CN1544891A - 科里奥利质量流量计的检测装置 - Google Patents

Abstract

科里奥利(Coriolis)质量流量计的检测装置，属于流量、质量流的测量装置，用于提高测量灵敏度、降低对检测管的一致性要求；本发明检测管中间部位装有电磁激振器，检测管的对称侧装有振动传感器，检测管直管段部分或者检测管与工艺管道的连接部分由波纹金属软管组成，检测管的对称两侧装有弹性支承装置。本发明大幅度提高测量灵敏度、大大降低对检测管一致性的要求，加工难度、生产成本下降、维修性提高，系统功耗降低。

Description

科里奥利质量流量计的检测装置

技术领域

本发明属于流量、质量流的测量装置。

背景技术

现有的科里奥利(Coriolis)质量流量计均有一段单管或平行双管的检测管，检测管中间部位装有电磁激振器，检测管的对称侧装有振动传感器，工作时，检测管以某种模式振动，流体流过此检测管时，会造成检测管两侧的振动运动在时间相位上有微小差别，此相位时间差的大小与检测管中质量流量的大小成正比，检测出此时间相位差的大小就实现了对质量流量的直接测量。检测管有U形，Ω形，以及直管形，圆环形等。

现有技术中，检测管是刚性管且与工艺管道的连接也是刚性连接；另外有专利“有波纹流动管的科里奥利(Coriolis)流量计”(公开号CN1258348A，申请号98805655.0)，检测管的部分管段是由波纹管组成。这种设计虽然在灵敏度上比原有全刚性管灵敏度有所改善，但仍然有不足之处：波纹管无保护性外壳，因而其耐压能力有限，也易遭受损伤，造成检测管泄露事故；灵敏度的提高有限；检测管结构中缺少弹性支承机构，其动力学特性的改变调整比较困难。

发明内容

本发明提出一种科里奥利(Coriolis)质量流量计的检测装置，采用检测管包含波纹金属软管(以下均简称金属软管)或是检测管与工艺管道的连接通过波纹金属软管相连的设计，使流量计对质量流量测量的灵敏度较之刚性连接和有波纹管的检测管的流量计能有大幅度的提高，并且将一致性的要求集中于金属软管上，而对检测管本身的一致性要求大为降低，因而使加工更为简便。

本发明的一种科里奥利(Coriolis)质量流量计的检测装置，包括一根或者两根相同的检测管，检测管中间部位装有电磁激振器，检测管的对称侧装有振动传感器，其特点在于：

(1)所述检测管直管段部分由波纹全金属软管组成，所述波纹金属软

管为金属波纹软管外套有钢丝或钢带编织网套的柔性软管；

(2)所述检测管的对称两侧装有弹性支承装置。

所述的科里奥利(Coriolis)质量流量计的检测装置，其进一步特征在于述检测管与工艺管道的连接部分由波纹金属软管组成。

所述的科里奥利(Coriolis)质量流量计的检测装置，所述弹性支承装置可以包括弹性元件和连接器，弹性元件弯成封闭圆弧形，封闭圆弧形上缘与上连接器或直接与基座相连接，封闭圆弧形下缘与下连接器相连接，下连接器用于将被支承的检测管固定。

本发明检测管结构形状仍同现有技术一样，采用单根或双根管，形状可为U形，Ω形，直管形，半圆形。但检测管的部分管段采用金属软管；或是刚性检测管与工艺管道的连接由金属软管来相连。连接形式可是焊接，或是法兰，或是某种快速接头，这主要由管道通径大小，工作介质以及耐压要求等因素确定。

必须强调的是，金属软管与普通金属波纹管有着本质区别，主要为：

(1)虽然两者均有波纹，但金属软管的形状，成型工艺与普通波纹管完全不同；

(2)金属软管是柔性的，而普通波纹软管可有较大的抗径向弯曲刚度。相同几何尺寸(即通径、有效长度)的金属软管与普通波纹管的特性完全不同，如以悬臂梁模型讨论时，其自由端在径向振动上的力学特性上是完全不同的。

(3)金属软管结构与普通波纹管不同，前者外部有一层或多层钢丝或钢带网套，使金属软管能承受更高的介质压力，也可防护内部的波纹管体免受机械损伤，还能提高其耐磨损性能。而普通波纹管没有任何外保护结构。

因此，本发明中采用金属软管的技术与现有技术中的普通波纹管技术是完全不同的设计概念和技术方法。本发明中检测管包含有金属软管后，检测管的振动力学特性上表现出刚度大幅度降低的特点。为使检测管能够以某种模式振动而能继续利用科氏检测质量流量的力学原理，本发明还包含另一必不可少的设计，这就是本检测管的对称两侧或是中心点处，采用弹性支承装置，以使检测管的振动动力学特性满足科氏质量流量检测原理的要求。

本发明的特点体现为：

(1)能大幅度提高测量灵敏度，使得低密度介质的流量的测量成为可能。

(2)大大降低了对检测管一致性的要求，使加工难度，生产成本下降。

(3)振动激励力下降，使系统功耗降低，也可提高仪表防爆性能。

(4)弹性支承可选用恒弹合金弹性元件，因而能保证检测管振动动力学特性在一个较宽的温度范围内稳定。

(5)通过特别设计的弹性支撑调整机构使得弹性支承特性能够方便地进行调整，因而使振动频率点能被改变，以工作在一个最佳频率点上。同时，除闭环自激振荡方式外，还可选用开环它激工作方式。

