CN1290342A - 直管式科里奥利流量计中流量管与平衡杆的弹簧刚度平衡 - Google Patents

Abstract

科里奥利流量计,它具有单一的直的流量管、与流量管平行的平衡杆、将平衡杆的端连接到流量管和一围套上的撑杆。此流量计通过减少平衡杆和/或流量管的弹簧功能来响应流动物质的密度变化,以保持此流量计的改进了的动平衡。这样就把流量计的弹簧功能集中于此撑杆结构上。撑杆结构上的振动节点将平衡杆的有效弹簧功能与流量管的有效弹簧功能分开。此振动节点响应不同时刻下上述流量管中不同密度的物质而在撑杆内运动。这种节点运动改变了有效平衡杆的弹簧功能对有效流量管弹簧功能之比,而在不涉及上述围套质量的情形下来保持改进的动态振动平衡。

Description

直管式科里奥利流量计中流量管 与平衡杆的弹簧刚度平衡

发明领域

本发明涉及科里奥利流量计，具体涉及到单流量管式科里奥利流量计，它响应流动物质的密度变化保持流量管与平衡杆之间的动平衡。

问题

在单流量管式科里奥利流量计中，于具有物质流的振动流量管和相关的平衡杆之间保持动平衡成为一个问题。单流量管式科里奥利流量计设有平衡杆在不同的操作条件下保持流量计的动平衡。平衡杆与此流量计流管平衡，它们与流量管异相振动，使得平衡杆与振动流量管的结合构成动平衡结构。

单流量管式科里奥利流量计，在工厂对于具有已知比重的物质或对于已知窄比重范围如0．8～1．0、1．0～1．2等的物质，经过校准并取得动平衡。这类流量计只要它们的应用限于所具比重接近相对于它进行过流量计校正的物质时，就能满意的操作和保持动平衡。但是并不总能使科里奥利流量计限用于所具比重已相对其校准过流量计的物质。将流量计应用于具有其他密度的物质时，会使流量计失衡而导致其摇动，结果降低了精度。

单流量管式科里奥利流量计包括流量管、与流量管振动连接的平衡杆或平衡量(以后称作平衡杆)以及封闭此流量管和平衡杆的围套。有一伸长柱常常从流量管伸出，通过此套的两端，使得流量计结构可以连接到其物质流待测量的相关管道上。当流量计的动平衡取得时，静止状态的端节点位置通常是在流量管与围套端的交汇处。流量管有较短的部分从围套各端向内延伸到一撑杆，此撑杆垂直于流量管的纵轴线并将流量管连接到平衡杆的端部。装填到流量管中的物质与平衡杆以下述方式异相振动，使得流量管／平衡杆所成的对形成动平衡结构，以节点处于流量管和围套端的相交处。当取得了这种动平衡，围套就不振动。

当流量计是以所具比重不同于相对于它校准和平衡流量计的这一比重的物质工作时，由于动态不平衡而发生围套振动。在此情形下，节点的位置移动，不再在套端。取决于新材料的比重，振动节点或向内移(对于较重的物质)，离开套端，沿朝向流量计的中心方向；或此节点外移(对于较轻的物质)，到围套之外而进入管道。不论在上述那种条件之下，为了满足动量守恒定律，这个套都振动，于是流量计的精度便下降。

流量计的设计包括把速度传感器相对于流量管节点置于流量管的有利位置。已知将传感器设于较靠边端节点处能提高流量计的灵敏度，而把传感器设于较远离端节处则会降低流量计的灵敏度。最好是流量计具有固定的和已知的灵敏度。当流量计是以不同密度的物质工作时，端点的运动将导致传感器与节点的距离改变。这就改变了流量计的灵敏度并降低了输出信息的精度。尽管这种灵敏度的改变较小，但却大多足以影响关键性的应用，使得所输出的失真了的信息给用户造成问题。

总之，科里奥利流量计的灵敏度是其速度传感器与确定有效流量管长端部的节点间距离的函数。在单流量管式流量计时，物质流比重的改变将促致流量管的端节点改变，随即将改流量计的灵敏度。

传统的解决单流管式科里奥利流量计平衡问题的方法是，使得围套的质量尽可能地大以使其振幅最小，由此而使节点位置的变化最小。此外，由于这种不平衡(它导致流量计振动)是物质密度的函数，同时由于物质密度是据流量管的频率测定，故可根据流量管的振动频率，用流量计电子装置中的软件算法来修正此流量计的校准系数。这种方法的主要问题是它未考虑到流量计安装刚度对流量计振幅的影响。流量计的软性安装会比硬的安装造成较高的振幅(和较大的节点位置位移)。用于这种输出仪器中的校正算法是假定流量计的安装具有“平均硬度”，因而是用于软安装的不足补偿和用于硬安装的过份补偿，结果降低了科里奥利流量计和相关仪器的输出精度。

解决方法

本发明通过提供这样一种流量计，它具有单一流量管、平衡杆和使此流量计能在广范围的物质密度保持动平衡的相关互连结构，解决了上述问题和改进了工艺。这种动平衡是通过控制平衡杆、流量管和以后称作为撑杆的弹性结构的特性，而在流量管与平衡杆之间保持的。此撑杆将平衡杆的端部和流量管连接，通过动态地改变平衡杆的谐振频率去匹配充填有不同密度物质的流量管的谐振频率而保持这种平衡。在执行这种功能时，平衡杆起到类似动平衡器的作用，自动地保持所需的振幅以使流量管和其内的物质平衡。

振动系统的两个基本定律要适用于本发明。第一个是(当不存在外力时)动量必须守恒。这意味着质量乘一个方向的速度等于此质量乘相反方向的速度。(在正弦运动中，速度正比于振幅。由于流量管与平衡杆的不同的点处具有不等的振幅，这就成为一个计算问题)。在非平衡式流量计中，上述定律仍能成立，但是流量计套质量以及相连接的管道质量也要涉及到，因为它们或随流量管或随平衡杆振动。但是，不论此流量计如何振动，振动的物质总是分成两组：随流量管振动的和随平衡杆振动的。动量守恒要求这两组物质的总的动量相等且相反。

第二个与本发明有关的定律是双体系统的两半都必须具有相同的谐振频率。要是它们不具有相同的谐振频率，它们就将构成不同的振动方式而非同一振动方式的两半。谐振频率等于刚度／质量的平方根。因此，具有相同谐振频率的两个质量组必须具有相同的刚度对质量比。

在平衡式流量计中，带有所含物质的流量管与平衡由于它们具有相同的谐振频率而有相同的刚度对质量比。当传统的单一流量管式流量计因不同密度的物质而失衡时，使流量管质量与平衡杆质量分开的节点便运动，以配合包括流量管、平衡杆与套的组合结构的动量守恒。对于较致密的物质，节点于流量管上向内移动，使得流量管物质和套物质中的某些物质随平衡杆振动。这种物质移动的结果使得流量管的固有频率下降到低于增加的物质密度所表明的，这是由于流量管把某些物质让给了平衡杆。同样，平衡杆固有频率也由于增加了包括部分流量管与套的质量而下降，使得这两种结构的质量／硬度比和谐振频率保持相等。对于低密度的物质，节点依相反方向运动向平衡杆将物质让给流量管以保持谐振频率相等。

在这种先有技术的解决方法中，节点位置的位移基本上是将质量从一个部件和套移到另一个部件。问题涉及到套的质量，且事实上它的振幅是未知的安装刚度的函数。由于套的振幅未知，流量计的灵敏度变化也未知。节点因不平衡的位移由于使得一个“弹簧”较长而另一个较短，也就会改变这两个部件的弹簧刚度。但由于各个部件的这种“弹簧功能”是分布到整个结构上，与此“弹簧”的长度相比，节点的移动距离很小，因而弹簧刚度的改变也很小。

