CN1502037A

CN1502037A - 振动式传感器

Info

Publication number: CN1502037A
Application number: CNA028080629A
Authority: CN
Inventors: 阿尔弗雷德・里德; 阿尔弗雷德·里德; 冈・德拉姆; 沃尔夫冈·德拉姆
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 2001-04-24
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2004-06-02
Anticipated expiration: 2022-02-28
Also published as: EP1253408A1; EP1381830B1; RU2273827C2; JP2004526160A; WO2002086426A1; JP3947111B2; EP1381830A1; CA2443375C; CA2443375A1; CN1267711C; RU2003133994A

Abstract

为了传导流体，传感器具有一个在应用中通过激励系统使其振动并依靠传感器系统探测其入口端和出口端振动的流管。响应于振动流管中产生的横向力，后者至少暂时地从一个给定的静止位置进行横向位移。为提高传感器的动态平衡，第一悬臂和第二悬臂分别刚性地固定于入口端管部分和出口端管部分。依靠悬臂，入口端和出口端管部分由于流管的横向位移而发生变形。这会产生至少部分地抵消振动流管中所产生的横向力的反作用力。所提议的传感器的一个优点是即使在流体密度之内的振动过程中它也会很好地保持平衡。

Description

振动式传感器

技术领域

本发明涉及一种振动式传感器，其特别地适用于科里奥利(Coriolis)质量流量计。

背景技术

为了测定在管道中流动的流体特别是液体的质量流量比，经常使用在流体中产生科里奥利力并依靠振动传感器及与其连接的电子控制和测定器件从中得到一个代表质量流量比的测量信号的测量装置。

这种Coriolis质量流量计为人所公知并且已在工业中使用了很长时间。例如EP-A 317 340，美国专利5,398,554、5,476,013、5,531,126、5,691,485、5,705,754、5,796,012、5,945,609，和5,979,246以及WO-A 99/51946、WO-A 99/40349，和WO-A00/14485，公开了具有响应管道中流动液体的质量流量比的振动传感器的Coriolis质量流量计，它包括：

用来传导振动运行的流体并且经由入口端管部分和出口端管部分与管道相连通的单直流管；

在运行中激励流管在一个管面内进行弯曲振动的激励器系统；和

用来感测流管入口端和出口端的振动的传感器系统。

如所公知的，直流管根据自然振动第一形态受激进入弯曲振动，在通过其中的流体内产生科里奥利力。这些力反过来导致根据自然振动第二形态的高级次和/或低级次共面弯曲振动叠加于受激弯曲振动上，从而通过传感器系统所感测的入口端和出口端上的振动显示出一个可测相差，同时它也取决于质量流量比。

通常，例如用于Coriolis质量流量计的这种传感器的流管在运行中受激于自然振动第一形态的瞬时共振频率，自然振动第一形态特别地具有持续不变的振幅。由于这种谐振也特别取决于流体的瞬时密度，因此商业上可用的质量流量计也可以用来测量移动流体的密度。

直流管的一个优点是其可以具有高度可靠性地几乎在装置的任何位置不留残余地排干，特别是在线进行的清洗操作之后。此外，这种流管非常简易，从而比例如回旋状或螺旋状弯流管减少了生产费用。以上述方式进行振动的直流管优于弯流管的另一有利之处是，在运行中几乎不会在经由流管连接的管道内产生扭转振动。

这种传感器在实际中存在一个显著缺点，由于振动单流管反复横向偏移，以相同频率振荡的横向力就会作用于管道，而迄今为止可能用来抵消这些横向力影响的方法非常有限并且具有很大的技术复杂性。

