CZ553588A3

CZ553588A3 - rate of flow measuring arrangement

Info

Publication number: CZ553588A3
Application number: CS885535A
Authority: CZ
Inventors: Jozsef Ing Alesz; Lajos Ing Balasz; Zoltan Ing Biro; Istvan Ing Glodi; Attila Ing Kapusy; Andras Ing Kiss; Sandor Ing Kun; Peter Ing Salamon; Lazslo Ing Szabo; Zoltan Ing Toth; Zoltan Ing Varga
Original assignee: Mmg Automatika Muvek
Priority date: 1988-08-09
Filing date: 1988-08-09
Publication date: 1993-04-14
Also published as: CZ283747B6

Abstract

A flow pipe (18) is in the form of a symmetrical loop allowing for a change in flow direction through more than 360 deg. A vibrator (50) attached to the flow pipe vibrates the pipe at a resonant frequency higher than the noral resonant frequency of the pipe. @(Dwg.No.1)@

Description

Vynález se týká zařízení a_ gpůpofou pro měření průtoku proudu tekutiny typu, který má alespoň jednu průtočnou trubku, která osciluje v příčném směru k proudu tekutiny, čímž vzniká Coriolisova síla jako reakce tekutiny vůči průtočné trubce. Čidla snímají výsledný pohyb průtočné trubky způsobený použitím oscilace a Coriolisovou silou, přičemž signály čidel se zpracovávají, čímž se stanoví průtok průtočnou trubkou.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring the flow rate of a fluid stream of the type having at least one flow tube that oscillates transversely to the fluid flow, thereby producing a Coriolis force in response to the flow tube. The sensors sense the resulting flow tube movement caused by the use of oscillation and Coriolis force, whereby the sensor signals are processed to determine the flow through the flow tube.

Měřicí zařízení Coriolisova typu pro měření průtoku pracují na principu, že tekuté médium proudící trubkou, když je vystaveno vychylování příčně ke směru proudu média, reaguje měřitelnou silou (Coriolisovou silou) na stěny trubky. Coriolisova síla vzniká při proudění pohybujícím se po okamžitě se měnící zakřivené dráze a působí silou, která je přímo úměrná průtoku tekutiny trubkou.Coriolis type flow measurement devices operate on the principle that the liquid medium flowing through the tube, when subjected to a deflection transverse to the direction of flow of the medium, reacts with a measurable force (Coriolis force) on the tube walls. The Coriolis force is generated by a flow moving along an instantaneous curved path and exerts a force proportional to the fluid flow through the tube.

Protože je Coriolisova síla závislá pouze na průtoku tekutiny a oscilaci a její účinek na trubku je inte3 grací síly vyvozené podél celé délky trubky, měření Coriolisovy síly je nezávislé na fyzikálních vlastnostech tekutiny, jako je hustota a rychlost. Při oddělení účinku Coriolisovy síly od celkového pohybu trubky během činnosti, může být provedeno stanovení odpovídajícího průtoku.Since the Coriolis force is dependent only on fluid flow and oscillation and its effect on the tube is the integration of the force exerted along the entire length of the tube, the Coriolis force measurement is independent of the physical properties of the fluid such as density and velocity. By separating the effect of the Coriolis force from the overall movement of the tube during operation, a corresponding flow rate determination can be made.

Jedno provedení měřicího zařízení průtoku Corioliso va typu je objasněno v pat. spisech US č. 4 422 338, č.One embodiment of a Corioliso flow measurement device of the type is illustrated in U.S. Pat. U.S. Pat. No. 4,422,338;

491 025 a Re 31 450. V každém z těchto spisů je znázorněna trubka v podstatě tvaru U, která má tuhým spojením připevněnu průtočnou trubku, která vyčnívá z pevné montážní polohy, takže vytváří opěrnou konzolu. Zahnutý konec relativně tuhé konstrukce konzoly je rozkmitán kolmo k rovině trubky tvaru U a Coriolisova síla se měří na každém konci opačných ramen tvaru U.491,025 and Re 31,450. In each of these documents, a substantially U-shaped tube is shown having a flow pipe fixed by a rigid connection that protrudes from a fixed mounting position to form a support bracket. The bent end of the relatively rigid bracket structure is oscillated perpendicular to the plane of the U-shaped tube, and the Coriolis force is measured at each end of opposite U-shaped arms.

V pat. spise US č. 4‘ 491 025 objasněném výše, stejně jako v pat. spise US č. 4 127 028 je znázorněna konstrukce trubky, která má dvě shodně tvarované, umístěné u sebe, jako nosník tvaru U provedené průtočné trubky, který má doladovací účinek během oscilace.In Pat. No. 4 ‘491,025, as explained above, as in U.S. Pat. U.S. Pat. No. 4,127,028 discloses a tube construction having two identically shaped, stacked together as a U-shaped flow tube having a trimming effect during oscillation.

Každá z průtočných trubek tvaru U přijímá ekvivalentní a paralelní proud a je oscilována opačným způsobem. Výchylka průtočné trubky způsobená Coriolisovou si4 lou na dvou protilehlých oscilujících tvarech U je rovněž v opačném směru s Coriolisovou silou ve všech přileh lých bodech v podstatě stejné velikosti. Čidla namontova ná mezi přilehlými rameny trubky tvaru U měří v podstatě dvakrát výchylku způsobenou Coriolisovou silou v každé poloze na trubce vzhledem k tomuto vzájemnému postavení.Each of the U-shaped flow tubes receives equivalent and parallel current and is oscillated in the opposite way. The displacement of the flow tube caused by the Coriolis force on the two opposite oscillating U-shapes is also in the opposite direction with the Coriolis force at all adjacent points of substantially the same size. The sensors mounted between adjacent arms of the U-shaped tube measure substantially the displacement caused by the Coriolis force in each position on the tube relative to this relative position.

Podepření průtočné trubky vzdálené od pevného montážního bodu nebo vyčnívání pružné smyčky průtočné trubky daleko od jejího vstupu a výstupu způsobuje, že konstrukce trubky je nestabilní vzhledem k vibracím z okolního prostředí měřicího zařízení průtoku, které se přenášejí do průtočné trubky spolu s pracovní oscilací.Supporting the flow pipe remote from the fixed mounting point or protruding the flexible loop of the flow pipe away from its inlet and outlet causes the tube design to be unstable due to environmental vibrations of the flow measurement device that are transmitted to the flow tube along with the working oscillation.

V těchto několika příkladech nestabilita podepřené trubkové konstrukce zvýší vliv nežádoucích vibrací na průtočnou trubku stejně jako zhorší měření Coriolisovy síly.In these few examples, the instability of the supported tubular structure will increase the effect of undesirable vibrations on the flow tube as well as impair the Coriolis force measurement.

Vnější hluk, který vzniká mechanickým pohybem kolem přívodního potrubí nebo přímo v okolí měřicího zařízení, má často vibrační účinek na měřicí zařízení kmitočtu, který náleží do základního rezonančního kmitočtu průtočné trubky. Navíc nepřesnosti v oscilačním pohybu průtočné trubky způsobené nesrovnalostmi v konstrukci trubky, stejně jako přirozenost jejího vlastního oscilačního pohybu dále zhoršují měření Coriolisovy síly.The external noise generated by mechanical movement around the supply line or directly around the metering device often has a vibration effect on the frequency metering device that belongs to the fundamental resonant frequency of the flow pipe. In addition, inaccuracies in the oscillatory motion of the flow pipe caused by inconsistencies in the design of the pipe, as well as the nature of its own oscillatory motion, further impair the Coriolis force measurement.

Přídavné vibrace nad vibracemi pracovními použitými při činnosti měřicího zařízení a pohyb průtočné trubky, který není výsledkem Coriolisovy síly vzniklé jako reakce k použitým vibracím, se projevují jako nežádoucí hluk v signálech vydávaných čidly měřicího zařízení průtoku. Tyto nežádoucí vibrace, stejně jako poloha těžiště velmi ovlivňují určování průtoku a přesnost měřicího zařízení.Additional vibrations over the vibrations employed by the meter and the flow of the flow pipe that is not the result of the Coriolis force generated as a reaction to the vibrations used are manifested as undesirable noise in the signals emitted by the flow meter sensors. These undesirable vibrations, as well as the center of gravity position, greatly affect the flow rate determination and accuracy of the measuring equipment.

U známých Coriolisových měřicích zařízení pro měření průtoku se navíc objevil další problém týkající se zvýšení citlivosti při opatření průtočných trubek dlouhými roztažitelnými částmi blízko vstupu a výstupu měřicího zařízení pro zvýšení pružnosti průtočné trubky a tím zlepšení měřitelnosti Coriolisovy síly. Tato roztažení jsou patrná u obou patent, spisů US č. 4 127 028 ač. 4 559 833, z nichž poslední má průtočnou trubku tvaru S.In addition, the known Coriolis flow measurement devices have encountered another problem of increasing sensitivity when providing flow tubes with long extensible portions near the inlet and outlet of the flow tube measuring device to increase flow tube flexibility and thereby improve the measurability of the Coriolis force. These expansions are evident in both U.S. Pat. 4,559,833, the last of which has an S-shaped flow pipe.

Roztažitelné části celkově zvyšují hmotnost měřicího zařízení a způsobují rozložení hmoty průtočné trubky daleko od jejího upevnění. Rovněž mohou tyto roztažitelné části představovat vnitřní překážky proudění, které mohou dále omezit použitelnost měřicího zařízení v ur čitých aplikacích i omezit jeho přesnost.The expandable parts generally increase the weight of the measuring device and cause the mass flow of the flow pipe far from its attachment. Also, these extensible portions may constitute internal flow barriers that may further limit the usability of the measuring device in certain applications as well as limit its accuracy.

Dalším faktorem, který ovlivňuje citlivost a přesnost měřicího zařízení průtoku Coriolisova typu, je kmitočet oscilace použité u průtočné trubky pro zvýšení Coriolisovy síly. Průtočné trubky mají v podstatě pružnou konstrukci, která osciluje ve svém základním rezonančním kmitočtu. Avšak stroje v okolním prostředí měři čího zařízení Coriolisova typu mohou zvyšovat vnější vliv na konstrukci trubky, což může významně ovlivnit údaje čidel použitelných pro měření Coriolisovy síly a tím značně zmenšit přesnost a spolehlivost stanovení průtoku.Another factor that affects the sensitivity and accuracy of the Coriolis-type flow measurement device is the oscillation frequency used in the flow tube to increase the Coriolis force. The flow tubes have a substantially resilient structure that oscillates at its fundamental resonant frequency. However, machines in the environment of a Coriolis-type measuring device can increase the external influence on the tube design, which can significantly affect the data of the sensors usable for measuring the Coriolis force and thus greatly reduce the accuracy and reliability of the flow determination.

Celkově shrnuto, geometrie a vibrační charakteristiky známých měřicích zařízení průtoku Coriolisova typu často omezují měřitelnost Coriolisovy síly a/nebo citlivost měřicího zařízení průtoku, čímž omezují jeho použitelnost.In summary, the geometry and vibration characteristics of known Coriolis-type flow meters often limit the measurability of the Coriolis force and / or the sensitivity of the flow meter, thereby limiting its applicability.

Proto je cílem vynálezu vytvořit zlepšené zařízení a způsob pro měření průtoku se zlepšeným odstupem signálu měřitelné Coriolisovy síly od celkového (vnitřního i vnějšího) hluku na průtočné trubce a vytvoření pružnější průtočné trubky bez porušení její celistvostiTherefore, it is an object of the present invention to provide an improved device and method for measuring flow with an improved signal distance of measurable Coriolis force from total (internal and external) noise on a flow tube and to provide a more flexible flow tube without compromising its integrity

Vynález se tedy týká na jedné straně zařízení pro měření průtoku proudu tekutiny obsahujícího vstupní potrubí a výstupní potrubí pro proud tekutiny, alespoň jednu pružnou průtočnou trubku, která má upevněné montážní konce propojené se vstupním a výstupním potrubím, vibrátor pro oscilaci průtočné trubky příčně k ose průtočné trubky, čidla pro vysílání signálů odpovídajících oscilačnímu pohybu průtočné trubky a jednotku pro zpracování signálů pro stanovení průtoku z těchto signálů na bázi Coriolisovy síly jako reakce tekutiny vůči průtočné trubce. Podstatou vynálezu je, že průtočná trubka má tvar symetrické smyčky kolem montážních konců pro provedení změny směru proudu tekutiny o více než 360^ a vibrátor je umístěn na průtočné trubce v bodě blízkém montážním koncům.The invention therefore relates, on the one hand, to a device for measuring the flow of a fluid stream comprising an inlet conduit and an outlet conduit for the fluid flow, at least one flexible flow tube having fixed mounting ends connected to the inlet and outlet conduits. tubes, sensors for transmitting signals corresponding to the oscillating movement of the flow tube; and a signal processing unit for determining the flow from these signals based on Coriolis force in response to the flow tube. It is an object of the invention that the flow tube has a symmetrical loop shape around the mounting ends to effect a change in the direction of the fluid flow by more than 360 ° and the vibrator is located on the flow tube at a point close to the mounting ends.

Výhodné provedení zařízení podle vynálezu je takové, že montážní konce jsou umístěny navzájem blízko sebe, přičemž vzdálenost mezi vibrátorem na průtočné trubce a montážními konci je menší než maximální roztažení průtočné trubky od montážních konců.A preferred embodiment of the device according to the invention is such that the mounting ends are located close to each other, the distance between the vibrator on the flow tube and the mounting ends being less than the maximum expansion of the flow tube from the mounting ends.

Je výhodné, když má průtočná trubka těžiště umístěné poblíž montážních konců.Preferably, the flow pipe has a center of gravity located near the mounting ends.

Přednostně je vzdálenost od těžiště průtočné trubky ke každému z montážních konců menší než polovina ma8 ximálního roztažení průtočné trubky od montážních konců.Preferably, the distance from the center of gravity of the flow tube to each of the mounting ends is less than half the maximum expansion of the flow tube from the mounting ends.

Zařízení pro měření průtoku podle vynálezu má průtočnou trubku s centralizovaným těžištěm umístěným těsně u montážních konců pro vytvoření stabilnější oscilující konstrukce méně citlivé k signálům způsobeným vnějším hlukem nebo vibračními vlivy, takže je umožněno přesnější stanovení Coriolisovy síly a průtoku.The flow measurement device according to the invention has a flow tube with a centralized center of gravity located close to the mounting ends to create a more stable oscillating structure less sensitive to signals caused by external noise or vibration effects, so that a more accurate determination of Coriolis force and flow is possible.

Řešení podle vynálezu rovněž maximalizuje momentová ramena, na nichž působí výsledná Coriolisova síla na průtočnou Liubku i provedení větší délky proudu pohybujícího se kolmo k pohybu budiče na konci momentového ramene, aby se zvýšil účinek a měřitelnost Coriolisovy síly na průtočnou trubku.The solution of the invention also maximizes the torque arms upon which the resulting Coriolis force acts on the flow tube as well as providing a greater length of current moving perpendicular to the exciter movement at the end of the torque arm to increase the effect and measurability of the Coriolis force on the flow tube.

