JP4878279B2 - 質量流量測定装置 - Google Patents

Description

この発明は、コリオリ原理にしたがって作動し、２つの測定チューブ及び振動発生器を有する質量流量測定装置に関する。

２つ又はそれ以上の測定チューブを有するコリオリ型質量流量測定装置は、少なくとも一つの振動励起装置及び振動変換装置としての少なくとも一つの振動センサの間の部分で、お互いに平行である２つの測定チューブを有する。この点について、前記2つの測定チューブは、お互いに異なる振動を生じ、測定チューブを流れる媒体の質量は、お互いに所定の間隔で配された測定チューブの２つの点の間の励起振動に対する測定チューブの振動の相変化を介して測定される。

コリオリ型質量流量測定装置において、平行に配される２つの正確に真っ直ぐな測定チューブがある場合、一般的にそれらの共通平面における逆相の２つの測定チューブの振動励起が、一つの共振振動数で選択される。一つの測定チューブのみを有するコリオリ型測定装置と比較して、振動によって、振動システムの重心が変化しないという利点を有する。外部から見ると、平行に走る2つの直線測定チューブを有するコリオリ型質量流量測定装置は、ある意味で振動に対する中間点で動作するために、２つの測定チューブのみが振動するので、固有振動による問題点をおそれる必要がなく、コリオリ型質量流量測定装置のための用意されたハウジングが、静止したままとなる。このため、高いゼロ点安定性が達成される。

少なくとも２つの測定チューブを有する公知のコリオリ型質量流量測定装置における問題は、特に、それらが複雑であり、製造コストがかかることである。一般的に、各々の装置は、要求される低い公差に合致するように手作りによって個々に製造され、コリオリ型質量流量測定装置の個々の装置、例えば振動発生器及び振動センサに装着される。
特開平７−１８１０６９号公報 特開２００３−１３０７０４号公報

本願発明の主たる目的は、高い精度で、異なる寸法で容易に製造することができるコリオリ型質量流量装置を提供することにある。

最初に記載されたコリオリ型質量流量装置から導かれるように、この目的は、キャリヤが各々の測定チューブに装着され、各々のキャリヤが、一つの測定チューブに正確に装着され、振動変換装置が２つのキャリヤの間に配され且つ作用するように形成されることにおいて達成される。

それゆえに、本願発明によれば、振動変換装置、それによる振動励起装置又は振動センサは、例えば逆相でそれらに励起するために２つの測定チューブの間で、むしろそれぞれが前記測定チューブに装着される２つのキャリヤの間で、直接的に作用しない。この点について、異なる幾何学的な設計が可能である。本願発明の好ましい例によれば、キャリヤの装着部分で、２つのキャリヤの間の振動変換装置に関する適当な距離が、２つの測定チューブの間の距離よりも大きくなるように、キャリヤが形成され、配置されることを提供する。この方法において、特に、その利点は、２つの測定チューブがお互いに極端に小さい距離であることを達成することができ、２つの測定チューブ間で作用する振動変換装置、それによる振動の励起のための振動励起装置又は与えられた振動を検出する振動センサを配置することができる。これによって、コリオリ型質量流量測定装置、特に２つの測定チューブ間の短い距離を有するものが、得られるので、例えば振動技術的に利点を有する。

基本的に、2つの測定チューブは、お互いに対して異なって延出することができる。しかしながら、この発明の好ましい例によれば、２つの測定チューブが少なくとも所定の部分でお互いに平行に延出していることが提供される。ここで、本願発明の好ましい例によれば、キャリヤが、２つの測定チューブが平行に延出する領域に配置されることも提供する。

基本的に、キャリヤは、それぞれの測定チューブに、特にそれぞれの端部に、別々に装着される。しかしながら、本願発明の好ましい例によれば、キャリヤは、中間領域において前記測定チューブの一つにそれぞれ装着される。そのため、これは、２つの端部の間の領域のキャリヤが、それぞれの測定チューブに装着され、各々の端部が振動変換装置又はバランス用重りの装着に適していることを意味する。この点について、キャリヤの真ん中で正確に一つの装着チューブにキャリヤを装着するものである。しかし、これは、絶対に必要なものではないので、キャリヤは、別々の距離でそれぞれの測定チューブの別々の側に設けることもできる。

この場合、キャリヤは、お互いに平行に延出する測定チューブをつなぐ平面に垂直に配置されることを提供する。しかしながら、振動変換装置又はバランス用重りを装着するために設計されたキャリヤの端部間を接続する線が、お互いに平行に延出するチューブをつなぐ平面に垂直に延出することも提供する。この方法において、対称形状が構成され、特に簡単な構造を作ることができる。それにもかかわらず、非対称設計であっても良いものである。

上述したように、振動励起装置及び振動センサは、振動変換装置として使用される。通常、少なくとも部分的に、お互いに平行に延出する２つの測定チューブを有するコリオリ型質量流量測定装置において、一つの振動励起装置と、２つの振動センサが設けられる。この発明の好ましい例によれば、振動変換装置は、キャリヤの間の測定チューブの両側で作動する振動励起装置である。これは、この振動励起装置が、測定チューブの一方の側だけでなく、好ましくは対称的両側で、測定チューブの振動を生じる力を加えることを意味する。

