供微弯型列管式质量流 量计，克服现有技术的困难，能够通过多管排列的方式在流量不变的情况 下，尽可能减少用于科里奥利质量流量测量的流量管的直径，从而减小测 量误差，提高测量可靠性。

本发明的实施例提供一种微弯型列管式质量流量计，包括：

一外壳；

两导流套，分别连接在所述外壳的两端；

多根弓形的导流管，设置在所述外壳内，所述导流管的两端分别连通 所述导流套；

一对弓形的流量管，设置在所述外壳内，所述流量管的两端分别连通 所述导流套，所述流量管的长度与所述导流管的长度相等，；

一驱动元件，固定于两所述流量管，所述驱动元件驱动一对所述流量 管产生振动，且所述驱动元件位于所述流量管的中央；以及

两检测元件，每个所述检测元件分别固定于两所述流量管检测振动， 且两所述驱动元件分别位于所述驱动元件的两侧。

优选地，每根所述导流管和每根所述流量管都包括五个直线管段和分 别连接所述直线管段的四个弯曲管段。

优选地，所述外壳包括一支撑管和一圆弧罩；

所述支撑管的两端分别连接所述导流套，且所述支撑管与两所述导流 套同轴，所述支撑管的外壁设有两个开口，局部所述导流管和流量管的弓 形部分的管段自所述开口伸出所述支撑管；

所述圆弧罩与所述支撑管连接，所述圆弧罩罩盖所述导流管和流量管 伸出所述支撑管的弓形部分的管段。

优选地，还包括多个固定板，所述固定板沿所述导流管的延展方向间 隔设置在所述外壳内，所述固定板上设有多个定位孔，所述导流管与所述 定位孔过盈配合。

优选地，所述定位孔在所述固定板上蜂巢状排列或矩阵排列。

优选地，所述导流管和所述流量管的外径和内径都相等。

优选地，所述外壳沿水平面设置时，两所述流量管的水平高度低于所 述导流管的水平高度。

优选地，相邻所述导流管和/或所述流量管的间距相等。

优选地，所述导流管的数量大于7根。

优选地，还包括两个阻尼板，每个所述阻尼板与两所述流量管焊接， 且所述阻尼板位于所述流量管的长度方向的两端。

本发明的微弯型列管式质量流量计呈微弯管束型，以4及以上多支流 量管布置结构，微弯段管束置于下侧(形似弓形)，易于排气，体积小； 优化选择的流量管管径，可为任一口径传感器设计生产所采用；固定小管 径流量管设计，为质量流量计口径的自由发展、大型化发展奠定了基础， 并为传感器的标准化生产提供了可能；同时，小管径流量管，驱动灵敏， 易于精确检测。

本发明的微弯型列管式质量流量计能够通过多管排列的方式在流量 不变的情况下，尽可能减少用于科里奥利质量流量测量的流量管的直径， 从而减小测量误差，提高测量可靠性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的 其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是本发明的微弯型列管式质量流量计的立体图；

图2是本发明的微弯型列管式质量流量计的示意图；

图3是基于图2的左视图；

图4是基于图2的右视图；

图5是本发明的微弯型列管式质量流量计拆除外壳后的一个视角的 立体图；

图6是本发明的微弯型列管式质量流量计拆除外壳后的另一个视角 的立体图；

图7是本发明的微弯型列管式质量流量计拆除外壳后的示意图；

图8是基于图7的左视图；

图9是图7中A-A向的剖视图；

图10是本发明中导流管与流量管的一种排列示意图；

图11是本发明中导流管与流量管的另一种排列示意图；

图12是本发明中导流管与流量管的另一种排列示意图；以及

图13是本发明中导流管与流量管的另一种排列示意图。

附图标记

1 导流套

21 导流管

22 流量管

3 支撑管

4 外壳

5 固定板

6 检测元件

7 驱动元件

8 阻尼板

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能 够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提 供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面 地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结 构，因而将省略对它们的重复描述。