Podle dalšího výhodného provedení zařízení podle vynálezu je průtočná trubka tvořena první obloukovou částí spojenou na jednom konci s výstupním potrubím a spojovací částí mezi oběma zbývajícími konci s výstupním potrubím a spojovací částí mezi oběma zbývajícími konci první a druhé obloukové části, přičemž vzdálenost od spojovací části k těžišti průtočné trubky je menší než maximální roztažení obloukových částí od těžiště. V tomto uspořádání je vibrátor s výhodou umístěn ve středu spojovací části.According to a further preferred embodiment of the device according to the invention, the flow pipe is formed by a first arcuate portion connected at one end to an outlet conduit and a connecting portion between the two remaining ends of the outlet conduit and a connecting portion between the two remaining ends of the first and second arcuate portions. the center of gravity of the flow pipe is less than the maximum expansion of the arcuate parts from the center of gravity. In this arrangement, the vibrator is preferably located in the center of the coupling portion.

Podle dalšího velmi výhodného provedení je průtočná trubka provedena ve tvaru ležícího B, přičemž přilehlé vrcholy obloukových částí tvaru B tvoří montážní kon ce průtočné trubky.According to a further highly preferred embodiment, the flow pipe is of a B-shaped configuration, wherein the adjacent peaks of the B-shaped arch portions form the mounting ends of the flow pipe.

V dalším přednostním provedení jsou montážní konce průtočné trubky upevněny do montážního bloku, jehož hmotnost je větší než celková hmotnost průtočné trubky.In a further preferred embodiment, the mounting ends of the flow tube are mounted in a mounting block having a mass greater than the total weight of the flow tube.

Podle dalšího výhodného uspořádání je vibrátor upraven pro oscilaci průtočné trubky rezonančním kmitočtem vyšším než je základní rezonanční kmitočet pro vytvoření alespoň jednoho vibračního uzlu podél celé délky průtočné trubky.According to a further preferred embodiment, the vibrator is adapted to oscillate the flow tube at a resonant frequency higher than the base resonance frequency to form at least one vibrating node along the entire length of the flow tube.

Výhodně je průtočná trubka rozkmitána druhým harmonickým rezonančním kmitočtem pro vytvoření dvou vibračních uzlů podél celé délky průtočné trubky, přičemž vibrátor je umístěn mezi těmito dvěma uzly, jedno čidlo je umístěno nezi jedním uzlem a jedním montážním koncem a druhé čidlo je umístěno mezi dalším uzlem a dalším montážním koncem.Preferably, the flow tube is vibrated at a second harmonic resonance frequency to form two vibrating nodes along the entire length of the flow tube, the vibrator being positioned between the two nodes, one sensor positioned between one node and one mounting end and the other sensor positioned between the other node and the other. assembly end.

V podstatě volně plovoucí a celkově stabilnější tvar průtočné trubky umožňuje přesnější snímání Coriolisovy síly a stabilizování zařízení vůči škodlivým vlivům vnějšího mechanického hluku z okolí.The substantially freely floating and generally more stable flow tube shape allows for more accurate sensing of the Coriolis force and stabilization of the device against the harmful effects of external mechanical noise from the environment.

Přednostní provedení zařízení využívá výhod snímání dvojicí průtočných trubek stejně jako zmenšení celkové velikosti měřicího zařízení i trubkové Části potřebné pro měření průtoku.A preferred embodiment of the device utilizes the benefits of dual flow tube sensing as well as reducing the overall size of the measuring device and the tubular portion required for flow measurement.

Pružné průtočné trubky jsou připevněny tuhým spojením svými montážními konci k montážnímu bloku a spojeny s vnitřními kanály montážního bloku, přičemž mají tvar symetrické smyčky kolem montážního bloku, takže těžiště průtočné trubky leží blízko montážních konců průtočné trubky.The flexible flow tubes are rigidly connected by their mounting ends to the mounting block and connected to the inner channels of the mounting block, having a symmetrical loop shape around the mounting block so that the center of gravity of the flow tube lies close to the mounting ends of the flow tube.

Vstupní a výstupní potrubí a montážní blok mají s výhodou relativně velkou hmotnost ve srovnání s celkovou hmotností průtočných trubek, které představují vibrující části zařízení. Dvojice průtočných trubek je s výhodou rozkmitána opačným způsobem vibrátorem upevněným na montážním bloku, aby se vytvořila opačně směrovaná Coriolisova síla, čímž se zvýší celková měřitelnost reakce průtočné trubky v každém bodě.The inlet and outlet pipes and the mounting block preferably have a relatively large weight compared to the total weight of the flow pipes, which are vibrating parts of the device. Preferably, the flow tube pair is vibrated in the opposite way by a vibrator mounted on the mounting block to produce an oppositely directed Coriolis force, thereby increasing the overall measurability of the flow tube reaction at each point.

S výhodou jsou obě průtočné trubky připevněny k sobě pomocí držáků umístěných blízko příslušných montážních konců průtočných trubek. Tyto držáky omezují vliv vibrace průtočné trubky na spojení mezi průtočnými trubkami a montážním blokem.Preferably, the two flow tubes are fastened together by means of brackets located near the respective mounting ends of the flow tubes. These holders reduce the effect of vibration of the flow pipe on the connection between the flow pipe and the mounting block.

Dvě průtočné trubky mají s výhodou tvar ležícího B” s těžištěm a montážními konci ležícími u vrcholů obloukových částí tvaru B. Obloukové části vytvářejí oblouk v podstatě 270' a jsou spojeny v podstatě přímou spojovací části procházející těsně kolem těžiště nad nebo pod montážním blokem.Preferably, the two flow tubes have a B-shaped shape with the center of gravity and mounting ends lying at the apexes of the B-shaped arcuate portions. The arcuate portions form an arc substantially 270 'and are connected by a substantially straight connecting portion passing just about the center of gravity above or below the mounting block.

Obloukové části jsou přednostně provedeny s velkým zakřivením, aby se maximalizovala kolmá složka průtoku vzhledem ke směru použité oscilace a délce průtočných trubek, na kterých vzniká jako reakce Coriolisova síla. Navíc relativně dlouhá momentová ramena jsou tvořena obloukovými částmi, kolem kterých Coriolisova sila působí.Preferably, the arcuate portions are designed with a large curvature to maximize the perpendicular flow component relative to the direction of oscillation used and the length of the flow tubes on which the Coriolis force is generated as a reaction. In addition, the relatively long torque arms are formed by arcuate parts around which the Coriolis force acts.

Spojovací části spojují obloukové části a jsou umístěny v podstatě přilehle k těžišti, takže momentové rameno použité oscilace kolem těžiště a montážních konců průtočných trubek je relativně krátké ve srovnání s momentovými rameny měřené Coriolisovy síly.The connecting portions connect the arched portions and are located substantially adjacent to the center of gravity, so that the moment arm of the oscillation applied around the center of gravity and the mounting ends of the flow tubes is relatively short compared to the moment arms of the measured Coriolis force.

Vytvořené zařízení obecně počítá s relativně dlouhými průtočnými trubkami, od vstupu k výstupu, pro zvýšení celkové pružnosti průtočných trubek. Tato pružnost v podstatě zvyšuje schopnost pružných trubek reagovat v odezvu na Coriolisovu sílu nutící průtočné trubky do torzní výchylky podél celé délky bez podstatného omezení výhodně upevněným montážním blokem.Generally, the device provided provides for relatively long flow pipes, from inlet to outlet, to increase the overall flexibility of the flow pipes. This flexibility substantially increases the ability of the flexible tubes to respond in response to the Coriolis force forcing the flow tubes to torsion along the entire length without substantially limiting the preferably mounted mounting block.

Podle dalšího přednostního provedení je vibrátor tvořen elektromagnetickým budičem umístěným mezi dvěma průtočnými trubkami, který má vytvořeny dvě vzduchové mezery, do nichž zasahují feromagnetické chlopně připojené ke každé z průtočných trubek. Když je elektromagnetický budič připevněn k montážnímu bloku, rozkmitává průtočné trubky aniž by se jich přímo dotýkal, aby se vyloučila změna rezonančního kmitočtu nebo tlumení pohybu průtočných trubek.According to a further preferred embodiment, the vibrator is formed by an electromagnetic exciter located between two flow tubes, which has two air gaps in which ferromagnetic flaps connected to each of the flow tubes extend. When mounted to the mounting block, the electromagnetic exciter vibrates the flow tubes without directly touching them to avoid changing the resonant frequency or damping the flow of the flow tubes.

Elektromagnetický budič je s výhodou ovládán vhodnou soustavou obvodů pro vytváření stejné amplitudy oscilace i když se mění hustota proudu. Soustava obvodů zároveň zajistuje, že průtočné trubky oscilují vždy ve vybraném rezonančním kmitočtu.The electromagnetic exciter is preferably controlled by a suitable circuitry to produce the same amplitude of oscillation even when the current density changes. At the same time, the circuitry ensures that the flow pipes always oscillate at the selected resonant frequency.

Ve výhodném provedení je elektromagnetický budič připojen k budicímu obvodu tvořenému vstupním stupněm, amplitudovým regulačním stupněm a kmitočtovým regulačním stupněm, oběma připojenými k výstupu vstupního stupně, přičemž výstupní stupeň je připojen k amplitudovému regulačnímu stupni a ke kmitočtovému regulačnímu stupni, vstup vstupního stupně je spojen s elementem pro snímání oscilace průtočné trubky a výstup z výstupního stup-, ně je spojen s elektromagnetickým budičem.In a preferred embodiment, the electromagnetic exciter is connected to an excitation circuit comprising an input stage, an amplitude control stage and a frequency control stage, both connected to the output stage output, wherein the output stage is connected to the amplitude control stage and the frequency control stage, the input stage input is connected to the flow tube oscillation sensing element and the output from the output stage are connected to an electromagnetic exciter.

Pro určování Coriolisovy síly mohou být použita čidla jakéhokoliv běžného typu, která vydávají signály odpovídající pohybu průtočné trubky. Symetricky umístěná čidla mohou být připevněna přímo na průtočné trubce nebo trubkách na opačných stranách oscilačního budiče, nebo mohou být připevněna na prodloužených ramenech, která jsou upevněna na jednom konci k montážnímu bloku a na druhém konci umístěna přilehle k průtočné trubce.Sensors of any conventional type may be used to determine the Coriolis force to provide signals corresponding to the flow of the flow tube. Symmetrically positioned sensors can be mounted directly on the flow tube or tubes on opposite sides of the oscillating exciter, or they can be mounted on elongated arms that are fixed at one end to the mounting block and at the other end positioned adjacent to the flow tube.

V posledním případě je výhodné, když dvě čidla jsou umístěna mezi dvěma průtočnými trubkami v různých bodech podél průtočných trubek, přičemž každé čidlo je elektromagnetickým zařízením, které má dvě vzduchové mezery a ke každé průtočné trubce je připevněna chlopeň zasahující do vzduchové mezery v tomto elektromagnetickém zařízení.In the latter case, it is preferable that the two sensors are located between two flow tubes at different points along the flow tubes, each sensor being an electromagnetic device having two air gaps and attached to each flow tube by a flap extending into the air gap in the electromagnetic device .

Navíc jednotka zpracující signál pro stanovení průtoku zařízením jako výsledek signálů odtržených od čidel a jako funkce části signálů, které jsou složkou Coriolisovy síly tekutiny, může být vytvořena v jakékoliv požadované formě.In addition, the signal processing unit for determining the flow rate through the device as a result of the signals detached from the sensors and as a function of the portion of the signals that is a component of the Coriolis fluid power may be formed in any desired form.

Vynález se dále týká způsobu měření průtoku proudu tekutiny zahrnujícího kroky indukování proudu tekutiny odpovídajícího proudu tekutiny alespoň jednou pružnou průtočnou trubkou, oscilace průtočné trubky příčně k je14 jí ose, vytváření signálů při snímání oscilačního pohybu průtočné trubky a stanovení průtoku z těchto signálů na bázi Coriolisovy síly jako reakce tekutiny vůči průtočné trubce. Podstatou vynálezu je, že alespoň jedna průtočná trubka osciluje rezonančním kmitočtem vyšším než je základní rezonanční kmitočet průtočné trubky.The invention further relates to a method of measuring a flow of a fluid stream comprising the steps of inducing a fluid stream corresponding to a fluid stream through at least one flexible flow tube, oscillating the flow tube transverse to its axis, generating signals for sensing the oscillating movement of the flow tube and determining the flow from these signals based on Coriolis force as a reaction of the fluid to the flow pipe. It is an object of the invention that at least one flow pipe oscillates at a resonant frequency higher than the fundamental resonance frequency of the flow pipe.

Přednostně je provedena oscilace alespoň jedné průtočné trubky jejím druhým rezonančním kmitočtem pro vytvoření dvou vibračních uzlů podél délky průtočné trubky.Preferably, the at least one flow tube is oscillated at its second resonant frequency to form two vibrating nodes along the length of the flow tube.

Výhodné je, když se oscilace provádí oscilací části průtočné trubky mezi uzly a snímáni se provádí mezi jedním uzlem a prvním montážním koncem průtočné trubky a mezi dalším uzlem a druhým montážním koncem průtočné trubky.Advantageously, the oscillation is performed by oscillating a portion of the flow tube between the nodes and the sensing is performed between one node and the first assembly end of the flow tube and between the other node and the second assembly end of the flow tube.

Při oscilaci průtočné trubky relativně vyšším kmitočtem než je její základní rezonanční kmitočet, rozdíl mezi vibračním účinkem vnějšího hluku na zařízení a použitou oscilací je snadněji rozlišitelný a přesnost měření účinku Coriolisovy síly se zvýší. Navíc, při provedení pružné konstrukce průtočné trubky, která je stabilně rozložena kolem těžiště, stejné vibrační vlnové modely mohou být «tvářeny podél celé délky průtočné trubky a vytvářejí vibrační uzly, které jsou podobné inflexním bodům v souvislé trubce.When the flow pipe oscillates at a relatively higher frequency than its fundamental resonance frequency, the difference between the vibrational effect of external noise on the device and the oscillation used is more easily discernible and the accuracy of the Coriolis force measurement is increased. In addition, when performing a flexible flow tube design that is stably distributed around the center of gravity, the same vibration wave patterns can be formed along the entire length of the flow tube to form vibration nodes that are similar to inflection points in a continuous tube.

Vzniklé uzly v podstatě volně plavou a jsou vytvářeny v místech s minimálními amplitudami vibrace nebo stacionárními částmi v trubce, zatím co konstrukce trubky obklopující uzly vibruje použitým oscilačním kmitočtem. Vlnové modely vytvářené při relativně vyšším pracovním kmitočtu vibrace účelně způsobují oscilaci průtočné trubky kolem uzlových bodů. Toto přemístění či přesazení oscilační osy způsobí v délce průtočné trubky tlumicí účinek, který minimalizuje vliv nežádoucího hluku na měření Coriolisovy síly.The resulting nodes float substantially freely and are formed at locations with minimal vibration amplitudes or stationary portions in the tube, while the tube structure surrounding the nodes vibrates at the oscillating frequency used. The wave models generated at a relatively higher vibration operating frequency effectively cause oscillation of the flow pipe around the nodal points. This displacement or offset of the oscillating axis causes a damping effect in the length of the flow tube, which minimizes the effect of unwanted noise on the Coriolis force measurement.

