CN1132000C - 科里奥利型质量流量传感器 - Google Patents

Abstract

本发明的提供了一种科里奥利型质量流量传感器(1)，管路通过流体流入部分(113)和流体流出部分(114)与配置有刚性支撑基底(12)的壳体(11)相连接。支撑基底(12)通过至少一个阻尼元件(13、14、20)与壳体相连接。测量管(15)通过位于流体流入部分和流体流出部分处的流体端部插入至管路中。测量管的一个受激振动组成部分(151)通过流体流入侧固定组件(121)和流体流出侧固定组件(122)附着在支撑基底上。

Description

科里奥利型质量流量传感器

本发明涉及具有单一测量管的科里奥利型质量流量传感器。

众所周知，质量流量传感器适合于利用安装在管路上的质量流量传感器测量流经这一管路的流体的质量流量和/或密度。

和具有单一测量管的科里奥利型质量流量传感器相比，具有至少两个测量管的科里奥利型质量流量传感器对于由管路产生的扰动不敏感，这些扰动包括由诸如管路的振动和流体压力的较大变化所产生的各种扰动，而且具有单一测量管的科里奥利型质量流量传感器对于作用于其上的、由诸如对壳体的撞击等等产生的其它扰动也更为敏感。

这些扰动中包括着由测量管按某一瞬时频率产生的振动传递至管路再由管路不连续处的反射，随后反向传递回到测量管的振动分量。因为这些振动分量具有与测量管相同的瞬时频率，所以它们是一种特别的扰动。这些扰动不能采用电子组件实施消除，而且难以采用机械组件实施消除。

美国专利US5307689公开了两种类型的科里奥利型质量流量计，据称它们可以用电路组件消除上述的由管路产生的扰动，但是它们并不能消除其频率与测量管的振动频率相同的振动分量。这种科里奥利型质量流量传感器的设置方案并没有给出任何可以用于抑制这类扰动的技术。

德国专利DE-A-3824351公开了一种在两个测量管和壳体之间实施刚性连接的科里奥利型质量流量传感器，它对于扰动极不敏感，故据称可以消除上述的外界扰动对两个测量管的影响。然而采用这种方式并不能够实现有效的抑制外界扰动的目的。

美国专利US5705754公开了一种可以设置在管路中的、在运行时要被测量的流体由其中流过的科里奥利型质量流量传感器，它包括有：

—一个通过流体流入部分和流体流出部分与这一管路相连接的壳体；

—一个设置在壳体中的支撑基底，

——所述的支撑基底通过至少一个机械阻尼元件与壳体相连接，

———它配置在支撑基底的振动节点线处；

—一个传导流体用的单一的测量管，它在与由支撑基底的顶侧和流体流入部分和流体流出部分的端部构成的平面相平行的平面内弯曲，

——所述测量管的一个组成部分在与所述平面相垂直的方向上受激振动，所述平面通过一个设置在支撑基底的第一边缘区域处的第一固定组件和一个设置在支撑基底的第二边缘区域处的第二固定组件固定在支撑基底上，

——所述测量管的一个第一连接部分由第一固定组件一直延伸至流体流入部分，所述测量管的一个第二连接部分由第二固定组件一直延伸至流体流出部分；

—一个用于产生振动的振动组件；

—一个设置在第一固定组件附近处的、用于检测管形部分的振动的第一传感元件，和一个设置在第二固定组件附近处的、用于检测管形部分的振动的第二传感元件。

本发明的一个目的就是要提供一种可以采用改进的机械组件消除上述的外界扰动的科里奥利型质量流量传感器。

为了能实现这一目的，本发明提供了一种可以设置在管路中的、在运行时要被测量的流体由其中流过的科里奥利型质量流量传感器，它包括有：

—一个通过流体流入部分和流体流出部分与这一管路相连接的壳体；

—一个设置在壳体中的刚性支撑基底，

——所述的支撑基底通过至少一个机械阻尼元件与壳体相连接；

—一个传导流体用的、其端部位于流体流入部分和流体流出部分处的测量管，

——所述测量管的一个受激振动组成部分通过一个流体流入侧固定组件和一个流体流出侧固定组件固定在支撑基底上，

——所述测量管的一个流体流入侧连接部分由流体流入侧固定组件一直延伸至流体流入部分，所述测量管的一个流体流出侧连接部分由流体流出侧固定组件一直延伸至流体流出部分；

—一个用于使管形部分产生振动的振动组件，所述振动组件配置在壳体和支撑基底之间；

—一个设置在流体流入侧固定组件附近处的、部分安装在管形部分上的、用于检测管形部分的振动的第一传感元件；

—一个设置在流体流出侧固定组件附近处的、部分安装在管形部分上的、用于检测管形部分的振动的第二传感元件。

根据本发明的第一最佳实施例，测量管的受激振动组成部分可以呈圆弧形状。而且，测量管的每一个连接部分最好均沿着比测量管的受激振动组成部分的弯曲半径更小的弯曲半径弯曲。

