CN201110775Y

CN201110775Y - 用于科里奥利质量流量计的蝇拍形振动管传感器

Info

Publication number: CN201110775Y
Application number: CNU2007201885525U
Authority: CN
Inventors: 王念
Original assignee: Chongqing Endurance Industry Stock Co Ltd
Current assignee: Chongqing Endurance Industry Stock Co Ltd
Priority date: 2007-12-19
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2017-12-19

Abstract

本实用新型公开了一种用于科里奥利质量流量计的蝇拍形振动管传感器，它包括：振动管、隔振件、温度传感器、两个检测组件和驱动组件，其特征在于：所述的振动管采用七个直线段和六个圆弧段顺次交替连接，光滑过渡且左右对称形如蝇拍；驱动组件和检测组件均置于振动管的直线段部分；通电后，驱动组件在电磁作用下而产生运动绕XX′轴振动，当有流体通过时，由于科氏力的作用而使振动管产生扭转变形，扭转角θ≠0；两检测组件检测到的信号存在一个与θ成正比的相位差，该相位差与质量流量成正比；本实用新型的有益技术效果是：使质量流量计的灵敏度提高，具有更好的定位精度和装配工艺性。

Description

用于科里奥利质量流量计的蝇拍形振动管传感器

技术领域

本实用新型涉及一种科里奥利质量流量计，尤其涉及一种用于科里奥利质量流量计的蝇拍形振动管传感器。

背景技术

科里奥利(Coriolis)质量流量计是一种直接测量流体质量流量的流量计，是利用流体流过振动管时产生的科里奥利效应对管道两端振动相位或幅度的影响来测量流过管道的流体质量的。相位差与流过测量管道的质量流量成正比。

已公知的科里奥利力的大小计算公式为：

Fc＝2mωV..........................................①

式中：Fc-----振动管所受的科氏力；

m-----流体质量；

ω-----振动管的振动频率；

V-----振动管内流体的流速。

又，θ＝Fc·d/K....................................②

式中：θ-----振动管受科氏力产生的扭转角(参见附图1)

Fc-----振动管所受的科氏力；

d-----两检测组件在水平方向的距离，即Fc的力臂；

K-----扭转刚度，与振动管材质、管长、管壁等结构有关的量(一旦振动管结构选定，即为定值)。

而在一个实际的测量系统中，流体质点作用在测量管上的科氏力Fc很小。从上式②中可以看出，由Fc而能产生的振动管扭转角，即变形量也就更微小，这给精确测量带来了很大的困难。要增大Fc，只有通过加大ω或V来实现。如加大ω，即提高振动管的振动频率，会严重影响测量管的寿命；而加大V，就是增加流速，必然会增大流量计对整个系统的压力损失。这些因素对测量系统来讲，都是必须避免的。所以，如何尽可能地提高其灵敏度，同时提高振动管的安装有好的工艺性，就使管形的设计成为了关键。

利用该原理而制成的流量计自问世以来，先后出现了多种管形的振动管，如双U形管、双Ω形、双B形、双J形、双短U形、双T形、双水滴形等。它们在灵敏度、两根振动管的安装工艺性两个方面，均未能实现兼顾。

发明内容

本实用新型提供了一种灵敏度高、安装工艺性好的用于科里奥利质量流量计的蝇拍形振动管传感器。

该种用于科里奥利质量流量计的蝇拍形振动管传感器，它包括：振动管、隔振件、温度传感器、两个检测组件和驱动组件，其创新点在于：所述的振动管采用七个直线段AB、CD、EF、GH、JK、LM、NP和六个圆弧段BC、DE、FG、HJ、KL、MN顺次交替连接，光滑过渡且左右对称形如蝇拍；直线段和圆弧段的连接顺序按AB、BC、CD、DE、EF、FG、GH、HJ、JK、KL、LM、MN、NP连接；两个检测组件分别固定在直线段EF、JK段，并相对于YY′轴对称；隔振件两端分别固定在直线段AB、NP段；驱动组件固定在直线段GH的中点处，该中点与振动管所构成的蝇拍形框中心线YY′共线。