Uzly jsou volně plovoucími inflexními body, které dovolují průtočné trubce oscilovat vzhledem k určené ose, která je alespoň v jedné poloze oddělena od montážních konců průtočné trubky. Proto, jelikož všechny vibrace způsobené vnějším hlukem jsou přenášeny na průtočnou trubku těmito montážními konci, oscilace nezávislé od montážního upevnění mají sklon absorbovat tyto nežádoucí vibrace a proto dále zvyšují odolnost průtočné trubky a snižují citlivost konstrukce k vnějšímu hluku.The nodes are free-floating inflection points that allow the flow tube to oscillate with respect to a specified axis that is separated from the mounting ends of the flow tube in at least one position. Therefore, since all vibrations caused by external noise are transmitted to the flow pipe by these mounting ends, oscillations independent of the mounting fixation tend to absorb these unwanted vibrations and therefore further increase the resistance of the flow pipe and reduce the sensitivity of the structure to external noise.

Coriolisovo měřicí zařízení a způsob měření průtoku, jak bylo zamýšleno vynálezem, zlepšují přesnost měření Coriolisovy reakční síly zvýšením odolnosti signálů čidel ve vztahu k vnitřnímu a vnějšímu hluku. Navíc vynález dovoluje zvýšení citlivosti při eliminování nesymetrických zkroucení tvaru průtočné trubky.The Coriolis measuring device and the flow measurement method as contemplated by the invention improve the accuracy of the Coriolis reaction force measurement by increasing the resistance of the sensor signals in relation to internal and external noise. In addition, the invention allows an increase in sensitivity while eliminating asymmetric twists of the flow pipe shape.

Zlepšená přesnost měřeni Coriolisovy síly rovněž umožňuje použití silnějších a stabilnějších konstrukčních prvků, které jinak obvykle snižují citlivost měřicího zařízení na Coriolisovu sílu u známých provedeni. Proto může být Coriolisovo zařízení pro měření průtoku podle vynálezu přizpůsoben# pro měření mnoha tekutin, kte ré obvykle nelze měřit známými zařízeními pro měření průtoku Coriolisova typu vzhledem k jejich tlaku nebo hodnotám proudění nebo vzhledem k omezení v provádění Coriolisových měření u těchto známých měřicích zařízení průtoku.The improved accuracy of Coriolis force measurement also allows the use of thicker and more stable components that otherwise usually reduce the sensitivity of the measuring device to Coriolis force in known embodiments. Therefore, the Coriolis flow measurement device of the present invention can be adapted to measure many fluids that cannot usually be measured by known Coriolis-type flow measurement devices due to their pressure or flow values or due to the limitation in performing Coriolis measurements with these known flow meters. .

Zařízení podle vynálezu je vhodné pro měření průtoku tekutiny o jedné fázi, jako plynů nebo kapalin nebo vícefázových tekutin, např. plynů s rozptýlenými kapalnými nebo pevnými částicemi nebo kapaliny s pevnými částicemi .The device according to the invention is suitable for measuring the flow of a single-phase fluid, such as gases or liquids or multiphase fluids, eg gases with suspended liquid or solid particles or liquids with solid particles.

Další výhody vynálezu budou zřejmé zejména z objasnění příkladného provedení. Za účelem vysvětlení vynálezu jsou na výkresech znázorněna výhodná provedení; je samozřejmé, že vynález není omezen na tato znázorněná provedení.Further advantages of the invention will be apparent in particular from the explanation of the exemplary embodiment. In order to explain the invention, preferred embodiments are shown in the drawings; It will be understood that the invention is not limited to the illustrated embodiments.

Obr. 1 znázorňuje perspektivní pohled na příkladné provedení zařízení pro měření průtoku Coriolisova typu podle vynálezu, obr. 2 znázorňuje půdorys provedení zobrazeného na obr. 1, obr. 3 znázorňuje bokorys provedení zobrazeného na obr. 1, obr. 4 znázorňuje řez provedením zobrazeným na obr.2 podél čáry A-A včetně alternativního upevnění čidel použitého ve smyslu vynálezu,Giant. Fig. 1 is a perspective view of an exemplary Coriolis-type flow measurement device according to the invention; Fig. 2 shows a plan view of the embodiment shown in Fig. 1; Fig. 3 shows a side view of the embodiment shown in Fig. 1; 2 along line AA including an alternative mounting of the sensors used within the meaning of the invention,

I obr. 5A, 5B a 5C ukazují různé rezonanční vibrační modely průtočné trubky provedení znázorněného na obr.l až 4, obr. 5D a 5E znázorňují bokorys a půdorys oscilačního modelu zobrazeného na obr. 5C, obr. 6 znázorňuje bokorys dalšího provedení zařízení podle vynálezu, obr. 7 je půdorysem provedení znázorněného na obr.6, v řezu podle čáry B-B, obr. 8 je půdorysemjslektromagnetického budiče pro po užití u měřicího zařízení podle vynálezu s dvojicí průtočných trubek, obr. 9 znázorňuje řez budičem z obr. 8 podle čáryFigures 5A, 5B and 5C show various resonant vibration models of the flow tube of the embodiment shown in Figures 1 to 4; Figures 5D and 5E show a side view and a top view of the oscillating model shown in Figure 5C; Fig. 7 is a plan view of the embodiment shown in Fig. 6, in section along line BB; Fig. 8 is a plan view of an electromagnetic exciter for use in a metering device according to the invention with a pair of flow tubes; lines

C-C a obr. 10 schematicky znázorňuje budicí obvod pro elektromagnetický budič zařízení podle vynálezu.C-C and Fig. 10 schematically illustrate an excitation circuit for an electromagnetic exciter of the device of the invention.

Jedno takové provedení zařízení 10 je znázorněno na obr. 1 až 3. Zařízení 10 obsahuje vstupní potrubí 12_fvýstupní potrubí 14, střední montážní blok 16 a dvě průtočné trubky 18 a 20 obecně tvaru písmena B. Vstupní potrubí 12 a výstupní potrubí 14 jsou opatřena přírubami 22 a 24, které jsou upraveny pro montáž zařízení 10 do potrubí s měřeným proudem tekutiny (neznázorněno). Vstupní potrubí 12 a výstupní potrubí 14 obecně představují vstup a výstup do průtočných trubek 18, 20 z měřeného proudu tekutiny a jsou vůči sobě umístěny koaxiálně, stejně jako jsou koaxiální i s podélnou osou 38 měřeného proudu tekutiny.One such embodiment of the device 10 is shown in FIGS. 1 to 3. The device 10 comprises an inlet conduit _{12f an} outlet conduit 14, a central assembly block 16 and two generally B-shaped flow pipes 18 and 20. flanges 22 and 24 which are adapted to mount the device 10 in a pipeline having a measured fluid flow (not shown). The inlet conduit 12 and the outlet conduit 14 generally represent an inlet and an outlet to the flow tubes 18, 20 from the measured fluid stream and are coaxial to each other as well as being coaxial with the longitudinal axis 38 of the fluid stream to be measured.

V montážním bloku 16 je vytvořen jednak vstupní kanál 26., který je spojen se vstupním potrubím 12, jednak výstupní kanál 28, který je spojen s výstupním potrubím 14. Vstupní kanál 26 a výstupní kanál 28 jsou znázorněny na obr. 2 přerušovanými čarami, které tak ukazují vytvoření vnitřku montážního bloku 16. Vstupní kanál 26 v bloku 16 vytváří rozdělovač 30 průtoku pro rozdělení proudu tekutiny procházejícího montážním blokem 16 tak, aby přiváděl v podstatě ekvivalentní množství tekutiny ze vstupního potrubí 12 do každé z průtočných trubek 18, 20. Proud tekutiny prochází vstupním kanálem 26 a potom první průtočnou trubkou 20 v podstatě souběžně a paralelně a je vytlačován do výstupního kanálu 28. Ve slučovači 32 průtoku ve výstupním kanálu 2 8 se opět vytváří jeden vytlačovaný proud tekutiny, který je usměrněn do výstupního potrubí 14.In the assembly block 16, an inlet duct 26 is connected which is connected to the inlet duct 12, and an outlet duct 28 is connected to the outlet duct 14. The inlet duct 26 and the outlet duct 28 are shown in broken lines in FIG. thus show the formation of the interior of the mounting block 16. The inlet duct 26 in the block 16 forms a flow distributor 30 to divide the flow of fluid passing through the mounting block 16 so as to deliver a substantially equivalent amount of fluid from the inlet pipe 12 to each of the flow tubes 18, 20. it passes through the inlet duct 26 and then through the first flow tube 20 substantially parallel and in parallel and is discharged into the outlet duct 28. At the flow combiner 32 in the outlet duct 28, again, one displaced fluid stream is formed and directed to the outlet duct 14.

Vstupní potrubí 12, vstupní kanál 26, výstupní kanál 28, výstupní potrubí 14 a spojení mezi vstupním a výstupním kanálem 26, 28 a dvěma konci 34, 34, 36, 36' každé průtočné trubky 18, 20 jsou především provedeny s hladkými vnitřními povrchy pro omezení překážek proudu tekutiny a jiných nepříznivých vlivů při proudění zmíněnými průtočnými Částmi.The inlet conduit 12, the inlet conduit 26, the outlet conduit 28, the outlet conduit 14, and the connection between the inlet and outlet conduit 26, 28 and the two ends 34, 34, 36, 36 'of each flow tube 18, 20 are primarily provided with smooth inner surfaces for reducing the obstruction of the fluid flow and other adverse effects when flowing through said flow portions.

Jak je podrobně znázorněno na obr. 2, průtočné trubky 18 a 20 mohou být umístěny tak, že svírají s osou 38 úhel. Umístění průtočných trubek 18 a 20 vzhledem k ose 38 měřeného proudu tekutiny a vzhledem ke vstupnímu a výstupnímu potrubí 12, 14 může být provedeno v jakémkoli požadovaném úhlu, včetně pravého úhlu a paralelního uspořádání (viz obr. 6 a 7). Navíc vstupní potrubí 12 a výstupní potrubí 14 mohou být navzájem přesazeny nebo vyh20 nuty (neznázorněno), jestliže je to požadováno. Nicméně, zejména se vyžaduje, aby bylo co nejméně překážek v cestě proudu měřené tekutiny průtočnými trubkami 18, 20, aby se zabránilo nepříznivým vlivům na tekutinu i omezení vlivu turbulentního proudění nebo kavitace na měření Coriolisovy síly.As shown in detail in FIG. 2, the flow tubes 18 and 20 may be positioned such that they form an angle with the axis 38. The location of the flow tubes 18 and 20 with respect to the axis 38 of the fluid flow to be measured and with respect to the inlet and outlet pipes 12, 14 can be made at any desired angle, including right angle and parallel arrangement (see Figures 6 and 7). In addition, the inlet conduit 12 and the outlet conduit 14 may be offset or offset (not shown) if desired. However, in particular, it is required that there are as few obstacles to the flow of the fluid to be measured through the flow pipes 18, 20 to avoid adverse effects on the fluid and to limit the effect of turbulent flow or cavitation on the measurement of Coriolis force.

Přednostní provedení je takové, že první průtočná trubka 18 a druhá průtočná trubka 20 jsou v podstatě identické a jsou uspořádány přilehle a paralelně. Průtočné trubky 18 a ŽÚ mohou být zhotoveny z jakéhokoli různého materiálu, např. z nerezové oceli.A preferred embodiment is such that the first flow tube 18 and the second flow tube 20 are substantially identical and arranged adjacent and parallel. The flow tubes 18 and 18 can be made of any different material, eg stainless steel.

Dále bude popsána jedna z trubek 18 jako příkladné provedení obou trubek (i těch, které jsou znázorněny na obr. 6 a 7 a o nichž bude pojednáno dále). Na výkresech znázorněné provedení trubky 20 je identické s provedením popsaným jako příkladné u trubky 18.Next, one of the tubes 18 will be described as an exemplary embodiment of both tubes (even those shown in Figures 6 and 7 and discussed below). The embodiment of the tube 20 shown in the drawings is identical to the embodiment described as an example of the tube 18.

Vstupní konec 34 průtočné trubky 18 je pevně připo jen k montážnímu bloku 16 tak, aby byl propojen se vstupním kanálem 26. Výstupní konec 36 průtočné trubky 18 je rovněž pevně připojen k montážnímu bloku 16 a je propojen s výstupním kanálem 28. Jak je znázorněno na obr. 2, jsou vstupní konec 34, výstupní konec 36 a zbývající části průtočné trubky 18 s výhodou uspořádány v jedné svislé rovině. Montážní konce 34, 36 však mohou být umístěny přilehle k rovině průtočné trubky 18 při provedení jemně zakřivených sekcí (neznázorněno) mezi montážním blokem 16 a průtočnou trubkou 18.The inlet end 34 of the flow tube 18 is rigidly connected to the mounting block 16 so as to communicate with the inlet channel 26. The outlet end 36 of the flow tube 18 is also rigidly connected to the mounting block 16 and is connected to the outlet channel 28. As shown in 2, the inlet end 34, the outlet end 36 and the remaining portions of the flow tube 18 are preferably arranged in one vertical plane. However, the mounting ends 34, 36 may be disposed adjacent the plane of the flow tube 18 when performing finely curved sections (not shown) between the mounting block 16 and the flow tube 18.

Je výhodné, že alespoň podstatná Část průtočné trubky 18 leží v jedné rovině a zbývající části jsou k ní těsně přilehlé. Je také výhodné, že zařízení 10 je umístěno tak, že rovina průtočné trubky 18 je svislá, aby se zabránilo nerovným vlivům hmotnosti trubky 18 a hmotnosti proudu na pohyb trubky a měření Coriolisovy síly.Advantageously, at least a substantial portion of the flow tube 18 lies in one plane and the remaining portions are closely adjacent thereto. It is also preferred that the device 10 is positioned such that the plane of the flow tube 18 is vertical to prevent unequal effects of the mass of the tube 18 and the mass of the current on the movement of the tube and the measurement of the Coriolis force.

Jak je znázorněno, vstupní konec 34 a výstupní konec 36 jsou připojeny k montážnímu bloku 16 v polohách, které jsou těsně přilehlé nebo navzájem blízké.As shown, the inlet end 34 and the outlet end 36 are connected to the assembly block 16 in positions that are closely adjacent or close to each other.

Konec 34 průtočné trubky 18 je umístěn na relativně zadní části montážního bloku 16 (přilehle k výstupnímu potrubí 14) s koncem 36 průtočné trubky 18 spojené s výstupním kanálem 28 montážního bloku 16 (přilehle k relativně přednímu nebo vstupnímu konci zařízení 10) .The end 34 of the flow tube 18 is located on the relatively rear of the assembly block 16 (adjacent to the outlet conduit 14) with the end 36 of the flow tube 18 connected to the outlet channel 28 of the assembly block 16 (adjacent the relatively forward or inlet end of the device 10).

Ve znázorněné poloze průtočné trubky 18 může být proudění ze vstupního potrubí 12, vstupním kanálem 26 a do průtočné trubky 18 provedeno bez otáčení a napřímování proudu v náhlých nebo extrémních úhlech. Navíc výstup proudu z průtočné trubky 18 může být nasměrován do výstupního potrubí 14 pozvolným otáčením ve výstupním kanálu 28.In the illustrated position of the flow pipe 18, the flow from the inlet pipe 12, the inlet duct 26 and the flow pipe 18 can be made without turning and straightening the flow at sudden or extreme angles. In addition, the flow outlet of the flow tube 18 may be directed to the outlet conduit 14 by slowly rotating in the outlet conduit 28.

