CN116164803A - 科里奥利测量变送器和科里奥利测量设备 - Google Patents

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CN116164803A CN202211465502.2A CN202211465502A CN116164803A CN 116164803 A CN116164803 A CN 116164803A CN 202211465502 A CN202211465502 A CN 202211465502A CN 116164803 A CN116164803 A CN 116164803A
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马克·维尔纳
马库斯·许策
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Abstract

本发明涉及科里奥利测量变送器和科里奥利测量设备。该科里奥利测量变送器包括：至少一对测量管，其被布置成相对于彼此振荡，其中，每个测量管包括居中布置的弯曲部；至少一个驱动器和至少两个传感器；两个引导设备，其中，每个引导设备包括流体腔室，流体腔室具有用于与管道连接的第一开口和用于每个测量管的用于与测量管连接的第二开口，该科里奥利测量变送器的特征在于，引导设备各自由多个部分形成，尤其是由两个部分形成，其中，第一部分形成管道连接部分，以及其中，至少一个第二部分形成测量管连接部分。

Description

科里奥利测量变送器和科里奥利测量设备
技术领域
本发明涉及被布置用于测量介质的属性(诸如密度或质量流量)的科里奥利测量设备的科里奥利测量变送器，并且涉及这样的科里奥利测量设备。科里奥利测量设备连接到管道系统，使得所述介质通过所述科里奥利测量变送器的测量管。
背景技术
这种变送器是众所周知的，它们提供至少一个测量管、用于使测量管振荡的驱动器和用于测量所述振荡的传感器。在诸如一对测量管的多个测量管的情况下，分流器被布置成将介质从管道引导至多个测量管，参见例如专利申请DE102019120339A1。
然而，由于结构问题，分流器被设计成具有水平进展的流路。这导致科里奥利测量变送器不够紧凑并且严重限制流路优化。
发明内容
本发明的目的是提供一种坚固并且紧凑的科里奥利测量变送器。
通过根据独立权利要求1的科里奥利测量变送器以及根据独立权利要求10的科里奥利测量设备解决该问题。
根据本发明的用于测量流经管道的介质的质量流量或密度的科里奥利测量设备的科里奥利测量变送器包括：
至少一对测量管，其被布置成相对于彼此振荡，其中，每个测量管包括居中布置的弯曲部，
其中，在平衡位置中，一对测量管中的所述测量管相对于两个测量管之间的对称平面对称；
用于使所述测量管振荡的至少一个驱动器和用于测量所述测量管的所述振荡的至少两个传感器；
两个引导设备，其被布置用于将所述介质从所述管道引导到所述测量管，并且反之亦然，
其中，每个引导设备包括流体腔室，所述流体腔室具有用于与所述管道连接的第一开口和用于每个测量管与所述测量管连接的第二开口，
其中，所述引导设备各自由多个部分形成，尤其是由两个部分形成，
其中，第一部分形成管道连接部分，以及
其中，至少一个第二部分形成测量管连接部分，
其中，在所述流体腔室到所述对称平面上的投影中，所述流体腔室跟随有将测量管体积与管道体积连接的腔室弯曲部。
由于引导设备包括多个部分，因此它们允许更复杂的设计和不均匀的流体腔室进展。以这种方式，流路的流动优化可以包括更多变量。
在一个实施例中，所述第一部分和所述至少一个第二部分分别通过接口密封连接，其中，所述接口包括至少部分地与所述投影互补的突起部和凹陷部。
这允许引导设备的简单并且坚固的组装。
在一个实施例中，通过以下方法之一来紧固所述接口的连接：
拧紧、锁定、点击、胶合、焊接、粘合。
在一个实施例中，其中，所述流体腔室包括具有第一部分和第二部分的分叉，
其中，在所述第一部分内，所述流体腔室的每个横截面包括具有单个区域中心的单个连贯区域，
