CN111492211A - 振动型测量换能器及由其形成的振动测量系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的测量换能器包括管装置。该管装置具有弯曲的管(111),相同实现的管(121)、弯曲的管(112)和仅与管(112)相同实现的管(122),以及分别具有四个流动开口的两个分流器(21、22)。此外,测量换能器包括用于激励和保持管装置的机械振荡的激励器机构,以及用于记录管装置的机械振荡并用于产生表示一个或多个管的振荡运动的振荡测量信号的传感器装置。每个管都连接到每个分流器以形成四个平行的流动路径,并分别具有与分流器(21)连接的至少一个直段(111‑1;121‑1;112‑1,122‑1)、跟随此直段的弧形段(111‑2;121‑2;112‑2;122‑2)、跟随此弧形段的直段(111‑3;121‑3;112‑3;122‑3)、跟随此直段的弧形段(111‑4;121‑4;112‑4;122‑4)、跟随此弧形段的直段(111‑5;121‑5;112‑5;122‑5)、跟随此直段的弧形段(111‑6;121‑6;112‑6;122‑6)以及跟随此弧形段并且也与分流器(22)连接的直段(111‑7;121‑7;112‑7;122‑7)。在本发明的测量换能器的情况下,段(111‑4)和段(112‑4)之间的最小间隔大于段(111‑3)和段(112‑2)之间的最小间隔(△11‑2)以及大于段(111‑5)和段(112‑6)之间的最小间隔(△11‑3),并且段(121‑4)和段(122‑4)之间的最小间隔大于段(122‑3)与段(122‑2)之间的最小间隔以及大于段(121‑5)与段(122‑6)之间的最小间隔。另外,在本发明的测量换能器的情况下,在延伸时,段(111‑2)的假想纵轴和段(112‑2)的假想纵轴包围相交角(α11‑3),段(121‑2)的假想纵轴和段(122‑2)的假想纵轴包围相交角(α12‑3),段(111‑4)的假想纵轴和段(112‑4)的假想纵轴包围相交角(α11‑5),并且段(121‑4)的假想纵轴和段(122‑4)的假想纵轴包围相交角(α12‑5)。

Description

振动型测量换能器及由其形成的振动测量系统
技术领域
本发明涉及一种测量换能器,尤其是适用于用于测量流动流体的至少一个测量变量的振动测量系统的测量换能器,该测量换能器包括通过四个仅成对相同实现的弯管以及分别具有四个流动开口的两个分流器形成的管装置,以及涉及一种通过这种测量换能器形成的并且用于测量流动流体的至少一个测量变量(例如,诸如质量流率或体积流率的流动参数,或诸如密度或粘度的物质参数)的振动测量系统。另外,本发明涉及一种由这种测量换能器形成的振动测量系统。
背景技术
用于工业测量技术中——尤其与控制和监测自动化生产过程有关——以高度精确地确定在工艺线(例如,管线)中流动的介质(例如,液体、气体或分散体)的质量流率的通常是振动测量系统,例如,科里奥利质量流量测量设备,该设备通过发射器电路——通常由至少一个微处理器形成——以及与发射器电路电连接并且在运行期间被要测量的介质流过的振动型测量换能器形成。例如,在US-A 2012/0192658、US-A 2017/0261474和WO-A2016/107694中描述了振动型测量换能器以及由其形成的振动测量系统。这种测量换能器的管装置包括弯曲的第一管、与第一管相同构造的第二管、弯曲的第三管以及仅与第三管相同构造的第四管。此外,上述管装置包括第一分流器——例如,在运行期间用作具有——在此恰好——四个流动开口的线路分支;以及相同实现的第二分流器——例如,在运行期间用作具有——此处同样恰好——四个流动开口的线路接合。上述的——在此恰好——四个管中的每个管分别从第一端到第二端延伸,伴随管的长度对应于拉直的长度或其中心线的长度——并且另外分别具有由管壁——通常是金属管壁——包围的——分别从管的第一端到管的第二端延伸的内腔,其中,管壁通常整体地实现,使得管通常形成为一体。另外,属于上述管装置的四个管具有相同的口径(内径),并且每个管都连接到两个分流器中的每个,以形成平行的流动路径,使得第一管通过第一分流器的第一流动开口与其第一端连通,以及通过第二分流器的第一流动开口与其第二端连通,第二管通过第一分流器的第二流动开口与其第一端连通,以及通过第二分流器的第二流动开口与其第二端连通,第三管通过第一分流器的第三流动开口与其第一端连通,以及通过第二分流器的第三流动开口与其第二端连通,并且,第四管通过第一分流器的第四流动开口与其第一端连通,以及通过第二分流器的第四流动开口与其第二端连通。每个管的管壁通常由相同的材料构成,诸如,例如不锈钢或镍基合金。
一般,所讨论类型的测量换能器以及在US-A 2012/0192658、US-A 2017/0261474和WO-A 2016/107694中公开的测量换能器分别进一步具有套在管上并具有通常密封的腔(管布置在其中)的换能器壳体。这些换能器壳体通过圆柱形的,尤其是管状的,或者至少部分空心圆柱形的支撑元件以及例如帽形的包封元件形成。支撑元件以支撑元件长度从第一端延伸至第二端,并且尤其是通过材料连结,在其第一端与第一分流器机械连接,并且在其第二端与第二分流器机械连接。继而,包封元件尤其是通过材料连结与支撑元件机械地连接。支撑元件以及包封元件两者分别具有由壁(通常为金属壁)包围并形成腔的一部分的中空空间,使得包封元件的壁与支撑元件的壁的一部分一起包围形成腔的一部分的中空空间,并且中空空间彼此连通并合并。为此目的,在支撑元件的壁中分别设置有第一开口以及至少第二开口,该第二开口沿着壁的假想的表面元件与第一开口间隔开,使得第一开口和第二开口中的每一个分别形成换能器壳体的腔的一部分,并且每个管分别通过第一开口以及第二开口延伸。
管装置以及由其形成的测量换能器被提供并且适于以输送要测量的流体——例如,气体、液体或分散体的管线的形式插入到工艺线的过程中。在运行期间,流体流经测量换能器。此外,上述每个管分别适于在给定情况下在其内腔中引入流动的流体,并且在此期间,尤其是用于实现与要引起振动的至少一个测量变量相关的测量效果,特别是以每个管子都执行所需的振荡的方法,即关于静止位置的机械振荡并且频率由介质的密度共同决定,并且因此,可用作密度的度量。在测量系统形成为科里奥利质量流量测量设备的情况下,通常以自然谐振频率的弯曲振荡作为所需的振荡,例如,弯曲振荡,其对应于自然弯曲振荡——测量换能器固有的基本模式,其中每个测量管的振荡分别是谐振振荡,其恰好具有一个振荡波腹。此外,在至少部分弯曲的管的情况下,所需的振荡通常被实施为使得该管以摆动的方式围绕相关假想振荡轴线运动,该振荡轴线假想连接了该管的入口端和出口端,以悬臂的方式固定在一端。然后,另外,例如,测量换能器可以并入到工艺线中,使得管装置的第一分流管布置在入口侧上,并且从而被用作线路分支,而管装置的第二分流器布置在入口侧上,并且从而被用作线路接合,并且管装置的每个管在共同的流动方向流动,即,从其第一端向其第二端流动。
在WO-A 2016/107694中示出的测量换能器的情况下,属于一对相同构造的管的两个管尤其分别具有与分别属于另外一对相同构造的管的其他两个管不同的管长度,使得第一管和第二管分别具有大于第三管和第四管的管长度。以此方式,一方面,管装置通过管形成,这些管仅成对地具有相等的本征或谐振频率,因此,即使在不具有耦合成对的相同实现的管的附加节点板的管装置中,也存在具有显著不同的本征或谐振频谱(即,至少在弯曲振荡基本模式下彼此偏离)的两个机械振荡器。另一方面,这种管装置提供具有相互不同的流动阻力的平行流动路径,使得两个前述的振荡器中的一个在特定的弯曲振荡基本模式下具有相对较高的本征频率,从而阻止了流动阻力相对较低的流动流体。
为了激励和保持管装置的驱动机械振荡,特别是上述所需的振荡,测量换能器包括相应的激励器机构,该激励器机构由两个相同实现的电动振荡激励器形成。每个振荡激励器分别通过一对电连接线(例如,以连接线的形式和/或以柔性印刷电路板的导电迹线的形式)电连接至上述的发射器电路,尤其用于将由电驱动器信号提供的电激励功率转换为作用与其连接的管上的驱动力,该电驱动器信号被生成并适当地调节,即,在每种情况下,至少适于改变管的振荡特性,并由发射器电路中的驱动电子设备提供。特别地,驱动电子设备还适于通过内部控制系统来设置每个驱动器信号,使得每个驱动器信号具有与要激励的所需频率相对应的信号频率,该信号频率也可以根据时间而变化。
由于上述所需的振荡,尤其是在已知所需振荡是弯曲振荡的情况下,在流动介质中引起科里奥利力,该力取决于瞬时质量流率。这些反过来又可以引起具有所需频率的科里奥利振荡,该振荡取决于质量流率,并且分别叠加在所需振荡上,使得可以确定入口侧和出口侧之间的执行所需振荡并同时流体通过的每个管的振荡运动、行程时间或相位差,这取决于质量流率,因此也可用作质量流量测量的量度。在至少部分弯曲的管的情况下,在为所需的振荡选择的是一种振荡形式的情况下,其中使该管以固定在一端的悬臂的方式像钟摆一样运动,则产生的科里奥利振荡例如对应于弯曲振荡模式,有时也称为扭曲模式,其中,管分别围绕垂直于所述假想振动轴的相关假想旋转振荡轴线执行旋转振荡。
此外,测量换能器包括传感器装置,该传感器装置用于记录管装置的机械振荡,特别是上述管的弯曲振动,以及用于产生表示一个或多个管的振荡运动并通过四个相同构造的电动振荡传感器形成的测量信号。为了防止振动管彼此之间或与换能器壳体之间的测量损坏接触,每个管与其他管以及换能器壳体之间,尤其是与设置在支撑元件的壁中的两个开口中的每个开口的边缘之间要有足够的间隔,使得每个管可以在所有工作条件下执行自由振荡,其振荡幅度足以进行测量。
上述管装置以及由其形成的测量换能器中的每个管分别具有:至少一个直的第一段,该第一段与管装置的第一分流器连接并且因此形成管的第一端;跟随第一段的弧形的第二段;跟随第二段的直的第三段;跟随第三段的弧形的第四段;跟随第四段的直的第五段;跟随第五段的弧形的第六段以及跟随第六段的直的第七段,该第七段还与管装置的第二分流器连接并因此形成管的第二端,其中,管的第一段和第七段中的每一个以及第二段和第六段中的每一个以及第三段和第五段通常分别形成成对的相同构造的段。弧形段可以另外例如以圆弧形状实现,而直段可以例如是空心圆柱形。第一段和第七段可以通过材料连结,例如通过钎焊或焊接,或者通过压缩和/或辊膨胀力和/或形状互锁与其分流器连接。
管装置的管分别例如通过弯曲形成,使得第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个结果分别具有位于单个(弯曲)平面中的管形式。另外,每个管分别具有与其垂直的第一假想对称平面和第二假想对称平面,并且每个管都形成为使得其分别镜射对称于其第一对称平面以及其第二对称平面,例如,使得上述管中的每一个结果至少部分地基本以V形实现,使得每个管的至少一部分具有基本的V-形状。此外,诸如在上述类型的管装置的情况下是很常见的管和分流器被实现和布置为使得特定的管装置因此既位于第一管和第二管之间又位于第三管和第四管之间,管装置相对于第一假想对称平面镜像对称,并且管装置也具有垂直于第一假想对称平面的第二假想对称平面,第二假想对称平面同样假想地与每个管相交——在此,即,管装置相对于其也镜像对称的管装置的第四段。另外,这些管被布置成使得第一管与第一假想对称平面之间具有最小间隔,该最小间隔等于第三管与第一假想对称平面之间具有的最小间隔,并且第三管与第一假想对称平面之间具有最小间隔,该最小间隔等于第四管与第一假想对称平面之间具有的最小间隔;特别地,这还使得第一管和第二管相对于彼此或相对于第一假想对称平面平行,并且第三管和第四管相对于彼此或相对于第一假想对称平面平行,例如,也使得第一管和第三管位于共享的第一管平面中并且第二管和第四管位于共享的第二管平面中。特别地,上述管装置的管和分流器另外地被实现和布置成使得每个第三段的假想纵轴都平行于其他第三段的每个纵轴并且每个第五节段的假想纵轴平行于其他第五段的每个纵轴,因此,第三段中的一个的假想纵轴与第三段中的另一个的纵轴不相交,第五段中的一个的假想纵轴与第五段中的另一个的纵轴不相交。在上述测量换能器的情况下,另外,管装置和换能器壳体分别被实现和定位为使得每个管仅部分地布置在支撑元件的中空空间内,因此仅部分地布置在包封元件的中空空间内,并且实际上,使得第二段以及第六段中的每一个分别至少主要布置在支撑元件的中空空间内,并且第三段中的每个以及第五段中的每个至少主要布置在包封元件的中空空间内,而第四段中的每个仅位于包封元件的中空空间内,因此完全位于支撑元件的中空空间之外。