Ačkoli se výsledné uspořádání zařízení 10 může měnit podle počtu navržených charakteristických veličin, je výhodné, že vždy se vyskytne minimum překážek proudění vzniklých umístěním zařízení 10 v měřeném potrubí.Although the resulting arrangement of the device 10 may vary according to the number of proposed characteristic quantities, it is advantageous that there will always be a minimum of flow obstructions caused by the location of the device 10 in the pipe to be measured.

Jak je podrobněji znázorněno na obr. 4, průtočná trubka 18 obklopuje nebo vytváří smyčku kolem montážního bloku lfí a obecně vytváří ležící písmeno Ξ. Průtočná trubka 18 je připevněna k montážnímu bloku 16 v přilehlých vrcholech dvou polokruhových obloukových části 40, 44 tvaru B. Průtočná trubka 18 je tvořena první obloukovou částí 40. která vybíhá z relativně horní části montážního bloku 16 od konce 34 a stáčí se plynulým obloukem, který je větší než 180* v oblouku a jak je znázorněno, je zahnuta kolem montážního bloku 16 přibližně v 270* do polohy v podstatě pod osou 38.As shown in more detail in FIG. 4, the flow pipe 18 surrounds or forms a loop around the mounting block 11f and generally forms a lying letter Ξ. The flow tube 18 is secured to the mounting block 16 at adjacent vertices of two semicircular B-shaped arch portions 40, 44. The flow tube 18 is formed by a first arch portion 40 that extends from the relatively upper portion of the mounting block 16 from the end 34 and turns in a continuous arc. which is greater than 180 * in the arc and, as shown, is bent around the mounting block 16 at approximately 270 * to a position substantially below the axis 38.

První oblouková část 40 je propojena se spojovací částí 42, která se v podstatě táhne od první obloukové části 40 na jedné straně montážního bloku 16 a je propo jena s druhou obloukovou částí £4, která je tvarována podobně jako první oblouková část 40, umístěná na opačném konci montážního bloku 16 symetricky kolem osy 46 souměrnosti. Spojovací část 42 je vytvořena výhodně jako přímá a míjí montážní blok 16 těsně přilehle k němu a, jak je znázorněno, neprotíná osu 38 vstupního potrubí 12 a výstupního potrubí 14 ani proud tekutiny.The first arcuate portion 40 communicates with a coupling portion 42 that extends substantially from the first arcuate portion 40 on one side of the mounting block 16 and is interconnected with a second arcuate portion 40 which is shaped similarly to the first arcuate portion 40 positioned on the the opposite end of the assembly block 16 symmetrically about the symmetry axis 46. The connecting portion 42 is preferably formed straight and passes the mounting block 16 closely adjacent thereto and, as shown, does not cross the axis 38 of the inlet pipe 12 and the outlet pipe 14 or the fluid flow.

Je výhodné, že spojovací část 42 je prostorově uspořádána tak, že neprochází těžištěm 48 průtočné trubky 18, ale těsně kolem něj. Navíc je žádoucí, aby těžiště 48 bylo umístěno co nejblíže montážním koncům 34, _3_6 průtočné trubky 18. Oddělení montážních konců 34 a 36 a spojovací části 42 od těžiště 48 je menší než všeobecné prodloužení obloukových částí 40, 44 od osy 46 souměr nosti průtočné trubky 18.It is preferred that the connecting portion 42 is spatially arranged so that it does not pass through the center of gravity 48 of the flow tube 18, but closely around it. In addition, it is desirable that the center of gravity 48 be located as close as possible to the flow tube assembly end 34, 36. The separation of the assembly ends 34 and 36 and the coupling portion 42 from the center of gravity 48 is less than the general elongation of the arc portions 40, 44 from the flow tube symmetry axis 46. 18.

Relativní poloha spojovací části 42 vzhledem k oběma montážním koncům 34, 36 průtočné trubky 18 (stejně jako vzhledem k ose 38) může být nastavena svisle vzhledem k montážnímu bloku 16 v kterémkoli směru a jakýmkoli vhodným způsobem.The relative position of the coupling portion 42 with respect to the two mounting ends 34, 36 of the flow tube 18 (as well as with respect to the axis 38) can be adjusted vertically with respect to the mounting block 16 in any direction and in any suitable manner.

Navíc spojovací část 42 nemusí být v podstatě přímá, jak je znázorněno, ale může být zakřivena podle nějaké vhodné kombinace. Do polohy mezi dvěma spojovacími částmi 42 průtočných trubek 18 a 20 je pomocí ramene 70 připevněn vibrátor 50.Furthermore, the connecting portion 42 need not be substantially straight as shown, but may be curved according to any suitable combination. A vibrator 50 is attached to the position between the two connecting portions 42 of the flow tubes 18 and 20 by means of an arm 70.

Jak je znázorněno na obr. 4, jsou oba montážní konce 34 a 36 průtočné trubky 18 téměř kolmé k horní ploše montážního bloku 16, takže každá oblouková část 40 a 44 provádí změnu směru proudu skoro o 270*. V tomto provedení je celková změna směru proudu v délce průtočné trubky 18 od jednoho montážního konce 34 k druhému montážnímu kon<i 36 přibližně 540*. Je rovněž možné, aby oba montážní konce 34 a 36 byly skloněny k horní ploše montážního bloku 16 pod ostrým úhlem. V případě, že tento úhel činí 45*, je celková změna směru proudu v průtočné trubce 18 pouze 450*.As shown in FIG. 4, both the mounting ends 34 and 36 of the flow tube 18 are nearly perpendicular to the top surface of the mounting block 16, so that each arcuate portion 40 and 44 changes the flow direction by nearly 270 *. In this embodiment, the total change in flow direction over the length of the flow tube 18 from one mounting end 34 to the other mounting end 36 is approximately 540 *. It is also possible for the two mounting ends 34 and 36 to be inclined at an acute angle to the top surface of the mounting block 16. If this angle is 45 *, the total change in flow direction in the flow pipe 18 is only 450 *.

Coriolisova síla vyvolaná prouděním jako reakce na vibraci průtočné trubky 18 způsobenou vibrátorem 50 je všeobecně úměrná hustotě průtoku tekutiny, rychlosti tekutiny v průtočné trubce 18 a poměru změny sklonu zakřivené dráhy tekutiny pohybující se v trubce 18. Když se trubka 18 odklání kolmo nebo příčně od směru rychlosti tekutiny (například, když se pohybuje ve směru X), vzniká přídavná složka rychlosti, která má rovněž relativně kolmý nebo příčný směr (např. směr Y).The Coriolis force induced by the flow in response to the vibration of the flow tube 18 caused by the vibrator 50 is generally proportional to the fluid flow density, the fluid velocity in the flow tube 18, and the ratio of the inclination of the curved fluid path moving in the tube 18. of the fluid velocity (e.g., when moving in the X direction), there is an additional velocity component that also has a relatively perpendicular or transverse direction (e.g., the Y direction).

Takto se částice tekutiny pohybující se v trubce 18 pohybuje v obou směrech proudění a příčném směru (X nebo Y) nebo v zakřivené dráze . Rozdíl mezi příčným pohybem Částice (směr Y) vzhledem k pohybu proudění (směr X) odpovídá sklonu zakřivené dráhy. Poměr změny sklonu zakřivené dráhy vzhledem k času (d²y/dxdt) je úměrný Coriolisově síle.Thus, the fluid particles moving in the tube 18 move in both the flow direction and the cross direction (X or Y) or in a curved path. The difference between the transverse movement of the particle (Y direction) relative to the flow movement (X direction) corresponds to the slope of the curved path. The ratio of the change in the slope of the curved path with respect to time (d ² y / dxdt) is proportional to the Coriolis force.

Protože průtočná trubka 18 je s výhodou rozkmitána vibrátorem 50 v průsečíku osy 46 souměrnosti a spojovací části 42, vzniká Coriolisova síla v podstatě v opačných směrech kolem této polohy (a s gradientem, který je symetrický) podél délky průtočné trubky 18.Since the flow tube 18 is preferably vibrated by the vibrator 50 at the intersection of the symmetry axis 46 and the coupling portion 42, the Coriolis force is generated substantially in opposite directions about this position (and with a gradient that is symmetrical) along the length of the flow tube 18.

čidla 52 a 54 jsou umístěna na první obloukové části 40 a druhé obloukové části 44 tak, aby měřila odklon průtočné trubky 18 způsobený Coriolisovou silou působící na tuto trubku 18. čidla 52, 54 mohou mít jakoukoli požadovanou známou formu či tvar. Snímací prostředky vhodného typu mohou být pro měření Coriolisovy síly upra vény jako prostředky, které vydávají signály charakteris tické pro pohyb průtočné trubky 18.sensors 52 and 54 are disposed on the first arcuate portion 40 and the second arcuate portion 44 to measure the deflection of the flow tube 18 caused by the Coriolis force exerted on the tube 18. the sensors 52, 54 may have any desired known form or shape. Sensing means of a suitable type may be adapted to measure the Coriolis force as a means of giving signals characteristic of the movement of the flow tube 18.

Symetricky umístěná čidla 52, 54 mohou být vestavěna přímo do průtočné trubky 18 na opačných stranách oscilačního vibrátoru 50 (obr. 1) nebo mohou být namonto vána do prodloužených ramen 56, 58, která jsou upevněna jedním koncem na montážním bloku 16 a na druhém konci jsou umístěna přilehle k průtočné trubce 18 (obr.4).Symmetrically positioned sensors 52, 54 can be built directly into the flow tube 18 on opposite sides of the oscillating vibrator 50 (Fig. 1) or can be mounted in elongated arms 56, 58 which are fixed at one end to the mounting block 16 and at the other end. are positioned adjacent the flow tube 18 (FIG. 4).

Navíc jednotka zpracovávající signály (neznázorněno) pro určení průtoku trubkou 18 jako výsledku zesílených signálů z čidel 52, 54 a jako funkce části signálů, které jsou složkou Coriolisovy síly tekutiny, může být rovněž provedena v jakékoli požadované formě.In addition, the signal processing unit (not shown) for determining the flow through the pipe 18 as a result of the amplified signals from the sensors 52, 54 and as a function of the portion of the signals that is a component of the Coriolis fluid power may also be provided in any desired form.

Obloukové Části 40 a 44 mají relativně velké zakřivení a jsou spojeny se spojovací částí 42 o velké délce, která zvyšuje obecně pružnost průtočné trubky 18 a schopnost této trubky 18 vyklánět se v důsledku reakce na Cori olisovu sílu a zvětšuje měřitelnost tohotu odklonu či výchylky.The arcuate portions 40 and 44 have a relatively large curvature and are connected to a large length connector portion 42 which generally increases the flexibility of the flow tube 18 and the ability of the tube 18 to bend due to the Cori force response and increase the measurability of this deflection.

Navíc prodloužení obloukových částí 40 a 44 od osy 46 souměrnosti obecně zvýší účinek Coriolisovy síly kolem osy 46 souměrnosti s tím, že se průtočná trubka 18 podle působící Coriolisovy síly víc zkroutí. Výsledný pohyb průtočné trubky 18 bude výsledkem reakčního gradientu a tvaru průtočné trubky 18.In addition, the extension of the arcuate portions 40 and 44 from the symmetry axis 46 generally increases the effect of the Coriolis force about the symmetry axis 46, as the flow tube 18 is twisted according to the Coriolis force applied. The resulting movement of the flow pipe 18 will be the result of the reaction gradient and the shape of the flow pipe 18.

Zvýšení v torzním ohybu je výsledkem velké délky stejně jako tvaru průtočné trubky 18, která se kroutí v závislosti na gradientu Coriolisovy síly. Dlouhé obloukové části 40, 44 tedy zvyšují množství proudící tekutiny pohybující se ve směru se složkou kolmou ke směru proudění těsně u vibrátoru 50, který zvyšuje prostor, ve kterém může Coriolisova síla působit na průtočnou trubku 18 a takto zvýšit měřitelnost dynamického účinku Coriolisovy síly po délce obloukových částí 40 a 44 tak, aby jej bylo možno odlišit od oscilace způsobené vibrátorem 50The increase in torsion bend results from a large length as well as the shape of the flow tube 18, which twists in dependence on the Coriolis force gradient. Thus, the long arcuate portions 40, 44 increase the amount of fluid flowing in a direction perpendicular to the flow direction close to the vibrator 50, which increases the space in which the Coriolis force can act on the flow tube 18 and thereby increase measurability of the Coriolis force the arc portions 40 and 44 so as to distinguish it from the oscillation caused by the vibrator 50

Obloukové části 40 a 44 se neotáčejí kolem osy 46 souměrnosti nebo svých montážních konců 34, 36, protože se vychylují zkrutně v důsledku pružnosti průtočné trubky 18. Navíc protože průtočná trubka 18 tvoří souměrnou smyčku kolem těžiště 48, vibrace trubky 18 je stejná ve všech bodech a v podstatě se nekombinuje s vnějším hlukem. Snímání Coriolisovy síly na průtočné trubce 18 je prováděno s tím záměrem, aby byl zohledněn pohyb průtočné trubky 20, pročež potřeba upevnění osy výchylky pro měřicí účely je v podstatě vyloučena.The arcuate portions 40 and 44 do not rotate about the symmetry axis 46 or their mounting ends 34, 36 because they deviate torsionally due to the elasticity of the flow tube 18. Moreover, since the flow tube 18 forms a symmetrical loop around the center of gravity 48, the vibration of the tube 18 is the same at all points and basically does not combine with external noise. The sensing of the Coriolis force on the flow tube 18 is performed with the intention of taking into account the movement of the flow tube 20, whereby the need to fix the deflection axis for measuring purposes is substantially eliminated.

Průtočná trubka 18 je tvarována tak, Že obklopuje svoje těžiště 48 i své montážní konce 21» 36. Toto uspořádání průtočné trubky 18 tak, že její těžiště 48 je bezprostředně u jejích montážních konců 34 a 36, způsobuje snížení účinku vnějšího hluku a nestejných vibrací průtočné trubky 18.The flow tube 18 is shaped to surround its center of gravity 48 and its mounting ends 21 »36. This arrangement of the flow tube 18 such that its center of gravity 48 is immediately adjacent its mounting ends 34 and 36 causes a reduction in external noise and unequal vibrations. tubes 18.

Jak je znázorněno na obr. 4, je s výhodou vzdálenost těžiště 48 průtočné trubky 18 od každého montážního konce 34 a 36 menší, než polovina maximálního roztažení ob28 loukových částí 40 a 44 od příslušných montážních konců 34 a 36. Tak je průtočná trubka 18 stálá vzhledem ke svým montážním koncům 34 a 36 a proto se vnější hluk významně nekombinuje se snímáním Coriolisovy síly od vibrací způsobených vibrátorem 50 a proto výpočet průtoku je dále zlepšen.As shown in Fig. 4, preferably the distance of the center of gravity 48 of the flow tube 18 from each mounting end 34 and 36 is less than half the maximum extension of the two portions 40 and 44 from the respective mounting ends 34 and 36. due to its mounting ends 34 and 36, and therefore the external noise is not significantly combined with sensing the Coriolis force from the vibrations caused by the vibrator 50 and therefore the flow calculation is further improved.