所述的六个圆弧段，各圆弧段圆弧半径相等，都为振动管外径的3～5倍。

七个直线段和六个圆弧段之间的长度关系可由以下公式计算得出：

直线段长度：

CD＝LM＝(L₂/2-2Rcosα-L₁/2)/sinα

AB＝NP＝H-R-h-2R sinα-CDcosα

EF＝JK

GH＝L₂-2R

圆弧段弧长：

BC＝DE＝KL＝MN＝πR/3

FG＝HJ＝πR/2

其中L₁：振动管液体出口和入口处管中心轴间距；

L₂：直线段EF、JK段中心轴间距；

H：振动管所组成的蝇拍框顶端和液体出、入口下端面间距；

h：直线段EF段或JK段轴向长度；

R：各圆弧段圆弧半径长度；

α：各圆弧段对应的圆心角角度。

本实用新型的有益技术效果是：使质量流量计的灵敏度提高，具有更好的定位精度和装配工艺性。

附图说明

附图1，科氏力使振动管产生扭转变形示意图；

附图2，本实用新型振动管的形状示意图；

附图3，本实用新型振动管的实施例示意图；

附图4，应用本实用新型振动管的质量流量传感器结构正视图；

附图5，应用本实用新型振动管的质量流量传感器结构侧视图；

附图中：振动管1、隔振件2、温度传感器3、检测组件4、驱动组件5、直线段AB、CD、EF、GH、JK、LM、NP、圆弧段BC、DE、FG、HJ、KL、MN、科氏力Fc、科氏力力臂d、扭转角θ。

具体实施方式

参见附图2、附图3、附图4，一种用于科里奥利质量流量计的蝇拍形振动管传感器，它包括：振动管1、隔振件2、温度传感器3、两个检测组件4和驱动组件5，其特别之处在于：所述的振动管1采用七个直线段AB、CD、EF、GH、JK、LM、NP和六个圆弧段BC、DE、FG、HJ、KL、MN顺次交替连接，光滑过渡且左右对称形如蝇拍；直线段和圆弧段的连接顺序按AB、BC、CD、DE、EF、FG、GH、HJ、JK、KL、LM、MN、NP连接；两个检测组件4分别固定在直线段EF、JK段，并相对于YY′轴对称；隔振件2两端分别固定在直线段AB、NP段；驱动组件5固定在直线段GH的中点处，该中点与振动管1所构成的蝇拍形框中心线YY′共线。

所述的六个圆弧段，各圆弧段圆弧半径相等，都为振动管1外径的3～5倍。

直线段长度：

CD＝LM＝(L₂/2-2Rcosα-L₁/2)/sinα

AB＝NP＝H-R-h-2R sinα-CDcosα

EF＝JK

GH＝L₂-2R

圆弧段弧长：

BC＝DE＝KL＝MN＝πR/3

FG＝HJ＝πR/2

其中L₁：振动管1液体出口和入口处管中心轴间距；

L₂：直线段EF、JK段中心轴间距；

H：振动管1所组成的蝇拍框顶端和液体出、入口下端面间距；

h：直线段EF段或JK段轴向长度；

R：各圆弧段圆弧半径长度；

α：各圆弧段对应的圆心角角度。

其中L₁、L₂、H、h、R、α的值可根据具体情况取值。

参见附图1、附图4，本实用新型工作原理如下：在流量变送器(电源)提供驱动电源后，驱动组件5在电磁作用下而产生运动绕XX′轴振动。当无流量通过时，两个检测组件4只检测到该振动信号，此时两路信号同相位，扭转角θ＝0。当有流体通过时，由于科氏力的作用而使振动管产生扭转变形，即在原振动运动的基础上，叠加一扭转运动，扭转角θ≠0。两个检测组件4检测到的信号存在一个与θ成正比的相位差，该相位差与质量流量成正比。