本发明中，各部件的“最大弯矩”集中于节点的邻区而不是分布到整个结构之上。这样，节点的位移由于使得一个部件较短因而较硬同时使得另一个较长因而较软(弹簧刚度反比于弹簧长度)，从而显著地改变了有效弹簧长度。本发明中，节点物质密度的位移在改变弹簧刚度时保持着流量管和平衡杆两者的谐振频率相等。由于谐振频率相等，流量管和平衡杆的振幅本身便自动地调节成动量守恒。由此不用转移显著的质量或牵涉流量计套就可保持流量计平衡。

根据本发明，流量管与平衡杆从流量计的弹簧功能中除去，而把弹簧功能集中于撑杆。作为弹簧的结构的有效性可以根据其在弯曲状态下存储的弹簧能数量测定。要是一个区域只存储很少的弹簧能，它就对此系统的频率只有很少的影响。弹簧能的方程。

E=1／2 kx²表明了，若使刚度k很小，则可使弹簧能不显著。在这样做了之后，此结构的行为就象在该非常软的弹簧位置有一铰链或间隙。通过使弹簧偏移x很小，也可使某一区域的弹簧能很小。若使局部荷载减小或让弹簧刚度k的大小使该荷载不能弯曲该构件，也可使弹簧能很小。当这样做时，该结构就类似于在高刚度的位置存在有刚性杆。这两种方法都是用来从流量计的(有效)弹簧功能除去流量管与平衡杆的。此平衡杆和流量管仍然保持对系统动力学的重要性，但它们只是作为质量元件。

根据本发明一种可能的最佳实施例，通过除去流量管的中间部分而代之以伸缩膜盒。这种膜盒具有的弹簧刚度低到即使将其高度偏转也只能存储很少的能量。流量管的这一软中心段使此流量管能类似两个在其端部以膜盒松松地连接的刚性悬臂梁那样变形。此流量管的动态部分的弯短能通过膜盒有效地除去，而使得膜盒各侧的流量管一半只发生很小的变形(它们仍然相当平直)。弹簧变形和弹簧存储能量的大部分便由此而从流量管的动态部分除去。由于流量管必须是连续的而不能终止于撑杆处，流量管的端部(在撑杆之外而在套端之内)便在流量管悬臂梁部分偏转时弯曲。这些流量管部分(以后称作管段)在其弯曲时储能。在本发明的最佳实施例中，基本上是所有弹簧能都包含在撑杆中。这样，通过把膜盒用于管段中就能从管段除去弹簧能，这同于中央流量管膜盒消除弹簧能的方式。本发明中流量管的整个弹簧功能是通过三个膜盒使之存在于撑杆中。

本发明的平衡杆也从弹簧功能中除去，因为它同样使其中心处制成很柔软形式。与流量管相同，此平衡杆的其余部分则为刚性的。此平衡杆的端部并不延伸到撑杆之外，因而不需要端部膜盒。这种使中央部分软而使其全部分刚硬的组合结果有效地从流量计的弹簧功能中除去了弹簧杆。从流量计的弹簧功能中除去流量管和平衡杆的结果是，弹簧功能几乎全部集中于撑杆内。

流量计弹簧功能集中于撑杆内是有利的，因为这种撑杆较短而有效地包括着短的弹簧。本发明的流量计平衡成，使得将流量管弹簧与平衡杆弹簧作动态分离的端节点为存在于撑杆之中。这样，各个端节点便将作用到流量管有效弹簧上的短部分同作用到平衡杆上有效弹簧的短部分分开。物质密度的改变导致节点位置稍许位移，这(由于弹簧很短)使得一个弹簧变得显著地较短较硬而另一个变得显著地较长较软。动量守恒要求节点位置移向质量增加部件。对于较致密的质量，节点移向流量管，而对于较松稀的物质，节点移向平衡杆。结果是，对于较致密的物质，流量管弹簧(位于撑杆内)变得较硬，而平衡杆弹簧(也位于撑杆内)则变得较软。这种改变足以将这两个部件保持有相等的谐振频率。相反，对于较松稀的物质，节点移向平衡杆，流量管弹簧变得较软而平衡杆弹簧变得较硬，同样保持着相等的谐振频率。

当流量管与平衡杆两者有相等的谐振频率时，它们相互起到类似调谐动态平衡器的作用。因此，它们便调节其相对振幅，使得动量守恒而不涉及到显著的套或管道振动。平衡是通过改变振动件的弹簧刚度而不是通过改变质量来保持的。这样，由于减少了套与管道的振动就减少了流量计灵敏感因安装刚度的变化，从而大大优于先有技术。

前面指出过，在先有技术的流量计中，节点因物质密度的位移使弹簧刚度产生微小的(不显著的)变化，同时使质量分布产生很大的变化。相反，本发明使质量分布产生很小的变化同时使弹簧刚度有很大的变化。有两个设计特点都是为保持流量计所涉及的质量最小所必须的。第一个是流量计弹簧集中于端节点的邻区。另一个是此流量计管／平衡杆动态系统对于套的连接(要是未用套时对于地的连接)必须是在没有振幅的点上。自然，此动态系统没有振动的唯一区域便是端节点。端节点是在撑杆之内且因物质密度而变换位置。将此动态系统连接到套上的结构(以后称作套连接杆)设计因而对于保持套的振幅为零是起到关键作用的。

本发明的套连接杆的具体设计取决于平衡杆的设计。这种平衡杆的一种最佳实施形式是让其与流量管同心且使得流量管通过平衡杆的空心中央。撑杆在此取圆环形式，从流量管的外径延伸到平衡杆的内径。这种撑杆(环)取有限的轴向长度，得以具有合适的刚度将所需的谐振频率传递给此流量计的动态结构。这种撑杆位于平衡杆的端部。

给定了上述这种最佳几何结构，便确定了各撑杆的变形性质。流量计平衡成使得它各端的节点位置处在撑杆之内。撑杆(环)的内表面在流量管内运动，而其外表面随平衡杆运动。于是各节点包括在撑杆外表面与内表面之间的柱形表面。从此节点表面向外，撑杆物质与平衡同相振动，随着它与节点表面距离的增加而加大其振幅。从节点表面向内，撑杆物质与流量管同相振动，同样随其距节点表面距离的增加而加大振幅。于是可见此撑杆在剪切作用下偏转，似乎它是一种扭簧。此节点表面使有效的平衡杆弹簧与有效的流量管弹簧分开。当流量管与平衡杆之间的振幅比因物质密度改变而改变时，此柱形节点表面便内移或外移而改变其直径。这样就改变了相对“弹簧”长度，并不论流量管的质量如何改变而保持着这两个有效部件固有频率相等，随着此节点移动而在流量管与平衡杆之间发生的质量传递是微不足道的，因而不需考虑套的质量。

上述套连接杆必须将流量计的动态结构支持于套内而不促致套振动。平衡杆与流量管的端部对于撑杆中发生的大多数偏转是不弯的，它们在各端绕共同的枢轴转动。在枢轴上，不会有平衡杆的外移，但是存在着旋转振动。在此最佳实施例中，套连接杆在枢轴上接附到平衡杆端的外部。通过使它们在振动方向上平移时不易弯曲，它们就能支承动态结构而不把振动传递给套的。通过使套连结杆易于扭转就能避免弹簧能越出支撑杆。在此最佳实施例中，这种套连接杆呈扁平蝴蝶形结构，沿枢轴在平衡杆之外和套之内延伸。有四个套连接杆，各平衡杆端各侧上一个。这种杆的平面与流量管轴向垂直。上述几何结构减少了动态结构与套沿流量管／平衡杆振动方向的刚性。这种蝴蝶形的“腰”约存在于平衡杆与套的半途，使平衡杆与套的连接易扭转同时减少了这种杆中的扭转弹簧能。