为了改善传感器的动态平衡并且特别地减少通过振动单流管产生的作用于管道入口端和出口端上的横向力，在EP-A 317 340，美国专利5,398,554、5,531,126、5,691,485、5,796,012，和5,979,246以及WO-A 00/14485中公开的传感器每一个都包括至少一个固定于流管入口端和出口端上的单件或多件阻尼器。在运行中，设置成柱形和特别地管形或像一个与流管排成一列的物理摆的这种阻尼器异相于、特别地反相于各个流管进行振动，由此可以使通过流管和管道上的阻尼器所施加的侧向横向力的影响减少到最小或甚至抵消。

带有阻尼器的这种传感器经证实在应用中有显著效果，其中所测流体具有一个完全不变或仅有特别些微变化的密度，也就是在应用中综合作用于连接管道的通过流管所产生的横向力和通过阻尼器所产生的反作用力的合力可以容易地预调到零度。

如果用于具有大的变密度的流体，例如用于接连地测量不同流体，这种传感器，特别是像在美国专利5,531,126或5,969,265中所公开的一种，尽管程度较轻但几乎具有相同的缺点，如不带有阻尼器的传感器，由于上述的合力也取决于流体的密度因而会与零度有相当大的区别。换言之，在运行中，由于密度所决定的不平衡和相关的横向力，即使流管和阻尼器组成整个系统也会非局部地从一个给定静止位置发生偏移。

例如在美国专利5,979,246中，在WO-A 99/40394中，或者在WO-A 00/14485中对减少由密度所决定的横向力的可能性作出提议。WO-A 0014485特别公开了用于在管道中流动的流体的传感器，所述的传感器包括：

在运行中振动来传导流体的流管，流管经由入口管部分和出口管部分与管道相连通，而由于在其中产生横向力所以振动流管至少暂时地从一个给定的静止位置进行横向位移，从而在传感器中出现横脉冲。

用来驱动流管的激励系统；

用来感测流管振动的传感器系统；和

固定于入口管部分的第一阻尼器，和固定于出口管部分的第二阻尼器，用来产生补偿振动，有了如此的补偿振动从而使横脉冲得到补偿，因此由流管构成的振动系统、激励系统、传感器系统和两个悬臂的重心保持在同一位置。

WO-A 99/40394公开了一个用于在管道中流动的流体的振动传感器，所述的传感器包括：

在运行中振动来传导流体的流管，流管经由入口管部分和出口管部分与管道相连通；和

连接于流管入口端和出口端上具有在振动流管和阻尼器中所产生的横向力的阻尼器；

连接于入口管部分和出口管部分的传感器箱；

用来驱动流管的激励系统；

用来感测流管振动的传感系统；

连接于入口端管部分和传感器箱用来产生反作用力以抵消入口端上的横向力的第一悬臂；以及

连接于出口端管部分和传感器箱用来产生反作用力以抵消出口端上的横向力的第二悬臂，有了如此的反作用力从而流管不受所产生的横向力的影响而保持在一个给定的静止位置。

在上述包括在美国专利5,979,246中描述的那些传感器中，一般通过预先和/或在运行中使阻尼器的振幅特别地使由幅度所决定的阻尼器的弹簧常数适应于流管振动，使得通过流管和阻尼器产生的力相互抵消，以解决由密度所决定的不平衡的问题。

例如在美国专利5,287,754、5,705,754，或5,796,010中描述了减小由密度所决定的横向力的另一种可能性。在其中公开的传感器内，依靠与流管相比非常重的阻尼器以及通过相对宽松地连接流管于管道，也就是特别地依靠机械低通过滤器，使由于以中频或高频振荡的振动单流管所产生的横向力来远离管道。但是，这种传感器存在一个大的缺点，就是需要获得充分阻尼的阻尼器质量的增大与流管的标称直径不成比例。使用这种厚重部件，在一方面，要承担生产过程中所增加的组装成本和在管道中安装测量装置所增加的成本。在另一方面，必须始终确保传感器随着增大的质量而减少的最低自然频率，远非连接管道的同样非常低的自然频率。因此，在工业Coriolis质量流量计或Coriolis质量流量计-密度计中，并且特别地在用于测量液体的测量计中使用这种传感器受限于小于或等于10mm的相对小的标称直径。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供一种特别地适合于Coriolis质量流量计或Coriolis质量流量计-密度计的传感器，在运行中即使只使用一个单式特别地直的流管，它也能在一个广泛的流体密度范围内很好地保持动态平衡并且还具有较小质量。