其中，在所述第二部分内，所述流体腔室的每个横截面包括两个不连接的区域，每个不连接的区域对应于测量管并且每个不连接的区域具有单独的区域中心，
其中，由区域中心在所述对称平面上的投影定义的中心线限定角度Θ并且定义半径RCL，
其中，每个横截面的形状由两个圆表征，每个圆包括圆心以及相同的半径R，其中，垂直于所述对称平面的所述圆的所述圆心与所述半径R的间距S取决于Θ并且遵循以下公式：
R(Θ)＝RP*FR(Θ)
其中
-R作为从区域中心测量的径向长度
-RP作为表示管道半径的标量常数，
-FR作为单调非递增函数，最大值在Θ＝0°处，
并且
S(Θ)作为单调非递减函数，最小值在Θ＝0°处。
取决于Θ的横截面形状具有一个连贯区域或被分为两个独立区域。在连贯区域的情况下，两个圆都具有正重叠，最大重叠在Θ＝0处。
实际横截面的总面积相对于用圆描述的横截面的总面积的偏差小于用圆描述的横截面的总面积的5％，并且尤其是小于其2％。
在一个实施例中，1.8<RCL/RP<2.4，并且尤其是1.9<RCL/RP<2.3，并且优选地2<RCL/RP<2.2。
这种关系导致流动介质的压降较小。
在一个实施例中，16.5mm<RCL<20.5mm，并且尤其是17.5mm<RCL<19.5mm，并且优选地18mm<RCL<19mm，
和/或
8.5mm<RP<9mm，并且尤其是8.6mm<RP<8.9mm，并且优选地8.7mm<RP<8.8mm。
以这种方式，实现了紧凑的设置，仍然允许足够的介质流量。
在一个实施例中，所述分叉在Θ的间隔I内以角度ΘB发生，
其中，45°<ΘB<75°，并且尤其是50°<ΘB<70°，并且优选地55°<ΘB<65°。
这样，所述第一分叉部分和所述第二分叉部分可以具有良好优化的流路。
在一个实施例中，FR＝-a*Θ+1，其中，
0.0031＜a＜0.0051，并且尤其是0.0036＜a＜0.0046，并且优选地0.0039＜a＜0.0043。
这被证明是一个特别有利的参数范围。
在一个实施例中，S(Θ)/RP＝b*Θ，其中
0.0109<|b|<0.0169，并且尤其是0.0129<|b|<0.0149，并且优选地0.0134<|b|<0.0144。
这被证明是一个特别有利的参数范围。
在一个实施例中，其中，所述长度RCL定义以所述长度RCL为半径限定Θ的圆弧，
其中，在横截面平面内，区域的中心在所述对称平面上的投影偏离所述圆弧朝向所述角度的中心，
其中，对于Θ<对于偏差y的ΘC，下式是有效的：
|y/RP|<0.01，
其中，对于Θ>对于所述偏差y的ΘC，下式是有效的：
y/RP＝|c1*Θ^2–c2*Θ+c3|，
其中，
0.000024<c1<0.000064，并且尤其是0.000034<c1<0.000054，并且优选地0.000039<c1<0.000049，
其中，
0.00577<c2<0.00977，并且尤其是0.00677<c2<0.00877，并且优选地0.00727<c2<0.00827，
其中，
0.053<c3<0.093，并且尤其是0.063<c3<0.083，并且优选地0.068<c3<0.078，
其中，
6°<ΘC<15°，并且尤其是8°<ΘC<12°，并且优选地9°<ΘC<11°。
这些被证明是特别有利的参数范围。
根据本发明的一种用于测量流经管道的介质的质量流量或密度的科里奥利测量设备，包括：
根据本发明的测量变送器，
电子电路，其用于操作驱动器和传感器并且用于提供所述介质的质量流量和/或密度的测量值。
下面，基于示例性实施例描述本发明。
附图说明
图1示出了具有科里奥利测量变送器的科里奥利测量设备；
图2a)和图2b)示出了示例性创造性引导设备的侧视图；
图2c)示出了创造性流体腔室的示例性进展；
图2d)绘制了所述流体腔室在对称平面上的示意性投影。
图3a)示出了示例性创造性流体腔室的侧视图。
图3b)示出了图3a)的示例性创造性流体腔室的横截面。
具体实施方式
图1示出了用于测量流经管道的介质的质量流量或密度的具有科里奥利测量变送器10的示例性科里奥利测量设备1，其包括至少一对测量管11，所述测量管11被布置成相对于彼此振荡，其中，每个测量管包括居中布置的弯曲部。