总之，本发明通过改变相对弹簧刚度而不是改变质量分布。不论物质密度如何改变而能保持动态平衡。这是由于将结构弹簧集中于端节点邻区所致。所述动态结构是由套连接杆沿流量管／平衡杆轴线支持于套中的。这些连接杆不易在振动方向中平移但易于扭转。

可以看到，本发明的第一方面包括一种科里奥利流量计，它的动平衡得到了改进，且包括：

流量管(104)与平衡杆(1101)，它们基本上相互平行取向；

撑杆装置(1001)，用来将所述平衡杆端部连接到所述流量管；

所述流量管(104)具有弹簧功能与质量功能；

所述平衡杆(1101)具有弹簧功能与质量功能；

参考物质(1401)；

用来将所述参考物质连接到所述撑杆装置的装置(1701)；

驱动装置(D)，用来使所述平衡杆与流量管相互异相作横向振动；

所述驱动装置能有效地在所述撑杆装置(1001)，平衡杆(1101)或流量管(104)之一中确立振动节点；

所述振动节点能使所述流量管的有效弹簧功能与所述平衡杆的有效弹簧功能分开；

用来将所述平衡杆的有效弹簧功能集中于所述节点附近的装置(1002)；

上述集中装置能有效地在不同时刻响应所述流量管中不同密度物质的出现，而改变所述平衡杆的有效弹簧功能，

上述集中装置能有效地保持此科里奥利流量计的改进的动平衡。

第二方面包括第一方面的科里奥利流量计，其中所述集中装置(1002)包括所述平衡杆的纵向中间部，此中间部具有相对于此平衡杆的其余部分增大了的可弯性。

第三方向包括第二方面的科里奥利流量计，其中所述平衡杆的中间部包括平衡杆的切口部(2402)。

第四方面包括第一方面的科里奥利流量计，还包括：

用来将所述流量管的有效弹簧功能集中于所述节点邻近的装置(1003)；

所述用来将流量管的有效弹簧功能集中的装置，能有效地在不同时间响应流量管中不同密度物质的出现，有效地改变流量管的有效弹簧功能。

第五方面包括第四方面的科里奥利流量计其中所述用来集中流量管的有效弹簧功能的装置包括流量管的纵向中间部分(1003)，此中间部具有相对于流量管的其余部分增大了的可弯性。

第六方面包括第五方面的科里奥利流量计，其中所述流量管的中间部分包括膜盒(1003)。

第七方面包括第一方面的科里奥利流量计，其中所述参考物质包括包围此平衡杆(1101)和流量管(104)以及所述撑杆装置(100)的套(1401)；

此套具有基本平行于上述平衡杆和流量管的纵轴线；

其中所述用于连接的装置包括用来将此撑杆装置与所述套连接以防撑杆装置相对于套平移的装置(1701)。

第八方面包括第七方面的科里奥利流量计，其中所述用来将此撑杆装置连接到所述套的装置包括连接杆(1701)，此连接杆具有基本上垂直于所述平衡杆纵轴线的平表面，而此表面所具形状能允许此撑杆装置相对于所述套转动同时能防止撑杆装置相对于套平移；

此撑杆装置是绕垂直于上述平衡杆与流量管的纵轴线的轴线转动且从撑杆装置延伸到所述套。

第九方面包括第八方面的科里奥利流量计，其中各所述连杆的所述基本平表面是基本砂漏形的，而确定出第一端(1704)和窄的中间部(1702)以及第二端(1703)。

第十方面包括第九方面的科里奥利流量计，其中所述连接杆的第一端是与所述撑杆装置连接而所述第二端则与此套的内壁部连接；

所述连接杆的中部具有低的扭转弹簧刚度而得以使撑杆装置相对于套转动；

此中部还具有充分强度来防止撑杆装置相对于套转动。

第十一方面包括第十方面的科里奥利流量计，其中各所述连接杆还包括角板件(2901)，此角板件定出一连接在所述平衡杆与连接杆之间的平面；

所述角板件具有固定在平衡杆外表面上的第一边，而此第一边排列成基本上平行于平衡杆的纵轴线；

所述角板件具有基本上垂直于上述第一边且固定于此连接杆所述基本上平表面上的第二边；

此角板件能有效地提高平衡杆的横振动频率，同时基本上不影响沿垂直于此横振动频率的方向传递给平衡杆的驱动振动频率。

第十二方面包括第八方面的科里奥利流量计，还包括流量管段(1404)，用来将邻近所述撑杆装置的流量端部连接到所述套的端部。

第十三方面包括第十二方面的科里奥流量计，其中所述流量管段包括邻近所述撑杆的膜盒(2201)；

此膜盒能有效地降低流量管段的弹簧功能，使撑杆装置动态地与所述套端分开。

第十四方面包括第十方面的科里奥利流量计，还包括位于所述平衡杆和流量管邻近的前述驱动器装置(D)，用来使流量管与平衡杆相互相对地垂直于它们的纵轴线异相地振动；以及

位于所述流量管邻近的传感器装置(SR，SL)，用来在流量管为上述驱动装置振动的同时，探测通过流量管的物质流所产生的流量管的科里奥利扰动。

上述传感器装置能有效地响应所述探测，产生出表示所述流动物质至少一种特性的输出信号。

第十五方面包括第一方面的动平衡的科里奥利流量计，它包括有：

具有弹簧功能与质量功能的所述流量管；

具有弹簧功能与质量功能的所述平衡杆；

所述撑杆装置基本上垂直于此平衡杆与流量管并将平衡杆端部与流量管连接；

包围此平衡杆、流量管与撑杆装置的细长套；

上述套具有基本上平行于此平衡杆和流量管的纵轴线；

上述驱动装置能有效地在所述撑杆装置、平衡杆或流量管之一中确立振动节点；

所述振动节点能使所述流量管的有效弹簧功能与所述平衡杆的有效弹簧功能分开；

使撑杆装置连接到套的内壁部上的连杆(1701)，它用来在平衡杆与流量管相互相对异相振动时防止撑杆装置相对于套运动；

此连接杆呈沙漏形，允许撑杆装置相对于套运动同时防止撑杆装置相对于套平移；

此撑杆装置围绕垂直于平衡杆和套的纵轴线的轴线转动；

包括有在平衡杆中央部分一切口(2402)的装置，用来将所述平衡杆的有效弹功能集中于上述节点邻近；

包括有膜盒(1003)的装置，此膜盒构成流量管一中间部分，用来将流量管的有效弹簧功能集中到节点邻近；

上述集中装置能有效地在不同时刻响应流量管中不同密度物质的出现，改变平衡管与流量管的有效弹簧刚度；

流量管段(1404)，将撑杆装置邻近的流量管端部连接到套的端部，

所述流量管段包括与撑杆装置邻近的膜盒，用来减少此流量管段的弹簧刚度而将撑杆与套端动态地分开；

所述撑杆装置基本上包括此科里奥利流量计的整个弹簧功能，用来当不同密度的材料存在于流量管中时，通过改变此撑杆装置的弹簧各段的弹簧刚度比，保持此科里奥流量计的动平衡；以及