在振动型测量换能器的情况下,换能器壳体尤其用于保护布置在其中的管装置、激励器装置和传感器装置的组件免受破坏性的环境影响,以防止振动管发出不希望的声音,以及在管装置泄漏的情况下,用于容纳泄漏流体。此外,然而,换能器壳体尤其还用于吸收经由所连接的工艺线引入到测量换能器中的机械力和/或力矩,使得力和/或力矩中,最多仅传递给布置在换能器壳体内的管装置的是对于期望的高测量精度而言可以忽略的部分。这些力和力矩通常主要被换能器壳体的具有适当高抗扩展性、抗弯曲性和抗扭曲性的支撑元件吸收。在上述从现有技术中已知的测量换能器的情况下,最后由支撑元件提供的抗扩展性、抗弯曲性和抗扭曲性由实现设置在支撑元件的壁中的两个开口的方式来决定性地共同确定;这尤其使得,在支撑元件的外轮廓的预定尺寸的情况下,尽管如此,为了具有足够的抗扩展性、抗弯曲性和抗扭曲性,两个开口中的每个开口的横截面越大,其壁的厚度必须更大,并且两个开口实现得越小,由支撑元件提供的抗扩展性、抗弯曲性和抗扭曲性越大。相反,如已经提到的,两个开口必须足够大,以便不降低管的机械振荡。为了能够尽可能紧凑地或尽可能容易地构造测量换能器,其管装置的管必须相对于彼此以及相对于支撑元件的壁中的上述开口的边缘两者具有最小或尽可能小的间隔。
对所讨论的类型的测量系统的研究表明,可以确定质量流率的测量精度,以及相反,测量系统的测量故障在很大程度上取决于这些影响变量,尤其是温度、压力和流过的流体的密度,或者它们的时间变化率,一方面,在测量系统的运行期间几乎无法记录,或者需要非常大的技术努力才能纪录这些变量,但是另一方面,这些变量对测量的精度的影响几乎是不可能的,或者仅在测量不足的情况下才能得到补偿;这尤其使得测量系统的校准曲线的(刻度)零点在运行期间不够稳定,或者对于通过测量系统确定的质量流量测量值的信任范围(置信区间)太大。进一步的研究表明,上述参考测量误差迄今为止也无法通过额外的测量来补偿,该误差可归因于管振荡的这种影响或干扰等,这些振荡经由周围大气,例如,在上述换能器壳体的腔中存在空气体积耦合到管中;这尤其使得每个振动管相应地来回移动周围的大气,并且这样移动的大气继而产生附加的——等同随时间变化的——每个管的振荡(特别也是科里奥利振荡)的阻尼。管之间的间隔越小,这些振荡的扰动或由此引起的测量误差就越大。另外,干扰或其对测量精度的影响还可能取决于温度、压力和/或要测量的流体的密度,例如,由于温度和/或压力的变化,间隔随时间而变化,或者大气的移动程度以所需频率随时间变化。
发明内容
从上述现有技术出发,本发明的目的是改进所讨论类型的测量换能器,以减少或防止上述的管的振荡的相互影响;尤其是在尽可能紧凑和尽可能容易构造测量换能器的情况下。
为了实现该目的,本发明涉及一种用于振动测量系统的测量换能器,该振动测量系统用于测量流动流体的至少一个测量变量,该测量换能器包括:
管装置,该管装置具有弯曲的(例如,至少分段为V形和/或一体的)第一管、与第一管相同实现的弯曲的第二管、弯曲的(例如,至少分段为V形和/或一体的)第三管、仅与第三管相同实现的第四管、具有(例如,也准确为)四个流动开口的第一分流器(例如,用作线路分支和/或位于入口侧)、具有(例如,准确为)四个流动开口的第二分流器(与第一分流器相同实现和/或用作线路接合和/或位于出口侧的);
激励机构,该激励机构用于激励和保持管装置的机械振荡(例如,第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个关于静止位置的弯曲振荡);以及
传感器装置,该传感器装置用于记录管装置的机械振荡(例如,第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个关于静止位置的弯曲振荡),并用于产生表示第一管、第二管、第三管和第四管中的一个或多个的振荡运动的测量信号。在本发明的测量换能器的情况下,第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个分别以从管的第一端到管的第二端的管长度延伸,并且分别具有由(例如,金属的)管壁包围并从管的第一端延伸至管的第二端的内腔,并且第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个分别连接至第一分流器和第二分流器中的每一个,使得
第一管以其第一端与第一分流器的第一流动开口连通并且以其第二端与第二分流器的第一流动开口连通,
第二管以其第一端与第一分流器的第二流动开口连通并且以其第二端与第二分流器的第二流动开口连通,
第三管以其第一端与第一分流器的第三流动开口连通并且以其第二端与第二分流器的第三流动开口连通,并且
第四管以其第一端与第一分流器的第四流动开口连通并且以其第二端与第二分流器的第四流动开口连通。
另外,第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个分别至少具有
与第一分流器连接(例如,通过材料连结和/或通过力和/或形状互锁)的直的(例如,也是空心圆柱形)第一段,
跟随第一段的弧形(例如,也是圆弧形)的第二段,
跟随第二段的直的(例如,也是空心圆柱形)第三段,
跟随第三段的弧形(例如,也是圆弧形)的第四段,
跟随第四段的直的(例如,也与第三段相同构造和/或空心圆柱形)的第五段,
跟随第五段的弧形(例如,也与第二段相同构造和/或圆弧形)的第六段,以及
跟随第六段以及也与第二分流器连接(例如,材料连结和/或通过力和/或形状互锁)的直(例如,也与第一段相同构造和/或空心圆柱形)的第七段。此外,在本发明的测量换能器的情况下,第一管的第四段和第三管的第四段之间的最小间隔既大于第一管的第三段和第三管的第二段之间的最小间隔,也大于第一管的第五段和第三管的第六段之间的最小间隔,并且第二管的第四段和第四管的第四段之间的最小间隔既大于第二管的第三段与第四管的第二段之间的最小间隔,也大于第二管的第五段与第四管的第六段之间的最小间隔,并且另外,第一管的第三段的假想纵轴以及第三管的第三段的假想纵轴(例如,投影到管装置的第一假想对称平面上)在延伸时包围第一相交角,第二管的第三段的假想纵轴以及第四管的第三段的假想纵轴(例如,投影到管装置的第一假想对称平面上)在延伸时包围第二相交角,第一管的第五段的假想纵轴以及第三管的第五段的假想纵轴(例如,投影到管装置的第一假想对称平面上)在延伸时包围第三相交角,并且第二管的第五段的假想纵轴和第四管的第五段的假想纵轴(例如,投影到管装置的第一假想对称平面上)在延伸时包围第四相交角。
此外,本发明还涉及一种振动测量系统,该振动测量系统用于测量和/或监测至少一个流动参数,该流动参数例如也是能随时间变化的流动参数,例如质量流率、体积流率和/或流速,和/或用于测量和/或监测至少一种物质参数,例如,能随时间变化的物质参数,例如,流动流体,尤其是气体、液体或分散体的密度和/或粘度,该测量系统包括:本发明的测量换能器以及测量和操作电子设备(例如,通过至少一个微处理器和/或通过至少一个数字信号处理器形成的测量和操作电子设备),该测量和操作电子设备(例如,通过电连接线)与激励器机构以及传感器装置电耦合。
另外,本发明还涉及使用上述测量换能器或由其形成的上述振动测量系统来测量和/或监测管线(例如,标称直径大于100mm的管线)中流动的流体(例如,以大于1500t/h的质量流率流动的液体)。
此外,在本发明的第一实施例中规定,第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个分别适于引导其内腔中的流体,例如,从其第一端开始流过并朝向其第二端流动,并在此期间引起振动。
此外,在本发明的第二实施例中规定,第一相交角、第二相交角、第三相交角和第四相交角分别大于0.1°且小于10°。
此外,在本发明的第三实施例中规定,至少第一相交角和第二相交角相等大。
此外,在本发明的第四实施例中规定,至少第三相交角和第四相交角相等大。
此外,在本发明的第五实施例中规定,第一管的第三段和第三管的第二段之间的最小间隔以及第一管的第五段和第三管的第六段之间的最小间隔相等大。
此外,在本发明的第六实施例中规定,第二管的第三段与第四管的第二段之间的最小间隔以及第二管的第五段与第四管的第六段之间的最小间隔相等大。
此外,在本发明的第七实施例中规定,第一管的第四段与第三管的第四段之间的最小间隔小于第一管的第三段与第三管的第二段之间的最小间隔的十倍。
此外,在本发明的第八实施例中规定,第一管的第四段与第三管的第四段之间的最小间隔小于第一管的第五段与第三管的第六段之间的最小间隔的十倍。
此外,在本发明的第九实施例中规定,第一管的第四段与第三管的第四段之间的最小间隔小于第一管的口径与第三管的口径之和。
此外,在本发明的第十实施例中规定,第二管的第四段与第四管的第四段之间的最小间隔小于第二管的口径与第四管的口径之和。
此外,在本发明的第十一实施例中规定,第一管、第二管、第三管和第四管的每一个分别具有第一假想对称平面和垂直于其的第二假想对称平面,并且其中,第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个分别相对于其第一对称平面和其第二对称平面镜像对称。
此外,在本发明的第十二实施例中规定,管装置具有位于第一管和第二管之间以及第三管与第四管之间的第一假想对称平面,并且管装置至少相对于第一假想对称平面是镜像对称的。此外,在发展本发明的该实施例时规定,第一管与管装置的第一假想对称平面之间的最小间隔等于第三管与管装置的第一假想对称平面之间的最小间隔,和/或第二管与管装置的第一假想对称平面之间的最小间隔等于第四管与管装置的第一假想对称平面之间的最小间隔,和/或第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个均平行于管装置的第一假想对称平面,和/或管装置具有垂直于管装置的第一假想对称平面的第二假想对称平面,同样地该第二假想对称平面也假想地与第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个(例如,它们的第四段)相交,并且管装置相对于管装置的第二假想对称平面镜像对称。此外,在发展本发明的该实施例时规定,管装置具有:第一假想连接轴线,该第一假想连接轴线将第一分流器的第一流动开口的中心与第二分流器的第一流动开口的中心假想地彼此连接;第二假想连接轴线,该第二假想连接轴线将第一分流器的第二流动开口的中心与第二分流器的第二流动开口的中心假想地彼此连接;第三假想连接轴线,该第三假想连接轴线将第一分流器的第三流动开口的中心与第二分流器的第三流动开口的中心假想地彼此连接;以及第四假想连接轴线,该第四假想连接轴线将第一分流器的第四流动开口的中心与第二分流器的第四流动开口的中心假想地彼此连接,例如,使得:每个假想连接轴线分别平行于每个其他连接轴线延伸,此外,每个管分别具有在上述对称平面内测量到的管弧高度,作为其第四段到其假想连接轴线(即,假想地连接其第一端和第二端的假想连接轴线)之间的最小距离,选择这样的管弧高度,以使每个管分别具有管长与管弧高度比,该管长与管弧高度比以管的管长与管弧高度的商来量度,该商大于2(2:1),例如,大于2.5(2.5:1)并且小于4(4:1),例如,小于3(3:1),和/或每个管分别具有口径与管弧高度比,该口径与管弧高度比以管的口径与管弧高度的商来量度,该商大于0.1,例如,还小于0.2。
此外,在本发明的第十三实施例中规定,第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个的管壁由相同的材料构成,尤其是分别由不锈钢或镍基合金构成。
此外,在本发明的第十四实施例中规定,第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个分别通过材料连结与第一分流器和第二分流器连接。
此外,在本发明的第十五实施例中规定,管装置准确地具有四个管,因此,除了第一管、第二管、第三管和第四管之外,没有其他管连接到第一分流器和第二分流器。
此外,在本发明的第十六实施例中规定,第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个具有不小于20mm(例如,大于40mm)和/或等于第一管、第二管、第三管和第四管中的其他管的每一个的口径的口径。
