CN1117266C - 科里奥利质量流量计 - Google Patents

Abstract

本发明是通过弯曲一根导管构成两根并列的流管(1、2)测定流体串联地流动式的科里奥利质量流量计。其结构为，从与入口配管连接的外部连接部(35)至一个流管(2)的入口部为止的导管入口部被弯曲成L形，同时再与另一个方向的弯曲相组合；并且与导管入口部对称，从与出口配管连接的外部连接部(36)至另一个流管(1)的出口为止的导管出口部也被弯曲成L形，同时再与向另一个方向的弯曲相组合。并且，外部连接部(35)与外部连接部(36)配置在同一轴线上。因此，本发明使得向外部配管的连接结构简单，同时简化科里奥利质量流量计自身的组装，进而，减轻外部配管等的振动，可高精度地测定质量流量。

Description

科里奥利质量流量计

技术领域

本发明涉及一种科里奥利质量流量计，特别是涉及由两根并列的双重弯管串联连接而成的所谓环形科里奥利质量流量计。

背景技术

支承被测定流体流过的配管的一端或两端，当配管绕该支承点在配管的流动方向和垂直方向上振动时，利用作用于配管(以下称应施加振动的配管为流管)上的科里奥利力与质量流量的比例进行测量的质量流量计(科里奥利质量流量计)是众所周知的。这种科里奥利质量流量计中的流管的形状分为弯曲管和直管。

直管式的科里奥利质量流量计，当在垂直于两端被支承的直管的中央部直管轴的方向上振动时，检测在直管的支承部和中央部之间由于科里奥利力而产生的作为直管的变位差，即作为位相差的信号的质量流量。这种直管式科里奥利质量流量计虽然由于简单、紧凑而具有牢固的结构，但难以获得高的检测灵敏度。

相比而言，弯管式流量计由于可以选择有利于有效获取科里奥利力的形状，所以可以进行高灵敏度的质量流量检测。并且，已知为了更有效地驱动该弯曲测定管，测定流体所流过的弯管是由并列的两根构成的。

图4表示出了这种传统的并列两根弯管型的科里奥利质量流量计的示意图。如图所示，流管由两根并列的U型管构成，并且在其测定流体入口一侧形成分支部，且在出口一侧形成合流部。测定流体在入口侧等量分流到两根流管中，且在流管的出口侧合流。已知，通过使两根流管中流过等量的测定流体，即使流体种类改变、温度有变化，两根流管的固有振动频率也总是相等，因此，可构成能高效、稳定地进行驱动、同时不受外部振动或温度影响的科里奥利质量流量计。

但是，在测定流体入口处的分支部和测定流体出口处的合流部会产生压力损失，以及流体的阻塞。特别是对于高粘性流体或食品等易腐烂而易于堵塞的液体容易产生问题。并且，在有分支的情况下进行清洗时，当单侧流管贯通时，对另一侧的管子洗涤性非常差，需要很长的时间。

作为对此的改良，如图5所示，由一根管子弯曲成实际上并列的两根弯曲管而构成的、测定流体串联流动的环形科里奥利质量流量计也是公知的。

但是，这种环形管虽然可以解决形成上述分支、合流而产生的问题，但是，由于不是以二维弯曲、而是以三维弯曲构成的，因此产生了与外部配管系统连接复杂、困难，同时在流管加工时变型影响测定精度，进而易受外部振动的影响等问题。

发明的公开

因此，本发明是为解决这些问题而提出的，其目的在于保持所述由一根管弯曲成二重并列的弯曲管而构成流管的环形科里奥利质量流量计的优点，也就是保持没有分支部、合流部，不会产生压力损失，即产生流体阻塞的优点，又能简化与外部配管系统的连接结构，同时简化科里奥利质量流量计自身的组装。