Relativně dlouhá průtočná trubka 18 vytváří v podsta tě pružnou konstrukci, která je schopná vychýlení v závislosti na Coriolisově síle, čímž se zvýší citlivost zařízení 10. Navíc,- při provedení pružnější konstrukce průtočné trubky 18 společně se stálejším tvarem, může mít průtočná trubka 18 relativně velkou tloušřku stěn.The relatively long flow tube 18 forms a substantially resilient structure that is capable of deflecting as a function of Coriolis force, thereby increasing the sensitivity of the device 10. In addition, when making the flow tube 18 more flexible together with a more stable shape, the flow tube 18 may have a relatively large wall thickness.

Ačkoli těžší průtočná trubka 18 způsobí obecně snížení své pružnosti a takto snížení velikosti své výchylky v závislosti na Coriolisově síle, citlivost zařízení 10 není snížena, protože měřené reakce jsou v podstatě odolné vůči vnějšímu hluku vlivem stability průtočné trubky 18. Zvýšení tloušřky stěn způsobí obecně zvýšení pevnosti a životnosti zařízení 10 a umožňuje využiti zařízení 10 i pro tekutiny s relativně vysokým tlakem, stej ně jako dovoluje zvýšení bezpečnosti činnosti zařízení 10.Although the heavier flow pipe 18 will generally reduce its elasticity and thus reduce its deflection depending on the Coriolis force, the sensitivity of the device 10 is not reduced because the measured reactions are substantially resistant to external noise due to the stability of the flow pipe 18. Increasing the wall thickness will generally increase the strength and durability of the device 10, and allows the device 10 to be used for relatively high pressure fluids as well as to increase the safety of the device 10.

Řízení průtočné trubky 18 v bodě, který je blízko těžiště 48 a rovněž blízko montážních konců stabilizuje její vibrační charakteristiku stejně jako její reakci na Coriolisovu sílu. Při vetší vzdálenosti vibrátoru 50 od těžiště 48 je pravděpodobnější, že vibrátor 50 způsobí zkroucení v pohybu způsobeném oscilací a takto ovlivní pohyb průtočné trubky 18 snímaný čidly 53 a 54.Control of the flow pipe 18 at a point near the center of gravity 48 as well as near the mounting ends stabilizes its vibration characteristics as well as its response to the Coriolis force. At a greater distance of the vibrator 50 from the center of gravity 48, the vibrator 50 is more likely to cause distortion in the motion caused by the oscillation and thus affect the movement of the flow tube 18 sensed by the sensors 53 and 54.

Jak je znázorněno na obr. 4, vzdálenost vibrátoru 50 umístěného na středu spojovací části 42 ke každému ze dvou montážních konců 34, 36 je menší než maximální roztažení obloukových částí 40 a 44 od příslušných montážních konců 34 a 36.As shown in FIG. 4, the distance of the vibrator 50 located at the center of the coupling portion 42 to each of the two mounting ends 34, 36 is less than the maximum extension of the arcuate portions 40 and 44 from the respective mounting ends 34 and 36.

Vzdálenost mezi vibrátorem 50 a těžištěm 48 může být různá se zřetelem na jiné navržené faktory, jako je délka průtočné trubky 18, poloha těžiště 48 vzhledem k montážním koncům 21, 21' roztažení obloukových částí 40, 44 od osy 46 souměrnosti atd. Při změně polohy spojovací části 42 podél osy 46 souměrnosti se může rovněž změnit poloha těžiště 48 průtočné trubky 18 vzhledem k montážním koncům 21, 21' 3^e požadováno.The distance between the vibrator 50 and the center of gravity 48 may vary with respect to other proposed factors such as the length of the flow tube 18, the position of the center of gravity 48 with respect to the mounting ends 21, 21 '. the connecting portion 42 along the axis of symmetry 46 may also vary the center of gravity position 48 guide tube 18 relative to the mounting ends 21, 21 '3 ^e required.

Stabilizaci zařízení 10 je možno provádět u montážního bloku 16 a vstupního a výstupního potrubí 12, 14, s výhodou tak, že mají relativně větší hmotnost ve srov30 nání s hmotností průtočných trubek 18 a 20. Průtočná trubka 18 relativně volně plave, což je způsobeno její pružností a umístěním kolem relativně velké centrální hmoty a jejích montážních konců 34, 36.The stabilization of the device 10 can be carried out on the assembly block 16 and the inlet and outlet pipes 12, 14, preferably by having a relatively greater weight compared to the weight of the flow tubes 18 and 20. The flow tube 18 floats relatively freely due to its by resilience and placement around a relatively large central mass and its mounting ends 34, 36.

Velká hmota montážního bloku 16 je s výhodou umístěna v těžišti 48 průtočné trubky 18, což dále zvyšuje odolnost průtočné trubky 18 vůči účinkům vnějšího hluku a nesymetrického zkroucení při měřeních čidly 52 a 54. Navíc průtočné trubky 18, 20 nejsou zavěšeny ze vstupního potrubí 12 a výstupního potrubí 14 zařízení 10 a montážní konce 34, 36 jsou umístěny relativně uzavřeně vůči sobě, aby se vytvořilo kompaktnější prostředí působení tak, že se zamezí vystavení velkým vibracím způsobeným vnějším hlukem.The large mass of the mounting block 16 is preferably located at the center of gravity 48 of the flow tube 18, which further increases the resistance of the flow tube 18 to external noise and asymmetric twisting when measured by sensors 52 and 54. In addition, the flow tubes 18, 20 are not suspended from the inlet line 12 and the outlet duct 14 of the device 10 and the mounting ends 34, 36 are positioned relatively closed to each other to create a more compact environment so as to avoid exposure to large vibrations caused by external noise.

Mezi průtočnými trubkami 18, 20 jsou upraveny držáky 72 a 74 a jsou umístěny poblíž relativních konců 34, 34' a 36, 36'. Držáky 72, 74 obecně představují střed, kolem něhož se obloukové části 40 a 44 odklánějí. Držáky 72, 74 jsou použity proto, že omezují účinek oscilačního pohybu průtočných trubek 18 a 20 na spoj mezi těmito průtočnými trubkami 18, 20 a montážním blokem 16.Between the flow tubes 18, 20, brackets 72 and 74 are provided and are located near the relative ends 34, 34 'and 36, 36'. The brackets 72, 74 generally represent a center around which the arcuate portions 40 and 44 deflect. The holders 72, 74 are used because they limit the effect of the oscillating movement of the flow tubes 18 and 20 on the joint between the flow tubes 18, 20 and the mounting block 16.

Alternativní provedení zařízení 110 dříve popsaného zařízení 10 s odkazem na obr. 1 až 4 je znázorněno na obr. 6 a 7. Jak je vidět, zařízení 110 je opatřeno stejnými průtočnými trubkami 118, 120 stejné konstrukce jako na obr. 1 až 4, avšak vestavěnými do skříně 80 v poloze vzdálené od podélné osy 138 proudu tekutiny nebo přívodního potrubí (neznázorněno).An alternative embodiment of the apparatus 110 of the previously described apparatus 10 with reference to FIGS. 1 to 4 is shown in FIGS. 6 and 7. As can be seen, the apparatus 110 is provided with the same flow pipes 118, 120 of the same construction as in FIGS. built into the housing 80 at a position spaced from the longitudinal axis 138 of the fluid stream or the supply line (not shown).

Vstupní potrubí 112 je upevněno na jednom konci skříně 80 a výstupní potrubí 114 je upevněno na opačném konci skříně 80 vzhledem k centrálnímu montážnímu bloku 116.Montážní blok 116 je upevněn ve skříni 80 pomocí ramen 156 a 158, která určují jeho polohu uvnitř interiéru skříně 80.The inlet duct 112 is mounted at one end of the housing 80 and the outlet duct 114 is mounted at the opposite end of the housing 80 relative to the central assembly block 116. The assembly block 116 is mounted in the housing 80 using arms 156 and 158 which determine its position within the interior of the housing 80 .

V montážním bloku 116 je vytvořen vstupní kanál 126, do kterého vstupuje proud ze vstupního potrubí 112 a který tento proud dále směruje do obou průtočných trubek 118 a 120 jejich montážními konci 134, 134 a rozděluje jej v rozdělovači 130 průtoku.In the assembly block 116, an inlet duct 126 is formed into which a current flows from the inlet duct 112 and which further directs it into the two flow tubes 118 and 120 through their mounting ends 134, 134 and divides it in the flow distributor 130.

Průtočné trubky 118 a 120, jak je znázorněno, vedou v podstatě proud tekutiny stejným způsobem jako průtočné trubky 18 a 20 na obr. 1 až 4 a obsahují obloukové části 140 a 144 stejně jako spojovací část 142 a těžiště mají v těsné blízkosti svých montážních konců 134,The flow tubes 118 and 120, as shown, conduct substantially fluid flow in the same manner as the flow tubes 18 and 20 in Figs. 1 to 4 and comprise arcuate portions 140 and 144 as well as the connecting portion 142 and have a center of gravity in close proximity to their mounting ends. 134,

134 a 136, 136'. Výstup z průtočných trubek 118 a 120 je veden výstupním kanálem 128 a spojuje se do jednoho proudu ve slučovači 132 průtoku a vede se zpět do proudu tekutiny nebo výstupního potrubí (neznázorněno) výstupním potrubím 114.134 and 136, 136 '. The outlet of the flow pipes 118 and 120 is passed through the outlet duct 128 and connects to a single flow in the flow combiner 132 and is fed back into the fluid flow or outlet duct (not shown) through the outlet duct 114.

Průtočné trubky 118 a 120 leží v rovinách, které jsou s výhodou uspořádány rovnoběžně těsně u sebe a jsou revněž rovnoběžné s osou 138. Vstupní a výstupní kanál 126, 128 uvnitř montážního bloku 116 jsou určeny k vedení nevelké části proudu tekutiny ze vstupního potrubí 112 a výstupního potrubí 114 vzhledem k rovině průtočných trubek 118, 120, které jsou s výhodou umístěny uzavřeně přilehle k sobě navzájem.The flow tubes 118 and 120 lie in planes which are preferably arranged parallel to each other and are also parallel to the axis 138. The inlet and outlet ducts 126, 128 within the mounting block 116 are designed to guide a small portion of the fluid flow from the inlet duct 112 and the outlet duct 114 with respect to the plane of the flow pipes 118, 120, which are preferably located closed adjacent to each other.

Ramena 156 a 158, která podpírají montážní blok 116 (stejně jako průtočné trubky 118, 120) uvnitř skříně 80 navíc nesou i čidla 152, 154 mezi příslušnými obloukovými částmi 140, 144 průtočných trubek 118, 120.The arms 156 and 158 which support the mounting block 116 (as well as the flow tubes 118, 120) within the housing 80 additionally also carry sensors 152, 154 between respective arcuate portions 140, 144 of the flow tubes 118, 120.

Čidla 152, 154 mohou mít opět libovolný tvar podle požadavků nebo mohou být přímo připojena k průtočným trubkám 118, 120 (jak je znázorněno na obr. 1 až 3). Navíc vibrátor 150 může být rovněž připevněn k pevné skříni 80 pomocí ramen 156, 158 a montážního bloku 116. Jak je znázorněno, vibrátor 150 je připevněn do polohy mezi oběma spojovacími částmi 142 průtočných trubek 118 a 120 pomocí ramene 170. Vibrátor 150, který je znázorněn na obr. 8 a 9, je popsán níže.The sensors 152, 154 may again be of any desired shape or may be directly connected to the flow tubes 118, 120 (as shown in Figures 1 to 3). In addition, the vibrator 150 may also be fixed to the fixed housing 80 by means of arms 156, 158 and mounting block 116. As shown, the vibrator 150 is fixed to a position between the two connecting portions 142 of the flow tubes 118 and 120 by an arm 170. 8 and 9 is described below.

Obecný tvar potrubí, jak je zamýšleno předloženým vynálezem, je navržen tak, aby byl omezen vliv vnějšího hluku a vnitřních zkroucení pružných průtočných trubek 18, 20 v důsledku oscilačního pohybu, aby byla vytvo řena stabilní konstrukce a aby bylo dosahováno přesného měření reakce na obloukových částech 40, 44 způsobené Coriolisovou silou a snímané čidly 52 a 54. Příznačně jsou čidla 52, 54 uspořádána symetricky kolem vibrátoru 50 a měří v podstatě stejné a opačné reakce na každé obloukové části 40, 44, způsobené gradientem přirozené Coriolisovy síly vlivem použité oscilace.The general shape of the piping as contemplated by the present invention is designed to limit the effect of external noise and internal twisting of the flexible flow tubes 18, 20 due to oscillatory motion, to create a stable structure and to achieve accurate measurement of the response on the arc portions 40, 44 caused by Coriolis force and sensed by sensors 52 and 54. Typically, sensors 52, 54 are arranged symmetrically around the vibrator 50 and measure substantially the same and opposite reactions on each arcuate portion 40, 44 caused by the natural Coriolis force gradient due to oscillation applied.

Pohyb průtočných trubek 18, 20 vyvolaný oscilací vibrátoru 50 bude ovlivněn Coriolisovou silou, která bud působí proti nebo se přičte k pohybu průtočné trubky během každého vibračního zdvihu. Obecný pohyb snímaný čidly 52 a 54 během činnosti zařízení 10 je zpracován vhodným způsobem, kterým se průtok určí.The movement of the flow tubes 18, 20 caused by the oscillation of the vibrator 50 will be influenced by the Coriolis force, which either counteracts or adds to the movement of the flow tube during each vibration stroke. The general movement sensed by sensors 52 and 54 during operation of the device 10 is processed in a suitable manner by which the flow rate is determined.

Jeden ze známých způsobů určování průtoku ze signálů Čidel 52, 54 je stanovit časový rozdíl signálů odpovídající pohybu opačné strany obloukových částí 40 a dl· ^v praxi jsou Časové rozdíly dvou stran průtočné trubky 18, vezmeme-li v úvahu známé vytvoření a omezení materiálů používaných pro trubky, kolem 10 až 100 mikrosekund (nebo větší).One known method of determining the flow from the sensors 52, 54 is to determine the time difference of the signals corresponding to the movement of the opposite side of the arcuate portions 40, and ⁱⁿ practice the time differences of the two sides of the flow pipe 18 are considered. tubes, about 10 to 100 microseconds (or greater).

Nicméně bylo stanoveno, že malé rozdíly signálů (odpovídající malé Coriolisově síle nebo vyšší pracovní frekvenci, je možno akceptovat, když se signály od čidel obecně nesměšují s venkovním hlukem. Většinou u známých zařízení pro měření průtoku jsou signály od čidel hlučné, když je výchylka způsobená Coriolisovou silou omezená. Větší pružnost průtočné trubky 18 navrženého tvaru, včtší výchylka průtočné trubky 18 způsobená Coriolisovou silou (to znamená větší citlivost, způsobí proto větší časový rozdíl nebo rozdíl signálů. Nicméně ve známých zařízeních na měření průtoku bude mít rovněž větší vliv vnitřní nebo vnější hluk na pružnější průtočnou trubku a tím i na směšování signálů od čidel.However, it has been determined that small signal differences (corresponding to low Coriolis force or higher operating frequency) can be accepted when sensor signals generally do not mix with outside noise. In most known flow measurement devices, sensor signals are noisy when the deflection is caused by Greater elasticity of the flow tube 18 of the designed shape, the greater the displacement of the flow tube 18 caused by the Coriolis force (i.e., greater sensitivity, will therefore cause a greater time difference or signal difference. However, in known flow measurement devices internal or external noise on a more flexible flow pipe and thus on mixing signals from sensors.