在平衡位置中，一对测量管中的测量管11相对于两个测量管之间的对称平面70对称。至少一个驱动器12被布置成使测量管振荡并且至少两个传感器13被布置用于测量测量管的振荡。振荡导致垂直于对称平面的测量管偏转。
两个引导设备20被布置用于将介质从管道引导到测量管并且反之亦然，其中，每个引导设备包括流体腔室21，流体腔室21具有用于与管道连接的第一开口21.1以及具有用于每个测量管的与测量管连接的第二开口21.2。这里的引导设备是根据现有技术的引导设备并且被设计成流路的水平进展。这导致科里奥利测量变送器不够紧凑并且严重地限制流路优化。
图2a)和b)以分解视图图形图2a)和包括测量管的接头部分图形图2b)显示了示例性创造性引导设备的侧视图，其中，引导设备20由两部分形成，其中，第一部分20.01形成管道连接部分并且其中，第二部分20.02形成测量管连接部分。如图2a)和b)所示，第二部分20.02可以由一个件形成，可替选地它们也可以由两个单独的件形成。
在流体腔室到所述对称平面70上的投影中，流体腔室跟随有将测量管体积11.1与管道体积40.1连接的腔室弯曲部21.3，也参见图2d)。引导设备也可以可替选地由多于两个部分形成。第一部分20.01和第二部分20.02经由包括突起部22.1和对应的凹陷部22.2的接口22连接，使得布置了防漏连接。如此处所示，突起部能够是第一部分20.01的一部分并且凹陷部能够是第二部分的一部分。然而可替选地，突起部能够是第二部分20.02的一部分并且凹陷部能够是第一部分20.01的一部分。
图2c)示出了引导设备内的示例性创造性流体腔室21的进展，该引导设备具有用于与管道连接的第一开口21.1和用于每个测量管的用于与测量管连接的第二开口21.2，其中，根据本发明，流体腔室跟随有将测量管体积11.1与管道体积40.1连接的腔室弯曲部21.3，也参见图2d)。
图2d)示出了根据本发明的流体腔室在所述对称平面70上的投影。由所述流体腔室的横截面区域的中心在所述对称平面上的投影定义的所述腔室弯曲部21.3的中心线21.7限定角度Θ并且定义在Θ＝0°处从所述角度的中心73到中心线的长度RCL。长度RCL定义以所述长度RCL为半径限定Θ的圆弧74。在一个实施例中，在横截面平面72中，区域的中心21.51、21.61在所述对称平面71上的投影偏离所述圆弧朝向所述角度的中心73，因此中心线21.7偏离所述圆弧朝向角度Θ的中心73，该角度Θ的中心73同时是所述圆弧的中心。偏差取值取决于角度Θ的y。
所述腔室弯曲部具有在Θ＝0°的情况下面向管道的腔室弯曲部的起点21.31，以及面向对应的测量管的腔室弯曲部的末端21.32。
这样，引导设备可以以具有低流阻的紧凑方式形成。
图3a)示出了在创造性的流体腔室上的侧视图，图解了在对应横截面平面72中表征流体腔室的横截面的圆的几何参数半径R以及在Θ＝0°处在中心线与角度Θ的中心之间的长度RCL。
图3b)示出了具有增加的Θ值的示例性创造性流体腔室的横截面的进展，其中，圆的半径随着Θ的增加而单调减小，并且其中，所述圆的中心的间隔随着Θ的增加而单调增加。
当Θ＝0时，两个圆完全重叠并且R＝RP。
随着Θ的增加，重叠会减少，直到大约Θ＝55°为止，重叠变为0。从这一点开始，两个圆被分开，使得发生横截面的分叉。
在一个实施例中，1.8<RCL/RP<2.4，并且尤其是1.9<RCL/RP<2.3，并且优选地2<RCL/RP<2.2。
在一个实施例中，16.5mm<RCL<20.5mm，并且尤其是17.5mm<RCL<19.5mm，并且优选地18mm<RCL<19mm，
和/或
8.5mm<RP<9mm，并且尤其是8.6mm<RP<8.9mm，并且优选地8.7mm<RP<8.8mm。
以这种方式实现了紧凑的设置，仍然允许足够的介质流量。
在一个实施例中，所述分叉在Θ的间隔I内以角度ΘB发生，
其中，45°<ΘB<75°，并且尤其是50°<ΘB<70°，并且优选地55°<ΘB<65°。
这样，第一分叉部分和第二分叉部分可以具有良好优化的流路。