传感器装置(SL，SR)，位于流量管邻近，用来在流量管为驱动装置振动时，探测物质流通过流量管时所产生的流量管的科里奥利振动；

上述传感器装置能有效地响应上述探测结果，产生代表所述流通物质至少一个特征的输出信号。

第十六方面包括第一方面的科里奥利流量计，它包括有：

用来将套连接到所述撑杆装置的连接杆装置；

所述连接杆装置具有基本上垂直于所述平衡杆纵轴线的基本平表面，且此平表面的形状能允许撑杆装置相对于所述套转动，同时防止撑杆装置相对于此套平移；

上述撑杆装置的转动是绕垂直于流量管的纵轴线且从撑杆装置延伸到套的纵轴线的转动；

上述连接杆装置的第一端与撑杆装置相连而其第二端与套的内壁部相连；

上述连接杆的中部具有低的扭转弹簧刚度以使所述撑杆装置能相对于套转动，

上述中部所具的强度足以防止撑杆装置相对于套平移；

各个所述连接杆装置还包括角板件(2901)，此角板件确定一在上述平衡杆与连接杆装置间的平表面；

此角板件有第一边固定于平衡杆的外表面，且此第一边排设成基本上与平衡杆的纵轴线平行；

此角板件有第二边与此第一边基本垂直且固定到所述连接杆装置的基本平表面上；

此角板件能有效地提高平衡杆的横振动频率，同时基本上不影响沿垂直于此横振动频率的方向传递给此平衡杆的驱动振动频率。

第十七方面包括使具有基本相互平行的平衡杆(1101)与流量管(104)动平衡的方法，此流量计还具有与参考物质(1401)连接且将此平衡杆端部与此流量管连接的撑杆装置(1001)，所述方法包括下述步骤：

使所述平衡杆与流量管相互异相地横向振动，以将振动节点设于此平衡杆、撑杆装置或流量管之一之上；

所述振动节点用来将所述流量管的有效弹簧功能与此平衡杆的有效弹簧功能分开；

将此平衡杆的有效弹簧功能集中于所述节点邻近；

上述集中步骤能有效地用来响应不同时刻在所述流量管不同密度物质的出现，去改变所述平衡杆的有效弹簧功能；

上述集中步骤还能有效地改变所述科里奥利流量计的动平衡。

第十八方面包括第十七方面的方法，其中所述集中平衡杆(1101)的弹簧功能的步骤包括下述步骤：提供此平衡杆的中间部分(2402)，此中间部分比平衡杆的其余部分具有较大的可弯性。

第十九方面包括第十八方面的方法，其中所述集中步骤包括下述步骤：使上述平衡杆的中间部分包括一切口部(2402)。

第二十方面包括第十八方面的方法，它还包括下述步骤将所述流量管的有效弹簧功能集中于所述节点邻近，用来响应在不同时间有不同密度的物质出现时，改变所述流量管的有效弹簧功能。

第二十一方面包括第二十方向的方法，其中所述集中流量管弹簧功能的步骤包括使此流量管的中部包括膜盒(1003)的步骤。

第二十二方面包括第十七方面的科里奥利流量计，其中所述参考物质包括一套而所述方法还包括下述步骤：

以上述套包围所述平衡杆、流量管和支撑杆装置，使所述套的纵轴线基本上平行此平衡杆与流量管；

将所述撑杆装置连接到上述套的内壁部上，用来防止所述撑杆装置响应平衡杆与流量管相互相对异相振动而相对于该套平移。

第二十三方面包括第二十二方面的方法，其中所述连接装置包括连接杆(1701)，后者所取形状能让所述撑杆相对于所述套转动，同时防止此撑杆装置相对于该套平移；

所述方法还包括使该撑杆装置相对于上述连接杆绕前述平衡杆与流量管的纵轴线转动的步骤。

第二十四方面包括第二十三方面的方法，其中所述连接杆呈砂漏形，而上述转动步骤则包括转动所述连接杆的步骤，使得各所述连接杆的第一部分相对于各所述连接杆的第二部分响应该撑杆装置的转动而转动，而上述砂漏形的窄颈部所取的形状能促进上述转动。

第二十五方面包括第二十二方面的方法，还包括将与所述撑杆装置邻近的前述流量管的端部通过流量管段与所述套的端部(1405)连接。

第二十六方面包括第二十五方面的方法，同时还包括下述步骤：应用与所述支撑杆邻近的所述流量管段中的膜盒，减弱此流量管段的有效弹簧功能而使所述撑杆装置与所述套的端部动态地分开。

附图的说明

通过阅读下面结合附图的详细描述，当可更好地理解本发明，在附图中：

图1、2与3示明了先有技术直管式科里奥利流量计的振动特性。

图4、5、6、7与8表明了集总弹簧／质量结构的振动特性。

图9示出了一已有技术的科里奥利流量计。

图10示出了本发明的平衡杆与流量管弹簧结构。

图11、12、13、14、15与16示明了本发明撑杆、平衡杆与流量管结构的细节。

图17、18、19、20与21示明了本发明的撑杆连接杆的细节。

图22示明了本发明的流量管的延伸段。

图23、24、25、26、27与28示明了本发明的第一与第二可能的典型的实施例。

图29与30示明了图18-21的撑杆连接杆的另一实施例。

详细说明

图1与图2的描述

图1描绘科里奥利流量管104，它由位于其中心101的驱动器D振动并在无流量的条件下工作而形成了节点位置102与103。流量管104连带地配置有左传感器SL和右传感器SR。点划线106表示流量管104的零位移轴线。虚线107表示流量管104偏转极限的相对位置。图2描述了同一流量计在有流量的情形下。

在振动的流量管的科里奥利流量计中，流动物质的科里奥利力改变此振动流量管104的形状。这种变形经显著扩大作为图2中的成分108，导致沿流量管104的不同位置处以略有不同的相位振动。各个点沿此振动的流量管作正弦波运动，但在物质流动中，这些点并不同时达到它们的最大位移或零位移。此振动的流量管中心不存在因流量发生的相变，同时趋向入口端的位置将加大相位滞后量而趋向出口端的位置将增加起前相位量。因此，具有最大相位滞后和超前的点便落在流量管振动部分的入口端与出口端。这样的端部定义为节点或零振幅位置处。

端节点102设定为流量管104的入口而端节点103则位于流量管104的出口。流量管在其中心位左的部分有相位滞后，即流量管104这部分上的各点是在此流量管104左侧对应的点通过零位移轴线106之后才通过此轴线106的。

流量管104上两个位置间的相位差可以用来测定流率。于流量管104的两个位置上设有速度(或位移或加速度)传感器SL及SR。两个传感器输出正弦波间的延时(相位差除以流量管的频率)正比于通过流量管104的质量流率。这两个传感器输出信号间的相位差与延时在端节点102与103处最大。将速度传感器SL与SR设于节点102与103处从理论上看应产生最敏感的流量计。但由于节点102和103并不运动就不会在该处探测到振幅。于是速度传感器SL与SR的折衷位置便选定在既距节点102与103充分地远能获得合理的灵敏度(相位差)，又有足够的信号振幅来提供可快速探测的正弦波。这样的折衷位置通常是在端节点102与103和位于中心的驱动器D的中途。

端节点102与103的位置相对于固定速度传感器SL与SR的位置的变化，改变着流量计对流量的灵敏度。随着节点移向或移离速度传感器，相位延迟因而流量计的灵敏度改变。流量管端节点102和103的位置是通过流量计的结构设计确定，但节点的位置可固流量计的失衡而改变。

图3的描述

图3示明的流量管104经端板301连接到围套304上。流量管104是振动的并有一定振幅。要是套304固定，则节点处在所需的节点位置102与103上。此时称此结构为动平衡的。但在图3中，套304也以相同的频率振动但相对流量管104成为180°异相(这是不平衡流量管的普通情形)。虚线106A与304A表示的是未偏转的流量管与套的位置。在板301上的所需节点位置102和103由于套的振动并非是真实的节点所在。真实的节点是在流量管104上流量管104相对于套304的振幅与套的振幅相等和相反的位置302与303处。这样，节点302与303处的总振幅为零。可以看到，图3中的节点位置302与303已在流量管104上由于套与流量管104异相振动而从板301内移。节点位置相对于固定位置传感器SL与SR的位移改变了流量计对流量的灵敏度因而是不希望的。