图1是本发明的微弯型列管式质量流量计的立体图。图2是本发明的 微弯型列管式质量流量计的示意图。图3是基于图2的左视图。图4是基 于图2的右视图。图5是本发明的微弯型列管式质量流量计拆除外壳后的 一个视角的立体图。图6是本发明的微弯型列管式质量流量计拆除外壳后 的另一个视角的立体图。图7是本发明的微弯型列管式质量流量计拆除外 壳后的示意图。图8是图5中A-A向的剖视图。图9是基于图7的左视 图。

如图1至9所示，本发明的微弯型列管式质量流量计，包括：一外壳、 两导流套1、多根弓形的导流管21、一对弓形的流量管22、一驱动元件7 两检测元件6、多个固定板5以及两个阻尼板8。

本实施例中的外壳是包容弓形管束部分的构件，施焊于支撑管上。也 具有屏蔽外界环境频率干涉的功能。外壳包括一支撑管3和一圆弧罩4。 支撑管3的两端分别连接导流套1，且支撑管3与两导流套1同轴，支撑 管3的外壁设有两个开口，局部导流管21和流量管22的弓形部分的管段 自开口伸出支撑管3；圆弧罩4与支撑管3连接，圆弧罩4罩盖导流管21和流量管22伸出支撑管3的弓形部分的管段。

两导流套1分别连接在外壳的两端。本发明中的导流套1是多孔均匀 布置的构件，分流进入系统介质的功能。导流套1是保证介质形成稳定层 流，不产生气蚀的核心构件。导流套1的第一端连接支撑管3，导流套1 的第一端设有多个连接管口，每个连接管口分别连接一根导流管21或一 根流量管22。导流套1的第二端设有一个开口，可以连接国家标准高颈 法兰。国家标准高颈法兰的口径与质量流量计的口径、工作压相同，密面 依工况定。导流套1的第一端到第二端之间设有与连接管口数量相等的流 道分叉部分，自第一端到第二端的过程中，流道分叉部分汇总到第二端的 开口，从而实现多根列管(导流管21、流量管22)的分流或是汇总。

多根弓形的导流管21设置在外壳内，导流管21的两端分别连通导流 套1。导流管21的两端分别连通导流套1。每根导流管21都包括五个直 线管段和分别连接直线管段的四个弯曲管段。本发明中导流管21的功能 仅导流系统介质。数量与质量流量计工程口径相关。也就是说，本发明通 过多根导流管21来负责流体的导流，导流管21不参加质量流量的测量。 当本发明的微弯型列管式质量流量计被连接到更大直径的流体管时，可以 通过增加导流管21的数量，而不是改变导流管21的直径来满足流量需求。 优选地，导流管的数量大于7根，但不以此为限。随着流体流量的增加， 导流管可以增加到20根、30根、50根等，不以此为限。

一对弓形的流量管22设置在外壳内，流量管22的两端分别连通导流 套1，流量管22的长度与导流管21的长度相等。每根流量管22都包括 五个直线管段和分别连接直线管段的四个弯曲管段。本发明中的流量管 22是计量流量的基础构件，为一对。当被测介质流过时，在7作用下产 生正弦波感应电动势，因进、出口端科氏力不同而发生的相位差与流经介 质质量成正比，变送器据此计算显示流经质量流量数值，输出单位(T/h 或Nm³/h)。流量管22的选材316L不锈钢。本发明中，支撑管3一端的 导流套1将流体分流到多根列管(导流管21、流量管22)中，经过了质 量流量测试后，再由支撑管3另一端的另一个导流套1将多根列管(导流 管21、流量管22)中的流体汇总。

在一个优选实施例中，本发明中的导流套1、导流管21、流量管22 和支撑管3可以组焊，导流套1、导流管21、流量管22和支撑管3的材 质可以是304不锈钢，解决制造熔焊课题，减少活动部件，但不以此为限。