在一个实施例中，FR＝-a*Θ+1，其中
0.0031＜a＜0.0051，并且尤其是0.0036＜a＜0.0046，并且优选地0.0039＜a＜0.0043。
这被证明是一个特别有利的参数范围。
在一个实施例中，S(Θ)/RP＝b*Θ，其中
0.0109<|b|<0.0169，并且尤其是0.0129<|b|<0.0149，并且优选地0.0134<|b|<0.0144。
这被证明是一个特别有利的参数范围。
在一个实施例中，所述长度RCL定义以所述长度RCL为半径限定Θ的圆弧，
其中，在横截面平面内，区域的中心在所述对称平面上的投影偏离所述圆弧朝向所述角度的中心，
其中，对于Θ<对于偏差y的ΘC，下式是有效的：
|y/RP|<0.01，
其中，对于Θ>对于所述偏差y的ΘC，下式是有效的：
y/RP＝|c1*Θ^2–c2*Θ+c3|，
其中，
0.000024<c1<0.000064，并且尤其是0.000034<c1<0.000054，并且优选地0.000039<c1<0.000049，
其中，
0.00577<c2<0.00977，并且尤其是0.00677<c2<0.00877，并且优选地0.00727<c2<0.00827，
其中，
0.053<c3<0.093，并且尤其是0.063<c3<0.083，并且优选地0.068<c3<0.078，
其中，
6°<ΘC<15°，并且尤其是8°<ΘC<12°，并且优选地9°<ΘC<11°。
这些被证明是特别有利的参数范围。
附图标记列表
1 科里奥利测量设备
10 科里奥利测量变送器
11 测量管
11.1测量管体积
12 驱动器
13 传感器
14 支撑体
20 引导设备
20.01 第一部分
20.02 第二部分
21流体腔室
21.1 第一开口
21.2 第二开口
21.3 腔室弯曲部
21.31 腔室弯曲部的起点
21.32 腔室弯曲部的末端
21.4 分叉
21.41 第一分叉部分
21.42 第二分叉部分
21.5 单个连贯区域
21.51 单个区域中心
21.6 不连接的区域
21.61 单独的区域中心
21.7 中心线
22接口
22.1 突起部
22.2 凹陷部
30 外壳
31 电子电路
40 管道
40.1管道体积
71 对称平面
72 横截面平面
73 角度Θ的中心
74 圆弧
y 偏差

Claims (10)

1.一种用于测量流经管道的介质的质量流量或密度的科里奥利测量设备(1)的科里奥利测量变送器(10)，包括：
至少一对测量管(11)，所述至少一对测量管(11)被布置成相对于彼此振荡，其中，每个测量管包括居中布置的弯曲部，
其中，在平衡位置中，一对测量管中的所述测量管相对于两个测量管之间的对称平面(70)对称；
用于使所述测量管振荡的至少一个驱动器(12)和用于测量所述测量管的振荡的至少两个传感器(13)；
两个引导设备(20)，所述两个引导设备(20)被布置用于将所述介质从所述管道引导到所述测量管，并且反之亦然，
其中，每个引导设备包括流体腔室(21)，所述流体腔室(21)具有用于与所述管道连接的第一开口(21.1)和用于每个测量管的用于与所述测量管连接的第二开口(21.2)，
其特征在于，
所述引导设备(20)各自由多个部分形成，尤其是由两个部分形成，
其中，第一部分(20.01)形成管道连接部分，以及
其中，至少一个第二部分(20.02)形成测量管连接部分，
其中，在所述流体腔室到所述对称平面上的投影中，所述流体腔室跟随有将测量管体积(11.1)与管道体积(40)连接的腔室弯曲部(21.3)，
其中，所述第一部分(21.01)和至少两个第二部分(21.02)分别通过接口(22)密封连接，
其中，所述接口包括至少部分地与所述投影互补的突起部(22.1)和凹陷部(22.2)。
2.根据权利要求1所述的科里奥利测量变送器，
其中，通过以下方法之一来紧固所述接口(22)的所述连接：
拧紧、锁定、点击、胶合、焊接、粘合、烧结、钎焊。
3.根据前述权利要求中的一项所述的科里奥利测量变送器，
其中，所述流体腔室包括具有第一分叉部分(21.41)和第二分叉部分(21.42)的分叉(21.4)，