Doposud bylo známo rozkmitávat u známých zařízení na měření průtoku průtočné trubky v jejich základním přirozeném rezonančním kmitočtu. Tento základní rezonanční kmitočet je také použitelný pro činnost zařízení 10 u trubek navrženého tvaru podle vynálezu. Řešení podle vynálezu omezuje vliv vnějšího hluku na průtočnou trubku 18, jak je vidět u čidel 52 a 54, na úkor citlivosti na výchylku průtočné trubky 18 způsobenou Coriolisovou silou.Until now, it has been known to oscillate in known flow tube flow measurement devices at their fundamental natural resonant frequency. This fundamental resonant frequency is also applicable to the operation of the device 10 in tubes of the designed shape according to the invention. The solution according to the invention limits the influence of external noise on the flow tube 18, as seen with sensors 52 and 54, to the detriment of the sensitivity to the displacement of the flow tube 18 caused by the Coriolis force.

Bylo stanoveno, že při vibraci průtočné trubky 18 s relativně větším kmitočtem oscilace než je základní rezonanční kmitočet, může být udržována dále odolnost k vnějšímu hluku, zatímco je prováděno přesné měření průtoku tekutiny.It has been determined that by vibrating the flow pipe 18 with a relatively higher oscillation frequency than the fundamental resonant frequency, the external noise immunity can be further maintained while an accurate measurement of the fluid flow is performed.

Typickým problémem ovlivňujícím známá zařízení na měření průtoku v pracovním prostředí je, že základní rezonanční kmitočet průtočné trubky je relativně velmi blízký obecnému vibračnímu účinku na měřicí zařízení od vnějšího hluku prostředí, v kterém zařízení pracuje. Rotační stroje stejně jako další mechanické vibrační vlivy mohou pracovat s kmitočtem blízkým základnímu rezonančnímu kmitočtu průtočné trubky a mohou významně negativně ovlivňovat signály od čidel. Při činnosti zařízení pro měření průtoku s relativně vyšším kmitočtem než je základní rezonanční kmitočet, hluk produkovaný okolním prostředím a pohyb snímaný čidly 52 a 54 (a takto Coriolisova síla) jsou snadněji rozlišitelné.A typical problem affecting known flow measurement devices in a working environment is that the fundamental resonant frequency of the flow pipe is relatively very close to the general vibration effect on the measuring device from the external noise of the environment in which the device operates. Rotary machines, as well as other mechanical vibration influences, can operate at a frequency close to the base resonant frequency of the flow pipe and can significantly affect sensor signals. In operation of the flow measurement device at a relatively higher frequency than the base resonance frequency, the noise produced by the environment and the movement sensed by the sensors 52 and 54 (and thus the Coriolis force) are more easily discernible.

Obr. 5A, 5B, 5C a 5D znázorňují přednostní provedení tvaru průtočné trubky 18 uvažovaného pro výhodné provedení zařízení podle vynálezu. U tohoto navrženého tvaru trubky je možno rozeznat několik přirozených rezonančních kmitočtů, z nichž každý je odlišného oscilač36 ního modelu. Jsou znázorněny tři druhy oscilace či vhodných modelů podle způsobu rozkmitání prvními třemi rezonančními kmitočty průtočné trubky 18 kolem jejích pevných montážních konců 34 a 36Giant. 5A, 5B, 5C and 5D show a preferred embodiment of the shape of the flow pipe 18 contemplated for a preferred embodiment of the device of the invention. With this designed tube shape, several natural resonant frequencies can be recognized, each of which is a different oscillating model. Three types of oscillation or suitable models are shown according to the oscillation method of the first three resonant frequencies of the flow tube 18 around its fixed mounting ends 34 and 36.

Obr. 5A znázorňuje oscilační model základního kmitočtu průtočné trubky 18. Při tomto vibračním kmitočtu se vychyluje celý tvar trubky kolem pevných montážních konců 34 a 36 a kolem jejího těžiště 48, jak znázorňují křivky Al a A2. Maximální přestavení průtočné trubky 18 z její základní nevychýlené polohy, kterou znázorňuje křivka AO, je v podstatě na spojovací části 42.Giant. 5A shows an oscillating model of the base frequency of the flow tube 18. At this vibration frequency, the entire shape of the tube is deflected around the fixed mounting ends 34 and 36 and around its center of gravity 48, as shown by curves A1 and A2. The maximum displacement of the flow tube 18 from its basic non-deflected position, as shown by the curve A0, is substantially at the coupling portion 42.

Model výchylky, jak je znázorněn křivkami Bl a B2, způsobené prvním harmonickým rezonančním kmitočtem, ukazuje obr. 5B. Nevychýlenou polohu znázorňuje křivka BO. Podle tohoto způsobu kmitá průtočná trubka 18 kolem pevných montážních konců 34 a 36 a kolem osy 46 souměrnosti.The displacement model as shown by curves B1 and B2 caused by the first harmonic resonant frequency is shown in FIG. 5B. The misaligned position is shown by the curve BO. According to this method, the flow pipe 18 oscillates around the fixed mounting ends 34 and 36 and about the symmetry axis 46.

Model výchylky podle křivek Bl a B2 vzniká při vibraci plovoucí volné průtočné trubky 18 v prostoru, když je upevněna ve svých montážních koncích 34, 36 a není nezbytně nutné jeho polohování v průsečíku osy 46 souměrnosti a spojovací části 42. Při tomto oscilačním modelu vzniká na ose 46 souměrnosti průtočné trubky 18 uzel 60.The displacement model according to curves B1 and B2 arises from the vibration of the floating free flow tube 18 in space when it is fixed at its mounting ends 34, 36 and does not necessarily need to be positioned at the intersection of the symmetry axis 46 and the connecting portion 42. axis 46 of the flow tube 18 node 60.

Uzel 60 představuje místní minimální amplitudu vibrace vytvářenou v závislosti na použité vibraci a v podstatě volně plave v prostoru se zbývajícími částmi průtočné trubky 18 kmitající k maximu amplitudy mezi uzlem 60 a pevnými montážními konci 34 a 36.The node 60 represents the local minimum vibration amplitude generated as a function of the vibration used and floats substantially freely in space with the remaining portions of the flow tube 18 oscillating to the maximum amplitude between the node 60 and the fixed mounting ends 34 and 36.

Maximální přesazení průtočné trubky 18 v závislosti na použité vibraci je někde mezi pevnými konci 34, 36 a uzlem 60, u všech vibrací ideálně symetricky kolem uzlu 60. V prostředí bez vnějšího hluku a bez proudění průtočnou trubkou 18 je uzel 60 v podstatě stacionární.The maximum offset of the flow tube 18, depending on the vibration used, is somewhere between the fixed ends 34, 36 and the node 60, in all vibrations ideally symmetrically around the node 60. In an environment without external noise and flow through the flow tube 18, the node 60 is substantially stationary.

Nicméně se očekává, že uzel 60 může být pohyblivý díky vlivům Coriolisových sil, aniž by se podstatně zmenšily vibrační modely, jak znázorňují křivky B1 a B2.However, it is expected that the node 60 can be movable due to the effects of Coriolis forces without substantially reducing the vibration models as shown by curves B1 and B2.

Obr. 5C a 5E znázorňují model výchylky, jak ukazují tvary křivek Cl a C2, způsobený druhým harmonickým rezonančním kmitočtem na průtočné trubce 18, když na ni působí vibrace vytvářející vlnu podél celé délky průtočné trubky 18. Nevychýlená poloha je naznačena křivkou CO. Vzniknou dva uzly 62 a 64 a jsou umístěny v podstatě na opačných koncích spojovací části 42. Uzly 62, 64 představují místa s minimální amplitudou vibrace na průtočné trubce 18 a simulují tak středy, kolem nichž se průtočná trubka 18 jakoby souvisle ohýbá. Druhý harmonický rezonanční kmitočet může být větší než 100 Hz, např. kolem 140 Hz pro praktické provedení podle vynálezu.Giant. 5C and 5E illustrate the displacement model as shown by the curves C1 and C2 caused by the second harmonic resonance frequency on the flow tube 18 when it is subjected to waveform vibration along the entire length of the flow tube 18. The misaligned position is indicated by the CO curve. Two nodes 62 and 64 are formed and are located substantially at opposite ends of the connecting portion 42. The nodes 62, 64 represent locations with minimal vibration amplitude on the flow tube 18 and simulate the centers around which the flow tube 18 seems to bend continuously. The second harmonic resonant frequency may be greater than 100 Hz, e.g. about 140 Hz for the practice of the invention.

Celkové vibrační vlnové modely podél pružné trubky jsou výsledkem zkrutných a podélných složek všech vibrač nich modelů tvaru průtočné trubky. Způsob vychýlení trub ky a umístění uzlů na průtočné trubce bude procentovým příspěvkem všech složek oscilačních modelů (včetně dalších relativně vyšších rezonančních kmitočtů, které nejsou znázorněny).The overall vibration wave models along the flexible tube are the result of the torsion and longitudinal components of all vibration models of the flow tube shape. The method of deflecting the tube and placing the nodes on the flow tube will be a percentage of all components of the oscillating models (including other relatively higher resonant frequencies not shown).

Tento celkový výpadek se obecně nazývá participačním faktorem. Tento participační faktor je nejvíce ovliv ňován tvarem, délkou a složením materiálu průtočné trubky, t.j. pružností průtočné trubky. Navíc celkové přesazení průtočné trubky je součtem procentového podílu každého 2působu přispívání stejně jako příspěvku Coriolisovy síly a vnějších vibračních vlivů.This overall outage is generally called a participatory factor. This participation factor is most influenced by the shape, length and composition of the flow tube material, i.e. the flow tube elasticity. In addition, the overall offset of the flow pipe is the sum of the percentages of each 2-way contribution as well as the contribution of the Coriolis force and the external vibration effects.

Coriolisova síla se projeví ve formě gradientu podél délky průtočné trubky 18 s výslednicí působící na průtočnou trubku 18 v místech uzlů 62, 64 na opačných stranách. Při určování gradientu Coriolisovy síly vzhle39 dem k uzlovému typu kmitání, jak je znázorněno na obr.The Coriolis force is expressed in the form of a gradient along the length of the flow tube 18 with the resultant acting on the flow tube 18 at the points of the nodes 62, 64 on opposite sides. In determining the Coriolis force gradient relative to the nodal type of oscillation, as shown in FIG.

5C a 5D, největší Coriolisova síla tekutiny vzniká na uzlech 62, 64. Poměr změny sklonu za jednotku času proudu v rozkmitané průtočné trubce 18 je maximální v uzlech 62, 64, protože proud v těchto bodech plynule mění směr ve větším poměru než proud ve zbývajících částech průtočné trubky 18, které kmitají kolem uzlů 62, 64.5C and 5D, the largest Coriolis force of the fluid occurs at nodes 62, 64. The slope change per unit time of flow in the oscillated flow tube 18 is maximum at nodes 62, 64 because the flow at these points continuously changes direction at a greater rate than the current in the remaining portions of the flow tube 18 that oscillate around the nodes 62, 64.

Části průtočné trubky 18 obklopující uzly 62, 64 vykazují časové zpoždění způsobené kmitáním dopředu a dozadu a proto mají menší změnu v přemisťování a tím i nižší Coriolisovu sílu. Čidla 52, 54 mohou být umístěna ve vhodných místech v symetrickém uspořádání vzhledem k vibrátoru 50, s výhodou mezi uzly 62, 64 a montážními konci 34 a 36 (nebo držáky 72 a 7 4) tak, aby byl vymezen pohyb obloukových částí 40 a 42.The portions of the flow tube 18 surrounding the nodes 62, 64 exhibit a time delay due to the forward and backward oscillations and therefore have less change in displacement and thus a lower Coriolis force. The sensors 52, 54 may be positioned at suitable locations in a symmetrical arrangement with respect to the vibrator 50, preferably between the nodes 62, 64 and the mounting ends 34 and 36 (or brackets 72 and 74) to limit the movement of the arcuate portions 40 and 42. .

Další izolování průtočné trubky 18 od vnějšího hluku je vytvořeno oscilací průtočné trubky 18 rezonancí nad jejím prvním harmonickým kmitočtem. Uzly 62, 64 stabilizují průtočnou trubku 18 určením polohy, která je potom inflexním bodem, v němž se průtočná trubka 18 ohýbá a jímž se nepřenáší působící vnější rušení nebo hluk. Při činností působením základního rezonančního kmitočtu je ohyb průtočné trubky 18 přímo závislý na druhu upev40 není na montážním bloku 16, které je náchylné k přenosu vnějšího hluku.Further isolating the flow tube 18 from external noise is created by oscillating the flow tube 18 by resonance above its first harmonic frequency. The nodes 62, 64 stabilize the flow tube 18 by determining a position which is then the inflection point at which the flow tube 18 bends and does not transmit any external interference or noise. When operating at the base resonant frequency, the bend of the flow pipe 18 is directly dependent on the type of mounting 40 and not on the mounting block 16, which is prone to external noise transmission.

Jak již bylo vysvětleno, neexistuje žádná definitivní osa oscilace, kolem které průtočná trubka 18 kmitá, protože průtočná trubka 18 se pohybuje v každém bodě po samostatné obloukové dráze a ne po kruhové dráze kolem nějakého svého pevného montážního nebo oscilačního bodu.As already explained, there is no definitive axis of oscillation about which the flow tube 18 oscillates, because the flow tube 18 moves at each point along a separate arc path and not on a circular path around some fixed mounting or oscillating point.

Určení charakteristických isolačních znaků vznikajících při uzlovém typu ohýbání průtočné trubky 18 při vyšším rezonančním kmitočtu použité oscilace je mnohem snadněji vysvětleno při použití pravidla pravé ruky k vytváření Coriolisovy síly proudu v kmitající průtočné trubce 18. Nicméně při použití tohoto pravidla jsou využity ohnuté polohy jako určující prvky umístění osy, požadující podle pravidla pravé ruky přiblížení.The determination of the characteristic insulating features arising from the nodal type of bending the flow tube 18 at the higher resonant frequency of the oscillation used is much easier to explain when using the right hand rule to generate the Coriolis current force in the oscillating flow tube 18. location of an axis requiring an approach according to the right hand rule.

Na obr. 5D a 5E jsou znázorněny dvě ohybové osy Wl a W2, které procházejí jednak uzly 62, 64 a jednak montážními konci 34, 36 a které vzniknou při rozkmitání průtočné trubky 18 druhým harmonickým kmitočtem oscilace. Proud se pohybuje průtočnou trubkou 18 od vstupního konce 34 k výstupnímu konci 36.FIGS. 5D and 5E show two bending axes W1 and W2, which pass through nodes 62, 64 and mounting ends 34, 36, and which arise when the flow pipe 18 oscillates at the second harmonic oscillation frequency. The current moves through the flow tube 18 from the inlet end 34 to the outlet end 36.

