CN109425401B - 流体流动管、传感器组件及科里奥利质量流量计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流体流动管、传感器组件及科里奥利质量流量计，流体流动管包括流体输入管路、流体输出管路以及串联在流体输入管路和流体输出管路之间的双重环路管路，双重环路管路包括与流体输入管路连接的第一环路、与流体输出管连接的第二环路，第一环路所处的平面与第二环路所处的平面平行，第一环路与第二环路通过跨接管路连接；第一环路和第二环路基本为带圆角的矩形形状。通过将第一环路和第二环路成型为带圆角的矩形形状，既解决了流体材料经过转弯时内外侧流速差值较大的缺陷，而且在加工上还很容易实现双环路的高度对称性。

Description

流体流动管、传感器组件及科里奥利质量流量计

技术领域

本发明涉及科里奥利质量流量计，具体涉及一种流体流动管、传感器组件及科里奥利质量流量计。

背景技术

科里奥利质量流量计是一种直接精密地测量流体流量的仪表。典型的科里奥利质量流量计结构主体采用两根并排的U形管，让两根管在其共振频率下同频反相振动，即它们会同时靠拢或同时张开。如果在振动管同步振动的同时，将流体导入管内，使之沿管内向前流动，则振动管将强迫流体与之一起振动。流体为了反抗这种强迫振动，会给振动管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的作用下，振动管将产生扭转变形，流体入口段管与流体出口段管在振动的时间先后会有差异，这叫做相位时间差。这种差异与流过振动管的流体质量流量的大小成正比。如果能检测出这种时间差异的大小，则可将质量流量的大小确定。科里奥利质量流量计就是依据上述原理制成。

目前，按照传感器内的振动管数量，可分为单管形和双管形，单管形仪表不分流，测量管中流量处处相等，对稳定零点有好外，也便于清洗，但易受外界振动的干扰，仅见于早期的产品和一些小口径仪表。双管形仪表既实现了双管相位差的测量，也增了大信号增强了线性，同时降低外界振动干扰的影响。

按照传感器的管形结构可大致分为直管形和弯管形，直管形仪表不易存积气体，流量传感器尺寸小，重量轻。但自振频率高信号不易检测，为使自振频率不至于太高，往往管壁做得较薄，易受磨损和腐蚀。弯管形检测管的仪表管道刚度低，产生信号相对较大，技术也相对成熟。因为自振频率也低(80-150Hz)，可以采用较厚的管壁，仪表耐磨、耐腐蚀性能较好，但易存积气体和残渣引起附加误差切对安装空间有要求。

目前市场上的较为成熟的管形是双Π型管结构，因其结构简单，制造容易，灵敏度适中，抗冲击能力较强的特点，使之成为目前最为经济的传感器结构。

但是，当质量流量计应用到食品和医疗领域时，则基本不采用双Π型管结构，其原因在于：首先，食品和医疗领域有卫生要求，作为计量用的流量计内部不能有分流管道；其次，若以单管做Π形管形式，会因内部管道复杂而发生多模态的耦合，影响性能，因此，一般用于食品和医疗领域的质量流量计只能采用单管或非Π形管结构，这既降低了计量精度，也阻碍了质量流量计的推广。

为了解决上述问题，现有技术出现了一种具有没有分流结构的双Π型单管传感器的科里奥利质量流量计，如中国专利文献CN1116588C公开的具有连续的流体流动管的科里奥利质量流量计，其流体流动管具有双重环路，从流体流经管路处接收流体材料所用的输入管路，将流体材料送回至流体流经材料所用的输出管路，及包绕着双重环路的壳体，流量计组件具有：配置在流体流动管上的具有第一和第二端部的第二环路，通过第一端部从第一环路的第二端部接收流动材料，通过第二端部将流动材料引导至输出管路；位于流体流动管上的跨接部分，它将流动流体由第一环路引导至第二环路；固定连接在壳体和流体流动管上的固定连接部件；及连接于第一环路和第二环路的支撑杆。