实施例：

参见附图3，振动管1各直线段、圆弧段参数取值如下：L₁＝45mm、L₂＝160mm、H＝220mm、h＝30mm、R＝40mm、α＝60°；

则各直线段长度为：

CD＝LM＝(L₂/2-2Rcosα-L₁/2)/sinα＝20.2mm；

AB＝NP＝H-R-h-2Rsinα-CDcosα＝70.6mm；

EF＝JK＝30mm； GH＝L₂-2R＝80mm；

各圆弧段弧长为：

BC＝DE＝KL＝MN＝πR/3＝41.9mm；FG＝HJ＝πR/2＝62.8mm；

本传感器振动管1有两根，其形状一致并平行安装，且左右相对于YY′轴对称；采用这种结构可以在一定程度上降低外界在垂直于纸平面上的振动干扰对传感器的影响。

振动管1直线段EF、JK部分，分别安装两个检测组件4，并相对于YY′轴对称(两个检测组件4均是永久磁铁和线圈的组合)；EF、JK部分是本振动管1到YY′扭转轴距离最远的直线段，在相同的驱动力(由二次装置及驱动组件5实现)作用下，产生的科氏效应最显著的部分，从而达到提高仪表灵敏度的要求，同时，直线段相对于曲线段来讲，具有更好的定位精度和装配工艺性。

振动管1直线段GH的中点处安装驱动组件5(永久磁铁和线圈的组合)，该中点与中心线YY′共线；这样，当变送器提供驱动电源，使驱动组件5由于电磁作用而产生运动时，只绕XX′轴旋转，而不作YY′轴方向的扭转运动，从而不致引起附加的测量误差。因为关于YY′轴方向扭转角的大小将直接影响科氏力质量流量计的对质量流量的测量值。

振动管1直线段AB和NP上安装有隔振件2，XX′旋转轴通过该件上平面，从而在一定程度上降低外界在平行于YY′轴平面上的振动干扰对传感器的影响。

在隔振件2上装有温度传感器3，用于对流体介质温度的测量，以及补偿因温度变化导致振动管1弹性模量变化而引起的测量误差。

综上所述，振动管1、驱动组件5、两个检测组件4、隔振件2、温度传感器3以及相应的支撑构架和壳体(支撑构架和壳体略)一起构成质量流量传感器。

Claims

1、一种用于科里奥利质量流量计的蝇拍形振动管传感器，它包括：振动管(1)、隔振件(2)、温度传感器(3)、两个检测组件(4)和驱动组件(5)，其特征在于：所述的振动管(1)采用七个直线段(AB、CD、EF、GH、JK、LM、NP)和六个圆弧段(BC、DE、FG、HJ、KL、MN)顺次交替连接，光滑过渡且左右对称形如蝇拍；直线段和圆弧段的连接顺序按(AB、BC、CD、DE、EF、FG、GH、HJ、JK、KL、LM、MN、NP)连接；两个检测组件(4)分别固定在直线段(EF)、(JK)段，并相对于YY′轴对称；隔振件(2)两端分别固定在直线段(AB)、(NP)段；驱动组件(5)固定在直线段(GH)的中点处，该中点与振动管(1)所构成的蝇拍形框中心线YY′共线。

2、根据权利要求1所述的用于科里奥利质量流量计的蝇拍形振动管传感器，其特征在于：所述的六个圆弧段，各圆弧段圆弧半径相等，都为振动管(1)外径的3～5倍。

3、根据权利要求1所述的用于科里奥利质量流量计的蝇拍形振动管传感器，其特征在于：七个直线段和六个圆弧段之间的长度关系可由以下公式计算得出：

直线段长度：

CD＝LM＝(L₂/2-2Rcosα-L₁/2)/sinα

AB＝NP＝H-R-h-2R sinα-CDcosα

EF＝JK

GH＝L₂-2R

圆弧段弧长：

BC＝DE＝KL＝MN＝πR/3

FG＝HJ＝πR/2

其中L₁：振动管(1)液体出口和入口处管中心轴间距；

L₂：直线段(EF)、(JK)段中心轴间距；

H：振动管(1)所组成的蝇拍框顶端和液体出、入口下端面间距；

h：直线段(EF)段或(JK)段轴向长度；

R：各圆弧段圆弧半径长度；

α：各圆弧段对应的圆心角角度。