Coriolisova síla Fc v obloukové části 40 je výsledkem protínajících se vektorů rychlostí vl a cul a v oblou kové části 44 je výsledkem protínajících se vektorů rychlostí v2 a 2. Vektory cul a m 2 leží v osách W1 a W2 a mají velikost odpovídající úhlovému kmitočtu vibraceCoriolis force Fc in arc portion 40 is the result of intersecting vectors at velocities vl and cul and in arc portion 44 is the result of intersecting vectors at velocities v2 and 2. The vectors cul and m 2 lie on the axes W1 and W2 and have a magnitude corresponding to the angular vibration frequency

Když vibrátor 50./ který je obvykle umístěn ve středu spojovací části 42, vychyluje průtočnou trubku 18 směrem dolů, jak je vidět z křivky C2 na obr. 5E, obě obloukové části £0, 44 se vychylují směrem nahoru na opačných stranách uzlů 62, 64. Protože Coriolisova síla vždy působí v uzlech 62, 64 jako funkce protínajících se vektorů, výsledná síla není funkcí žádného vnějšího rušení působícího na tyto uzly 62, 64.When the vibrator 50 / which is typically located in the center of the coupling portion 42, deflects the flow tube 18 downward as seen from curve C2 in Figure 5E, the two arcuate portions 40, 44 deflect upwardly on opposite sides of the nodes 62, 64. Since the Coriolis force always acts as a function of intersecting vectors at nodes 62, 64, the resulting force is not a function of any external interference acting on these nodes 62, 64.

Takto Coriolisova síla bud zvětšuje nebo zmenšuje výchylky průtočné trubky 18 způsobené vibrátorem 50 v závislosti na jejichjfázi pohybu znázorněné křivkami Cd a C2, a^bude pouze funkcí rychlosti a výchylek trubky a nikoli dalších výsledných vnějších rušení podílejících se na pohybu průtočné trubky 18.Thus, the Coriolis force either increases or decreases the displacements of the flow tube 18 caused by the vibrator 50 as a function of their phase of motion represented by the curves Cd and C2, and will only be a function of the speed and displacements of the tube and not other resulting external disturbances.

Obecný tvar průtočné trubky £8' jejíž těžiště £8 je přibližně u jejích montážních konců £4» 36, které obklopuje (a není v něm upevněna), stabilizuje pohyb průtočné trubky £8, takže všechny vibrace, vnější a dal42 ší, působí na průtočnou trubku 18 rovnoměrně, aby byl získán přesnější signál Coriolisovy síly. Rozkmitání průtočné trubky 18 rezonančním kmitočtem odlišným od základního kmitočtu dále zvyšuje přesnost zařízení za současného zvyšování odolnosti vytváření Coriolisovy síly proti vnějšímu hluku.The general shape of the flow pipe 8 ', whose center of gravity 48 is approximately at its mounting ends 44', 36 which it surrounds (and is not fastened therein), stabilizes the movement of the flow pipe 48 so that all vibrations, external and further, flow pipe 18 evenly to obtain a more accurate Coriolis force signal. Oscillation of the flow pipe 18 at a resonant frequency different from the base frequency further increases the accuracy of the device, while increasing the resistance of the Coriolis force to external noise.

Vibrátor 50, který je pro vytváření oscilačního pohybu průtočných trubek 18, 20, 118 a 120 použitý, může být jakéhokoli obvyklého typu nebo může být proveden jako elektromagnetický budič _6, jak je znázorněno na obr a 9. Navíc, protože oscilační kmitočet je důležitý pro vytváření Coriolisovy síly, stejně jako vlnové modely, když je trubka rozkmitána rezonančním kmitočtem odlišným od základního kmitočtu, je požadováno rovněž ovládání oscilační síly. Budicí obvod 200 je znázorněn na obr. 10.The vibrator 50 used to generate the oscillating movement of the flow tubes 18, 20, 118 and 120 may be of any conventional type or may be designed as an electromagnetic exciter 6, as shown in Figures 9 and 9, moreover, since the oscillation frequency is important for the generation of a Coriolis force, as well as wave models, when the tube is oscillated at a resonant frequency different from the base frequency, control of the oscillating force is also required. The driver circuit 200 is shown in FIG. 10.

Elektromagnetický budič 65 znázorněný na obr. 8 a je umístěn mezi dvěma průtočnými trubkami 118 a 120 a s výhodou je rozkmitává opačným způsobem. Každá trubka 118, 120 je opatřena chlopní 66, 68 z feromagnetického materiálu, která je pevně připojena k vnější stěně průtočné trubky 118, 120 a zasahuje dovnitř do vzduchové mezery 73, 15 na protilehlých koncích elektromagnetického budiče 65.The electromagnetic exciter 65 shown in FIG. 8 is located between the two flow tubes 118 and 120 and preferably oscillates them in the opposite manner. Each tube 118, 120 is provided with a flap 66, 68 of ferromagnetic material that is rigidly attached to the outer wall of the flow tube 118, 120 and extends inwardly into the air gap 73, 15 at opposite ends of the electromagnetic exciter 65.

Vzduchová mezera 7 3, 75 představuje oblast megnetic kého toku, která působí na chlopeň 66, 68 tak, že ji bud ze sebe vypuzuje nebo od sebe přitahuje vybuzováním elektromagnetického budiče 65. Změna stavu elektromagnetického budiče 65 je dosahována přiváděním střídavého elektrického proudu do cívky 76 navinuté na jádru 78. Opačné strany cívky 76 a jádra 78 jsou fixovány v dvou pevných deskách 82, 84, které jádro 78 i cívku 76 svírají ze dvou stran, přičemž na okrajích ponechávají vzduchové mezery 73 a 75.The air gap 73, 75 is a region of megnetic flow that acts on the flap 66, 68 to either eject or attract it by exciting the electromagnetic exciter 65. The change in the state of the electromagnetic exciter 65 is achieved by supplying alternating current to the coil 76 wound on the core 78. Opposite sides of the coil 76 and the core 78 are fixed in two rigid plates 82, 84 that grip the core 78 and the coil 76 from two sides, leaving air gaps 73 and 75 at the edges.

Jádro 78 může tvořit permanentní magnet a dvě desky 82, 84 mohou být provedeny z měkkého železa. Takto je elektromagnetický budič 65 upraven pro rozkmitání prů točných trubek 118, 120, aniž by k nim byl přímo připojen, což by mohlo způsobovat tlumení nebo nevyrovnaný pohyb průtočných trubek 118, 120 nebo změnu jejích přirozeného vibračního kmitočtu.The core 78 can be a permanent magnet and the two plates 82, 84 can be made of soft iron. Thus, the electromagnetic actuator 65 is adapted to oscillate the flow tubes 118, 120 without being directly connected thereto, which could cause damping or uneven movement of the flow tubes 118, 120 or a change in their natural vibration frequency.

Příkladné provedení budicího obvodu 200 pro oscilaci průtočných trubek 18, 20 nebo 118, 120 je schematicky znázorněno na obr. 10.An exemplary embodiment of the driver circuit 200 for oscillating the flow tubes 18, 20 or 118, 120 is schematically shown in FIG. 10.

Účelem činnosti budicího obvodu 200 je rozkmitat průtočné trubky 18, 20 předvoleným kmitočtem zvoleným tak, aby byl minimalizován vliv vnější vibrace na pohyb průtočných trubek 18, 20. Geometrie průtočných trubek 18, 20 umožňuje stabilní oscilaci při několika kmitočtech a jejich harmonických složkách.The purpose of the excitation circuit 200 is to oscillate the flow tubes 18, 20 at a preselected frequency selected to minimize the effect of external vibration on the flow of the flow tubes 18, 20. The geometry of the flow tubes 18, 20 allows stable oscillation at several frequencies and their harmonics.

Obvod znázorněný na obr. 10 způsobuje spolehlivou oscilaci průtočných trubek 18, 20 při předem zvolených kmitočtech pro jakékoli tekuté médium proudící zařízením. Budicí obvod 200 způsobuje oscilaci s konstantní amplitudou bez ohledu na hustotu tekutého média, aby se vyloučila nelinearita způsobená rozdíly v hustotě a charakteristice proudu.The circuit shown in FIG. 10 causes reliable oscillation of the flow tubes 18, 20 at preselected frequencies for any fluid medium flowing through the device. The driver circuit 200 causes a constant amplitude oscillation regardless of the density of the fluid medium to avoid non-linearity due to differences in current density and current characteristics.

Budicí obvod 200 produkuje budicí signál ve formě trojúhelníkové vlny symetrické kolem nulové hodnoty napětí. Kmitočet trojúhelníkové vlny je předem zvoleným vibračním kmitočtem průtočných trubek 18, 20.The driver circuit 200 produces a driver signal in the form of a triangular wave symmetrical about zero voltage. The triangular wave frequency is a preselected vibration frequency of the flow tubes 18, 20.

Budicí obvod 200 je tvořen čtyřmi stupni, z nichž každý bude dále postupně popsán:The excitation circuit 200 consists of four stages, each of which will be described in turn:

(1, vstupní stupeň 200, včetně přesného vstupního integrátoru;(1, input stage 200, including precision input integrator;

(2) amplitudový regulační stupeň 212, včetně přesného detektoru 214 záporných špiček a napěťového a proudového konvertoru 216;(2) an amplitude control stage 212, including a precision negative-peak detector 214 and a voltage and current converter 216;

(3) kmitočtový regulační stupeň 242, včetně obvodu 244 se smyčkou synchronizace s přesnou fází a (4) výstupní stupeň 248, včetně operačního zesilovače 250 se strmou charakteristikou a přesného výstupního integrátoru.(3) a frequency control stage 242, including a precision phase loop loop 244, and (4) an output stage 248, including a steep characteristic operational amplifier 250, and a precision output integrator.

Vstupní stupeň 202 se vstupem 201 obsahuje operační zesilovač 204 a kondenzátor 206 uspořádaný jako integrátor. Vstupní otvor 208 spojuje záporný vstup operačního zesilovače 204 k snímací cívce 210, která snímá rychlost průtočné trubky 18.The input stage 202 with the input 201 comprises an operational amplifier 204 and a capacitor 206 arranged as an integrator. The inlet opening 208 connects the negative input of the operational amplifier 204 to the sensing coil 210, which senses the velocity of the flow tube 18.

Ačkoli je na obr. 10 znázorněna snímací cívka 210, je odborníkům v oboru známo, že může místo ní být použit například piezoelektrický snímač (pro snímání zrychlení průtočné trubky _1_8) nebo optický snímač ze skleněných vláken (pro snímáni přesazení průtočné trubky 18) , aniž by došlo k odchýlení z rámce vynálezu.Although the sensor coil 210 is shown in FIG. 10, it is known to those skilled in the art that, for example, a piezoelectric sensor (for sensing the acceleration of the flow tube 18) or an optical glass fiber sensor (for sensing the flow tube offset 18) may be used instead. would depart from the scope of the invention.

Ve znázorněném provedení je napětí indukované ve snímací cívce 210 při pohybu průtočné trubky 18 úměrné rychlosti oscilace (to jest dy/dt, obr. 5E). Pro získání napětí úměrného přesazení (aby se udržela amplituda vibrace ve vlastní fázi), je napětí indukované v snímací cívce 210 integrováno v operačním zesilovači 204 a kon46 denzátoru 206. Takto potom vstupní stupeň 202 produkuje elektrický signál odpovídající přesazení průtočné trubky 18. Obvykle tento signál bude mít napětí řádově 500 mV.In the illustrated embodiment, the voltage induced in the sensing coil 210 as the flow pipe 18 moves is proportional to the oscillation rate (i.e. dy / dt, FIG. 5E). To obtain a proportional offset voltage (in order to maintain the vibration amplitude in its own phase), the voltage induced in the sensing coil 210 is integrated in the operational amplifier 204 and the capacitor 206. Thus, the input stage 202 produces an electrical signal corresponding to the offset of the flow pipe 18. Usually this signal will have a voltage of the order of 500 mV.

Může být rovněž poznamenáno, že jelikož se snímá rychlost, jsou změny amplitudy pohybu průtočné trubky 18 způsobené vnějšími vlivy vlastně vyloučeny.It may also be noted that since velocity is sensed, changes in the amplitude of the flow pipe 18 caused by external influences are virtually eliminated.

Výstupní signál ze vstupního stupně 202 je potom veden jednak do amplitudového regulačního stupně 214 a jednak do kmitočtového regulačního stupně 242.The output signal from input stage 202 is then fed to both amplitude control stage 214 and frequency control stage 242.

Amplitudový regulační stupeň 212 sestává z přesného detektoru 214 záporných špiček a napětového a proudového konvertoru 216. Amplitudový regulační stupeň 212 vyrábí proud, který je dodáván do výstupního stupně 248 pro získávání budicího napětí na výstupu 255 pro elektro magnetický budič 65.The amplitude control stage 212 consists of a precision negative-peak detector 214 and a voltage and current converter 216. The amplitude control stage 212 produces the current that is supplied to the output stage 248 to obtain the drive voltage at the output 255 for the electromagnetic exciter 65.

Amplituda proudu je regulována v přesném detektoru 214 záporných špiček, který sestává z odporu 217, operač ního zesilovače 218 a diod 220 a 222. Výstup z detektoru 214 záporných špiček je přiveden na budicí zesilovač 228 RC obvodem tvořeným odporem 224 a kondenzátorem 226. Výstup z budicího zesilovače 228 je přiveden zpět na in47 vertní vstup operačního zesilovače 218 přes odpor 230.The current amplitude is regulated in an accurate negative-peak detector 214, which consists of a resistor 217, an operational amplifier 218, and diodes 220 and 222. The output of the negative-peak detector 214 is applied to an excitation amplifier 228 by an RC circuit formed by a resistor 224 and a capacitor 226. The exciter amplifier 228 is fed back to the in47 vertical input of the operational amplifier 218 through a resistor 230.

Výstup budicího zesilovače 228 je připojen na napě řový a proudový konvertor 216 přes odpor 232. Napěřový a proudový konvertor 216 sestává z operačního zesilovače 234, tranzistoru 236 a odporu 238 zpětné vazby.The output of the driver amplifier 228 is connected to the voltage and current converter 216 through a resistor 232. The voltage and current converter 216 consists of an operational amplifier 234, a transistor 236, and a feedback resistor 238.

Emitor tranzistoru 236 je spojen s přívodním napětím + Vcc přes odpor 235. Nulový bod operačního zesilovače 234 může být nastaven potenciometrem 240. Náběh směšování je vymezen odpory 238 a 232 známým způsobem.The emitter of transistor 236 is coupled to a + Vcc supply voltage through a resistor 235. The zero point of the operational amplifier 234 can be adjusted by a potentiometer 240. The mixing start is defined by resistors 238 and 232 in a known manner.

Jak je snadno pochopitelné, změny na výstupu z ope račního zesilovače 234 jako výsledek změn na výstupu z detektoru 214 záporných špiček budou měnit vodivost tranzistoru 236. To se projeví změnou kolektorového proudu tranzistoru 236, který je přímo úměrný změně napětí na výstupu z detektoru 214 záporných špiček.As is readily understood, changes in the output of the opamp 234 as a result of changes in the output of the negative-peak detector 214 will change the conductivity of transistor 236. This results in a change in the collector current of transistor 236 that is directly proportional to peaks.