为了实现此目的，本发明提供了一个用于管道中流动流体的振动式传感器，所述的传感器包括：

在运行中振动来传导流体的流管，流管经由入口端管部分和出口端管部分与管道相连通，并且由于在传感器中产生横脉冲所以振动流管至少暂时地从一个给定的静止位置进行横向位移；

用来驱动流管的激励系统；

用来感测流管振动的传感器系统；

固定于入口端管部分用来产生使入口端管部分弹性变形的弯矩的第一悬臂；和

固定于出口端管部分用来产生使出口端管部分弹性变形的弯矩的第二悬臂；

有了如此的弯矩从而在变形入口端管部分和变形出口端管部分中产生反向于振动流管中所产生的横脉冲的脉冲。

另外，本发明提供了一种用于管道中流动流体的振动式传感器，所述的传感器包括：

振动运行来传导流体的流管，流管经由入口端管部分和出口端管部分与管道相连通，并且由于在流管中产生横向力所以振动流管至少暂时地从一个给定的静止位置进行横向位移；

用来驱动流管的激励系统；

用来感测流管振动的传感器系统；

用来产生使入口端管部分弹性变形的弯矩的第一悬臂，所述的第一悬臂具有一个刚性连接于入口端的悬臂托架和成型于其上的悬臂块；

用来产生使出口端管部分弹性变形的弯矩的第二悬臂，所述的第二悬臂具有一个刚性连接于出口端的悬臂托架和成型于其上的悬臂块；

第一悬臂的悬臂块和第二悬臂的悬臂块都与流管、入口端管部分和出口端管部分隔开，并且

第一悬臂的悬臂托架和悬臂块以及第二悬臂的悬臂托架和悬臂块如此相适应，从而使得尽管流管从其给定的静止位置进行横向位移，而位于入口端管部分区域内的第一悬臂的重心和位于出口端管部分区域内的第二悬臂的重心仍基本上保持在一个静止位置。

在本发明的第一优选实施例中，变形入口端管部分和变形出口端管部分基本上沿着与流管的横向位移相反的方向弯曲。

在本发明的第二优选实施例中，流管是完全直的。

在本发明的第三优选实施例中，振动流管进行弯曲振动。

在本发明的第四优选实施例中，两个悬臂中的每一个至少与流管一样重。

在本发明的第五实施例中，传感器包括一个连接于流管入口端和出口端上的阻尼器。

在本发明的第六实施例中，阻尼器是管状的。

在本发明的第七实施例中，流管至少部分地被阻尼器所围绕。

在本发明的第八实施例中，流管和阻尼器是同轴的。

在本发明的第九实施例中，分离的质量块连接于阻尼器。

在本发明的第十实施例中，凹槽成型于阻尼器内。

在本发明的第十一实施中，连接于阻尼器的质量块是环形的并且与阻尼器同轴。

本发明的基本观点是将振动流管的趋向干扰测量和/或对连接管道有扰动效应并且叠加于管的原始变形上，也就是叠加于将要测量的变形上的横向位移运动转化为使传感器保持动态平衡的入口端和出口端管部分的反向变形。

本发明的一个优点是，一方面，传感器很好地保持平衡而不受可能发生的由于内部质量分布而在运行中产生的振动的影响，因而也不依赖于流体的密度，也就是仅由于其通过悬臂施力的内部结构，因此横脉冲和横向力可以在很大程度上远离所连接的管道。在另一方面，内部变形力因此必然基本上不作用于传感器，特别是管道上。