为了将节点102和103保持于其在端板301内的设计点处，必须使套304不得振动。这对于单一(流动)物质密度通过由同一谐振频率的另一弹簧质量系统来平衡流量管104的弹簧质量系统即可容易做到。

图4、5和6的描述

图4示意地表明的弹簧质量系统说明了如何进行平衡工作。两个集中质点(质量)m₁与m₂由弹簧刚度为k理想无质量弹簧连接。当质量m₁与m₂被拉离和松释时，它们以同一谐振频率相互异相180°振动。

动量守恒定律要求在一个方向上的质量乘速度等于反方向的质量乘速度，或即m₁V₁=m₂V₂。由于振动速度正比于振幅，故有m₁A₁=m₂A₂，其中A₁与A₂是振幅。简单地说，大的质量m₂必须要有小的振幅与m₁相匹。由此还得到，在弹簧上存在具有零运动的节点N。在N处的节点位置将弹簧分成两段l₁与l₂且l₁／l₂=A₁／A₂。由于节点N位置固定，各个弹簧段类似于紧固到壁上而不是紧固到另一段弹簧上。

这样双体振动系统的两半(在弹簧节点N的各侧)必须具有相同的谐振频率。谐振频率等于刚度／质量这一比值的平方根，即 $\mathrm{fr}=\sqrt{\frac{k}{m}}.......................\left(1\right)$

图4的系统的两半由于必须具有相同的刚度对质量比，故有 $\mathrm{fr}=$ $\sqrt{\frac{k_n}{m_n}}=\sqrt{\frac{k_l}{k_l}}------\left(2\right)$

根据弹簧刚度、长度与振幅的关系，还能确定此刚度对质量比必须是常数。图4中的弹簧为节点N分成两个弹簧k₁与k₂。弹簧的刚度k反比于它的长度，或即k₁／k₂=l₂／l₁。由于l₁／l₂=A₁／A₂和m₁A₁=m₂A₂，通过代入，可以求得k₁／m₁=k₂／m₂。

要是图4的弹簧质量系统代表的是传统的平衡的单一流量管式科里奥利流量计，则m₂就代表流量管104的质量的m₂则代表平衡杆的质量。套304在节点N处连接到它们之上，如图5所示。由于节点N不动，套304不会振动。图6中，在m₁上附加有质量Δm来表示流量管中有较高密度的位置m₁。功量守恒仍必须满足，因而节点位置N朝m₁移动，至组成新的节点位置的位置Nd。这就会导致连接在N处(此N已不再是节点位置)的套304随m₂振动，而其振幅使得新节点Nd各侧的动量和为零。由于这种套一般有远比m₁或m₂为大的质量，此节点就不必在图6中从N经很远移动到Nd来以足以使动量守恒的振幅来振动套304。要是从m₁上除去而不是加上质量，则此节点将从N向右移，而套304将随m₁而不是随m₂振动。

总之，在先有技术的单一管式流量计中质量(m₁)的变化，会导致变化位置的改变足以使套的质量与m₁或m₂同相振动，而以充分的振幅使动量守恒。既然套的质量很大，节点位置的改变就很小，套的振幅也小，因而流量计灵敏度随物质密度的变化也很小。但是，这种灵敏度随物质密度的变化在某些应用中大到足以降低科里奥利流量计所要求的精度。这种套可以看作是与平衡杆、流量管和撑杆相连的参考物质。

本发明通过在平衡中改变刚度k₁和k₂而不涉及到套的质量显著地改进了传统流量管的平衡方法。在传统的方法中，流量计结构的有效弹簧分配到整个流量管、平衡杆和连接结构如撑杆301上。端节点102和103的位置因流量管104中物质密度的运动与有效“弹簧”长度相比是很小的，因而节点运动对于改变有效弹簧刚度k₁和k₂只有很小的影响，于是能在不涉及套质量的结构中实现动平衡。注意到 $\frac{k_n}{m_n}=\frac{k_l}{m_l}------\left(3\right)$

在先有技术中，使动量守恒的主要方法是传递套的质量304以随轻的部件运动。这样，当时便可实现谐振频率相等。

图7与8的描述

如图7与8所示，本发明在节点区中应用了一个极短的弹簧701，使得节点位置因动态不平衡造成的任何运动会导致各弹簧刚度k₁和k₂有较大的变化。通过改变弹簧刚度，就能保持动平衡和减少所需的质量传递与节点位置位移的长度。这样就减少了因物质密度变化造成的套振动和流量计灵敏度的改变。

图8是图7弹簧区的放大。它表明了在对m₁添加质量Δm后，节点位移一个从位置801到802的短距离来重新取得动平衡。同时表明了这一短距离与短的弹簧长度相比则是很大的。弹簧k₁缩短而变硬同时弹簧k₂则延长而变软，这使得与先有技术中在整个结构上延伸弹簧的情形相比，能以远少的节点位移和套的振动来取得流量计的平衡。传统的平衡方法与本发明的平衡方法的差别表现为在流量计的部件间不论其中的一种质量如何变化来保持谐振频率相等的方法。

由式(2)可知 $\mathrm{fr}=\sqrt{\frac{k_n}{m_n}}=\sqrt{\frac{k_l}{m_l}}$

当把质量Δm添加到流量管质量m₁上，例如通过物质密度时，先有技术的平衡方法便是通过把套的质量添加到平衡扩质量上来保持这种等式的。所述的套便在这种条件下振动。

上式要求在平衡中直接涉及到套的质量

本发明则是通过响应添加的质量Δm来改变流量计结构的弹簧刚度k₁和k₂，以保持刚度对质量的比相等： $\sqrt{\frac{k_n+\mathrm{\Δ}{k}_n}{m_n+\mathrm{\Δm}}}=\sqrt{\frac{k_l+\mathrm{\Δ}{k}_l}{m_l}}------\left(6\right)$

上述等式不涉及套的质量而是通过改变弹簧刚度k₁或k₂来取得平衡。此套并不作显著的振动，因为它不牵涉到实现动平衡之中。

图9的描述

图9示明了一种典型的先有技术流量计流量管与平衡杆在其变形状态下的情形。在先有技术中，流量管104与平衡杆901沿着它们的长度具有基本一致的刚度而在其整个长度上变形。此系统的弹簧分配到此整个结构上。本文中“弹簧”一词涉及到金属响应所加的力而弹性变形的体积。此金属在其变形时存储能量并在其松驰时将能量送回此系统。因此，图9的整个结构相当于一个大型弹簧。节点位置的变动由于它与大的弹簧长度相比很小，基本上不会改变有效弹簧长度，也就不会改变流量管或平衡杆的有效弹簧刚度。

图10的描述

本发明的使流量计的弹簧刚度平衡而不是使质量平衡的设计细节之一是使弹簧位于流量管的端接点邻近。图10公开了构成本发明结构的概念性实施例。此结构将图10中所示流量计的弹簧功能，通过确立极易弯曲的属于流量管104和平衡杆1004两者的中央部，而定位于流量管104和平衡杆1004的N节点102和103的邻区。

这是通过将较软的物质如橡胶或较少刚性的几何结构用于流量管104和平衡杆1004的中央而实现的。这种“软”的中央区将部件104与1004的弯曲集中于此中央区中。由于在这些中央区中的弹簧刚度特低，因而弹簧能便集中于流量管104与平衡杆1004的连接区域中。这一区域就是图10中的撑杆1001。流量管104与平衡杆1004是刚性的和可以自由移动的，但由于它们的软的中心部除去了这些刚性部件的弯矩，它们就不会形成有效的弹簧。要是平衡杆和流量管的中央区1002和1003有充分的可弯性，则它们的刚度便低到在此弹簧质量系统的动力等行为中无足轻重。然后，此总的弹簧刚度k便集中到撑杆1001并等于它的弹簧刚度。