此外,在本发明的第十七实施例中规定,每个管分别具有管长与口径比,该管长与口径比以管长与口径的商来量度,该商大于25(25:1),例如,还小于30(30:1)。
此外,在本发明的第十八实施例中规定,第一管的管长以及第二管的管长分别大于第三管的管长,并且分别大于第四管的管长。
此外,在本发明的第十九实施例中规定,第一管的管壁的最小厚度和第二管的管壁的最小厚度分别等于第三管的管壁的最小厚度,并且分别等于第四管的管壁的最小厚度。
此外,在本发明的第二十实施例中规定,传感器装置具有(例如,电动的)第一振荡传感器、(例如,电动的和/或与第一振荡传感器相同实现的)第二振荡传感器、(例如,电动的和/或与第一振荡传感器相同实现的)第三振动传感器以及至少(例如,电动的和/或与第三振荡传感器相同实现的)第四振荡传感器。此外,在发展本发明的该实施例时规定,第一振荡传感器与第一管的第二段以及第一管的第四段间隔开,并且安装在第一管的第三段上,以及与第二管的第二段以及第二管的第四段间隔开,并且安装在第二管的第三段上;第二振荡传感器与第一管的第六段以及第一管的第四段间隔开,并且安装在第一管的第五段上,以及与第二管的第六段以及第二管的第四段间隔开,并且安装在第二管的第五段上;第三振荡传感器与第三管的第二段以及第三管的第四段间隔开,并且安装在第三管的第三段上,以及与第四管的第二段以及与第四管的第四段间隔开,并且安装在第四管的第三段上;并且第四振荡传感器与第三管的第六段以及第三管的第四段间隔开,并且安装在第三管的第五段上,以及与第四管的第六段以及第四管的第四段间隔开,并且安装在第四管的第五段上。第一振荡传感器可以例如部分地位于第一管的第三段和第三管的第三段之间以及部分地位于第二管的第三段和第四管的第三段之间,并且第二振荡传感器可以例如部分地位于第一管的第五段和第三管的第五段之间以及部分地位于第二管的第五段和第四管的第五段之间,和/或,例如,第三振荡传感器可以部分地位于第一管的第三段和第三管的第三段之间以及部分地位于第二管的第三段和第四管的第三段之间,并且,例如,第四振荡传感器可以部分地位于第一管的第五段和第三管的第五段之间以及部分地位于第二管的第五段和第四管的第五段之间。替选地或补充地,第一振荡传感器和第二振荡传感器可以分别与第一管的第四段以及第二管的第四段相等地间隔开,和/或第三振荡传感器和第四振荡传感器可以分别与第三管的第四段以及第四管的第四段相等地间隔开。
此外,在本发明的第二十一实施例中规定,激励器机构具有尤其是电动的第一振荡激励器以及至少第二振荡激励器,尤其是电动的第二振荡激励器和/或与第一振荡激励器相同实现的第二振荡激励器。此外,在发展本发明的该实施例时规定,第一振荡激励器与第一管的第三段以及第一管的第五段间隔开,并且安装在第一管的第四段上,以及与第二管的第三段以及第二管的第五段间隔开,并且安装在第二管的第四段上;并且第二振荡激励器与第二管的第三段以及第三管的第五段间隔开,并且安装在第三管的第四段上,以及与第四管的第三段以及第四管的第五段隔开,并且安装在第四管的第四段上。例如,第一振荡激励器可以部分地位于第一管的第四段与第三管的第四段之间以及部分地位于第二管的第四段与第四管的第四段之间,和/或第二振荡激励器可以部分地位于第一管的第四段和第三管的第四段之间以及部分地位于第二管的第四段和第四管的第四段之间;和/或第一振荡激励器可以分别与第一管的第三段和第一管的第五段以及第二管的第三段和第二管的第五段相等地间隔开,和/或第二振荡激励器可以分别与第三管的第三段和第三管的第五段以及第四管的第三段和第四管的第五段相等地间隔开。
此外,在本发明的第二十二实施例中规定,第一分流器具有第一连接法兰(例如,用于将管装置连接至供应流体的工艺线的线段的第一连接法兰),并且第二分流器具有第二连接法兰(例如,用于将管装置连接到去除流体的工艺线的线段的第二连接法兰)。此外,在发展本发明的该实施例时规定,每个连接法兰分别具有用于使管装置与工艺线的线段流体密封、无泄漏连接的密封表面。第一连接法兰和第二连接法兰中的每个的每个密封表面可以分别具有最小的直径(例如,大于100mm和/或限定测量换能器的标称直径),或者第一连接法兰和第二连接法兰的密封表面之间的最小间隔可限定管装置或由其形成的测量换能器的安装长度(例如,大于1000mm和/或小于3000mm)。
在本发明的进一步发展中,测量换能器还包括套在第一管、第二管、第三管和第四管上的换能器壳体,并且另外规定,换能器壳体具有至少一个(例如,也被密封)腔,第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个都布置在腔内。
此外,在本发明的进一步发展的第一实施例中规定,换能器壳体具有大于50bar的耐压性。
此外,在本发明的进一步发展的第二实施例中规定,换能器壳体具有大于第一管、第二管、第三管和第四管的最大耐压性的耐压性。
此外,在本发明的进一步发展的第三实施例中规定,第一管、第二管、第三管和第四管分别具有与换能器壳体的最小间隔,该最小间隔大于5mm和/或小于10mm。
此外,在本发明的进一步发展的第四实施例中规定,换能器壳体具有(例如,圆柱形和/或管状和/或至少部分空心的圆柱形)支撑元件,该支撑元件以支撑元件长度从第一端延伸至第二端,其中,支撑元件在其第一端与第一分流器机械地连接(例如,通过材料连结),并且在其第二端与第二分流器机械地连接。
此外,在本发明的进一步发展的第五实施例中规定,换能器壳体具有(例如,圆柱形和/或管状和/或至少部分空心的圆柱形)支撑元件,该支撑元件以支撑元件长度从第一端延伸至第二端,其中,支撑元件在其第一端与第一分流器机械地连接(例如,通过材料连结),并且在其第二端与第二分流器机械地连接,并且其中,支撑元件具有形成腔的一部分并被壁(尤其是金属壁)包围的至少一个中空空间。支撑元件的壁可以例如是钢,即不锈钢或结构钢,和/或可以由与第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个的管壁相同的材料构成。
此外,在本发明的进一步发展的第六实施例中规定,换能器壳体具有(例如,圆柱形和/或管状和/或至少部分空心圆柱形)支撑元件,该支撑元件以支撑元件长度从第一端延伸至第二端,其中,支撑元件在其第一端与第一分流器机械地连接(例如,通过材料连结),并且在其第二端与第二分流器机械地连接,并且其中,支撑元件具有被壁(尤其是金属壁)包围并形成腔的一部分的至少一个中空空间,其中,第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个仅部分地布置在支撑元件的中空空间内;例如,这还使得第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个的第二段中的每一个至少主要布置在支撑元件的中空空间内,和/或第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个的第六段中的每一个至少主要布置在支撑元件的中空空间内,和/或第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个的第三段和第五段中的每一个至少主要布置在支撑元件的中空空间的外部。
在本发明的进一步发展的第七实施例中规定,换能器壳体具有(例如,圆柱形和/或管状和/或至少部分空心圆柱形)支撑元件,该支撑元件以支撑元件长度从第一端延伸至第二端,其中,支撑元件在其第一端与第一分流器机械地连接(例如,通过材料连结),并且在其第二端与第二分流器机械地连接,并且其中,支撑元件具有被壁(尤其是金属壁)包围并形成腔的一部分的至少一个中空空间,其中,第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个仅部分地布置在支撑元件的中空空间内,并且进一步规定,支撑元件的壁具有第一开口以及沿着壁的假想表面元件与第一开口间隔开的至少第二开口,其中,第一开口和第二开口中的每一个分别形成换能器壳体的腔的一部分,并且其中,第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个分别从第一开口以及第二开口延伸;这例如还使得:在第一开口以及在第二开口内,第一管和第三管之间的最小间隔分别小于第一管的第四段与第三管的第四段之间的最小间隔,和/或在第一开口内以及第二开口内,第二段与第二管之间的最小间隔分别小于第二管的第四段与第四管的第四段之间的最小间隔,和/或第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个分别与第一开口的边缘具有最小间隔,并且与第一开口的边缘的最小间隔中的每一个均大于5mm和/或小于10mm,和/或第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个分别与第二开口的边缘具有最小间隔,并且与第二开口的边缘的最小间隔中的每一个均大于5毫米和/或小于10毫米。
此外,在本发明的进一步发展的第八实施例中规定,换能器壳体具有(例如,圆柱形和/或管状和/或至少部分空心圆柱形)支撑元件(例如,上述支撑元件之一)以及(例如,帽形或管状)包封元件,该支撑元件以支撑元件长度从第一端延伸至第二端,其中,支撑元件在其第一端与第一分流器机械地连接(例如,通过材料连结),并且在其第二端与第二分流器机械地连接,并且其中,包封元件与支撑元件机械地连接(例如,通过材料连结)。
在本发明的进一步发展的第九实施例中规定,换能器壳体具有(例如,圆柱形和/或管状和/或至少部分空心圆柱形)支撑元件(例如,上述支撑元件之一)以及(例如,帽形或管状)包封元件,该支撑元件以支撑元件长度从第一端延伸至第二端,其中,支撑元件在其第一端与第一分流器机械地连接(例如,通过材料连结),并且在其第二端与第二分流器机械地连接,并且其中,包封元件与支撑元件机械地连接(例如,通过材料连结),并且进一步规定,包封元件具有由(例如,金属)壁包围并形成腔的一部分的中空空间,并且第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个仅部分地布置在包封元件的中空空间内;例如,这还使得第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个的第四段中的每一个排他地布置在包封元件的中空空间内,和/或第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个的第三段和第五段中的每一个至少主要布置在包封元件的中空空间内,和/或第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个的第二段和第六段中的每一个至少主要布置在包围元件的中空空间的外部。
在本发明的进一步发展的第十实施例中规定,换能器壳体具有(例如,圆柱形和/或管状和/或至少部分空心圆柱形)支撑元件(例如,上述支撑元件之一)以及(例如,帽形或管状)包封元件,该支撑元件以支撑元件长度从第一端延伸至第二端,其中,支撑元件在其第一端与第一分流器机械地连接(例如,通过材料连结),并且在其第二端与第二分流器机械地连接,并且其中,包封元件与支撑元件机械地连接(例如,通过材料连结),并且进一步规定,包封元件具有由(例如,金属)壁包围并形成腔的一部分的中空空间,并且第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个仅部分地布置在包封元件的中空空间内,其中,包封元件的壁与支撑元件的壁的段一起包围形成腔的一部分的中空空间,并且其中,第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个仅部分地布置在包封元件的中空空间内;例如,这还使得第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个的第四段中的每一个排他地布置在中空空间内,和/或第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个的第三段和第五段中的每一个至少主要布置在中空空间内,和/或第一管、第二管、第三管和第四管中的每一个的第二段和第六段中的每一个至少主要布置在中空空间的外部。