依照本发明的传感器通过由于动力隔振，它可以做成很小型并很轻巧的这一事实来另外表现其特征。经证实这种传感器可以具有比例如依靠上述机械低通过滤器系统其内部横向力平衡于同等范围的传感器的25更小的质量。因此，此传感器特别地适于在较大标称直径，例如大于80mm的管道中进行测量。

附图说明

本发明及其它的优点通过参考以下结合附图的实施例的描述会变得更加明了。在不同的附图中使用同样的标号来标明同样的部分；如果有助于表述清楚，那么已给定的标号就不在其随后的附图中重复。在图中：

图1是带有一个流管的Coriolis式传感器的部分截面侧视图；

图2是图1中传感器的改进的部分截面侧视图；

图3a到3d示意性示出在图1或图2中的传感器运行过程中流管的偏移线路；以及

图4示意性示出在图1或图2中的传感器运行过程中流管的一部分。

具体实施方式

图1和图2以侧面示意图示出一个振动式传感器。传感器用来在通过那里的流体中产生机械反作用力，例如质量流量比决定的科里奥利力，密度决定的惯力，和/或粘度决定的磨擦力，这些力作用于传感器并且是可以测量的，特别是利用传感器技术测量。由此采用本领域技术人员所熟悉的方式，可以从这些反作用力中得出流体的质量流量比m，密度ρ，和/或粘度η。

为了传导流体，传感器包括一个基本上是直的流管10，特别地，为一个单管，其在运行中围绕静止位置振荡，并可重复发生弹性变形。

为此目的，流管被设置于第一支承系统20从而能够振动运动，支承系统20连接于流管10的入口和出口端。对于支承系统20，可以使用例如一个支架或一根支管。支承系统20另外的优选实施例将在下面进行说明。

为使流体流动穿过流管10，后者经由入口端管部分11和出口端管部分12连接于一个导流管。流管10、入口端管部分11和出口端管部分12相互对准并与一个虚纵轴L对准，而且优选的是单件构造，因此它们可以由一个例如单管半成品来制成；但是，如果需要的话，流管10和管部分11，12也可以由单件半成品制造然后连接在一起，例如焊接在一起。对于流管10，几乎可以使用通常用于这种传感器的任何材料，比如铁，钛，锆等。

如果要使传感器可以与管道分开，那么入口端管部分11和出口端管部分12上优选地分别成型有第一凸缘13和第二凸缘14；如果需要的话，入口和出口端管部分11，12也可以直接与管道连接在一起，例如通过焊接或铜焊。

另外，如图1中示意性所示，第二支承系统30可以连接于入口和出口端管部分11，12；优选地，此第二支承系统可以设置成作为容纳流管10的传感器箱30’，参见图1。

在运行中，流管10受激进入弯曲振动，特别是在一个自然共振频率范围内，从而在这种所谓的有效模式中，它基本上依照自然振动的第一形态进行偏移。

在本发明的优选实施例中，流管10受激于与流管的所谓f1本征模式也就是对称本征模式的自然共振频率尽可能完全一致的振动频率，在其中，如图3中示意性所示，振动的空流管10具有一个单波腹。例如，在特种钢流管10具有20mm的标称、大约1.2mm的壁厚和大约350mm的长度的情况下，f1本征模式的共振频率大约有850到900Hz。

当流体流过管道时，质量流量比m是非零的，科里奥利力通过以上述方式进行振动的流管10而产生于流体中。科里奥利力作用于流管10上，因此导致流管10依照自然振动的第二形态的另外变形(未示出)，作为一个共面模式叠加于受激的有效模式上。这个变形可以利用传感器技术来测定。流管10变形的瞬时形状，特别是以振幅形式的形状，也取决于瞬时质量流量比m。自然振动的第二形态，所谓的Coriolis模式，可以是例如反对称f2本征模式，也就是具有两个波腹的模式，并且/或者反对称f4本征模式具有四个波腹，如在这种传感器中经常见到的情况。