进而，本发明的目的是在减少加工时产生的变型的同时，减轻外部配管等的振动，从而可进行高精度的质量流量测定。

本发明的科里奥利质量流量计是一种将一根导管弯曲成两根并列的流管1、2，并使测定流体串联流动型的质量流量计。其特征为，从与入口配管连接的外部连接部35至一个流管2的入口为止的导管入口部被弯曲成L形，同时再与向另一个方向的弯曲相组合；并且，与导管入口部对称，从与出口配管连接的外部连接部36至另一个流管1的出口为止的导管出口部也被弯曲成L形，同时再与另一个方向的弯曲相组合，外部连接部35与外部连接部36配置在同一轴线上。从而，在组装时易于实现水平外部连接。并且，如前面所述，环形弯曲管有必要做三维弯曲，然而，本发明由于其三维弯曲可以通过入口导管出口导管及两个流管的连接部实现，因此必须进行无变形加工的流管可以仅由二维弯曲制成。

另外，备有通过由薄板构成的各支承部件33成一体地固定两个流管1、2各自的端部的中空结构的固定部件32，同时还备有进一步支承该固定部件32的外框30。支承部件33在各流管1、2的各端部处被固定到中空固定部件32的对向侧的两个位置上，同时对流管L、2的端部进行固定。从而，可很容易的安装固定流管，并且，可以防止流管不适当的旋转力、振动或不稳。本发明利用由薄板构成的支承部件、及使其固定的中空固定部件，低成本地实现强固地支承，减轻外部配管等的振动，并可以高精度地进行质量流量测定。

另外，外框30，由于被制成具有凹部的壳状，固定部件32不必全面地而只需点状独立地有几个位置(支承部38)支承外框30。进而，具有与外框30紧密结合的耐压罩31，用于容纳包含流管在内的一根导管和包含附带在其上的驱动装置15、一对检测传感器16、17及固定部件32等在内的整个导管辅助结构。本发明通过将外框制成壳状，进而将其与耐压罩结合成一体，不但可以经受从外部配管来的应力，牢固保护振动的液流结构部，而且万一管子破损还可以防止流经它的流体流出到耐压容器的外部。

进而，本发明的科里奥利质量流量计制造方法的特征为，将导管、固定流管各端部的固定部件32、驱动装置15以及一对检测传感器16、17等导管辅助结构组装为一体并单元化，所述单元配置在具有壳状结构的外框30内，并使外部连接部35和外部连接部36在同一轴线上。因而易于组装，减少了组装时间。

附图的简要说明

图1是表示应用本发明的科里奥利质量流量计一例的正视图。

图2是图1所示的科里奥利质量流量计、主要是流管结构的俯视图。

图3是图1中A部的详细图示。

图4是传统的两根并列弯管型科里奥利质量流量计的示意图。

图5是传统的测定流体串联流动的环形科里奥利质量流量计的示意图。

实施发明的最佳方式

图1～图3是表示应用本发明的科里奥利质量流量计一例的图示，下面对将一根管弯曲成两根并列弯管式的流管在假定于垂直面内进行安装的情况加以说明，但也可以在水平面内进行安装。图1是从其正面观察时的图示。图2是为了表示在垂直面内安装的科里奥利质量流量计，特别是为了显示流管的结构，从上方(图1的上方)观察的局部剖视图，并且省略了驱动装置和检测传感器等。图3是详细表示图1中A部的图示。

举例所示的科里奥利质量流量计的流管1、2为门状弯管的相同形状的弯管，由一根连续的导管构成。如前面所述，所谓流管是为了产生科里奥利力而进行共振驱动的流管部分，由流管1和流管2表示，同时包含将这两根流管相互连接起来的连接部、与外部配管连接的入口部和出口部在内的总体由一根导管构成。该科里奥利质量流量计是左右对称的，可以从任意一侧流入或流出，不过在举例所示的科里奥利质量流量计中，假定测定流体从图1(及图2)的左侧流入，从右侧流出而进行说明。

测定流体从外部入口配管通过外部连接部35沿水平方向流入导管入口部。导管入口部如图1所示成L状向上弯曲，同时如图2所示向另一方向弯曲。测定流体从导管入口部通过流管2，进而从图1右侧下方通过导管连接部进入流管1，然后由此通过导管出口部，从外部连接部36流出到外部出口配管。导管出口部与导管入口部对称地弯曲构成。

这样，导管成环状，向着连接入口配管/出口配管的外部连接部35、36互相成L形地向相反方向弯曲，同时，进一步与向其它方向的弯曲相配合，将入口配管和出口配管配置在同一轴线上，从而易于在组装时进行水平外部连接。