根据本发明的第二最佳实施例，测量管的标称直径小于10毫米较好些，而且最好为1毫米左右。

根据本发明的第三最佳实施例，支撑基底的质量最好比测量管的受激振动组成部分的质量更大。

根据本发明的第四最佳实施例，定位设置在测量管的受激振动组成部分处的第一传感元件和定位设置在测量管的受激振动组成部分处的第二传感元件的质量最好均比测量管的受激振动组成部分的质量更小。

本发明的一个重要的优点在于，其振动组件的任何一个部分均不需要固定在测量管上，所以在测量管受激振动的点上并没有其它质量附加在自身质量上。测量管的标称孔径越小，这一优点就越明显。当标称直径为1毫米左右时，这一优点将表现的特别突出。

本发明的另一个优点在于，当采用这种所谓的内部振动补偿的技术解决方案时，在管路的瞬时频率中将基本上没有由测量管传递来的任何振动分量。

下面参考附图详细的说明本发明，本发明的实施例基本上是按真实比例描述的，相类似的部分已经用相同的参考标号示出。

图1为表示质量流量传感器的纵向剖面图。

图2为表示如图1所示的质量流量传感器在除去了壳体的上侧部分后的顶视图。

图1所示的科里奥利型质量流量传感器为沿图2中的线II-II剖开时的纵向剖面图，图2所示的科里奥利型质量流量传感器为沿图1中的线I-I剖开时的顶视图。可以利用法兰、螺纹连接体和阻尼元件等等将这种质量流量传感器配置在管路(未示出)中，要被测量的流体在运行状态下流过这一质量流量传感器。质量流量传感器的一个重要组成部分是壳体11，它用于保护质量流量传感器免受环境扰动的影响。

正如附图所示，本实施例中的科里奥利型质量流量传感器是通过与管路相准直的方式安装在管路(未示出)中的。

正如图1和图2所示，壳体11可以包括有下述的几个部分，即一个作为下侧部分的底侧板111、一个上侧板112、一个流体流入部分113和一个流体流出部分114。在将科里奥利型质量流量传感器构造成型时，这些部分被牢固的连接在一起。

为了将电气连线导入和导出壳体，在上侧板112处还设置有用适当的套管紧密适配着的开口115。

在这一实施例中，支撑基底12安装在壳体11内，并且呈矩形的厚板状。支撑基底12的质量最好比管形部分151的质量大。支撑基底12与壳体11相连接，而且在本实施例中，还通过阻尼元件13、14、20与底侧板111相连接；也可以不采用阻尼元件13、14或阻尼元件20。

因此支撑基底12并不是刚性安装在壳体11上的，而是仅仅附着在壳体11上，从而使得它可以相对于壳体11沿各个方向运动，进而使得壳体上产生的运动，特别是由于撞击或振动等等产生的运动只能以高阻尼形式传递至支撑基底12；因此支撑基底12是配置在与壳体11相距一定给定距离的位置处的。

单一的测量管15沿着与支撑基底12的顶侧相平行的方向延伸。它在与顶侧相平行的平面内弯曲，流体从中流过。测量管15的端部位于流体流入部分113处和流体流出部分114处。

在支撑基底12的范围中，测量管15具有一个最好呈圆弧形的管形部分151，这一管形部分151可以沿着与测量管15的弯曲平面相垂直的方向振动，而这种振动是由振动器16产生的。振动器16是一种电磁振动器，最好是一种电致动式振动器。管形部分151由固定组件121、122固定在支撑基底12的相对边缘处。

在在先技术中，这种振动组件或是配置在支撑基底和测量管之间，或是配置在各个测量管之间，因此直接作用在一个或几个测量管上；而在本实施例中，振动组件16配置在壳体11和支撑基底12之间，所以振动组件16并不直接使管形部分151产生受激振动。由于支撑基底12是通过阻尼元件13、14、20安装在壳体11上的，可以相对于壳体振动运动，所以可以将支撑基底12的振动传递至管形部分151。

在图1和图2所示的实施例中，振动组件16设置在支撑基底12一侧。为了使支撑基底12能够产生前述的作用，在支撑基底12上还配置有一个侧向突起体123，后者位于支撑基底12和壳体11上的安装振动组件16的位置之间。这一突起体123比支撑基底12细窄。该侧向突起体123的纵向对称轴与支撑基底12的横向对称轴相吻合。

振动组件16包括有一个轴鼓161、一个线圈和一个永久磁铁，该永久磁铁附着在侧向突起体123上，并延伸至线圈中。轴鼓161固定在壳体11的底侧板111上。可以采用任何形式的常规的振动回路来产生这种振动，而且这种振动对于管形部分151、即测量管15是一种有用的振动。