当有效模式受激时，如所公知的，通过与弯曲振动相关的质量加速度在振动单流管10中产生横向力Q1；因此，相应的侧向横脉冲出现在传感器中。在例如大约0.03mm的振幅下，对于上述的特种钢流管来说会产生一个大约100N的横向力。

如果这些横向力Q1不均衡，横脉冲就保留在传感器中。结果，经由入口端管部分11和出口端管部分12装配的流管10和与其连接的第一支承系统20一起将从给定的静止位置进行横向偏移。因此，横向力Q1会至少部分地经由入口端和出口端管部分11、12作用于所连接的管道并因此促使后者也进行振动。

为了将作用于管道上的这种振荡横向力Q1减少到最小，在本发明的一个优选实施例中，第一支承系统20设置成一个与流管10异相的阻尼器20’，特别地反相于流管10，并且因此它是优选地柔性的。

阻尼器20’用来使传感器对于一个预定流体密度值保持动态平衡到能够达到尽可能完全地抵消在振动流管10中产生的横向力Q1的程度，并因而使流管10几乎不离开它的静止位置，其中预定流体密度值为例如在传感器运行过程中所期望的一个最频繁值或一个临界值，参照图3a，3b。因此，在运行中，如图3b中示意性所示，阻尼器20’也受激进入与流管10的弯曲振动基本上共面的弯曲振动。

为此目的，如图1中所示，阻尼器20’优选地以管的形式来实施，特别地是与流管10同轴的一个管。如果需要的话，例如像同样在美国专利5,969,265，EP-A317，340，或者WO-A 00/14485中所示的阻尼器20’也可以以多部分组合件或通过分别连接于流管10入口端和出口端的两个单独的阻尼器来执行，参照图2。特别在后一种情况下，内支承系统20由入口端阻尼器和出口端阻尼器所构成，外支承系统30也可以以一个包括入口端子系统和出口端子系统的双零件系统来实施，参照图2。

为了容易地将阻尼器20’调节到与上述的密度值和流管的实际受激振动模式，在本发明的另一优选实施例中，第一和第二分立质量块201、202优选地可分离地安装于阻尼器20’上。质量块201、202可以是例如旋紧于安置在流管上的长螺栓上的盘状物，或是滑套在流管上的短管部分。另外，阻尼器20’上相应的质量分布可以通过构造例如纵向或环形槽来实现。适合于各自应用的质量分布可以通过本领域技术人员利用例如有限元方式和/或合适的校准测量来容易地测定。如果需要的话，当然也可以使用不止两个质量块201、212。在这点上应该注意，除了至少阻尼器20’和传感器箱30’，支承系统20、30可以改装在现有的管道上，例如像WO-A 99/51946或EP-A 1 150 104中所提议的那样。

为了引起流管10的机械振动，传感器还包括一个激励系统40，特别地一个电力系统。激励系统用来使由例如具有调节电流和/或调节电压的电子控制器(未示出)提供的电激励能Eexc转化为以例如脉动的方式或者调和地作用于流管10上的激励力Fexc，并且使管以上述方式弹性变形。激励力Fexc可以是如图1中示意性所示双向的，或是非双向的，并且可以采用本领域技术人员所熟悉的方式例如通过电流和/电压调节电路来调节其振幅，例如通过一个锁相环来调节其频率。激励系统可以是例如一个置于阻尼器20’上的带有圆柱形激励线圈的简单螺线管，并通过适当的激励电流横向运行，并带有一个固定于流管10外部的永磁电枢，特别地处于其中点，并至少部分地依托在激励线圈内。激励系统40也可以由一个电磁铁，或者如在WO-A99/51946中所示的例如一个振动激励器来实施。

为了探测流管10的振动，可以使用像通常用于这种传感器的传感系统，在其中利用入口端第一传感器50A和出口端第二传感器50B来感测流管10的运动，并且以本领域技术人员所熟悉的方式分别把它们转换为相应的第一和第二传感器信号S1和S2。传感器50A、50B可以是如图1中示意性所示执行相关振动测量的电力速度传感器，或例如电力位移传感器或加速度传感器。运用阻力或压力应变计的传感器系统或光电传感器系统可以被使用来代替电力传感器系统。