图11是具有流量管104和平衡杆1101(相当于平衡杆1004)的流量计在其一端上的撑杆1001的剖面图。图12示明当流量管104和平衡1101具有近似相等振幅时，导致撑杆1001的变形(经显著扩大)。这种情形下的节点(不运动的区域)为一约在流量管104的壁部和平衡杆1101壁部半途间的拉形面1104(虚线所示)。图13示明当平衡杆1101具有远大于流量管104的振幅时造成的变形。这样的情形源于流量管104中存在高密度的物质。这种致密的物质势必降低流量管104的频率与振幅(动量守恒)。可以看到，此节点的柱形面1104由于此流量管下降的振幅而移至非常接近流量管104处。这就导致流量管的有效弹簧变短和变硬并减少了流量管谐振频率的下降。同时，平衡杆的有效弹簧则变长变软。这将导致平衡杆的谐振频率也下降。当设计适当时，撑杆1001中弹簧刚度的变化Δk恰好足以平衡流量管中高密度位置的附加质量。然后谐振频率下降相等的量并保持相等而不涉及套的质量。所有这一切都是希望有的，因为套的振幅会改变流量计的灵敏度。

迄今，已假定流量管104的与平衡杆1101的振幅相比的相对振幅会因致密物质下降而随轻量物质增大。对于借助弹簧刚度变换而具有相等谐振频率的平衡杆和流量管来说，这一假定是有充分根据的。要是将此平衡杆视作为在所需端节点处连接到流量管上的动平衡器，则可以容易看出，在撑杆1001内所希望的节点位置处的任何运动都会将能量注入由平衡杆1101形成的这一动态平衡器并加大其振幅，直至此动态平衡器的反作用力抑制节点的运动。要是有质量投入流量管104中，此动态平衡器便降低其谐振频率，保持频率相等并提高其振幅，直至节点柱面1104的位置固定。要是从流量管104取去质量，则此平衡动态器提高其谐振频率并降低其幅度至恰当的量。

本发明通过改变相对弹簧刚度而不是改变其传递质量，来保持振动流量管、平衡杆与套件间的动平衡。为实现上述措施，可以将弹簧功能局部地集中于撑杆1001内固定节点区1104的周围。图11、12与13表明了如何来实现上述措施而不影响流量计的灵敏度。但出于简化目的它们忽略了图14与15所示的一个复杂因素。图14与15公开了一种流量计套1401，它有端部1405，包含着平衡杆1101、流量管104和撑杆1001。流量管104与平衡杆1101在平衡杆1101端部为撑杆1001相互连接。在图14中，流量管104的振幅远大于平衡杆1101的振幅。在图15中，平衡杆1101的振幅则远大于流量管104的振幅。这些情况将使得具有轻物质(图14)和致密物质(图15)的流量计分别平衡。

图14与15不同于图11、12与13之处在于，流量管104响应在撑杆1001区域中施加给它的转矩，会在它于撑杆1001和套端1405间的流量管段中弯曲。此转矩则是流量管104和平衡杆1101的相对振幅的结果。此流量计能够设计成，使得对于一定的物质密度，为平衡杆1101施加的转矩与流量管104施加的转矩相等而反向(图16)。但随着物质密度的改变，流量管104与平衡杆1101间的振幅比改变，而此转矩变得不平衡。此转矩受到套连接杆1701(图17)和套端1405的反抗，在此流量管段1404穿入此套端，形成大小相等和方向相反的力F₁与F₂。至此可知为什么套连接杆1701必须是沿振动方向难以平移的。套连接杆1701必须反抗力F₁以免所需的节点位置为F₁强制平移，致整个结构成为不平衡的。套端1405与套连接杆1701将这些力传送给极具刚性的套1401，并在此使这些力相消而不在套上形成振动力。当考虑到套1401的两端(图19)，套1401上的运动也消了。

对套连接杆1701加有特殊的设计准则。它们必须有足够的刚性以防撑杆1001与套1401的节点区之间有显著的相对运动。同时，它们必须充分地易于扭转，以使平衡杆1101的端部能自由地转动而不于连接杆1701中存储显著量的弹簧能。要是弹簧能存储于套连接杆1701中，它就必须在节点区之外而降低流量计的自平衡性能。这种连接杆的一种可能的最佳设计是蝶形或沙漏形，如图17与20所示。这一窄的中央段1702允许灵活地扭转但不能平移。宽的端部1703与1704提供了充分的刚性来抗抵平移力。上述中央段1702并不必宽到来反抗这种平移力，这是由于在连接杆上的伴随这种平移力的弯距在此连接杆的中央区中变为零，如图21的弯距图所示。

套连接杆1701还可用来解决另一设计问题。流量管104与平衡杆1101是受驱动相互反相以谐振频率振动。它们受驱于同流量管轴线在一起确定出称作驱动平面的平面的方向中振动。此流量管和平衡杆还具有这样的振动模式，其中它们于垂直上述驱动平面的方向中振动。由于流量管、撑杆与平衡杆的轴对称性，上述垂直振动模式的频率有可能非常接近驱动频率。这样窄的频率分隔会造成测量问题而应避免。加大驱动模式与垂直模式间的频率分隔的一种方法是把薄的金属面板设于套连接杆和平衡杆之间，如图29与图30所示。角板2901紧固到套连接杆1701和平衡杆1101上。这样的取向增强了套连接杆能进行垂直模式下所需的挠度。这样便强化了平衡杆的安装并提高了垂直模式下的频率。由于角板很薄，它们不会显著地加大套连接杆的扭曲刚度或提高驱动模式的频率。此外，它们不会影响套连接杆在驱动方向中的平移难度。

由于F₁与F₂加于管段1404的转矩造成了各管段响应此转矩而弯曲的这样另一问题。流量管段1404在撑杆1103之外弯曲表现为流量管的有效弹簧结构离节点区显著外延。正如业已讨论过的，最好将此流量计的弹簧功能集中于节点邻区。弹簧结构的这种延伸则破坏了流量计的平衡。

图22～28的描述

通过设置较软的物质或较弱的几何结构如图22中的膜盒2201，由于减小了流量管段1404的弹簧刚度而减少了管段1404中存储的弹簧能。膜盒2201减少了管段1404中的弹簧能而得以将其进一步集中到撑杆1001的区域中。膜盒2201还大大减少了由管段1404加于套1401的转矩力。膜盒2201减少了这种力的结果便允许撑杆区1001自由地旋转。从自平衡的观点考虑。图22以及将套除去了的图23乃是本发明的最佳实施例。

图23所示的流量计与图22的类似，但如图所示其中设有套1401。具体地说，图23中所示流量计结构包括的流量管104在其中央段有膜盒1003同时在其管段1404部分有膜盒2201。流量管104为平衡杆1101所环绕，此平衡杆有一可弯的中心切口部2402，后者由连接平衡杆1101的左、右部分的减径段1002所限定。图23的结构还包括套连接杆1701。这样，图23的结构能更好地用于动平衡是首要准则的用途中。动平衡是通过图23的结构实现的，因为这种结构将流量管104和平衡杆1101的弹簧结构集中到端节点邻近的撑杆1001中了。

在某些应用中，膜盒会抵消单一直线式流量管流量计受到欢迎的某些优点。膜盒难以在内部清洗，这就使得膜盒不合于例如食品应用，在应用于食品工业时，流量管的整个内表面都必须能够清洗和接受检查。