そのような振動励起装置は、例えば、従来技術から公知であるマグネットコイル及び各々のマグネットコイル内に延出するマグネットからなる２つの変換手段を介して実行される。これらの手段は、それぞれの測定チューブに装着される２つのキャリヤの間の両側に配置されるので、２つの変換手段の同一のトリガで、お互いに逆相である測定チューブの振動が、付加的に生じた捻れ振動なしに本質的に達成される。

基本的に、コリオリ型質量流量測定装置のために設計された振動センサは、同様な方法で形成される。しかしながら、本願発明の好ましい例によれば、振動変換装置がキャリヤ間の測定チューブの一方の側で簡単に作用する振動センサであることを提供する。これは、例えばマグネットコイル及びマグネットコイル内に延出するマグネットからなり、測定チューブの一方の側に設けられる一つだけの変換手段が設けられると同時に、測定チューブの他方の側では測定チューブの振動が検出されないことを意味する。この点について、本願発明の好ましい例によれば、振動センサの反対側の側面に、振動センサの質量に対応する質量を有するバランス用重りを設けることも提供される。これによって、対称的構造は、測定チューブの捻れ振動が、ほとんどの部分で抑制されることを達成する。

最後に、前記キャリヤは、前記測定チューブに別々に、別々の領域に沿って装着される。しかしながら、本願発明の好ましい例によれば、キャリヤは、１８０°以上の周囲領域に沿ってそれぞれの測定チューブに装着される。これは、それぞれのキャリヤが、測定チューブの周囲の半分以上である測定チューブの周囲領域に沿って装着され、これによって、測定チューブの捻れ振動が付加的に抑制されることを意味する。

上述したように、その測定は、測定チューブの捻れ振動を抑制するのに適している。この捻れ振動の抑制は、逆相で２つの測定チューブの振動が実行された時に、特に望ましい。それにもかかわらず、本願発明によって振動変換装置のために測定チューブにキャリヤを設けることは、基本的に捻れ振動が、故意に励起されるべき場合に適している。

以下、この発明の実施例について図面により説明する。

図１から明らかなように、本願発明の実施例にかかるコリオリ型質量流量測定装置は、それぞれの全長にわたってお互いに平行に延出する２本の測定チューブ１を有する。各々の測定チューブ１は、それぞれ２つのキャリヤ２を備えており、それらの長手方向は、お互いに平行に延出する２本の測定チューブ１にわたる平面に対して垂直に延出する。

図２，図３（ａ）（ｂ）及び図４（ａ）（ｂ）から明らかなように、前記キャリヤ２は、それぞれ外側から測定チューブ１に装着され、キャリヤ２の間に振動励起装置３又は振動センサ４のような振動変換装置を配置するのに適した距離が、２本の測定チューブ１の間の距離よりも大きくなるように設置されるものである。これは、測定装置の小さい寸法を有する振動変換装置を装着するのに利点があり、特に２本の測定チューブ１の間の短い距離に関して利点があり、さらに、振動工学的な利点を有する。また、２本の測定チューブ１間の極端に短い距離は、この方法においてのみ可能となる。

２本の測定チューブ１は、２つの振動ノードプレート５によって相互に接続される。これら２つの振動ノードプレート５は、測定チューブの実際の測定範囲を規定し、その範囲内で、お互いに相対する測定チューブ１の振動撓みが生じる。２本の測定チューブ１の各々の端部には、それぞれ接続プレート６が設けられ、これによって２本の測定チューブ１、キャリヤ２、振動励起装置３、振動センサ４及び振動ノードプレート５からなるシステムは、接続片７を介してコリオリ型質量流量測定装置の端部フランジ８に接続される。それらの装置を有する測定チューブ１に囲設され且つ防護するハウジング９は、接続片７の間に延出する。

１本のチューブから、特にコリオリ質量流量測定装置が装着されるチューブシステムの一つのチューブから２本のチューブへのチューブ遷移は、特に図には明確に記載されていない。これらのチューブ遷移は、接続片７の領域に配され、一つのチューブから２本の測定チューブ１への対称的な遷移を確実にし、測定チューブ１の他端で、一つのチューブへ再び戻るものである。

この点で、振動励起装置3及び振動センサ４が、測定チューブ１にどのように装着されるかは、図３（ａ）（ｂ）及び図４（ａ）（ｂ）から明らかである。両方の場合において、お互いに平行に延出する２本の測定チューブ１の一つに外側からそれぞれ装着され、好ましくは溶接される２つのキャリヤ２が設けられる。これによって、前記キャリヤ２は、測定チューブ１にわたる平面に対して実質的に垂直な測定チューブ１のそれぞれの外側面に延出する。前記キャリヤ２は、対称的に形成され、それらの中央領域において、１本の測定チューブ１に装着される。これによって、前記キャリヤは、測定チューブ１のいずれかの側面に同一の距離で延出する。