Na výstupu z detektoru 214 záporných špiček se udržuje konstantní napětí, aby se zajistil stálý proud z napěřového a proudového konvertoru 216 do výstupního stupně 248.A constant voltage is maintained at the output of the negative peak detector 214 to provide a constant current from the voltage converter and current converter 216 to the output stage 248.

Ovládací napětí pro napěřový a proudový konvertor 216 je odvozeno z integrovaného výstupního signálu z integrátoru vstupního stupně 202 detektorem 214 záporných špiček.The control voltage for the voltage and current converters 216 is derived from the integrated output signal from the input stage integrator 202 by the negative peak detector 214.

Na výstupu z detektoru 214 záporných špiček se udržuje konstantní napětí, aby se zajistil stálý proud z napětového a proudového konvertoru 216 do výstupního stupně 248.A constant voltage is maintained at the output of the negative peak detector 214 to provide a constant current from the voltage and current converter 216 to the output stage 248.

Ovládací napětí pro napětový a proudový konvertor 216 je odvozeno z integrovaného výstupního signálu z integrátoru vstupního stupně 202 detektorem 214 záporných špiček. Integrovaný výstupní signál je obrácen v operačním zesilovači 218 a uložen v pamětovém kondenzátoru 226, který mění záporné špičky integrovaného výstupního signálu. Napětí za kondenzátorem 226 sleduje obalovou křivku integrovaného výstupního signálu, ale udržuje hodnoty záporných špiček, protože kondenzátor 226 se nemůže vybíjet kvůli diodě 222 záporným napětím. Kondenzátor 226 takto detekuje a stabilizuje záporné špičky integrovaného výstupního signálu.The control voltage for the voltage and current converters 216 is derived from the integrated output signal from the input stage integrator 202 by the negative peak detector 214. The integrated output signal is reversed in the operational amplifier 218 and stored in a memory capacitor 226 that changes the negative peaks of the integrated output signal. The voltage downstream of the capacitor 226 follows the envelope of the integrated output signal, but maintains negative peak values because the capacitor 226 cannot discharge due to diode 222 with negative voltages. The capacitor 226 thus detects and stabilizes the negative peaks of the integrated output signal.

Napětí za kondenzátorem 226 je využito pro vyvolání napětí následujícího budicího zesilovače 228, který postupně vybuzuje napětový a proudový konvertor 216. Jak bude vidět, zvýšení záporných špiček působí na proudový výstup tranzistoru 236 tak, že se sníží, což způsobí pokles na výstupu do elektromagnetického budiče 65, který postupně snižuje přesazeni průtočné trubky 18.The voltage downstream of the capacitor 226 is used to trigger the voltage of the following excitation amplifier 228, which in turn excites the voltage and current converters 216. As will be seen, the increase in negative peaks acts on the current output of transistor 236 to decrease, causing a drop in output to the electromagnetic exciter. 65, which gradually decreases the offset of the flow tube 18.

Jak již bylo poznamenáno, integrovaný rychlostní signál ze vstupního stupně 202 je rovněž vysílán do kmitočtového regulačního stupně 242. Kmitočtový regulační stupeň 242 obsahuje běžný integrovaný obvod 244 se smyčkou synchronizace s přesnou fází (PLL) . PLL integrovaný obvod 244 je připojen na přívod napětí + Vcc přes proměnlivý odpor 245 a kondenzátor 247, a na přívod napětí - Vcc přes kondenzátor 243.As already noted, the integrated speed signal from input stage 202 is also transmitted to frequency control stage 242. Frequency control stage 242 comprises a conventional precision phase loop (PLL) integrated circuit 244. The PLL integrated circuit 244 is connected to a + Vcc voltage supply through a variable resistor 245 and a capacitor 247, and to a Vcc voltage supply via a capacitor 243.

PLL integrovaný obvod 244 s výhodou pracuje s mnohanásobným předvoleným budicím kmitočtem, který se potom dělí v běžném dělicím obvodu 246. Práce PLL integrovaného obvodu 244 s mnohonásobným předvoleným budicím kmitočtem skýtá několik výhod:The PLL IC 244 preferably operates at a multiple preset excitation frequency, which is then divided in a conventional divider circuit 246. The operation of the PLL IC at a multiple preset excitation frequency offers several advantages:

(1) při vyšším kmitočtu může být použit menší kondenzátor, což dovoluje vytvořit obvod více kompaktnější;(1) At a higher frequency, a smaller capacitor can be used, making the circuit more compact;

(2) při výběru stupně dělení z dělicího obvodu 246 je jednoduše k dispozici širší rozsah budicích kmitočtů a (3) snadno může být dosaženo rozdílného fázového posunutí mezi signály čidel (0* pro polohu čidel, 90’ pro rychlost čidel a 180’ pro zrychlení čidel) stejně jako výstupního signálu.(2) a wider range of excitation frequencies is readily available when selecting the degree of division from the splitter circuit 246, and (3) a different phase offset between the sensor signals (0 * for sensor position, 90 'for sensor speed and 180' for acceleration) sensors) as well as the output signal.

Řízený kmitočtový výstup kmitočtového regulačního stupně 242 je potom dodáván do výstupního stupně 248 spolu s výstupním signálem z amplitudového regulačního stupně 212. Proud z amplitudového regulačního stupně 212 je zesilován v operačním zesilovači 250 spojeným svým invertním vstupem přes odpor 249 s výstupem z dělicího obvodu 246 a potom přiváděn do výkonného integrátoru obsahujícího přesný operační zesilovač 252 a pár tranzistorů 254 a 256 provedeného jako zesilovač třídy B.The controlled frequency output of frequency control stage 242 is then supplied to output stage 248 along with the output signal from amplitude control stage 212. The current from amplitude control stage 212 is amplified in the operational amplifier 250 coupled through its invert input through resistor 249 to output from splitter circuit 246 and then fed to a high-performance integrator comprising a precision opamp 252 and a pair of transistors 254 and 256 designed as a class B amplifier.

Výstup ze zesilovače třídy B je jednak zaveden zpět do invertního vstupu operačního zesilovače 252 přes kondenzátor 253 a jednak je dodáván do výstupu 255 pro buzení elektromagnetického budiče 65.The output from the Class B amplifier is fed back to the invert input of the opamp 252 via a capacitor 253 and is supplied to the output 255 to drive the electromagnetic exciter 65.

Je nutno si uvědomit, že amplituda výstupního signá lu je úměrná proudu z napěťového a proudového konvertoru 216, a kmitočet výstupního signálu je stanoven PLL integrovaným obvodem 244. Zapínání a vypínání proudu je prováděno operačním zesilovačem 250.It will be appreciated that the amplitude of the output signal is proportional to the current from the voltage and current converter 216, and the frequency of the output signal is determined by the PLL integrated circuit 244. The switching on and off of the current is performed by the operational amplifier 250.

Budicí obvod 200 skýtá několik doposud nedosažitelných výhod:The excitation circuit 200 offers several previously unattainable advantages:

Claims

An apparatus for measuring a flow of a fluid stream, comprising an inlet pipe and an outlet pipe for a fluid stream, at least one flexible flow pipe, the mounting ends of which are connected to the inlet and outlet pipes, a vibrator for oscillating the flow pipe transversely to the axis of the pipe, signals corresponding to the oscillating movement of the flow tube and a signal processing unit for determining the flow from these signals based on Coriolis force in response to the flow tube, characterized in that the flow tube (18, 118) has a symmetrical loop shape around the mounting ends (34, 36, 134, 136) to effect a change in the direction of fluid flow by more than 360 *, and the vibrator (50, 150) is located on the flow tube (18, 118) at a point close to the mounting ends (34, 36, 134, 136).

(1) The triangular waveform does not contain a pair of higher harmonic components.

Device according to claim 1, characterized in that the mounting ends (34, 36, 134, 136) are located close to each other, the distance between the vibrator (50, 150) on the flow tube (18, 118) and the mounting ends (34, 36, 134, 136) is less than the maximum expansion of the flow pipe (18, 118) from the mounting ends (34, 36, 134, 136).

(2) The excitation circuit offers the main advantage of low harmonic distortion of the voltage induced in the sensing coil.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the flow pipe (18, 118) has a center of gravity (48, 148) located near the mounting ends (34, 36, 134, 136).

(3) By changing the input current to the output integrator, even more efficient and easy to implement control can be achieved.

Device according to claim 3, characterized in that the distance from the center of gravity (48, 148) of the flow tube (18, 118) to each of the mounting ends (34, 36, 134, 136) is less than half the maximum expansion of the flow tube (18). 18, 118) from the mounting ends (34, 36, 134, 136).

(4) When using a steep characteristic amplifier 250, switching on and off input current to and from the integrator is simplified.

The solution according to the invention increases the accuracy of the device by increasing the measurable effect of the Coriolis force on the flow tubes 18, 20 and stabilizing the oscillation of the flow tubes 18, 20 while improving their geometry, in order to increase the relative signal-to-noise ratio.

The solution according to the invention also increases the accuracy of flow determination by increasing the operating frequency. The higher effect of the device according to the invention lies in the greater accuracy of the flow measurement, which is applicable to a large number of different fluids in various and unsuitable environments

The invention may be practiced in other specific forms without departing from the spirit or features of the foregoing.

5535-88C patent n a r o κ ϊ

Device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the change in direction of the fluid flow is at least 450 *.

Device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the flow pipe (18, 118) comprises a first arcuate portion (40, 140) connected at one end to an inlet duct (12, 112), a second arcuate portion ( 44, 144) connected at one end to an outlet screed 55 (14, 114) and a connecting portion (42, 142) between the two remaining ends of the first and second arch portions (40, 44);

140, 144, wherein the distance from the connecting portion (42,

142) to the center of gravity (48, 148) of the flow tube (18, 118) is less than the maximum expansion of the arcuate portions (40, 44, 140, 144) from this center of gravity (48, 148).

The apparatus of claim 6, wherein the first and second arcuate portions (40, 44, 140, 144) are semicircular with an arc of approximately 270 *, the connecting portion (42, 142) being substantially straight.

Device according to claim 6 or 7, characterized in that the vibrator (50, 150) is located in the center of the coupling part (42, 142).

β

Apparatus according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the flow pipe (18, 118) is of a B-shaped configuration, the adjacent apexes of the B-shaped arcuate parts (40, 44, 140, 144) forming the mounting ends. (34, 36, 134, 136, flow tubes (18, 118)).

Device according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the mounting ends (34, 36, 134, 136) of the flow pipe (18, 118) are mounted in a mounting bio56 (16, 116) whose weight is greater than the total weight of the flow pipe (18, 118).

Device according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the flow pipe (18, 118) is substantially arranged in a vertical plane.

Apparatus according to one of Claims 1 to 11, characterized in that the vibrator (50, 150) is adapted to oscillate the flow pipe (18, 118) with a resonance knit higher than the basic resonant frequency to form at least one vibrating node (60). , 62, 64) along the entire length of the flow tube (18, 118).

Apparatus according to claim 12, characterized in that the flow tube (18, 118) is vibrated at a second harmonic resonance frequency to form two vibrating nodes (62, 64) along the entire length of the flow tube (18, 118), wherein the vibrator (50, 150, is located between the two nodes (62, 64), one sensor (52, 152) is located between one node (62, and one mounting end (34, 134), and the other sensor (54, 154) is located between another node (64, and another mounting end (36, 136).

*

Apparatus according to one of Claims 1 to 13, characterized in that it comprises two similarly shaped flow pipes (18, 20, 118, 120) placed adjacent to each other and connected in parallel.

Device according to claim 14, characterized in that it comprises a mounting block (16, 116) for fastening the mounting ends (34, 36, 34 ', 36', 134, 136, 134 ', 136') of the two flow tubes (18). 20, 118, 120) provided with a flow distributor (30, 130) for dividing the fluid flow from the inlet pipe (12, 112) into two equal parts for the two flow pipes (18, 20, 118, 120) and the combiner (32, 132} of flow for connecting portions of flow from the flow tubes (18, 20, 118, 120) to the outlet conduit (14, 114).

Device according to claim 15, characterized in that the weight of the mounting block (16, 116) is greater than the total weight of the flow tubes (18, 20, 118, 120).

Apparatus according to claim 15 or 16, characterized in that the two flow tubes (18, 20, 118, 120) are attached to each other by two brackets (72, 74, 172, 174), each of which is located at respective mounting points. ends (34, 34 ', 36, 36', 134, 134 ', 136, 136').

Device according to one of Claims 15 to 17, characterized in that the vibrator (50, 150) is adapted to oscillate each flow pipe (18, 20, 118, 120) in opposite directions to one another.

Device according to one of Claims 15 to 18, characterized in that the vibrator (50, 150) is mounted on the mounting block (16, 116).

Device according to Claim 19, characterized in that the vibrator (50, 150) is formed by an electromagnetic exciter (65) located between two flow tubes (18, 20, 118, 120) having two air gaps (73, 75). ) into which ferromagnetic flaps (66, 68) engage each of the flow tubes (18, 20, 118, 120)

The apparatus of claim 20, wherein the electromagnetic exciter (65) is coupled to an excitation circuit (200) comprising an input stage (202) and a frequency control stage (242) coupled to the output of the input stage (202), wherein the output stage (248) is coupled to the amplitude control stage (212) and the frequency control stage (242), the input (201) of the input stage (202) being coupled to the flow tube oscillation sensing element (18, 20, 118, 120) and the output (255) from the output stage (248) is coupled to an electromagnetic exciter (65).

Apparatus according to claim 21, characterized in that the sensing element is a coil (210) for sensing the velocity of the flow tube (18, 20, 118, 120).

Apparatus according to one of Claims 15 to 17, characterized in that two sensors (152, 154) are disposed between two flow pipes (118, 120) at different points along the flow pipes (118, 120), each sensor (118, 120). 152, 154) is an electromagnetic device having two air gaps, and a flap extending into the air gap in the electromagnetic device is attached to each flow tube (118, 120).

Device according to claim 23, characterized in that the electromagnetic devices forming the sensors (152, 154) are attached to the mounting block (116).

Device according to one of Claims 15 to 24, characterized in that it comprises a housing (80) in which the inlet pipe (112), the outlet pipe (114), the mounting block (116) and the flow pipes (118) are located, 120), wherein the mounting block (116) is fixed in the housing (80) by means of arms (156, 158).

A method of measuring a flow of a fluid stream comprising the steps of inducing a fluid stream corresponding to a fluid stream through at least one flexible flow tube, oscillating the flow tube transversely to its axis, generating signals when sensing the oscillating motion of the flow tube and determining the flow from these signals based on Coriolis force with respect to the flow tube, characterized in that at least one flow tube (18, 118) oscillates at a resonant frequency higher than the base resonance frequency of the flow tube (18, 118)

The method of claim 26, wherein the at least one flow tube (18, 118) oscillates at its second harmonic resonant frequency to form two vibrating nodes (62, 64) along the length of the flow tube (18, 118).

Method according to claim 27, characterized in that the oscillation is performed by oscillating a portion of the flow pipe (18, 118) between the nodes (62, 64) and the sensing is performed between one node (62) and the first mounting end (34, 134). and between the other node (64) and the second mounting end (36, 136) of the flow tube (18, 118).