如重复所述，对于一个单一流体密度值，流管10也可以通过阻尼器200来保持动态平衡，但最好是对于一个非常有限的流体密度范围，参照图13b。但是，在密度ρ内的振动过程中，流管10将会从它的静止位置进行横向位移，在图3a到3d中通过纵轴L来体现，也就是在处于高于上述流体密度值的高密度ρ时沿着其自身振动的方向位移，如图3c示意性所示，而在处于低于流体密度值的低密度ρ时沿着可以由阻尼器20’实施的内支承系统20振动的方向位移，如图3d中所示。

为了改善传感器的动态平衡，特别地适合于具有很大变密度ρ的流体，传感器还包括一个尽可能刚性地固定于入口管部分11的第一悬臂15和一个尽可能刚性地固定于出口管部分12并优选地与悬臂15形状相同的第二悬臂16。

根据本发明，优选地相对于流管10的中线对称设置的两个悬臂15和16，当振动流管10连同阻尼器20’(如果有的话)从它的静止位置进行横向位移时，用来分别在流管10的入口管部分11和出口管部分12，特别是流管10的邻接处，动态地产生弯矩。为此目的，悬臂15和悬臂16被完全和/或不完全地分别连接在入口管部分11的出口端11#和出口管部分12的入口端12#，例如通过焊接或夹紧。

如图1和2中示意性所示，两个悬臂15、16如此优选地尽可能接近流管10安置于传感器中，从而使悬臂15的重心M₁₅和悬臂16的重心M₁₆被隔开，并且特别地与流管10处于一条直线。按照此方式，通过设置于各自的固定点即出口端11#和入口端12#，偏心地也就是不在关联的重心M₁₅、M₁₆上的悬臂15、16来产生惯性力矩。这些惯性力矩反过来促使悬臂15、16围绕其各自的几乎固定的重心M₁₅、M₁₆振荡，因而推动出口端11#另外围绕垂直于流管10的横向位移运动和纵轴L的第一虚转轴D15发生扭转，以及入口端12#围绕一个基本上平行于第一虚转轴的第二虚转轴D16发生扭转，参见图3c和3d。

在图4中放大显示的出口端11#的扭转促使至少部分的入口端管部分11另外发生弯曲，它与流管10的位移运动V的方向相反，并且与一个单轴的、横向力自由的、因此剪应力自由的弯曲相对应；类似地，出口管部分12沿与位移运动V相反的方向弯曲。

根据本发明的检验结果，入口端和出口端管部分11、12的这种弯曲可以通过例如计算机辅助模拟计算或通过实验测量加以最优化，以使上述振动流管10内的横向力Q1完全地或至少部分地通过由弯曲产生的反作用力Q2得到平衡，从而不再有通过振动流管10和可能同样振动的内支承系统20所产生的横向力作用于连接管道上。由合成弯矩引起的连接管道的任何变形可以通过支承系统30，例如通过一个适当的高挠度刚度的上述传感器箱30’来容易地加以抑制。

本发明也以令人惊奇的识别技术而证实通过不受上述有效模式中的流管10的瞬间振动幅度和/或频率限制的入口管部分11和出口管部分12的适当变形，也就是通过相应偏移线路的适当形式，沿纵轴L的每单位长度的力值和动量值可以如下方式置于传感器中，即可以产生与振动流管10中产生的横脉冲反相的横脉冲使它们相互抵消，因而振动流管10产生的横向力Q1可以通过由变形入口端管部分11和变形出口端管部分12产生的横向力Q2基本上得到平衡。

在本发明另外的优选实施例中，悬臂15如此成型并连接于流管10，即其重心M₁₅基本上位于入口端管部分11一半长度的区域，而悬臂16如此成型并连接于流管10，即其重心M₁₆基本上位于出口端管部分12一半长度的区域。