驱动元件7固定于两流量管22，驱动元件7驱动一对流量管22产生 振动，且驱动元件7位于流量管22的中央。本实施例中的驱动元件7可 以是激励组件，由永磁铁、线圈绕组及支架构成，固定在流量管上。当线 圈绕组得到交变电源后，通过永磁铁吸斥作用，沿空心轴线产生交变磁场， 与流量管固有频率耦合，为变送器基础工作频率。频率范围200-400Hz。

两检测元件6，每个检测元件6分别固定于两流量管22检测振动， 且两驱动元件7分别位于驱动元件7的两侧。检测元件6分别与驱动元件 7间隔一端距离，以便更好地检测振动。检测元件6由永磁铁、线圈绕组 及支架构成，固定在流量管上。当流量管振动时，永磁铁与线圈绕组产生 相对运动形成正弦波感应电动势，当有介质流经时左右线圈绕组在科氏力 作用下的感应电动势产生相位差，差值与介质流经质量是正比关系，变送 器依此计算输出数值。

固定板5沿导流管21的延展方向间隔设置在外壳内，固定板5上设 有多个定位孔，导流管21与定位孔过盈配合。固定板5是紧固在导流管 上的构件，使导流管不产生振动，消除科氏力表现。定位孔在固定板5上 蜂巢状排列或矩阵排列，但不以此为限。导流管21和流量管22的外径和 内径都相等，但不以此为限。相邻导流管21和/或流量管22的间距相等，但不以此为限。

本发明还包括一温度传感器(图中未示出)，连接在导流管21外壁。 温度传感器采用PT100铂电阻，为体积流量补偿修正提供参数，输出流 量显示Nm³。

每个阻尼板8与两流量管22焊接，且阻尼板8位于流量管22的长度 方向的两端。阻尼板8与流量管22真空钎焊组合。阻尼板8的功能是阻 止驱动元件7作用于流量管22所生振动的传导，减少信号干涉。

在一个优选实施例中，参考图8、9，支撑管3沿水平面设置时，两 流量管22的水平高度低于导流管21的水平高度。使得流量管22位于流 体经过的最底部，保证流量管22内被流体充满，竟可能地减少气泡的产 生，避免了气泡对质量流量测量的干扰。

在一个优选实施例中，图10是本发明中导流管与流量管的一种排列 示意图，如图12所示，本发明中的导流管21与流量管22可以呈四行四 列的排列方式，两根流量管22位于最低的一行，共14根导流管21。

在一个优选实施例中，图11是本发明中导流管与流量管的另一种排 列示意图，如图13所示，本发明中的导流管21与流量管22可以呈四行 四列的矩形排列方式，第一行和第四行只设两根，以便配合圆形的支撑管 3，两根流量管22位于最低的一行，共10根导流管21。

在一个优选实施例中，图12是本发明中导流管与流量管的另一种排 列示意图，如图12所示，本发明中的导流管21与流量管22可以呈五行 倒梯形的排列方式，两根流量管22位于最低的一行，共18根导流管21， 以便匹配更大的流量。

在一个优选实施例中，图13是本发明中导流管与流量管的另一种排 列示意图，如图13所示，本发明中的导流管21与流量管22可以成蜂巢 状排列，两根流量管22位于最低的一行，共22根导流管21，以便匹配 更大的流量。

本发明的微弯型列管式质量流量计呈多支弯曲流量管、导流管组成一 个汇通的流通截面，使传感器能达到任一所需口径。由于流量管呈“弓形”， 虽与支撑管受热膨胀不一致，曲线能予补偿。

本发明的微弯型列管式质量流量计中流量管与导流管管型类似，即4 个弯曲半径相同，5个直线段虽不等长但总长相等，故介质在相同管况下 的压力损失一样。由于“弓形”管程小，压力损失相比较小。