本发明的基本思想通过至少延伸不平行于另一对管的可操作振荡的直段的一对管的可操作振荡的直段来防止或以充分的措施减小降低所讨论类型的振动测量系统的测量精度的从第一对管到第二对管子的振荡的耦合。结果,实际上有利于耦合并且同样起初也由于构造的形式不能被防止的支撑元件的开口内从小幅度开始的管之间的间隔然后可以非常快地扩大到阻碍耦合的较高幅度,使得随着管的振荡运动的幅度的增加,间隔也变大,因此耦合变小。
本发明的优点在于,测量系统的零点对要测量的流体的温度和/或压力具有相对较低的依赖性,因此测量系统具有改善的稳定性。此外,本发明的另一个优点在于,由于仅应用成对的相同实现的管,因此,而使用了具有相同口径和相同材料的壁的四个管,管装置可以非常容易地设置有一方面具有互相偏离的流动阻力的成对流动路径,以及另一方面设置有在管的弯曲振动基本模式下仅具有成对相等本征频率。
附图说明
现在将基于附图中所示的实施例的示例来更详细地解释本发明及其有利的实施例。在所有附图中,均用相同的附图标记提供相同或作用相同或功能相同的部件。当需要清晰或其他方式显得合情合理时,在后续图中省略了先前图中已经示出的附图标记。此外,其他有利的实施例或进一步的发展,首先尤其是仅单独解释的本发明的方面的组合,还可从附图和/或权利要求本身得到。
附图示出如下:
图1、2A、2B是振动测量系统的不同的局部图和/或剖视图、侧视图;
图3A、3B是适用于图1、2A或2B的振动测量系统的测量换能器的不同的局部图和/或剖视图、侧视图;
图4、5A、5B是振动测量系统的另一变体的不同的局部图和/或剖视图、侧视图;
图6A、6B是适用于图4、5A或5B的振动测量系统的测量换能器的不同的局部图和/或剖视图、侧视图;
图7A、7B在两个侧视图中示出了图3A、3B或图6A、6B的测量换能器的管装置;
图8、9A、9B在三个另外的侧视图中示出了图7A和7B的测量换能器的管装置;和
图10示意性地示出图7A、7B、8和9A的管装置的部分视图。
具体实施方式
在图1、2A和2B以及4、5A和5B中示意性地示出一种振动测量系统的实施例的示例,该振动测量系统用于测量和/或监测至少一个流动参数,尤其是能随时间变化的流动参数(例如,质量流率、体积流率和/或流速),和/或用于测量和/或监测至少一种物质参数,尤其是能随时间变化的物质参数,例如,至少有时流动的流体FL1的密度和/或粘度。该测量系统尤其被提供并且适于被合并到输送流体FL1的工艺线的过程中,该流体FL1例如是用作被测材料的气体、液体或分散体,和/或被合并到管线形式的并且在运行期间将会被经由工艺线供应和排放的流体FL1流过的工艺线的过程中。
如图3A、3B、6A和6B或图1、2A、2B、3A和3B或4、5A、5B、6A和6B的组合所示,测量系统包括:测量换能器MW,该测量换能器具有通过仅四个成对的相同实现的管(111、121、112、122)形成的管装置——例如,用于提供平行的流动路径的具有互不相同的流动阻力的管——以及与之连接的两个分流器(21、22);用于激励和保持管装置(尤其是它们的所有的管)的机械振荡的激励器机构(31、32);以及用于记录管装置的机械振荡(尤其是管的机械振荡)的传感器装置(41、42、43、44)。另外,可以在测量换能器中也提供例如用于在管装置内记录温度的温度测量装置和/或用于在管装置内记录机械应力的应变测量装置。
在图7A、7B、8、9A、9B和10中再次示出了本发明的测量换能器或由其形成的测量系统的管装置,并且该管装置包括弯曲的第一管111、与管111相同构造的弯曲的第二管121、弯曲的第三管112以及仅与管112相同构造并因此不与管111和管121相同构造的第四管122。此外,该管装置包括具有四个流动开口21-1、21-2、21-3、21-4的第一分流器21和第二分流器22,例如,与分流器21相同实现并具有相等的四个流动开口22-1、22-2、22-3、22-4的第二分流器22。管111、112、121、122中的每一个分别以管长度从管的第一端延伸到管的第二端,并且分别包括由例如金属的管壁包围并且从管的第一端延伸到管的第二端的内腔。而且,管111、112、121、122中的每一个——分别在图3A和3B以及图6A和6B中,或图2A、2B、3A、3B、7A、7B和8或5A、5B、6A、6B、7A、7B和8的组合中也是直接可见的——连接到两个分流器21、22中的每一个,例如,材料连结的,或通过力和/或形状互锁与其连接,使得管111通过分流器21的第一流动开口21-1与其第一端连通,并且通过分流器22的第一流动开口22-1与其第二端连通;管121通过分流器21的第二流动开口21-2与其第一端连通,并且通过分流器22的第二流动开口22-2与其第二端连通;管112通过分流器21的第三流动开口21-3与其第一端连通,并且通过分流器22的第三流动开口22-3与其第二端连通;并且管122通过分流器21的第四流动开口21-4与其第一端连通,并通过分流器22的第四流动开口22-4与其第二端连通。从图2A、2B、3A、3B、7A、7B和8以及5A、5B、6A、6B、7A、7B和8的组合可以明显看出,分流器21可以沿流体FL1的流动方向布置在入口侧,并且用作线路分支,并且分流器22可以相应地沿流体FL1的流动方向布置在出口侧,并且用作线路接合。此外,在本发明的另一实施例中规定,管装置准确地具有四个管,因此除了上述的管111、112、121、122之外,没有其他的管与分流器21和分流器22连接。在此,上述管长度对应于管的拉直长度或假想中心线的长度,其中,管111的管长度等于管121的管长度,并且管121的管长度等于管122的管长度。另外,在本发明的另一实施例中规定,管111的管长度仅等于管121的管长度,并且同样地,大于管121以及管122的管长度,并且管121的管长仅等于管122的管长度,并且同样,小于管111以及管112的管长度。
管装置的管111、121、112、122中的每一个的管壁分别具有预定的——例如,也基本上均匀的——厚度,并且可以——诸如在所讨论的类型的管装置的情况下非常常见的,或测量换能器或由其形成的测量系统——是例如相同的材料和/或金属,尤其可以分别是不锈钢,或可以分别是镍基合金。另外,管111、121、112、122例如可以分别一体式地(例如,无缝地)实现,或至少在金属管壁的情况下通过焊接接缝实现,和/或可以分别通过弯曲管状的半成品而形成,例如,使得管111、121、112、122中的每一个——以及如图2A、2B、3A和3B以及5A、5B、6A和6B所指示的,分别实施为——基本上V形并具有V形轮廓,和/或结果每个管都具有位于单个(弯曲)平面上的管形。在本发明的另一实施例中,每个管分别具有不小于20mm,例如也大于40mm的口径,即内径,和/或具有与其他管子中的每一个相同的口径。由于成对的管111、121和成对的管121、122具有相同的构造,所以管111的上述口径等于管121的口径,而管121的口径等于管122的口径。在本发明的另一实施例中,管111、112、121、122中的每一个的口径等于其他管111、112、121和122中的每一个的口径,和/或,此外,管111、121、112、122中的每一个分别具有大于25(25:1),但是例如也小于30(30:1)的管长口径比(以管长与口径的商来量度)。在本发明的另一实施例中,每个管的管壁分别具有不小于1mm,例如也大于1.5mm的最小厚度,和/或与其他管中的每一个的管壁的最小厚度相同。由于成对的管111、121和成对的管121、122具有相同的构造,所以管111的管壁的上述最小厚度等于管121的管壁的最小厚度,并且管121的管壁的最小厚度等于管122的管壁的最小厚度。在本发明的另一实施例中,管111、112、121、122中的每一个的上述管壁厚度等于其他管111、112、121和122中的每一个的管壁的最小厚度。
为了用上面提到的输送流体FL1的工艺线连接管装置或测量换能器或由其形成的测量系统,分流器21可具有第一连接法兰——该第一连接法兰用于例如将管装置连接至在运行期间供应流体FL1的工艺线的线段——并且分流器22可以具有第二连接法兰——该第二连接法兰用于例如将管装置连接到去除流体FL1的工艺线的线段。设置在上述每个连接法兰上的例如可以分别是用于使管装置与工艺线的相应线段流体密封或无泄漏连接的密封表面。两个密封表面中的每一个可以分别具有最小直径,该最小直径限定测量换能器的标称直径并且大于100mm,和/或具有与另一个密封表面的最小间隔——在此该最小间隔限定管装置或由其形成的测量换能器的安装长度,并且最小间隔大于1000mm和/或小于3000mm。
此外,根据本发明的另一实施例,管111、121、112、122和分流器21、22被实施和布置为使得管装置也如图7A和7B中示意性示出的具有:第一假想连接轴线z1,该第一假想连接轴线z1将流动开口21-1的中心和流动开口22-1的中心彼此假想地彼此连接;第二假想连接轴线z2,该第二假想连接轴线z2将流动开口21-2的中心和流动开口22-2的中心彼此假想地彼此连接;第三假想连接轴线z3,该第三假想连接轴线z3将流动开口21-3的中心和流动开口22-3的中心彼此假想地彼此连接;以及第四假想连接轴线z4,该第四假想连接轴线z4将流动开口21-4的中心和流动开口22-4的中心彼此假想地彼此连接,使得每个假想连接轴线z1、z2、z3和z4分别与其他连接轴线z1、z2、z3和z4中的每一个平行延伸。在本发明的另一实施例中,并且从图7A、7B、8、9A和9B直接可见,管111、112、121、122中的每一个被形成为使得其分别具有例如对应于其假想纵向截面平面以及例如与之垂直的第一假想对称平面yz-111、yz-121、yz-112和yz-122、对应于假想横向截面平面的第二假想对称平面xy-111、xy-121、xy-112和xy-122,并且分别相对于其第一对称平面以及其第二对称平面镜像对称。此外,管111、121、112、122和分流器21、22可以被实施和布置为使得假想对称平面yz-111平行于假想对称平面yz-121延伸并且假想对称平面yz-112平行于假想对称平面yz-122延伸,和/或假想对称平面yz-111与假想对称平面yz-112重合,并且假想对称平面yz-121也与假想对称平面yz-122重合。此外,在另一实施例中,管111、121、112、122和分流器21、22被实施和布置为使得管装置位于管111与管121之间以及管112与管122之间,以及也从图8和9A或其组合直接可见,管装置相对于的至少第一假想对称平面yz是镜面对称的。此外,管装置可以——以及从图7A、7B、8、9A和9B直接可见——被实施为使得其第一对称平面yz例如与管111、121、112和111的上述对称平面yz-111、yz-121、yz-112、yz-122中的每个对称平面每一个平行地定向,和/或分别与管111、121、112和111的上述对称平面yz-111、yz-121、yz-112、yz-122中的每个对称平面隔开相同地间隔布置;例如,这还使得两个管111、121彼此平行,并且平行于管装置的假想对称平面yz,和/或两个管111、121位于共享的第一管平面中,并且管121、122位于共享的第二管平面中。因此,根据本发明的另一实施例,管111相对于管装置的假想对称平面yz具有最小间隔,该最小间隔等于管112相对于假想对称平面yz的最小间隔,和/或管121相对于管装置的假想对称平面yz具有最小间隔,该最小间隔等于管122相对于假想对称平面yz的最小间隔。此外,在本发明的另一实施形式规定,除了上述第一虚构对称平面yz之外,管装置还具有垂直于其并且同样也与每个管假想地交叉的第二假想对称平面xy,并且管装置也相对于第二假想对称平面xy镜像对称。
在本发明的一个实施例中,管装置的管111、121、112、122中的每一个分别适于在其内腔中输送流体,尤其是要测量的流体FL1的体积部分,并且在此期间引起振动,例如在被测振动的过程中,例如,每个管分别执行关于相关的静态静止位置的强迫机械振荡——尤其是实现与至少一个测量的变量相对应的可测量效果和/或通过激励器机构进行激励的振荡;这尤其使得管装置的每个管被引起振动,并在此期间流体从其第一端开始流过并朝向其第二端流动。强迫的机械振荡,诸如在所讨论的类型的测量换能器的情况下通常是很常见的,可以至少部分是关于管装置的假想振荡轴线(即,假想与管相交的假想振荡轴线)的管的强迫弯曲振荡;这尤其还使得,例如在处于静态静止位置的管的情况下,上述(四个)假想振动轴线基本上相对于彼此和/或相对于上述假想连接轴线z1、z2、z3、z4平行。