其中，在所述第一部分内，所述流体腔室的每个横截面包括具有单个区域中心(21.51)的单个连贯区域(21.5)，
其中，在所述第二部分内，所述流体腔室的每个横截面包括两个不连接的区域(21.6)，每个不连接的区域对应于所述测量管对中的一个测量管并且每个不连接的区域具有单独的区域中心(21.61)，
其中，中心线(21.7)由所述横截面的所述区域中心在所述对称平面上的投影定义，
其中，与所述腔室弯曲部重合的所述中心线的截面限定角度Θ并且定义在Θ＝0°处从所述角度的中心(73)到所述中心线的长度RCL，
其中，在Θ＝0°的情况下所述腔室弯曲部的起点(21.31)面向所述管道，并且其中，所述腔室弯曲部的末端(21.32)面向对应的测量管，
其中，每个横截面的形状由两个圆表征，每个圆包括圆心以及相同的半径R，其中，垂直于所述对称平面的所述圆的所述圆心与所述半径R的间距S取决于Θ并且遵循以下公式：
R(Θ)＝RP*FR(Θ)
其中
-R作为从区域中心测量的径向长度
-RP作为表示管道半径的标量常数，
-FR作为单调非递增函数，最大值在Θ＝0°处，
并且
S(Θ)作为单调非递减函数，最小值在Θ＝0°处，
其中，由所述横截面定义的横截面平面(72)包括所述角度的中心(73)。
4.根据权利要求3所述的科里奥利测量变送器，
其中，
1.8<RCL/RP<2.4，并且尤其是1.9<RCL/RP<2.3，并且优选地2<RCL/RP<2.2。
5.根据权利要求3或4所述的科里奥利测量变送器，
其中，
16.5mm<RCL<20.5mm，并且尤其是17.5mm<RCL<19.5mm，并且优选地18mm<RCL<19mm，
和/或
8.5mm<RP<9mm，并且尤其是8.6mm<RP<8.9mm，并且优选地8.7mm<RP<8.8mm。
6.根据权利要求3至5所述的科里奥利测量变送器，
其中，所述分叉在Θ的间隔I内以角度ΘB发生，
其中，45°<ΘB<75°，并且尤其是50°<ΘB<70°，并且优选地55°<ΘB<65°。
7.根据权利要求3至6中的一项所述的科里奥利测量变送器，
其中，FR＝-a*Θ+1，其中
0.0031＜a＜0.0051，并且尤其是0.0036＜a＜0.0046，并且优选地0.0039＜a＜0.0043。
8.根据权利要求3至7中的一项所述的科里奥利测量变送器，
其中，S(Θ)/RP＝b*Θ，其中
0.0109<|b|<0.0169，并且尤其是0.0129<|b|<0.0149，并且优选地0.0134<|b|<0.0144。
9.根据权利要求3至8中的一项所述的科里奥利测量变送器，
其中，所述长度RCL定义以所述长度RCL为半径限定Θ的圆弧(74)，
其中，在横截面平面(72)内，所述区域中心(21.51、21.61)在所述对称平面(71)上的投影偏离所述圆弧朝向所述角度的中心(73)，
其中，对于Θ<对于偏差y的ΘC，下式是有效的：
|y/RP|<0.01，
其中，对于Θ>对于所述偏差y的ΘC，下式是有效的：
y/RP＝|c1*Θ^2–c2*Θ+c3|，
其中，
0.000024<c1<0.000064，并且尤其是0.000034<c1<0.000054，并且优选地0.000039<c1<0.000049，
其中，
0.00577<c2<0.00977，并且尤其是0.00677<c2<0.00877，并且优选地0.00727<c2<0.00827，
其中，
0.053<c3<0.093，并且尤其是0.063<c3<0.083，并且优选地0.068<c3<0.078，
其中，
6°<ΘC<15°，并且尤其是8°<ΘC<12°，并且优选地9°<ΘC<11°。
10.一种用于测量流经管道的介质的质量流量或密度的科里奥利测量设备，包括：
根据前述权利要求中的一项所述的测量变送器(10)，
电子电路(31)，所述电子电路(31)用于操作驱动器和传感器以及用于提供所述介质的质量流量和/或密度的测量值。
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