(6)金属软管两端配用有装/卸都较方便的连接接头，因而当检测管或软管本身有故障需要更换时，可方便地予以拆卸和安装，而不需拆卸整个仪表管道系统，使维修性大为提高。

附图说明

图1为本发明的一种实施例上俯视图；

图2为图1的正视图；

图3为本发明所采用的波纹金属软管结构示意图；

图4为图2的A-A剖面示意图，反映一种弹性支承的具体结构。

具体实施方式

现结合图1、图2以一种双U型管式的检测管为例说明本发明的一种实施方式。图1中01为刚性检测管的圆弧段，04，11是刚性检测管的直管段，图2中18是下U型管的一侧管段，上U型管的对称侧未能绘出。由01，04，11组成的刚性检测管通过金属软管05，10与工艺管道06，09相连，金属软管05，10也成为检测管的有效一部分，工艺管道通过夹座07，08安装于基座上。03，12便是配合软管05，10柔性变形而设计的弹性支承装置。14是驱动检测管振动的电磁激振器，02，13是振动运动传感器以获取振动信号。图2中，构成下U型管的直管段18、金属软管17、工艺管道16通过夹座15安装与基座上，并由弹性支承装置19支承，下U型管的对称侧未能绘出。这样，当14产生激振力时，两上下检测管11，18作音叉式振动，02，13获取的振动信号送电路系统进行处理，求得相位时间差，再经标度变换，就可得到质量流量的测量结果。

该仪表系统的设计中，除金属软管和弹性支承外，其余均是现有的关于科氏流量计已知技术中为公众所熟悉的零部件，故以下仅对金属软管和弹性支承作具体描述。

图3所示为波纹金属软管的结构示意图。波纹金属软管是在波纹管体20上，编制一层或几层钢丝或钢带网套21，其两端再配以与管系或设备相联接的各种接头22而组成的柔性软管。

波纹管体是一种在径向上具有螺旋形或环行波纹的薄壁不锈钢管道，用以通流介质。由于其径向具有波纹，故其有良好的挠曲性能。

这种波纹管体虽然其径向承压能力强，但其在轴向力作用下，便会产生伸长，故大大限制了波纹金属软管的承载能力。为此，在波纹管体上编织一层或多层不锈钢丝或钢带网套，主要用以承受介质压力引起的轴向力，使波纹金属软管的承载能力大为提高。同时，钢丝编织网套，还可以防护波纹管受到机械性损伤和提高耐摩擦性能。

接头与波纹管体、钢丝网套焊接在一起，用于与管系或设备相联接。接头大体分为螺纹式、法兰盘式和快速接头式三类。这些接头可以两两结合，构成不同联接形式的波纹金属软管。接头一般采用不锈钢制作。但也可以采用碳钢法兰及铜质快速接头。显然，将其一端连接工艺管道，另一端连接检测管，则其可有极小的抗弯刚度产生沿Y轴方向上下的挠曲变形，因此，当科氏力作用于检测管上时，能造成较大的相位时间差，从而使这种方案设计的流量计对质量流量的检测有很高的灵敏度。

金属软管的通径和检测管通径相同，而有效长度则须结合振动动力学特性、弹性支承的设计以及交变疲劳寿命等因素来确定一个合理值，以使得最大交变变形条件下，金属软管的应力满足交变疲劳安全性能要求；配合所采用的弹性支承，使得整个检测管整个系统动力学特性(如谐振频率等)符合质量流量检测的要求。

图4所示为图2中A-A取向的剖面示意图，反映弹性支承的一种具体设计。上下两管的弹性支承结构完全相同，差别仅在于上管的弹性元件初始受拉，而下管的弹性元件初始受压。现以上管弹性支承为例具体描述。

螺栓23、25将连接器26与弹性元件片28相连接，检测管27与连接器26的相连可以是焊接方式或是由高强度粘接胶粘接。连接器圆弧部分的曲率半径大小不同可起到微调弹性特性的作用。连接螺栓24将弹性元件片28与上支乘基座29相连接，弹性元件片28可选用恒弹合金制成，其两端在与24配套的螺钉孔处形成长条形安装孔，以使弹性元件片28可以拉紧或放松，达到调整的目的。

Claims (3)

1、一种科里奥利质量流量计的检测装置，包括一根或者两根相同的检测管，检测管中间部位装有电磁激振器，检测管的对称侧装有振动传感器，其特征在于：

(1)述检测管直管段部分由波纹金属软管组成，所述波纹金属软管为金属波纹软管外套有钢丝或钢带编织网套的柔性软管；

(2)述检测管的对称两侧装有弹性支承装置。

2、如权利要求1所述的科里奥利质量流量计的检测装置，其特征在于所述检测管与工艺管道的连接部分由波纹金属软管组成。

3、如权利要求1或2所述的科里奥利质量流量计的检测装置，其特征在于所述弹性支承装置包括弹性元件和连接器，弹性元件弯成封闭圆弧形，封闭圆弧形上缘与上连接器或直接与基座相连接，封闭圆弧形下缘与下连接器相连接，下连接器用于将被支承的检测管固定。

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