当要求流量管104有连续一致的直径和连续一致的物质时，流量管104的中央区和管段1404的区域便不制成为软的可弯曲形式。将平衡杆1101的中央区1002制成为软的可弯曲形同时将套连接杆1701应用于撑杆1001处仍然是有利的。图24类似于图23，只是流量管104没有图23中的膜盒2201和1003。图24所示的实施例可能是最适合用于流量管104的内部必须是平滑和连续的情形。这样，图24的流量管104便不具备有图23中膜盒2201和1003可提供的可弯性。

图24的流量计是平衡的，因此节点仍然在撑杆1001区。此外，平衡杆1101的弹簧仍然集中于如图23所示的节点附近的撑杆1001中。在此节点的流量管104一侧，此流量管弹簧的撑杆104部分此时则与较软的分配弹簧(弯曲的流量管)串联。当有另加的物质置于流量管之上时，此节点位置便移向流量管并使平衡杆1101的弹簧显著软化，如前面图13所述。

但是，这种净流量管弹簧是由软流量管弹簧和一部分硬撑杆1001弹簧串联而成。串联的弹簧加上刚度类似于并联的电阻；软的一个(或小的电阻)起主要作用。

    k_套=k_nk₁／(k_n+k₁)这样，100磅／英寸的弹簧串联上10磅／英寸的弹簧会形成9．1磅／英寸的净弹簧刚度。要是比较硬的弹簧改变到130磅／英寸，如同因节点运动可能发生的，这种净串联的结果就会是9．3磅／英寸的弹簧刚度。这样可以看到，硬弹簧刚度的30％的变化只能在组合的弹簧中使其刚度产生2％的改变。于是净流量管104的弹簧刚度便由软流量管弹簧支配，而撑杆1001中节点位置的变化对净流量管104弹簧的刚度几乎不影响。

图24中流量管104的弹簧函数概念性地示明于图25和26中。在图25中，流量管104的质量为m₁。净流量管的弹簧记为k₁，它是软分配的流量管104弹簧与撑杆1001的硬部串联添加到节点N左方的结果。较大的平衡杆1101的质量记为m₂，它的弹簧k₂集中于撑杆1001。在平衡条件下的这种结构的节点由位置2501处的节点N表示。在图26中，质点Δm添加给流量管104，例如当有重的物质引入流量管时，而这会促使节点N移至位置2601之左。节点的移位导致弹簧长度与平衡杆1100的弹簧k2的刚度显著变化。但流量管104弹簧是由流量管中的软分配弹簧构成，它与新节点位置流量管侧上撑杆的短硬弹簧串联而不改变长度。即使是撑杆1001这部分因节点运动而显著缩短，上述分配管弹簧支配着弹簧刚度，而这种节点的移位对于流量管104在整个弹簧刚度上几乎不产生差别。图24的几何结构因此是有关因物质密度变化来保持平衡的折衷结果。平衡杆1101能够改变其弹簧刚度，但是此流量管14必须通过移动套1401来改变其质量。结果将使套振动。但是，这种套的运动与先有技术流量计相比远小，这是因为平衡杆1101的硬度改变减少了必需的质量传递。套振动的减少使得节点位置的变化较小，与先有技术相比，能更进流量计的精度。

下面的谐振频率公式说明了本发明的这一实施例(流量管中无膜盒)仍然要比先有技术流量计只造成较少的套振动。

上述公式与传统方法(方程4)的不同在于Δk项。这一项的存在表明为了平衡上述公式与流量计只需较少地涉及套的质量(振幅)。

图27与28公开了体现本发明的整个科里奥利流量计。图27所示的实施例中的流量管104并不包括膜盒。图28的实施例与图27的类似，例外的是流量管104的中央部分和管段1040区域包括膜盒2201和1003。这两个实施例都表明膜盒端1405是由部件2702连接到凸缘2701上。借此可使图27与28的流量计在其输入端连接至物质源如管道，而在其输出端则连接至物质接收装置。

图27与28这两个实施例包括有在流量管104中部的驱动器D和用于探测表明流量管／平衡杆结构的科里奥利振动的运动的左传感器SL与SR，而这种运动也表明了通过流量计中的物质流率。

显然应知在申请保护的本发明并不限于所描述的最佳实施例，而是应包括在本发明的原理范围与精神内的其他改型与更替形式。这样，此处所用的词“物质”可以适用于能流动的任何物质如泥浆、液体与气体且包括它们的任何组合形式。

Claims (26)

1．一种动平衡得到了改进的科里奥利流量计，且包括：

流量管(104)与平衡杆(1101)，它们基本上相互平行取向；

撑杆装置(1001)，用来将所述平衡杆端部连接到所述流量管；

所述流量管(104)具有弹簧功能与质量功能；

所述平衡杆(1101)具有弹簧功能与质量功能；

参考物质(1401)；

用来将所述参考物质连接到所述撑杆装置的装置(1701)；

驱动装置(D)，用来使所述平衡杆与流量管相互异相作横向振动。

所述驱动装置能有效地在所述撑杆装置(1001)／平衡杆(1101)或流量管(104)之一中确立振动节点；

所述振动节点能使所述流量管的有效弹簧功能与所述平衡杆的有效弹簧功能分开；

用来将所述平衡杆的有效弹簧功能集中于所述节点附近的装置(1002)；

上述集中装置能有效地在不同时刻响应所述流量管中不同密度物质的出现，而改变所述平衡杆的有效弹簧功能，

上述集中装置能有效地保持此科里奥利流量计的改进的动平衡。

2．权利要求1所述的科里奥利流量计，其中所述集中装置(1002)包括所述平衡杆的纵向中间部，此中间部具有相对于此平衡杆的其余部分增大了的可弯性。

3．权利要求2所述的科里奥利流量计，其中所述平衡杆的中间部包括平衡杆的切口部(2402)。

4．权利要求1所述的科里奥利流量计，还包括用来将所述流量管的有效弹簧功能集中于所述节点邻近的装置(1003)；

所述用来将流量管的有效弹簧功能集中的装置，能有效地在不同时间响应流量管中不同密度物质的出现，有效地改变流量管的有效弹簧功能。

5．权利要求4所述的科里奥利流量计其中所述用来集中流量管的有效弹簧功能的装置包括流量管的纵向中间部分，此中间部具有相对于流量管的其余部分增大了的可弯性。

6．权利要求6所述的科里奥利流量计，其中所述流量管的中间部分包括膜盒(1003)。

7．权利要求1所述的科里奥利流量计，其中所述参考物质包括包围此平衡杆(1101)和流量管(104)以及所述撑杆装置(100)的套(1401)；

所述套具有基本平行于上述平衡杆和流量管的纵轴线；

其中所述用于连接的装置包括用来将此撑杆装置与所述套连接以防撑杆装置相对于套平移的装置。

8．权利要求7所述的科里奥利流量计，其中所述用来将此撑杆装置连接到所述套的装置包括连接杆(1701)，此连接杆具有基本上垂直于所述平衡杆纵轴线的平表面，而此表面所具形状能允许此撑杆装置相对于所述套转动同时能防止撑杆装置相对于套平移；