キャリヤ２の端部領域において、それぞれのキャリヤに延出するマグネットコイル１０及びマグネットが設けられるので、振動励起装置は、マグネットコイル１０とその中に延出するマグネットを有する２つの変換手段によって全体的に形成される。この点について、振動励起装置３の２つの変換手段１２が、キャリヤ２の間で、同一の力が、その両側に作用し逆相で測定チューブ１の振動励起を生じ、実質的に測定チューブ１の捩れ振動なしに励起されるように、同じ方法でトリガーされる振動励起が設けられる。

捩り振動の励起を抑制するために、前記キャリヤ２は、それぞれの測定チューブ１の１８０°を超える周囲領域に沿って装着される。測定チューブ１へのキャリヤ２のこの種の装着は、振動励起装置３の場合と、振動変換装置４の場合の両方に提供される。

しかしながら、振動励起装置と比較して、振動センサにおいては、第2の変換手段に代えて、２つのバランス用重り１３が設けられる。これは、測定チューブ１の一方の側にだけ、変換手段１２が設けられ、その他方の側には、単に、振動センサの個々の変換手段１２の質量に対応するキャリヤ１２の受動的に作用する質量が、振動センサ４を形成する反対側の変換手段１２の質量に対応する２つのバランス用重り１３の形状で設けられる。バランス用重りを設けることによって、対称的質量分配により、捩り振動の励起を抑制するための装置を構成することができる。

結果として、上述したコリオリ型質量流量測定装置は、振動励起装置3及び振動変換装置４が容易に装着可能であることを提供し、これについて、測定チューブ１の間の極端に短い距離を達成可能である。

本願発明の好ましい例によるコリオリ型質量流量測定装置の全体的構造をしめした斜視図である。 一つの振動励起装置と２つの振動センサのために底に装着されるキャリヤを有する本願発明の好ましい例によるコリオリ型質量流量測定装置のお互いに接続された測定チューブを示す概略図である。 （ａ）及び（ｂ）は、振動励起装置の構造を示すものである。 （ａ）及び（ｂ）は、振動センサの構造を示すものである。

符号の説明

１ 測定チューブ
２ キャリヤ
３ 振動励起装置
４ 振動センサ
５ 振動ノードプレート
６ 接続プレート
７ 接続片
８ 端部フランジ
１０ マグネットコイル
１１ マグネット
１２ 変換手段
１３ バランス用重り

Claims (10)

1. ２本の測定チューブと、振動変換装置とを具備するコリオリ型質量流量測定装置において、
   測定チューブ（１）にそれぞれ１つのキャリヤ（２）が固定されており、
   前記振動変換装置は両キャリヤ（２）間で作用するように構成されて配置されており、
   前記振動変換装置として１つの振動励起装置（３）および２つの振動センサ（４）が設けられており、
   前記振動励起装置（３）は、前記キャリヤ（２）間で前記測定チューブ（１）の両側に作用し、
   前記振動センサ（４）は、前記キャリヤ（２）間で前記測定チューブ（１）の一方の側に作用し、
   前記振動センサ（４）と対峙する側に、それぞれ２つのバランス用重り（１３）が設けられている
   ことを特徴とするコリオリ型質量流量測定装置。
2. 前記キャリヤ（２）は、取付箇所において、前記振動変換装置を受容するための、２つのキャリヤ（２）の間の装着領域の距離が、２本の測定チューブ（１）間の距離より大きくなるように構成され且つ配置されることを特徴とする請求項１記載のコリオリ型質量流量測定装置。
3. 前記２本の測定チューブ（１）は、少なくともある部分でお互いに平行に延出することを特徴とする請求項１または２記載のコリオリ型質量流量測定装置。
4. 前記キャリヤ（２）は、２本の測定チューブ（１）が平行に延出する領域に配されることを特徴とする請求項３記載のコリオリ型質量流量測定装置。
5. 前記キャリヤ（２）は、それぞれ中間領域において前記測定チューブ（１）に固定されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のコリオリ型質量流量測定装置。
6. 前記振動励起装置（３）は、それぞれ１つのマグネットコイル（１０）と該マグネットコイル（１０）の中に延出するマグネット（１１）を有する２つの変換手段（１２）によって全体的に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のコリオリ型質量流量測定装置。
7. 前記振動センサ（４）において、前記測定チューブ（１）の一方の側に変換手段（１２）が設けられ、前記測定チューブ（１）の他方の側には２つのバランス用重り（１３）が設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載のコリオリ型質量流量測定装置。
8. 前記キャリヤ（２）は、それぞれ外側から測定チューブ（１）に装着されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載のコリオリ型質量流量測定装置。
9. 前記キャリヤ（２）は、少なくとも１８０°で広がる周囲領域に沿ってそれぞれの測定チューブ（１）に固定されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載のコリオリ型質量流量測定装置。
10. 前記２つのバランス用重り（１３）の合計質量は、前記振動センサ（４）を形成する反対側の変換手段（１２）の質量に相当することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載のコリオリ型質量流量測定装置。

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