在该专利文献中，对于第一环路和第二环路的形状给出了三种方式，分别为：第一环路和第二环路基本上呈三角形；或者，第一环路和第二环路基本上呈B形；或者，第一环路和第二环路基本上呈圆形。其中第一环路和第二环路基本上呈三角形以及第一环路和第二环路基本上呈B形这两种方式存在的缺陷是两个环路的转弯部分曲率过大，导致流体材料经过转弯时内外侧流速差值较大，对流速场的稳定性造成较大影响。而第一环路和第二环路基本上呈圆形这种方式虽然解决了流体材料经过转弯时内外侧流速差值较大的缺陷，但是其在实际加工当中，为了保证双环路的高度对称性，其圆形很难保证。此外，该圆形双环路管路在实际加工当中由于加工难度太大的原因，很难保证圆形双环路管路的输入管段和输出管段在同一轴线上，这不利于传感器组件平衡。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于科里奥利质量流量计的流体流动管，以解决现有技术中科里奥利质量流量计的串联双环路流体流动管不能同时兼顾流速场稳定性及容易加工的缺陷。

为此，第一方面，本发明提供了一种科里奥利质量流量计用流体流动管，包括流体输入管路、流体输出管路以及串联在所述流体输入管路和流体输出管路之间的双重环路管路，所述双重环路管路包括与所述流体输入管路连接的第一环路、与所述流体输出管连接的第二环路，所述第一环路所处的平面与第二环路所处的平面平行，所述第一环路与所述第二环路通过跨接管路连接；所述第一环路和第二环路基本为带圆角的矩形形状。

优选地，所述流体输入管路基本呈“S”型，包括沿流体流动方向设置且弯向相反的第一弯弧和第二弯弧。

优选地，所述第一弯弧和第二弯弧均为圆弯弧。

优选地，所述第一弯弧的弯弧半径不大于所述第二弯弧半径的二分之一。

优选地，所述流体输入管路还包括设置在所述第一弯弧与所述第二弯弧之间和/或所述第二弯弧与所述双重环路管路之间的直线管。

优选地，所述流体输出管路与所述流体输入管路镜像对称设置。

第二方面，本发明还提供一种科里奥利质量流量计用传感器组件，包括上述流体流动管。

优选地，所述传感器组件还包括：隔振结构，至少包括固定设置在所述环路管路上以将所述环路管路分隔为振动管路和非振动管路的第一隔振件。

优选地，所述隔振结构还包括位于所述第一隔振件下方与所述第一隔振件间隔设置的至少一个第二隔振件。

优选地，所述第一隔振件和第二隔振件在所述双重环路管路的左右两侧成对设置。

第三方面，本发明还提供一种科里奥利质量流量计，包括：

壳体；

传感器组件，安装于所述壳体内，所述传感器组件为上述传感器组件。

本发明的优点：

1、本发明提供的流体流动管，具有双重环路管路，所述双重环路管路包括与所述流体输入管路连接的第一环路、与所述流体输出管连接的第二环路，所述第一环路所处的平面与第二环路所处的平面平行，所述第一环路与所述第二环路通过跨接管路连接；所述第一环路和第二环路的形状基本为矩形；所述第一环路和第二环路的四个角均为圆弧角。通过将第一环路和第二环路成型为基本为矩形的形状，并且矩形的四个角为圆弧角这样的设置，由于转弯部分为圆弧形状，因此解决了流体材料经过转弯时内外侧流速差值较大的缺陷，并且将第一环路和第二环路成型为带圆角的矩形形状，在加工工艺上也很容易实现，而且也能保证双环路的高度对称性。