本发明的微弯型列管式质量流量计在发展任一口径传感器时，仅流量 管根数改变而管径不变，传感器总长基本不变。少许加长为导流套微量改 长、过程法兰选型变化而增加。

本发明的微弯型列管式质量流量计结构简单，构件少；由焊接组装， 则运动件、易损件少。传感器工作寿命长，在线维护少。

本发明的微弯型列管式质量流量计可以保证流量管管径不变、长度基 本不变，从而降低了制造和管理成本。

本发明的微弯型列管式质量流量计一般情况下检测精确，稳定可靠， 磁电输出易于标准化，可为大规模系统控制工程使用。也可为变送器规模 化、社会化生产奠定基础。还可适配各种变送器，仅调整磁电绕组参数， 配套生产。

综上所述，本发明的微弯型列管式质量流量计能够通过多管排列的方 式在流量不变的情况下，尽可能减少用于科里奥利质量流量测量的流量管 的直径，从而减小测量误差，提高测量可靠性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说 明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术 领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若 干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种微弯型列管式质量流量计，其特征在于，包括：

一外壳；

两导流套(1)，分别连接在所述外壳的两端；

多根弓形的导流管(21)，设置在所述外壳内，所述导流管(21)的两端分别连通所述导流套(1)；

一对弓形的流量管(22)，设置在所述外壳内，所述流量管(22)的两端分别连通所述导流套(1)，所述流量管(22)的长度与所述导流管(21)的长度相等；

一驱动元件(7)，固定于两所述流量管(22)，所述驱动元件(7)驱动一对所述流量管(22)产生振动，且所述驱动元件(7)位于所述流量管(22)的中央；以及

两检测元件(6)，每个所述检测元件(6)分别固定于两所述流量管(22)检测振动，且两所述驱动元件(7)分别位于所述驱动元件(7)的两侧。

2.根据权利要求1所述的微弯型列管式质量流量计，其特征在于，每根所述导流管(21)和每根所述流量管(22)都包括五个直线管段和分别连接所述直线管段的四个弯曲管段。

3.根据权利要求2所述的微弯型列管式质量流量计，其特征在于，所述外壳包括一支撑管(3)和一圆弧罩(4)；

所述支撑管(3)的两端分别连接所述导流套(1)，且所述支撑管(3)与两所述导流套(1)同轴，所述支撑管(3)的外壁设有两个开口，局部所述导流管(21)和流量管(22)的弓形部分的管段自所述开口伸出所述支撑管(3)；

所述圆弧罩(4)与所述支撑管(3)连接，所述圆弧罩(4)罩盖所述导流管(21)和流量管(22)伸出所述支撑管(3)的弓形部分的管段。

4.根据权利要求1所述的微弯型列管式质量流量计，其特征在于，还包括多个固定板(5)，所述固定板(5)沿所述导流管(21)的延展方向间隔设置在所述外壳内，所述固定板(5)上设有多个定位孔，所述导流管(21)与所述定位孔过盈配合。

5.根据权利要求4所述的微弯型列管式质量流量计，其特征在于，所述定位孔在所述固定板(5)上蜂巢状排列或矩阵排列。

6.根据权利要求4所述的微弯型列管式质量流量计，其特征在于，所述导流管(21)和所述流量管(22)的外径和内径都相等。

7.根据权利要求1所述的微弯型列管式质量流量计，其特征在于，所述外壳沿水平面设置时，两所述流量管(22)的水平高度低于所述导流管(21)的水平高度。

8.根据权利要求1所述的微弯型列管式质量流量计，其特征在于，相邻所述导流管(21)和/或所述流量管(22)的间距相等。

9.根据权利要求1所述的微弯型列管式质量流量计，其特征在于，所述导流管(21)的数量大于7根。

10.根据权利要求1所述的微弯型列管式质量流量计，其特征在于，还包括两个阻尼板(8)，每个所述阻尼板(8)与两所述流量管(22)焊接，且所述阻尼板(8)位于所述流量管(22)的长度方向的两端。