此撑杆装置是绕垂直于上述平衡杆与流量管的纵轴线的轴线转动且从撑杆装置延伸到所述套。

9．权利要求8所述的科里奥利流量计，其中各所述连杆的所述基本平表面是基本砂漏形的，而确定出第一端(1704)和窄的中间部(1702)以及第二端(1703)。

10．权利要求9所述的科里奥利流量计，其中所述连接杆的第一端(1704)是与所述撑杆装置连接而所述第二端则与此套的内壁部连接；

所述连接杆的中部具有低的扭转弹簧刚度而得以使撑杆装置相对于套转动；

此中部还具有充分强度来防止撑杆装置相对于套转动。

11．权利要求10所述的科里奥利流量计，其中各所述连接杆还包括角板件(2901)，此角板件定出一连接在所述平衡杆与连接杆之间的平面；

所述角板件具有固定在平衡杆外表面上的第一边，而此第一边排列成基本上平行于平衡杆的纵轴线；

所述角板件具有基本上垂直于上述第一边且固定于此连接杆所述基本上平表面上的第二边；

此角板件能有效地提高平衡杆的横振动频率，同时基本上不影响沿垂直于此横振动频率的方向传递给平衡杆的驱动振动频率。

12．权利要求8所述的科里奥利流量计，还包括流量管段(1404)，用来将邻近所述撑杆装置的流量管端部连接到所述套的端部。

13．权利要求12所述的科里奥利流量计，其中所述流量管段包括邻近所述撑杆的膜盒(2201)；

所述膜盒能有效地降低流量管段的弹簧功能，使撑杆装置动态地与所述套端分开。

14．权利要求10所述的科里奥利流量计，还包括位于所述平衡杆和流量管邻近的前述驱动器装置(D)，用来使流量管与平衡杆相互相对地垂直于它们的纵轴线异相地振动；以及

位于所述流量管邻近的传感器装置(SR，SL)，用来在流量管为上述驱动装置振动的同时，探测通过流量管的物质流所产生的流量管的科里奥利扰动。

上述传感器装置能有效地响应所述探测，产生出表示所述流动物质至少一种特性的输出信号。

15．权利要求1所述的动平衡的科里奥利流量计，它包括有：

具有弹簧功能与质量功能的所述流量管；

所述弹簧功能与质量功能的所述平衡杆；

具有撑杆装置基本上垂直于此平衡杆与流量管并将平衡杆端部与流量管连接；

包围此平衡杆、流量管与撑杆装置的细长套；

上述套具有基本上平行于此平衡杆和流量管的纵轴线；

上述驱动装置能有效地在所述撑杆装置、平衡杆或流量管之一中确立振动节点；

所述振动节点能使所述流量管的有效弹簧功能与所述平衡杆的有效弹簧功能分开；

使撑杆装置连接到套的内壁部上的连杆(1701)，它用来在平衡杆与流量管相互相对异相振动时防止撑杆装置相对于套运动；

此连接杆呈沙漏形，允许撑杆装置相对于套运动同时防止撑杆装置相对于套平移；

此撑杆装置围绕垂直于平衡杆和套的纵轴线的轴线转动；

包括有在平衡杆中央部分一切口(2402)的装置，用来将所述平衡杆的有效弹簧功能集中于上述节点邻近；

包括有膜盒(1003)的装置，此膜盒构成流量管一中间部分，用来将流量管的有效弹簧功能集中到节点邻近；

上述集中装置能有效地在不同时刻响应流量管中不同密度物质的出现，改变平衡管与流量管的有效弹簧刚度；

流量管段(1404)，将撑杆装置邻近的流量管端部连接到套的端部，

所述流量管段包括与撑杆装置邻近的膜盒，用来减少此流量管段的弹簧刚度而将撑杆与套端动态地分开；

所述撑杆装置基本上包括此科里奥利流量计的整个弹簧功能，用来当不同密度的材料存在于流量管中时，通过改变此撑杆装置的弹簧各段的弹簧刚度比，保持此科里奥流量计的动平衡；

传感器装置(SL，SR)，位于流量管邻近，用来在流量管为驱动装置振动时，探测物质流通过流量管时所产生的流量管的科里奥利振动；

上述传感器装置能有效地响应上述探测结果，产生代表所述流通物质至少一个特征的输出信号。

16．权利要求1所述的科里奥利流量计，它包括有：

用来将套连接到所述撑杆装置的连接杆装置；

所述连接杆装置具有基本上垂直于所述平衡杆纵轴线的基本平表面，且此平表面的形状能允许撑杆装置相对于所述套转动，同时防止撑杆装置相对于此套平移；

上述撑杆装置的转动是绕垂直于流量管的纵轴线且从撑杆装置延伸到套的纵轴线的转动；

上述连接杆装置的第一端与撑杆装置相连而其第二端与套的内壁部相连；

上述连接杆的中部具有低的扭转弹簧刚度以使所述撑杆装置能相对于套转动，

上述中部所具的强度足以防止撑杆装置相对于套平移；

各个所述连接杆装置还包括角板件(2901)，此角板件确定一在上述平衡杆与连接杆装置间的平表面；

此角板件有第一边固定于平衡杆的外表面，且此第一边排设成基本上与平衡杆的纵轴线平行；

此角板件有第二边与此第一边基本垂直且固定到所述连接杆装置的基本平表面上；

此角板件能有效地提高平衡杆的横振动频率，同时基本上不影响沿垂直于此横振动频率的方向传递给此平衡杆的驱动振动频率。

17．一种使具有基本相互平行的平衡杆(1101)与流量管(104)动平衡的方法，此流量计还具有与参考物质(1401)连接且将此平衡杆端部与此流量管连接的撑杆装置(1001)，所述方法包括下述步骤：

使所述平衡杆与流量管相互异相地横向振动，以将振动节点设于此平衡杆、撑杆装置或流量管之一之上；

所述振动节点用来将所述流量管的有效弹簧功能与此平衡杆的有效弹簧功能分开；

将此平衡杆的有效弹簧功能集中于所述节点邻近；

上述集中步骤能有效地用来响应不同时刻在所述流量管不同密度物质的出现，去改变所述平衡杆的有效弹簧功能；

上述集中步骤还能有效地改进所述科里奥利流量计的动平衡。

18．权利要求17所述的方法，其中所述集中平衡杆(1101)的弹簧功能的步骤包括下述步骤：提供此平衡杆的中间部分(2402)，此中间部分比平衡杆的其余部分具有较大的可弯性。

19．权利要求18所述的方法，其中所述集中步骤包括下述步骤：使上述平衡杆的中间部分包括一切口部(2402)。

20．权利要求18所述的方法，它还包括下述步骤：将所述流量管的有效弹簧功能集中于所述节点邻近，用来响应在不同时间有不同密度的物质出现时，改变所述流量管的有效弹簧功能。

21．权利要求20所述的方法，其中所述集中流量管弹簧功能的步骤包括使此流量管的中部包括膜盒(1003)的步骤。

22．权利要求17所述的科里奥利流量计，其中所述参考物质包括一套而所述方法还包括下述步骤：

以上述套包围所述平衡杆、流量管和支撑杆装置，使所述套的纵轴线基本上平行此平衡杆与流量管；

将所述撑杆装置连接到上述套的内壁部上，用来防止所述撑杆装置响应平衡杆与流量管相互相对异相振动而相对于该套平移。

23．权利要求22所述的方法，其中所述连接装置包括连接杆(1701)，后者所取形状能让所述撑杆相对于所述套转动，同时防止此撑杆装置相对于该套平移；

所述方法还包括使该撑杆装置相对于上述连接杆绕前述平衡杆与流量管的纵轴线转动的步骤。

24．权利要求23所述的方法，其中所述连接杆呈砂漏形，而上述转动步骤则包括转动所述连接杆的步骤，使得各所述连接杆的第一部分相对于各所述连接杆的第二部分响应该撑杆装置的转动而转动，而上述砂漏形的窄颈部所取的形状能促进上述转动。

25．权利要求22所述的方法，它还包括将与所述撑杆装置邻近的前述流量管的端部通过流量管段与所述套的端部(1405)连接。

26．权利要求25所述的方法，它还包括下述步骤：应用与所述支撑杆邻近的所述流量管段中的膜盒，减弱此流量管段的有效弹簧功能而使所述撑杆装置与所述套的端部动态地分开。

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