为了产生惯性力矩，如图1中所示，悬臂15具有一个带有成型于其上、远离出口端11#的悬臂块15B的悬臂托架15A，类似地，悬臂16具有一个带有成型于其上远离入口端12#的悬臂块16B的悬臂托架16A。悬臂块15B和16B如此设定从而能够响应流管10的横向偏移、因此分别响应于入口和出口端11#和12#的横向偏移而发生扭转，但是悬臂块在以悬臂15、16的具体机械几何参数为基础上，以平移的方式基本上保持在各自的静止位置。通过相应的方式，尽管流管10从其给定的静止位置进行横向位移，两个悬臂15、16各自的重心M₁₅和M₁₆仍基本上保持在它们的静止位置；因而把它们作为产生上述弯矩的悬臂15、16转动的中心。

两个悬臂15、16中的每一个优选地夹紧于一端，即也如图1到4所示它们仅分别连接于出口和入口端11#和12#。然而，为了减少任何不必要的振动模式，如图4中示意性所示可以设置另外的弹簧和/或阻尼元件固定于各自的悬臂块15B、16B以及传感器箱30’，来使悬臂15、16的重心M₁₅和M₁₆在它们各自的静止位置保持稳定。

对具有上述特种钢流管的传感器进行的实验表明，例如，悬臂块15B、16B中的每一个对于任何的横向位移都应该是尽可能迟钝，特别地相比于流管10，因此应该有利地选择为流管10质量的大约5倍大。而令人惊讶的是两个悬臂块15B、16B和它们的悬臂托架15A、16A可以是成比例的、几乎与在运行中所预期的振动流管10的振动频率无关；这不仅必须确保悬臂块15B制作得尽可能重，特别地要重于流管10，而且如上面所指出的，悬臂托架15A、16A要制作得尽可能刚硬。

为使将发生扭转的悬臂块具有尽可能小的阻力，悬臂15和16优选地以如下方式成型并连接于流管10，即上述惯性力矩和各自关联的悬臂块15B、16B的商尽可能低。经研究显示，如果流管10如上所述用特种钢制成，悬臂15和16应该如此成型并分别连接于入口端管部分11和出口端管部分12，即上述商低于10^-4kg·m²/kg。此商可以方便地通过把悬臂15B和16B设置成加长的棱柱形或圆柱形来非常精确地设定，在图3a到3d和4中通过它们各自的横截面加以表现，并且经经由悬臂15A和16A分别把它们以如下方式连接到入口端和出口端管部分11和12，即相应于关联的悬臂块15B和16B的最小主惯性矩的各自的惯量主轴平行于上述转轴D₁₅、D₁₆。

上述商也可加以动态地最小化来作为流管10的横向位移运动V的函数。为了实现之，在本发明另外的优选实施例中，悬臂15B和16B至少部分地做成易曲的，例如通过构造如图1中示意性所示大致平行于转轴D15、D16的凹槽。

此外，悬臂15和16优选地设计成这样从而其托架15A和16A分别具有比入口端和出口端管部分11和12的挠度刚度更大的挠度刚度，并且优选地至少三倍于之。为此目的，悬臂15A、16A可以是例如管状的，如关于阻尼器20’已述的那样；因而，它们可以分别连接于入口端和出口端管部分11和12，与流管10共轴并且与阻尼器20’成一直线，如果提供有后者的话。在这种情况下，悬臂托架15A、16A和阻尼器20’可以由单管状半成品制成一个部分或者由例如两个半管制成两个部分。上述的挠度刚度比也可以例如通过选择适当长度的入口端和出口端管部分11、12来确定。