根据本发明的实施例,激励器机构被特别地提供并且适于将供应的电力转换成管装置的管关于其静态静止位置的强迫机械振荡,例如弯曲振荡,而传感器装置被特别提供并适于记录管的机械振荡,尤其是通过激励器机构引起的管的机械振荡和/或弯曲振荡,并提供第一振荡测量信号s41、第二振荡测量信号s42、第三振荡测量信号s43以及第四振荡测量信号s44。这些例如电振荡测量信号s41、s42、s43、s44分别至少部分地示出了管装置的管111、121、112、122中的一个或多个的振荡运动,例如,分别通过与管的振荡运动相对应的可变电压引起;这尤其使得第一振荡测量信号s41和第二振荡测量信号s42以第一相位差的变化(即,振荡测量信号s41的相位角与振荡测量信号s42的相位角之间的差的变化)跟随在管装置中引导的被测量物质的质量流率的变化,并且第三振荡测量信号s43和第四振荡测量信号s44以第二相位差的变化(即,振荡测量信号s43的相位角与振荡测量信号s44的相位角之间的差的变化)跟随在管装置中引导的被测量物质的质量流率的变化,和/或使得上述振荡测量信号s41、s42、s43、s44中的每一个以至少一个频谱信号分量的信号频率的变化跟随在管装置中引导的被测量物质的密度的变化。为了激励和维持管的强迫机械振荡,根据本发明的另一实施例,激励器机构包括例如电动的第一振荡激励器31以及至少——例如电动的和/或与第一振荡激励器31相同实现的——第二振荡激励器32。如图3A、3B、6A、6B、7A和7B所示,或者从它们的组合中直接可见,例如,一选项是将振荡激励器31与两个管111、121中的每一个机械地连接以及将振荡激励器32与两个管112、122中的每一个机械地连接。此外,根据本发明的实施例,两个振荡激励器31、32中的每一个被提供并且适于将由测量和操作电子设备ME供应的电力转换成实现管111、121或112、122的强迫机械振荡的机械功率,管111、121或112、122与振荡激励器31或32连接,视情况而定;这尤其使得振荡激励器31在两个管111、121上不同地起作用,即,可以仅将相反相等的激励力引入到两个管111、121中,并且振荡激励器32在两个管112、122上不同地起作用,即,可以仅将相反相等的激励力引入两个管112、122。
为了产生上述的振荡测量信号s41、s42、s43、s44,根据本发明的另一实施例的传感器装置例如包括用于振荡测量信号s41的电动的第一振荡传感器41、例如电动的和/或与第一振荡传感器41相同实现的用于振荡测量信号s42的第二振动传感器42、例如电动的和/或与第一振荡传感器41相同实现的用于振荡测量信号s43的第三振荡传感器以及至少例如电动的和/或与第三振荡传感器43相同实现的用于振荡测量信号s44的第四振荡传感器44。也如图3A、3B、6A、6B、7A和7B所示,或者从它们的组合中直接可见,例如,一选项是将振荡传感器41以及振荡传感器42两者与两个管111、121中的每一个机械地连接,并且,例如,将振荡传感器43以及振荡传感器44两者与两个管112、122中的每一个机械地连接,例如,以使得振荡传感器41和振动传感器43分别记录入口侧的管111、121、112、122的振荡运动,并且振荡传感器42和振荡传感器44分别记录出口侧的管111、121、112、122的振荡运动。例如,振荡传感器也可以被定位为使得振荡传感器41与分流器21之间的间隔与振荡传感器42与分流器22之间的间隔相同,和/或振荡传感器43与分流器21之间的间隔与振荡传感器44与分流器22之间的间隔相同,和/或使得两个振荡传感器41、42定位为与振荡激励器31的间隔相等,和/或两个振动传感器43、44定位为与振荡激励器32的间隔相等。此外,在本发明的另一实施例中,上述振荡传感器41、42中的每一个被提供并适于记录管111、121的相反(在给定情况下,也可以是相反相等)的振荡运动,并将其转换成表示振荡测量信号s41、s42的振荡运动,并且上述振荡传感器43、44中的每一个被提供并适于记录管112、122的相反(在给定情况下,也可以是相反相等)的振荡运动,并将其转换成表示振荡测量信号s43、s44的振荡运动;这尤其使得振荡传感器41、42中的每一个差分地记录两个管111、121的振荡运动,即,仅将管111、121的相反的振荡运动转换成振荡测量信号,并且振荡传感器43、44中的每一个差分地记录两个管112、122的振荡运动,即,仅将管112、122的相反的振荡运动转换成振荡测量信号。为了减少到测量和操作电子设备ME所需的连接线的数量,可以将两个振荡传感器41、43串联电连接,使得两个振荡测量信号s41、s43相互叠加,和/或两个振荡传感器42、44可以串联电连接,使得两个振荡测量信号s42、s44相互叠加。
除了测量换能器MW之外,本发明的测量系统还包括测量和操作电子设备ME,该测量和操作电子设备ME电耦合到测量换能器的上述激励器机构以及测量换能器的上述传感器装置。测量和操作电子设备ME例如可以通过至少一个微处理器和/或通过至少一个数字信号处理器形成,和/或分别通过电连接线与激励器机构30以及传感器装置电耦合。此外,测量和操作电子设备ME可以也分别如图1、2A和2B以及图4、5A、5B中所示地容纳在保护性电子设备壳体100,尤其是防爆或耐压壳体和/或保护测量和操作电子设备ME防止水喷雾的壳体中。在本发明的另一实施例中,如图3B和图6B所示,至少有时,测量和操作电子设备被适于生成电的第一驱动器信号e31,并由其向激励器机构提供电力,使得管111以及管121两者分别至少部分地执行期望的振荡,即,具有第一期望频率的强迫机械振荡,该第一期望频率即为通过驱动器信号e31预先确定的振荡频率。而且,此外,测量和操作电子设备适于至少有时——例如与驱动器信号e31同时——生成电的第二驱动器信号e32,并由其向激励器机构提供电力,使得管112以及管122两者分别至少部分地执行——例如也与其他两个管111、121同时——期望的振荡,即,具有至少一个例如不同于第一期望频率、第二期望频率的振荡频率的强迫机械振荡,该第二期望频率即为通过驱动器信号e32预先确定的振荡频率。上述第一期望频率可以例如对应于取决于在管装置中引导的流体FL1的密度的管装置的第一谐振频率,例如,第一谐振频率为通过管111、121形成的第一管对的最低共享谐振频率,并且上述第二期望频率可以例如对应于取决于在管装置中引导的流体FL1的密度的管装置的第二谐振频率,在给定情况下,第二谐振频率也不同于第一谐振频率,例如,第二谐振频率为通过管112、122形成的第二管对的最低共享谐振频率。另外,测量和操作电子设备还可以被提供并适于接收和评估上述的振荡测量信号s41、s42、s43、s44,即,基于其上面参考的第一相位差和/或基于其上面参考的第二相位差,生成表示流体FL1的质量流率的质量流量测量值,和/或至少基于振荡测量信号s41、s42、s43、s44中的至少一个的一个信号频率,例如,基于对应于上述第一期望频率的振荡测量信号s41、s42中的至少一个的信号频率,和/或基于对应于上述第二期望频率的振荡测量信号s43、s44中的至少一个的信号频率,生成表示流体FL1的密度的密度测量值。可替选地或补充地,测量和操作电子设备还可以被提供和适于至少基于振荡测量信号s41、s42、s43、s44之一和/或上述驱动器信号e31、e32中的至少之一来生成表示流体FL1粘度的粘度测量值。
在本发明的测量换能器(以及由其形成的测量系统)的情况下,以及也如图7A、7B和10所示并且从它们的组合中直接可见,管装置的管111、112、121、122中的每一个尤其具有:至少一个直(例如,空心圆柱形)的第一段111-1、121-1、112-1、122-1,例如,该第一段通过材料连结和/或力和/或形状互锁与分流器21连接;跟随第一段111-1、121-1、112-1、122-1的弧形(例如,圆弧形)的第二段111-2、121-2、112-2、122-2;跟随第二段111-2、121-2、112-2、122-2的直(例如,空心圆柱形)的第三段111-3、121-3、112-3、122-3;跟随第三段111-3、121-3、112-3、122-3之后的弧形(例如,圆弧形)的第四段111-4、121-4、112-4、122-4;跟随第四段111-4、121-4、112-4、122-4的直(例如,与第三段111-3、121-3、112-3、122-3相同构造和/或中空圆柱形)的第五段111-5、121-5、112-5、122-5;跟随第五段111-5、121-5、112-5、122-5的弧形(例如,与第二段111-2、121-2、112-2、122-2相同构造和/或圆弧形)的第六段111-6、121-6、112-6、122-6以及跟随第六段111-6、121-6、112-6、122-6的直(例如,与第一段111-1、121-1、112-1、122-1相同构造和/或空心圆柱形)的第七段111-7、121-7、112-7、122-7,例如,该第七段通过材料连结和/或力和/或形状互锁与分流器22连接。对于上述情况,其中根据本发明的另一实施例,管装置具有对称平面yz以及与之垂直的对称平面xy,另外规定对称平面xy——以及也从图7A、7B和10的组合中直接可见——假想地分别在每个管的第四段111-4、121-4、112-4和122-4中与每个管相交。在本发明的另一实施例中,每个管以及也如图9B中示出或也可以从图7A、7B、9A和9B中直接可见的分别具有在上述对称平面xy内测量的管弧高度h111、h121、h112、h122,作为其第四段111-4、121-4、112-4、122-4与其假想连接轴线z1、z2、z3、z4(即,其轴线假想地连接其第一端和第二端)之间的最小距离,管弧高度是分别选择管弧高度以使管111、121、112、122中的每一个分别具有管长与管弧高度比,该管长与管弧高度比以管的管长与管弧高度的商来量度,该商大于2(2:1),例如,大于2.5(2.5:1),并且小于4(4:1),例如,小于3(3:1),和/或管111、121、112、122中的每一个分别具有口径与管弧高度比,该口径与管弧高度比以管的口径与管弧高度的商来量度,该商大于0.1,例如,也小于0.2。
对于这种情况,其中传感器装置例如通过上述四个振荡传感器41、42、43、44形成,以及也如图7A、7B和10所示或从它们的组合明显看出,振荡传感器41与管111的段111-2和段111-4隔开安装在的管111的段111-3上,以及与管121的段121-2和段121-4隔开安装在管121的段121-3上;振荡传感器42与管111的段111-6和段111-4隔开安装在管111的段111-5上,以及与管121的段121-6和段121-4隔开安装在管121的段121-5上;振动传感器43与管112的段112-2和段112-4隔开安装在管112的段112-3上,以及与管122的段122-2和段122-4间隔开安装在管122的段122-3上;并且振荡传感器44与管112的段112-6和段112-4间隔开安装管112的段112-5上,以及与管122的段121-6和段122-4间隔开安装在管122的段122-5上;例如,这还使得振荡传感器41部分位于段111-3与段112-3之间以及部分位于段121-3与段122-3之间,并且振荡传感器42部分位于段111-5与段112-5之间以及部分位于段121-5与段122-5之间,和/或振荡传感器43部分位于段111-3与段112-3之间以及部分位于段121-3和段122-3之间,并且振动传感器44部分位于段111-5和段112-5之间以及部分位于段121-5和段122-5之间。另外,振荡传感器41、42两者可以分别与段111-4以及段121-4相等地间隔开,和/或振荡传感器43、44两者可以分别与段112-4以及段122-4相等地间隔开。对于其他情况,其中激励器机构是通过上述两个振荡激励器31、32形成的,一选项是,例如,以及也如图7A,7B和10所示或从它们的组合中明显看出,振荡激励器31可以与管111的段111-3和段111-5间隔开安装在管111的段111-4上,以及与管121-4的段121-3和段121-5间隔开安装在管121-4的段121-4上,并且振荡激励器32与管112的段112-3和段112-5间隔开安装在管112的段112-4上,以及与管122的段122-3和段122-5间隔开安装在管122的段122-4上;这例如也使得振荡激励器31与管111的段111-3和段111-5以及管121的段121-3和段121-5相等地间隔开,和/或振荡激励器32与管112的段112-3和段112-5以及管122的段122-3和段122-5相等地间隔开。