测量管的连接部分152由固定组件121一直延伸至流体流入部分113。连接部分152用于在由固定组件121处露出的管形部分151的端部方向和管路方向之间产生一个非扭结型耦接。这一管路方向是测量管的一个端部在进入流体流入部分113时所必然要通过的方向。

以一种类似的、但不是镜面对称的方式，使测量管的连接部分153由固定组件122延伸至流体流出部分114。这一连接部分153用于在管形部分151的端部由固定组件122处露出的管形部分151的端部方向与管路方向之间产生一个非扭结型耦接。这一管路方向是测量管15的另一个端部在进入流体流出部分114时所必然要通过的方向。

在离开固定组件121之后，测量管的连接部分152首先沿着管形部分151的弯曲半径，随后沿着比管形部分151的弯曲半径更小的弯曲半径弯曲。在弯曲方向再一次反转后，使连接部分152的端部位于流体流入部分113处。

类似的，测量管的连接部分153的离开固定组件122处之后，首先沿着管形部分151的弯曲半径，随后沿着比管形部分151的弯曲半径更小的弯曲半径弯曲。在弯曲方向再一次反转后，使连接部分153的端部位于流体流出部分114处。

管形部分151和连接部分152、153构成为测量管15，使其成为一根具有预定标称直径的、无缝的管。测量管15也可以利用适当的弯曲机械由直管弯曲而成。

第一传感元件17和第二传感元件18部分安装在管形部分151上，并且分别设置在靠近固定组件121、122的位置处，以测量管形部分151的振动。通过确定由传感元件17、18给出的信号之间的相位和时间差的方式，便可以确定出质量流量。如果举例来说，传感元件17、18可以是电磁传感元件，最好是电致动式传感元件。

上述管形部分151的标称直径可以为1毫米左右，传感元件17上的组成部分171与管形部分151相连接，传感元件18的组成部分181与管形部分151相连接，并且使组成部分171和组成部分181的质量比管形部分151的质量小。

上面根据本发明的原理给出了实例，即根据上述的测量管非直接激励的原理给出了实例，但本发明并不仅限于所示的实施例，本发明的原理还可以应用于在壳体中相对于受激振动的测量管的位置处设置有一个内部的、柔性安装的支撑基底的场合。这一支撑基底可以相对于壳体受激振动。

Claims (11)

1.一种可以设置在管路中的、在运行时要被测量的流体由其中流过的科里奥利型质量流量传感器，它包括有：

—一个通过流体流入部分和流体流出部分与这一管路相连接的壳体；

—一个设置在壳体中的刚性支撑基底，

——所述的支撑基底通过至少一个机械阻尼元件与壳体相连接；

—一个传导流体用的、其端部位于流体流入部分和流体流出部分处的测量管，

——所述测量管的一个受激振动组成部分通过一个流体流入侧固定组件和一个流体流出侧固定组件固定在支撑基底上，

——所述测量管的一个流体流入侧连接部分由流体流入侧固定组件一直延伸至流体流入部分，所述测量管的一个流体流出侧连接部分由流体流出侧固定组件一直延伸至流体流出部分；

—一个用于使管形部分产生振动的振动组件，所述振动组件配置在壳体和支撑基底之间；

—一个设置在流体流入侧固定组件附近处的、部分安装在管形部分上的第一传感元件，用于检测管形部分的振动；

—一个设置在流体流出侧固定组件附近处的、部分安装在管形部分上的第二传感元件，用于检测管形部分的振动。

2.一种如权利要求1所述的科里奥利型质量流量传感器，其特征在于测量管的受激振动组成部分呈圆弧形状。

3.一种如权利要求2所述的科里奥利型质量流量传感器，其特征在于测量管的每一个连接部分均沿着比测量管的受激振动组成部分的弯曲半径更小的弯曲半径弯曲。

4.一种如权利要求1所述的科里奥利型质量流量传感器，其特征在于测量管的标称直径小于10毫米。

5.一种如权利要求2所述的科里奥利型质量流量传感器，其特征在于测量管的标称直径小于10毫米。

6.一种如权利要求3所述的科里奥利型质量流量传感器，其特征在于测量管的标称直径小于10毫米。

7.一种如权利要求1所述的科里奥利型质量流量传感器，其特征在于支撑基底的质量比测量管的受激振动组成部分的质量大。

8.一种如权利要求1所述的科里奥利型质量流量传感器，其特征在于定位设置在测量管的受激振动组成部分上的第一传感元件和定位设置在测量管的受激振动组成部分上的第二传感元件的质量均比测量管的受激振动组成部分的质量小。

9.一种如权利要求4所述的科里奥利型质量流量传感器，其特征在于测量管的标称直径为1毫米左右。

10.一种如权利要求5所述的科里奥利型质量流量传感器，其特征在于测量管的标称直径为1毫米左右。

11.一种如权利要求6所述的科里奥利型质量流量传感器，其特征在于测量管的标称直径为1毫米左右。