在流管1、2上备有下面将详细描述的驱动装置15和一对检测传感器16、17，同时对其进行配线。然后，在流管1、2两端附近，设置用于形成在进行音叉式驱动时振动的节部的基板26、27，并且，流管1、2保持并列的相互固定。

进而。如图3详细表示的图1中的A部所示，固定流管1、2各端部的支承部件33由薄板构成，并且各流管的入口部分和出口部分用分立的支承部件33固定。采用分立的支承部件33可容易地安装固定流管。并且，通过采用热容量小的部件，可使在将流管1、2真空钎焊到支承部件33上时所需的热能最小化。

这种支承部件33至少在上下两个位置上与中空结构的固定部件32连接。举例所示的固定部件32具有截面大体为矩形的中空结构，流管的一个端部分别在所述矩形的上、下两边固定。因此，一根流管的各端部支承在中空矩形的两边的两个位置上，并且构成中空矩形固定部件32的侧面的另外两边如后面所述固定在外框30上。一般说来，以悬臂梁方式振动的棒或管必须具有一定的幅度并且被固定，例如，假如以块状支承体形式固定，则由于热容量的差异，振动的管受到来自支承体的各种应力。理想的支承为两点支承，仅在正确的位置上支承而不造成其它的影响。从而，通过在上、下至少两个位置上连接，可防止导管不适当的旋转力或振动、不稳。

支承部件33可采用与薄壁流管相同的材料，因此，可防止钎焊固定时杂质渗入薄壁管中，避免由于热容量的差异而引起膨胀、收缩等问题。并且，流管1、2的材质可以采用本领域中通常采用的不锈、耐蚀镍基合金、钛合金等。

并且，固定部件32可采用与设定的强度相当的材料。进而，与流管材料相同的通常的昂贵支承部件33不同，由于采用例如没有耐蚀性要求的廉价材料，因而可以降低成本。即，由固定部件32进行的固定必须牢固，而通过采用中空结构的材料可以实现牢固的两点支承，减小热容量，避免钎焊时出现的问题，减轻设备重量，降低成本，通过提高温度响应特性来提高流量计的性能。如图3所示，对于支承部件33在固定部件32上的固定，可在固定部件32上设置比支承部件33略小的相应切口，使支承部件33与该切口重叠，在其周边实施钎焊、焊接等适当的固定方法。

设置具有凹部的壳状结构(该结构的大小比由薄板构成的曲面状结构大)外框30，并且该外框30具有分别备有中空圆筒状部件40及41的外框入口部和出口部。组装时，在导管部的外部连接部35和36分别与外框入口部和出口部贯通之后，从外侧插入中空圆筒状部件40和41，在外部连接部35、36和中空圆筒状部件40、41之间，及中空圆筒状部件40、41和外框30之间分别用焊接等方式固定。因而，在机械固定的同时，可以和耐压罩31一起从外部封闭内部空间。通过使外框30具有用于容纳导管部的凹部的壳状结构，可实现对导管部简易、可靠地设置，易于形成一体化的结构。并且，相对于从外部而来的应力，可以牢固地保护振动的液流结构部。并且，术语“导管部”在本说明书是指含有流管的一根导管和包含其附带的驱动装置15、一对检测传感器16、17及固定部件32等在内的导管辅助结构。

使导管部结构一体化和单元化，在组装和连接到壳状结构的外框30的情况下，由于导管出口部/入口部的形状为L形，所以在组装一体之后，可以在比其长度稍短的外框30内组装并设置。这样，通过导管部结构的单元化可以容易地进行组装，减少组装时间。

固定部件32与外框30的连接，不是用固定部件32的整个侧面，即不是采用面连接而是采用点连接，以便可以减轻配管等的外部振动。这种连接是通过将特别是如图2所示的四个独立的支承部38例如利用焊接固定到固定部件32和外框30上进行的，因此，可以减小外部振动(配管系统、自振动系统等)。耐压罩31在组装之后利用焊接或螺栓等适当方式与外框30紧密结合成一体。因而，万一管子破损，流动的流体也不会流出到耐压容器之外。