此外,在本发明的测量换能器的情况下,两个管111、112被实施和定位为使得如图7A所示,管111的直段111-3的假想纵轴以及管112的直段112-3的假想纵轴在延伸时包围(至少投影到管装置的上述假想对称平面yz上,这里也对应于图7A的平面)第一相交角α11-3,并且管111的直段111-5的假想纵轴以及管112的直段112-5的假想纵轴在延伸时包围(至少投影到管装置的上述假想对称平面yz)第二相交角α11-5。同样,其他两个管121、122也被实施为使得如图7B所示,管121的段121-3的假想纵轴以及管122的段122-3的假想纵轴在延伸时包围(至少投影到管装置的上述假想对称平面yz上,这里也对应于图7B的平面)第二相交角α12-3,并且管121的段121-5的假想纵轴和管122的段122-5的假想纵向轴在延伸时包围(至少投影到管装置的上述假想对称平面yz上)第四相交角α12-5。上述相交角α11-3、α11-5、α12-3、α12-5中的每一个是锐角,即大于0°且小于90°。至少两个相交角α11-3、α11-5例如也可以相等大。可替选地或补充地,两个相交角α12-3、α12-5也可以相等大。此外,在本发明的另一种实施例中规定,上述相交角α11-3、α11-5、α12-3和α12-5分别大于0.1°,例如,不小于0.2°并且小于10°,例如,不大于5°。
从图7A、7B和10的组合中可以直接可见,在本发明的测量换能器的情况下,管111、121、112、122另外被实施和布置成使得在管111的弧形段111-4和管112的弧形段112-4之间的最小间隔△11-4大于管111的直段111-3和管112的弧形段112-2之间的最小间隔△11-3,以及还大于管111的直段111-5和管112的弧形段112-6之间的最小间隔△11-5,同样,管121的弧形段121-4和管122的弧形段122-4之间的最小间隔△12-4也大于管121的直段121-3和管122的弧形段122-2之间的最小间隔△12-3,以及还大于管121的直段121-5和管122的弧形段122-6之间的最小间隔△12-5;这例如也使得,即,振荡激励器31可以以及如图10所示部分位于管111的段111-4和段112-4之间,以及部分位于段121-4和段122-4之间,和/或振荡激励器32可以以及如图7A、7B和10所示部分位于段111-4和段112-4之间,以及部分位于段121-4和段122-4之间。
在本发明的另一实施例中,管装置的管被实施和布置为使得管111的段111-3和管112的段112-2之间的上述最小间隔△11-3(例如,小于例如50mm)与管111的段111-5和管112的段段112-6之间的上述最小间隔△11-5(例如,小于50mm)相等大,或管121的段121-3和管122的段122-2之间的上述最小间隔△12-3与管121的段121-5和管122的段122-6之间的上述最小间隔△12-5相等大。可替选地或补充地,管111、121、112、122可以以及如图10所示附加地被实施和布置为使得管111的弧形段111-4与管112的直段112-3之间(以及管112的弧形段112-4和管111的直段111-3之间)的最小间隔△11-2大于上述最小间隔△11-3,并且管111的弧形段111-4与管112的直段112-5之间(以及管112的弧形段112-4与管111的直段111-5之间)的最小间隔△11-6大于上述最小间隔△11-5,并且同样地,管121的弧形段121-4与管122的直段122-3之间(管122的弧形段122-4和管121的直段121-3之间)的最小间隔△12-2大于上述最小间隔△12-3,并且管121的弧形段121-4与管112的直段112-5之间(管122的弧形段112-4与管121的直段121-5之间)的最小间隔△12-6大于上述最小间隔△12-5。在本发明的另一实施例中,另外规定,上述最小间隔△11-4小于上述最小间隔△11-3和上述最小间隔△11-5的10倍,和/或小于管111的口径和管112的口径之和,并且上述最小间隔△12-4小于上述最小间隔△12-3和上述最小间隔△12-5的10倍,和/或小于管121的口径与管122的口径之和。
为了保护管装置的管以及测量换能器的随附其他部件——尤其是上述振荡激励器31、32和振荡传感器41、42、43、44——不受破坏性的环境影响,以防止振动管发出不期望的声音并且甚至用于容纳从泄漏管装置逸出的流体,根据本发明的另一实施例,测量换能器包括(以及在所讨论的类型的测量换能器或由其形成的测量系统的情况下也很常见)换能器壳体200,该换能器壳体套在管装置的管111、121、112、122上。换能器壳体200包括腔200*,例如,密封腔,从图1、2A、2B、3A和3B,或图4、2A、5B、6A和图6B中还可以明显看出,管装置的管111、112、121、122中的每一个布置在腔内。换能器壳体可以例如具有耐压性,该耐压性大于管装置的管的最大耐压性和/或大于50bar。
在图1、2A、2B、3A、3B、4、2A、5B、6A和图6B所示的实施例的示例中,换能器壳体200包括以支撑元件长度从第一端延伸至第二端的支撑元件200-1,其中,支撑元件200-1尤其是通过材料连结在其第一端与第一分流器机械连接,在其第二端与第二分流器机械连接。支撑元件200-1包括中空空间200*-1,该中空空间200*-1例如被金属壁包围并形成换能器壳体200的上述腔200*的一部分,并且例如可以被实现为基本上圆柱形,在给定情况下,也实现为至少部分空心圆柱形或管状。支撑元件200-1的壁可以例如是钢(例如,不锈钢或结构钢)和/或是与管111、121、112、122的壁相同的材料。支撑元件尤其可以在测量系统的运行期间起作用,以适应经由连接的工艺线引入到测量换能器中的机械力和/或力矩,特别是使得力或力矩中的没有或仅有非常小的部分——即,对于测量系统的期望测量精度而言可忽略的部分——被转移到布置在换能器壳体内的管装置。除了支撑元件之外,换能器壳体200在这里示出的实施例的示例中还包括包封元件200-2,该包封元件例如通过材料连结而机械地与换能器壳体的支撑元件200-1连接。包封元件200-2可以,以及从图1、2A、3A和3B的组合中明显看出,例如被实现为管状,使得其具有中空空间200*-2,尤其是部分圆柱形的中空空间,该中空空间被壁包围并形成上述腔200*的一部分。可替选地,包封元件200-2可以,以及从图4、5A、6A和6B的组合中可以明显看出,例如被实现为帽形,使得包封元件的壁与支撑元件的壁的段一起形成或包围上述中空空间200*-2。此外,如从图3A、3B和6A、6B明显看出的,换能器壳体和管装置进一步被实施为使得管装置的管111、121、112、122中的每一个仅部分地布置在支撑元件200-1的中空空间200*-1内,并且管111、121、112、122中的每一个仅部分地布置在包封元件200-2的中空空间200*-2内;这从图3A、3B和6A、6B中直接可见,例如使得管的段111-4、121-4、112-4、122-4中的每一个排他地布置在包封元件200-2的中空空间200*-2内,和/或管的段111-3、121-3、112-3、122-3、111-5、121-5、112-5、122-5中的每一个至少主要布置在包封元件200-2的中空空间200*-2内,和/或管的段111-2、121-2、112-2、122-2、111-6、121-6、112-6、122-6中的每一个至少主要布置在包封元件200-2的中空空间200*-2的外部,相反地,管的第二段111-2、121-2、112-2、122-2、111-6、121-6、112-6、122-6中的每一个至少主要地布置在支撑元件200-1的中空空间200*-1内,和/或管的段段111-3、121-3、112-3、122-3、111-5、121-5、112-5、122-5的每一个至少主要地布置在支撑元件200-1的中空空间200*-1外。为了使管111、121、112、122横向穿过支撑元件200-1,根据本发明的另一实施例,其壁具有第一开口200-1a以及至少第二开口200-1b,该第二开口200-1b沿着壁的假想表面元件与开口200-1a隔开。如从图3A、3B和6A、6B直接可见的,两个开口200-1a、200-1b中的每一个分别形成换能器壳体200的上述中空空间200*的一部分。此外,管装置的管111、121、112、122中的每一个分别从开口200-1a和开口200-1b延伸。
为了防止振动管彼此之间或与换能器、壳体之间的测量损坏接触,管111、121、112、122中的每一个仅与其他管以及与换能器壳体200——尤其是与支撑元件200-1的壁上的两个先前指示的开口200-1a、200-1b的边缘——具有这样的距离:这些距离分别使得在所有工作条件下能够以足以进行测量的振荡幅度自由振荡。因此,在本发明的实施例中,管装置的管111、121、112、122中的每一个在分别具有与换能器壳体200的最小间隔和/或与其他管111、121、112、122中的每一个的最小间隔,该最小间隔大于5mm。因此,每个管也分别具有与开口200-1a的边缘的最小间隔,并且分别具有与开口200-1b的边缘的最小间隔,该最小间隔大于5mm。另一方面,为了也能够提供尽可能紧凑的测量换能器,根据另一实施例,该实施例规定将上述最小间隔中的一个或多个(在特定条件下,也是每一个)保持小于10mm。此外,在本发明的另一实施例中规定,在开口200-1a和开口200-1b内,以及从图3B、6B和10明显看出,管111和管112之间的最小间隔小于管111的段111-4和管112的段112-4之间的上述最小间隔,并且在开口200-1a和开口200-1b内,管121和管122之间的最小间隔小于管121的第四段121-4和第四管122的段122-4之间的上述最小间隔。

Claims (33)

1.一种用于振动测量系统的测量换能器,所述振动测量系统用于测量流动流体的至少一个测量变量,尤其是质量流率和/或密度和/或粘度,所述测量换能器包括:
-管装置,所述管装置具有:
--弯曲的、尤其是至少分段为V形和/或一体的第一管(111),
--弯曲的、与所述第一管相同实现的第二管(121),
--弯曲的、尤其是至少分段为V形和/或一体的第三管(112),
--仅与所述第三管相同实现的第四管(122),
--第一分流器(21),所述第一分流器尤其用作线路分支和/或位于入口侧,尤其准确地具有四个流动开口,以及
--第二分流器(22),所述第二分流器尤其与所述第一分流器(21)相同实现和/或用作线路接合和/或位于出口侧,尤其准确地具有四个流动开口;
-激励器机构,所述激励器机构用于激励和保持所述管装置的机械振荡,尤其是所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个关于静止位置的弯曲振荡;以及
-传感器装置,所述传感器装置用于记录所述管装置的机械振荡,尤其是所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个关于静止位置的弯曲振荡,并用于产生表示所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的一个或多个的振荡运动的测量信号;
-其中,所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个分别以管长度从所述管的第一端延伸到所述管的第二端,并且分别具有内腔,所述内腔由尤其是金属的管壁包围并从所述管的所述第一端延伸到所述管的所述第二端;
-其中,所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个分别连接到所述第一分流器和所述第二分流器中的每一个,使得:
--所述第一管以其第一端与所述第一分流器(21)的第一流动开口连通,并且以其第二端与所述第二分流器(22)的第一流动开口连通,
--所述第二管以其第一端与所述第一分流器(21)的第二流动开口连通,并且以其第二端与所述第二分流器(22)的第二流动开口连通,
--所述第三管以其第一端与所述第一分流器(21)的第三流动开口连通,并且以其第二端与所述第二分流器(22)的第三流动开口连通,
--并且所述第四管以其第一端与所述第一分流器(21)的第四流动开口连通,并且以其第二端与所述第二分流器(22)的第四流动开口连通;
-其中,所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个分别具有至少:
--直的、尤其是中空圆柱形的第一段(111-1;121-1;112-1;122-1),所述第一段尤其通过材料连结和/或通过力和/或形状互锁与所述第一分流器连接,
--跟随所述第一段的弧形、尤其是圆弧形的第二段(111-2;121-2;112-2;122-2),
--跟随所述第二段的是直的、尤其是空心圆柱形的第三段(111-3;121-3;112-3;122-3),
--跟随所述第三段的弧形、尤其是圆弧形的第四段(111-4;121-4;112-4;122-4),
--跟随所述第四段的直的、尤其是与所述第三段相同构造和/或空心圆柱形的第五段(111-5;121-5;112-5;122-5),
--跟随所述第五段的弧形、尤其是与所述第二段相同构造和/或圆弧形的第六段(111-6;121-6;112-6;122-6),以及
--跟随所述第六段的直的、尤其是与所述第一段相同构造和/或空心圆柱形的第七段(111-7;121-7;112-7;122-7),并且还通过材料连结和/或通过力和/或形状互锁与所述第二分流器连接;
-其中,所述第一管的所述第四段(111-4)和所述第三管的所述第四段(112-4)之间的最小间隔为:
--大于所述第一管的所述第三段(111-3)和所述第三管的所述第二段(112-2)之间的最小间隔(△11-2)
--以及还大于所述第一管的所述第五段(111-5)和所述第三管的所述第六段(112-6)之间的最小间隔(△11-3);
-其中,所述第二管的所述第四段(121-4)和所述第四管的所述第四段(122-4)之间的最小间隔为:
--大于所述第二管(122)的所述第三段(122-3)和所述第四管的所述第二段(122-2)之间的最小间隔
--以及还大于所述第二管的所述第五段(121-5)和所述第四管的所述第六段(122-6)之间的最小间隔;
-其中,所述第一管的所述第三段(111-2)的假想纵轴以及所述第三管的所述第三段(112-2)的假想纵轴,尤其是投影到所述管装置的第一假想对称平面上,在延伸时包围第一相交角(α11-3);
-其中,所述第二管的所述第三段(121-2)的假想纵轴以及所述第四管的所述第三段(122-2)的假想纵轴,尤其是投影到所述管装置的第一假想对称平面上,在延伸时包围第一相交角(α12-3);
-其中,所述第一管的所述第五段(111-4)的假想纵轴以及所述第三管的所述第五段(112-4)的假想纵轴,尤其是投影到所述管装置的第一假想对称平面上,在延伸时包围第三相交角(α11-5);以及
-其中,所述第二管的所述第五段(121-4)的假想纵轴以及所述第四管的所述第五段(122-4)的假想纵轴,尤其是投影到所述管装置的第一假想对称平面上,在延伸时包围第四相交角(α12-5)。
2.根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器,
-其中,所述第一相交角、所述第二相交角、所述第三相交角和所述第四相交角分别大于0.1°且小于10°;和/或
-其中,至少所述第一相交角和所述第二相交角相等大;和/或
-其中,至少所述第三相交角和所述第四相交角相等大;和/或
-其中,所述第一管(111)的所述第三段(111-3)和所述第三管(112)的所述第二段(112-2)之间的所述最小间隔与所述第一管的所述第五段(111-5)和所述第三管(112)的所述第六段(112-6)之间的所述最小间隔相等,和/或分别小于50mm;和/或
-其中,所述第二管(121)的所述第三段(121-3)和所述第四管(122)的所述第二段(122-2)之间的所述最小间隔与所述第二管(121)的所述第五段(121-5)和所述第四管(122)的所述第六段(122-6)相等大,和/或分别小于50mm;和/或
-其中,所述第一管(111)的所述第四段(111-4)和所述第三管(112)的所述第四段(112-4)之间的所述最小间隔小于所述第一管(111)的所述第三段(111-3)和所述第三管(112)的所述第二段(112-2)之间的所述最小间隔的10倍;和/或
-其中,所述第一管的所述第四段(111-4)和所述第三管的所述第四段(112-4)之间的所述最小间隔小于所述第一管(111)的所述第五段(111-5)和所述第三管的所述第六段(112-6)之间的最小间隔的10倍;和/或
-其中,所述第一管(111)的所述第四段(111-4)和所述第三管(112)的所述第四段(112-4)之间的所述最小间隔小于所述第一管(111)的口径与所述第三管(112)的口径之和;和/或
-其中,所述第二管的所述第四段(121-4)和所述第四管(122)的所述第四段(122-4)之间的所述最小间隔小于所述第二管(121)的口径与所述第四管(122)的口径之和。
3.根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器,其中,所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个分别具有第一假想对称平面以及与其垂直的第二假想对称平面,并且其中,所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个分别相对于其第一对称平面和其第二对称平面上镜像对称。
4.根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器,
-其中,所述管装置具有位于所述第一管和所述第二管之间以及也位于所述第三管和所述第四管之间的第一假想对称平面,并且
-其中,所述管装置至少相对于所述第一假想对称平面镜像对称。
5.根据上一权利要求所述的测量换能器,
-其中,所述第一管与所述管装置的所述第一假想对称平面的最小间隔等于所述第三管与所述管装置的所述第一假想对称平面的最小间隔;和/或
-其中,所述第二管与所述管装置的所述第一假想对称平面的最小间隔等于所述第四管与所述管装置的所述第一假想对称平面的最小间隔;和/或
-其中,所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个平行于所述管装置的所述第一假想对称平面;和/或
-其中,所述管装置具有垂直于所述管装置的所述第一假想对称平面的第二假想对称平面,所述第二假想对称平面同样也假想地与所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个,尤其是它们的第四段相交,并且所述管装置相对于所述管装置的所述第二假想对称平面镜像对称。
6.根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器,其中,所述管装置具有:第一假想连接轴线,所述第一假想连接轴线将所述第一分流器的所述第一流动开口的中心和所述第二分流器的所述第一流动开口的中心假想地彼此连接;第二假想连接轴线,所述第二假想连接轴线将所述第一分流器的所述第二流动开口的中心和所述第二分流器的所述第二流动开口的中心假想地彼此连接;第三假想连接轴线,所述第三假想连接轴线将所述第一分流器的所述第三流动开口的中心和所述第二分流器的所述第三流动开口的中心假想地彼此连接;以及第四假想连接轴线,所述第四假想连接轴线将所述第一分流器的所述第四流动开口的中心和所述第二分流器的所述第四流动开口的中心假想地彼此连接;尤其使得,假想连接轴线中的每个分别平行于其他连接轴线中的每个延伸。
7.根据权利要求5和6所述的测量换能器,其中,所述管中的每个分别具有在所述对称平面内测量的管弧高度,作为其第四段到其假想连接轴线之间的最小距离,即,假想地连接其第一端和第二端,选择管弧高度,使得所述管中的每个分别具有管长与管弧高度比,所述管长与管弧高度比以所述管的所述管长与所述管弧高度的商来量度,所述管长与管弧高度比大于2(2:1),例如,大于2.5(2.5:1),并且小于4(4:1),例如,小于3(3:1),和/或所述管中的每个分别具有口径与管弧高度比,所述口径与管弧高度比以所述管的所述口径与所述管弧高度的商来量度,所述口径与管弧高度比大于0.1,例如,也小于0.2。
8.根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器,
-其中,所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个的所述管壁由相同的材料构成,尤其是分别由不锈钢或镍基合金构成;和/或
-其中,所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个分别通过材料连结与所述第一分流器和所述第二分流器连接;和/或
-其中,所述管装置准确地具有四个管,因此,除了所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管之外,没有其他管连接到所述第一分流器和所述第二分流器;和/或
-其中,所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个具有不小于20mm,尤其是大于40mm的口径,和/或所述口径等于所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的其他管中的每一个的所述口径;和/或
-所述管(111、121、112、122)中的每一个分别具有管长与口径比,所述管长与口径比以所述管长度与所述口径的商来量度,所述管长与口径比大于25(25:1),例如,也小于30(30:1);和/或
-其中,所述第一管的所述管长和所述第二管的所述管长分别大于所述第三管的所述管长,并且分别大于所述第四管的所述管长;和/或
-其中,所述第一管的所述管壁的最小厚度和所述第二管的所述管壁的最小厚度分别等于所述第三管的所述管壁的最小厚度,并且分别等于所述第四管的所述管壁的最小厚度。
9.根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器,其中,所述传感器装置具有尤其是电动的第一振荡传感器、尤其是电动的和/或与所述第一振荡传感器相同实现的第二振荡传感器、尤其是电动的和/或与所述第一振荡传感器相同实现的第三振荡传感器以及至少尤其是电动的和/或与所述第三振荡传感器相同实现的第四振荡传感器。
10.根据上一权利要求所述的测量换能器,
-其中,所述第一振荡传感器与所述第一管的所述第二段和所述第一管的所述第四段间隔开,并且安装在所述第一管的所述第三段上,以及与所述第二管的所述第二段和所述第二管的所述第四段间隔开,并且安装在所述第二管的所述第三段上;
-其中,所述第二振荡传感器与所述第一管的所述第六段和所述第一管的所述第四段间隔开,并且安装在所述第一管的所述第五段上,以及与所述第二管的所述第六段和所述第二管的所述第四段间隔开,并且安装在所述第二管的所述第五段上;
-其中,所述第三振荡传感器与所述第三管的所述第二段和所述第三管的所述第四段间隔开,并且安装在所述第三管的所述第三段上,以及与第四管的所述第二段和所述第四管的所述第四段间隔开,并且安装在所述第四管的所述第三段上;以及
-其中,所述第四振荡传感器与所述第三管的所述第六段和所述第三管的所述第四段间隔开,并且安装在所述第三管的所述第五段上,以及与所述第四管的所述第六段和所述第四管的所述第四段间隔开,并且安装在所述第四管的所述第五段上。
11.根据上一权利要求所述的测量换能器,
-其中,所述第一振荡传感器部分地位于所述第一管的所述第三段和所述第三管的所述第三段之间,以及部分地位于所述第二管的所述第三段和所述第四管的所述第三段之间,并且所述第二振荡传感器部分地位于所述第一管的所述第五段和所述第三管的所述第五段之间,以及部分地位于所述第二管的所述第五段和所述第四管的所述第五段之间;和/或