2、本发明提供的流体流动管，通过流体输入管路在其流体输入端和第一连接端之间设有基本呈“S”形的整流管路，对进入振动管路之前的流体进行了整流，使得进入振动管路的流速场基本没有了非中心偏移的问题。此外，本发明的“S”形整流管路不仅实现了对进入振动管路之前的流体进行整流的作用，而且由于“S”形整流管路包括两个弧度角为90度的圆弯弧，使得流体输入管路的流体输入端的流体流向与振动管路中流体流向垂直，所述流体输入端处于水平方向，振动管路处于竖直方向，这也是科里奥利质量流量计的流体流动管的基本要求。

3、本发明提供的流体流动管，由于其为一体成型结构，因此相比于具有分流结构的双环路管路，不仅更容易实施焊接，而且可以减少所需要的焊接操作，降低了焊接造成的流体流动管的畸变。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1为本发明的科里奥利质量流量计的外形结构视图；

图2为被割去一部分的科里奥利质量流量计的壳体结构视图；

图3为本发明的科里奥利质量流量计的流体流动管的结构视图。

附图标记：

1-上游管道接头；2-下游管道接头；3-壳体；31-上游接头开口；32-下游接头开口；4-流体流动管；41-流体输入管路；411-水平输入管段；412-第一弯弧；413-第二弯弧；414-转向弯弧；42-流体输出管路；421-水平输出管段；47-振动管路；48-非振动管路；5-第一隔振件；6-第二隔振件。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。

如图1-3所示，本实施例的流体流动管4具有用于与上游管道接头1连接以接收流体材料的流体输入管路41、用于与下游管道接头连接以输出流体材料的流体输出管路42以及连接在所述流体输入管路41和所述流体输出管路42之间的双重环路管路。所述双重环路管路包括与所述流体输入管路41连接的第一环路、与所述流体输出管路42连接的第二环路，以及连接在第一环路和第二环路之间的跨接管路，所述第一环路与所述第二环路平行设置，具体为所述第一环路所处的平面与所述第二环路所处的平面平行。所述第一环路和第二环路基本为带圆角的矩形形状。通过将第一环路和第二环路成型为基本为矩形的形状，并且矩形的四个角为圆弧角这样的设置，由于转弯部分为圆弧形状，因此解决了流体材料经过转弯时内外侧流速差值较大的缺陷，并且将第一环路和第二环路成型为带圆角的矩形形状，在加工工艺上也很容易实现，而且也能保证双环路的高度对称性。

通过上述描述可知，本实施例的流体流动管4是一种双管型流体流动管4，为一体成型管路，其具有与现有技术中双管型流体管相同的优势，并且，本发明实施例的流体流动管4由于其为串联设置的双重环路管路，即为一根管通过独特的管路绕向所形成的双环路，因此其没有分流结构，能够满足对科里奥利质量流量计要求不能有分流结构的技术领域中，比如卫生型科里奥利质量流量计。由于流体流动管4没有分流结构，其不用实施分流结构的焊接操作，因此相比于现有技术中具有分流结构的双管型流体流动管4，本发明实施例的流体流动管4更容易实施焊接，而且可以减少所需要的焊接操作。

所述流体流动管4的两端分别连接上游管道接头1和下游管道接头2，其具体结构为自上游管道接头1至下游管道接头2依次包括流体输入管路41、串联的双重环路管路以及流体输出管路42。所述流体输入管路41的一端为流体输入端，另一端为第一连接端；所述流体输出管路42的一端为流体输出端，另一端为第二连接端；所述双重环路连接于所述第一连接端和第二连接端之间。

在本实施例中，所述流体流动管4上安装有隔振结构，其通过隔振结构分隔成位于隔振结构之上的振动管路47和位于隔振结构之下的非振动管路48。由于流体的输入输出方向与振动管路47之间呈角度设置，因此流体在进入振动管路47之前的第一环路管路上必然存在一段转向弯弧414，而正是由于转向弯弧414的存在，使得流体在经过转向弯弧414时，内侧流体减速，外侧流体增速，流体流速中心向外侧移动，类似于抛物线的流速分布，流体在转弯时会因离心力被抛向弯弧的外侧。因此，流进振动管路47的流体，其流速场分布是偏心的抛物线，导致振动管路47灵敏度的改变，影响振动管路47的测量性能。