然而，使发明者感到意外的是，经证实适合于入口端管部分11和出口端管部分12的弯矩也可以通过悬臂托架15A、16A在某些限制内有效地弹性变形来充分精确地产生。因而悬臂块15B、16B可以设计成受限几乎不发生扭转，停留在其给定的静止位置，优选地相对远离流管10。在上述情况下悬臂15A、16A是管状的，托架可以是例如纵槽形用来设置其挠度刚度和上述商。

从以上说明容易明了，根据本发明的传感器通过大量可能的设置来表现其特征，这些设置使本领域技术人员能够特别地依照外部或内部安装尺寸的说明书来获得在流管10和如果提供有的阻尼器20’之内逐渐形成的横向力的高质量平衡。

Claims

1.一种用于管道中流动流体的振动式传感器，所述的传感器包括：

在运行中振动来传导流体的流管，所述的流管经由入口端管部分和出口端管部分与管道相连通，并且由于在传感器中产生横脉冲所以所述的振动流管至少暂时地从一个给定的静止位置进行横向位移；

用来驱动流管的激励系统；

用来感测流管振动的传感器系统；

固定于出口端管部分用来产生使出口端管部分弹性变形的弯矩的第二悬臂，

有了如此所述的弯矩，从而在变形入口端管部分和变形出口端管部分中产生反向于振动流管中所产生的横脉冲的脉冲。

2.权利要求1中所述的传感器，其特征在于，变形入口端管部分和变形出口端管部分基本上沿着与流管的横向位移相反的方向进行弯曲。

3.如权利要求1和2至少一个中所述的传感器，其特征在于，第一悬臂具有一个刚性固定于入口端的悬臂托架和成型于其上的悬臂块；

第二悬臂具有一个刚性固定于出口端的悬臂托架和成型于其上的悬臂块。

4.一种用于管道中流动流体的振动式传感器，所述的传感器包括：

振动运行来传导流体的流管，所述的流管经由入口端管部分和出口端管部分与管道相连通，并且由于在流管中产生横向力所以所述的振动流管至少暂时地从一个给定的静止位置进行横向位移；

用来驱动流管的激励系统；

用来感测流管振动的传感器系统；

用来产生使入口端管部分弹性变形的弯矩的第一悬臂，所述的第一悬臂具有一个刚性连接于入口端的悬臂托架和成型于其上的悬臂块；和

用来产生使出口端管部分弹性变形的弯矩的第二悬臂，所述的第二悬臂具有一个刚性连接于出口端的悬臂托架和成型于其上的悬臂块，

第一悬臂的悬臂块和第二悬臂的悬臂块都与流管、入口端管部分和出口端管部分隔开，并且第一悬臂的悬臂托架和悬臂块以及第二悬臂的悬臂托架和悬臂块如此相互适应，从而使得尽管流管从其给定的静止位置进行横向位移，而位于入口端管部分区域内的第一悬臂的重心和位于出口端管部分区域内的第二悬臂的重心仍基本上保持在一个静止位置。

5.如权利要求1到4至少一个中所述的传感器，其特征在于，流管基本上是直的。

6.如权利要求1到5至少一个中所述的传感器，其特征在于，振动流管进行弯曲振动。

7.如权利要求1到6至少一个中所述的传感器，其特征在于，两个悬臂中的每一个至少与流管一样重。

8.如权利要求1到7至少一个中所述的传感器，其特征在于，

传感器包括一个连接于流管入口端和出口端上的阻尼器。

9.如权利要求8中所述的传感器，其特征在于，阻尼器是管状的。

10.如权利要求5和8中所述的传感器，其特征在于，流管至少部分地被阻尼器所围绕。

11.如权利要求10中所述的传感器，其特征在于，流管和阻尼器是同轴的。

12.如权利要求8到11至少一个中所述的传感器，其特征在于，凹槽成型于阻尼器内。

13.如权利要求8到12至少一个中所述的传感器，其特征在于，分离的第一和第二质量块连接于阻尼器。

14.如权利要求13中所述的传感器，其特征在于，连接于阻尼器的质量块是环形的并且与阻尼器同轴。