-其中,所述第三振荡传感器部分地位于所述第一管的所述第三段和所述第三管的所述第三段之间,以及部分地位于所述第二管的所述第三段和所述第四管的所述第三段之间,并且所述第四振荡传感器部分地位于所述第一管的所述第五段和所述第三管的所述第五段之间,以及部分地位于所述第二管的所述第五段和所述第四管的所述第五段之间。
12.根据权利要求9至11中的一项所述的测量换能器,
-其中,所述第一振荡传感器和所述第二振荡传感器分别与所述第一管的所述第四段和所述第二管的所述第四段相等地间隔开;和/或
-其中,所述第三振荡传感器和所述第四振荡传感器分别与所述第三管的所述第四段和所述第四管的所述第四段相等地间隔开。
13.根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器,其中,所述激励器机构具有尤其是电动的第一振荡激励器以及至少第二振荡激励器,所述第二振荡激励器尤其是电动的第二振荡激励器和/或与所述第一振荡激励器相同实现的第二振荡激励器。
14.根据上一权利要求所述的测量换能器,
-其中,所述第一振荡激励器与所述第一管的所述第三段和所述第一管的所述第五段间隔开,并且安装在所述第一管的所述第四段上,以及与所述第二管的所述第三段和所述第二管的所述第五段间隔开,并且安装在所述第二管的所述第四段上;以及
-其中,所述第二振荡激励器与所述第三管的所述第三段和所述第三管的所述第五段间隔开,并且安装在所述第三管的所述第四段上,以及与所述第四管的所述第三段和所述第四管的所述第五段间隔开,并且安装在所述第四管的所述第四段上。
15.根据上一权利要求所述的测量换能器,
-其中,所述第一振荡激励器部分地位于所述第一管的所述第四段和所述第三管的所述第四段之间,以及部分地位于所述第二管的所述第四段和所述第四管的所述第四段之间;和/或
-其中,所述第二振荡激励器部分地位于所述第一管的所述第四段和所述第三管的所述第四段之间,以及部分地位于所述第二管的所述第四段和所述第四管的所述第四段之间;和/或
-其中,所述第一振荡激励器分别与所述第一管的所述第三段和所述第一管的所述第五段以及所述第二管的所述第三段和所述第二管的所述第五段相等地间隔开;和/或
-其中,所述第二振荡激励器分别与所述第三管的所述第三段和所述第三管的所述第五段以及所述第四管的所述第三段和所述第四管的所述第五段相等地间隔开。
16.根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器,
-其中,所述第一分流器具有第一连接法兰,尤其是用于将所述管装置连接至供应所述流体(FL1)的工艺线的线段的第一连接法兰;以及
-其中,所述第二分流器具有第二连接法兰,尤其是用于将所述管装置连接至去除所述流体(FL1)的工艺线的线段的第二连接法兰。
17.根据上一权利要求所述的测量换能器,其中,所述第一连接法兰和所述第二连接法兰分别具有用于使所述管装置与工艺线的线段流体密封、无泄漏连接的密封表面。
18.根据上一权利要求所述的测量换能器,
-其中,所述第一连接法兰和所述第二连接法兰中的每一个的每个密封表面分别具有最小直径,所述最小直径尤其大于100mm和/或限定所述测量换能器的标称直径;和/或
-其中,所述第一连接法兰和所述第二连接法兰的所述密封表面之间的最小间隔限定了管装置或由其形成的测量换能器的安装长度,所述安装长度尤其大于1000mm和/或小于3000mm。
19.根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器,进一步包括:换能器壳体,所述换能器壳体套在所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管上,其中,所述换能器壳体具有至少一个,尤其是密封的腔,并且其中,所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个均布置在所述腔内。
20.根据权利要求19所述的测量换能器,
-其中,所述换能器壳体具有大于50bar的耐压性;和/或
-其中,所述换能器壳体具有大于所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管的最大耐压性的耐压性;和/或
-其中,所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个分别与所述换能器壳体的最小间隔大于5mm和/或小于10mm。
21.根据权利要求19至20中的一项所述的测量换能器,其中,所述换能器壳体具有尤其是圆柱形和/或管状和/或至少部分中空圆柱形的支撑元件,所述支撑元件以支撑元件长度从第一端延伸至第二端,其中,所述支撑元件尤其通过材料连结在其第一端与所述第一分流器机械连接并且在其第二端与所述第二分流器机械连接。
22.根据权利要求21所述的测量换能器,其中,所述支撑元件具有至少一个中空空间,所述至少一个中空空间形成所述腔的一部分并且被壁,尤其是金属壁包围。
23.根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器,其中,所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个仅部分地布置在所述支撑元件的所述中空空间内,尤其使得所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个的所述第二段中的每一个至少主要布置在所述支撑元件的所述中空空间内,和/或所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个的所述第六段中的每一个至少主要布置在所述支撑元件的所述中空空间内,和/或所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个的所述第三段和所述第五段中的每一个至少主要布置在所述支撑元件的所述中空空间的外部。
24.根据上一权利要求所述的测量换能器,
-其中,所述支撑元件的所述壁具有第一开口以及沿所述壁的假想表面元件与所述第一开口间隔开的至少第二开口;
-其中,所述第一开口和所述第二开口中的每一个分别形成所述换能器壳体的所述腔的一部分;并且
-其中,所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个分别从所述第一开口和所述第二开口延伸。
25.根据上一权利要求所述的测量换能器,
-其中,在所述第一开口和所述第二开口内,所述第一管和所述第三管之间的最小间隔分别小于所述第一管的所述第四段(11-3)和所述第三管(13)的所述第四段(13-3)之间的所述最小间隔(l1-1);和/或
-其中,在所述第一开口和所述第二开口内,所述第二管和所述第四管之间的最小间隔分别小于所述第二管的所述第四段(12-3)和所述第四管(14)的所述第四段(14-3)之间的最小间隔(l1-1);和/或
-其中,所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个分别具有与所述第一开口的边缘的最小间隔,并且与所述第一开口的边缘的所述最小间隔中的每一个均大于5mm和/或小于10mm;和/或
-其中,所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个分别具有与所述第二开口的边缘的最小间隔,并且与所述第二开口的所述边缘的所述最小间隔中的每一个均大于5mm和/或小于10mm。
26.根据权利要求21至25中的一项所述的测量换能器,
-其中,所述支撑元件的所述壁由钢构成,即,不锈钢或结构钢;和/或
-其中,所述支撑元件的所述壁以及所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个均由相同的材料构成。
27.根据权利要求21至26中的一项所述的测量换能器,其中,所述换能器壳体具有尤其是帽形或管状的包封元件,其中,所述包封元件特别是通过材料连结与所述支撑元件机械连接。
28.根据权利要求27所述的测量换能器,
-其中,所述包封元件具有由尤其是金属的壁包围并形成所述腔的一部分的中空空间,并且
-其中,所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个仅部分地布置在所述包封元件的所述中空空间内,尤其使得所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个的所述第四段中的每一个排他地布置在所述包封元件的所述中空空间内,和/或所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个的所述第三段和所述第五段中的每一个至少主要地布置在所述包封元件的所述中空空间内,和/或所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中每一个的所述第二段和所述第六段中的每一个至少主要布置在所述包封元件的所述中空空间的外部。
29.根据权利要求27所述的测量换能器,
-其中,所述包封元件的壁和所述支撑元件的所述壁的段一起包围形成所述腔的一部分的中空空间(200*-2),并且
-其中,所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个仅部分地布置在所述包封元件的所述中空空间内,尤其使得所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个的所述第四段中的每一个排他地布置在所述中空空间(200*-2)内,和/或所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个的所述第三段和所述第五段中的每一个至少主要布置在所述中空空间(200*-2)内,和/或所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个的所述第二段和所述第六段中的每一个至少主要布置在所述中空空间(200*-2)的外部。
30.根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器,其中,所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管中的每一个分别适于引导其内腔中的流体,尤其是从其第一端开始流过并朝向其第二端方向流动,并在此期间引起振动。
31.一种振动测量系统,所述振动测量系统用于测量和/或监测至少一个流动参数,尤其是能随时间变化的流动参数,尤其是质量流率,体积流率和/或流速,并且/或者用于测量和/或监测至少一种物质参数,尤其是能随时间变化的物质参数,尤其是流动流体,尤其是气体、液体或分散体的密度和/或粘度,所述测量系统包括:
-根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器(MW);以及
-测量和操作电子设备(ME),尤其是通过至少一个微处理器和/或通过至少一个数字信号处理器形成的测量和操作电子设备(ME),所述测量和操作电子设备(ME)尤其通过电连接线与其激励器机构(30)和其传感器装置(40)电耦合。
32.根据权利要求31所述的振动测量系统,
-其中,所述测量和操作电子设备适于生成馈送和/或控制所述测量换能器的激励信号(e31,e32);和/或
-其中,所述测量和操作电子设备适于接收和处理通过所述测量换器(MW)生成的振荡信号(s41,s42,s43,s44),尤其是确定表示所述流体的质量流率m的流量测量值和/或表示所述至少一个物质参数的物质参数值,尤其是表示所述流体的密度的密度测量值和/或表示所述流体的粘度的粘度测量值。
33.根据权利要求1至30中的一项所述的测量换能器或根据权利要求31至32中的一项所述的测量系统用于测量和/或监测管线中流动的流体的用途,所述管线尤其是标称直径大于100mm的管线,所述流体尤其是以大于1500t/h质量流率流动的液体。
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