为了解决上述流体流动管4存在的缺陷，本发明实施例的流体流动管4的流体输入管路41在其流体输入端和第一连接端之间设有基本呈“S”形的整流管路，该“S”形整流管路沿着流体流动方向包括弯向相反的第一弯弧412和第二弯弧413，所述第一弯弧412靠近所述流体输入端设置，所述第二弯弧413靠近所述第一连接端设置。所述第二弯弧413的弯向与所述转向弯弧414的弯向相同，第二弯弧413和转向弯弧414均是向右弯弧，所述第一弯弧412是向左弯弧。流体在经过第一弯弧412时流体流场会发生向弯弧右侧的偏心，然后经过第二弯弧413和转向弯弧414进行整流，使得流体流场在经过三个弯弧进入振动管路47时基本处于非中心偏移的情况下，流体流场的均匀性得到改良。本发明实施例通过在流体输入管路41上设置“S”形整流管路实现了对进入振动管路47的流体进行整流，使得进入振动管路47中的流速场更均匀，这有利于提高振动管路47的测量性能。

优选地，所述第一弯弧412、第二弯弧413以及转向弯弧414均为弧度为90度的圆弯弧。在本发明实施例中，所述第二弯弧413的弯弧半径与所述转向弯弧414的弯弧半径相等，所述第一弯弧412的弯弧半径等于所述第二弯弧413半径的二分之一。在该种管路的独特绕向不仅实现了对进入振动管路47之前的流体进行整流的作用，而且第一弯弧412、第二弯弧413以及转向弯弧414分别进行了90度转向，使得流体输入管路41的流体输入端的流体流向与振动管路47中流体流向垂直，所述流体输入端处于水平方向，振动管路47处于竖直方向，这也是科里奥利质量流量计的流体流动管4的基本要求。作为本发明优选实施例，本发明实施例的流体输入管路41的第一弯弧412和第二弯弧413为两个连续的弯向相反的弯弧，而第二弯弧413与转向弯弧414也是直接连接的。也就是说，本发明实施例完全是通过弯弧结构来实现整流效果。作为本发明的优选实施例，所述流体输出管路42与所述流体输入管路41在水平方向上镜像设置，即所述流体输出管路42上也设有一个“S”形管路，该种设置使得流体流动管4在科里奥利质量流量计的壳体3内为一个在水平方向上左右对称的结构。

本实施例的所述流体输入管路41还包括与上游流体管道连接的水平输入管段411，流体输出管路42还包括与下游流体管道连接的水平输出管段421，所述水平输入管段411与所述水平输出管段421位于同一轴线上。但是本发明不限于位于同一轴线上，在其他实施例中，所述水平输入管段411与水平输出管段421还可以为位于同一水平面上但不在同一轴线上。

在本发明实施例中，所述流体流动管4的材质选用不锈钢、哈氏合金、钛合金中的一种。

作为本发明整流管的一种变形方式，所述流体输入管路41包括设置在第一弯弧412和第二弯弧413之间的直线管路，以及第二弯弧413和转向弯弧414之间的直线管路，两个所述直线管路也可以起到对流体整流的作用，即均匀流场的作用；考虑到两个直线管路也起到了整流作用，为了保证进入振动管路47的流体流速均匀，所述第一弯弧412的弯弧半径小于所述第二弯弧413的弯弧半径的二分之一，所述第二弯弧413的弯弧半径与所述转向弯弧414的弯弧半径相等。

需要说明的是，上述两个直线管路还可以只设置其中一个，当只有一个直线管路时，需要对第一弯弧412的弯弧半径进行调整，但是第一弯弧412的弯弧半径依然是小于第二弯弧413半径的二分之一。