在中央部对这种由两根并列的弯管制成的流管1、2进行驱动的驱动装置15通常由线圈或磁体构成。驱动装置的线圈安装在两根流管1、2中的一个上，而磁体安装在另一个流管上，两根流管1、2以相反的相位共振驱动。并且，一对振动检测传感器16、17由线圈和磁体构成，设置在对应于驱动装置15的安装位置的左右两侧的对称位置上，检测与科里奥利力成比例的相位差。同样，传感器的线圈和磁体，由安装构件将线圈安装到一个流管上，将磁体安装到另一个流管上。

向驱动装置15的线圈上的配线如图1所示，从科里奥利质量流量计外部贯穿安装在外框30上的配线导入部39，沿支柱10、并且从其前端部通过柔性印刷线路板12连接。配线导入部39，而配线导入部39将内、外部空间隔断。柔性印刷线路板本身是公知的。可采用聚酰亚胺薄膜将配线用铜箔隔开的规定宽度的线路板。

向一对检测传感器16、17的配线与向驱动装置15上的配线相同，从外部一直配线到支柱10的前端部，由此经过与前述柔性印刷线路板12相对配置的另一个块柔性印刷线路板，进而经位于流管表面上、向左右两个方向上的特氟隆包覆线(被覆有特氟隆的铜线或铜箔)进行配线。

所示支柱10其前端面与驱动装置15相对地安装在固定部件32上，向驱动装置线圈和检测传感器线圈配线。并且，支柱10也可支承向温度检测传感器20上的配线。

当测定流体在这种结构的科里奥利质量流量计中流动时，以通常的方式进行流量测定。利用设在流管1、2中央部分的驱动装置15，一个流管以与另一个流管相反的相位在流管1、2所在的平面的垂直方向上共振驱动。并且，由分别设置在流管1、2的固定端和中央部之间的一对振动检测传感器16、17检测出因此由科里奥利力产生的相位差。

并且，本发明的流管不限于前面所述的门型管，例如也可采用圆形、U字形等任意形状的弯管制作环形科里奥利质量流量计。

综上所述，本发明提供一种科里奥利质量流量计，在保持将一根管弯曲成并列二重的弯管作为流管而构成的环形科里奥利质量流量计的优点，即没有分支部、合流部，不产生压力损失、流体阻塞等问题的优点的同时，还可使得与外部配管系统的连接简单，组装简单，且流管本身不必做三维弯曲。

Claims (5)

1.一种科里奥利质量流量计，通过弯曲一根导管，构成导管入口部及导管出口部、在施加振动时根据该振动检测科里奥利力的两根并列的流管、连接两根流管的连接部，测定流体在两根流管内串联地流动，备有与入口配管连接的第一外部连接部和与出口配管连接的第二外部连接部，所述第一外部连接部和第二外部连接部配置在同一轴线上，

其特征在于：

备有经由各支承部件成一体地固定两根流管的各自端部的固定部件，和进一步固定该固定部件的外框，

使从第一外部连接部至一根流管的入口为止的导管入口部弯曲成L形，同时与向另一方向的弯曲组合，

使从第二外部连接部至另一根流管的出口为止的导管出口部与前述导管入口部对称地弯曲成L形，同时与向另一方向的弯曲组合。

2.如权利要求1所述的科里奥利质量流量计，其特征在于，所述支承部件，与两根流管的各端部相对应，由分别固定所述端部的分立的薄板构成，并且由所述固定部件成一体地固定所述分立的支承部件。

3.如权利要求2所述的科里奥利质量流量计，其特征在于，前述固定部件具有中空结构，并且所述支承部件在各流管的各端部处被固定到中空固定部件的对向一侧的两个位置上，同时对流管的端部进行固定。

4.如权利要求1所述的科里奥利质量流量计，其特征在于，前述固定部件对外框的支承不是在整个面上进行的，而是独立地在几个位置上进行。

5.如权利要求1所述的科里奥利质量流量计，其特征在于，备有与所述外框紧密结合、包含流管在内的所述导管和其附带的驱动装置，一对检测传感器，以及容纳包含固定部件等在内的导管辅助结构的耐压罩。

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