作为本发明整流管的一种变形方式，所述第一弯弧412、第二弯弧413以及转向弯弧414还可以为曲率发生变化的非圆弯弧，该种情况下对流体流动管4的加工难度会加大，但是依然可以起到对进入振动管路47的流体进行整流的作用。

本发明实施例还提供一种用于科里奥利质量流量计的传感器组件，该传感器组件包括上述流体流动管，还包括隔振结构，所述隔振结构至少包括固定设置在所述环路管路上以将所述环路管路分隔为振动管路和非振动管路的第一隔振件。

所述隔振结构还包括位于所述第一隔振件下方与所述第一隔振件间隔设置的至少一个第二隔振件。所述第一隔振件和第二隔振件在所述双重环路管路的左右两侧成对设置。

本发明实施例还提供一种科里奥利质量流量计，其包括上述传感器组件，还包括上游管道接头1、下游管道接头2、壳体3、激励装置、检测装置以及增重结构7。其中，所述流体流动管4安装于所述壳体3内，隔振装置安装于流体流动管4上以将流体流动管4分隔为振动管路47和非振动管路48，流体流动管4上还安装有激励装置和检测装置，激励装置用于驱动振动管路47振动，当流体材料导入管内，使之沿管内向前流动，则振动管将强迫流体与之一体振动，流体为了反抗这种强迫振动，会给振动管路47一个与其流动方向垂直的反作用力，流体入口段管与流体出口段管在振动的时间先后会有差异，这叫做相位时间差，检测装置则用于检测该相位时间差，从而确定流经流体流动管4的质量流量。所述壳体3的两侧成型有与所述上游管道接头外轮廓形状适配的上游接头开口31，以及与所述下游管道接头外轮廓适配的下游接头开口32，所述上游管道接头1、下游管道接头2分别与所述壳体3上对应的上游接头开口31、下游接头开口32焊接连接。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (8)

1.一种流体流动管，用于科里奥利质量流量计，其特征在于，所述科里奥利质量流量计为卫生型科里奥利质量流量计，所述流体流动管包括流体输入管路、流体输出管路以及串联在所述流体输入管路和流体输出管路之间的双重环路管路，所述双重环路管路包括与所述流体输入管路连接的第一环路、与所述流体输出管连接的第二环路，所述第一环路所处的平面与第二环路所处的平面平行，所述第一环路与所述第二环路通过跨接管路连接；所述第一环路和第二环路基本为带圆角的矩形形状；所述流体输入管路基本呈“S”型，包括沿流体流动方向设置且弯向相反的第一弯弧和第二弯弧；所述第一弯弧和第二弯弧均为圆弯弧；所述第一弯弧的弯弧半径不大于所述第二弯弧半径的二分之一；第一环路管路上设有一段转向弯弧，所述转向弯弧使得流体经过所述转向弯弧时内侧流体减速，外侧流体增速。

2.根据权利要求1所述的流体流动管，其特征在于，所述流体输入管路还包括设置在所述第一弯弧与所述第二弯弧之间和/或所述第二弯弧与所述双重环路管路之间的直线管。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的流体流动管，其特征在于，所述流体输出管路与所述流体输入管路镜像对称设置。

4.一种传感器组件，用于科里奥利质量流量计，其特征在于，包括权利要求1-3中任一项所述的流体流动管。

5.根据权利要求4所述的传感器组件，其特征在于，所述传感器组件还包括：

隔振结构，至少包括固定设置在所述环路管路上以将所述环路管路分隔为振动管路和非振动管路的第一隔振件。

6.根据权利要求5所述的传感器组件，其特征在于，所述隔振结构还包括位于所述第一隔振件下方与所述第一隔振件间隔设置的至少一个第二隔振件。

7.根据权利要求6所述的传感器组件，其特征在于，所述第一隔振件和第二隔振件在所述双重环路管路的左右两侧成对设置。

8.一种科里奥利质量流量计，其特征在于，包括：

壳体；

传感器组件，安装于所述壳体内，所述传感器组件为权利要求4-7中任一项所述的传感器组件。