KR101231117B1 - 진동 유동 장치 및 진동 유동 장치를 제조하기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하나 이상의 도관, 하나 이상의 드라이브, 하나 이상의 픽-오프 및 하나 이상의 하우징을 포함하는 진동 유동 장치에 관한 것이다. 상기 하나 이상의 드라이브가 하나 이상의 드라이브 주파수들에서 상기 하나 이상의 도관을 진동시키며 상기 하나 이상의 픽-오프가 상기 하나 이상의 도관의 운동을 측정한다. 상기 하나 이상의 하우징은 하나 이상의 도관의 적어도 일부를 수납한다. 상기 하나 이상의 하우징의 진동 모드들이 상기 하나 이상의 드라이브 주파수들을 초과하는 주파수들에서 발생한다.

Description

진동 유동 장치 및 진동 유동 장치를 제조하기 위한 방법{A VIBRATING FLOW DEVICE AND METHOD FOR FABRICATING A VIBRATING FLOW DEVICE }
본 발명은 하나 이상의 하우징을 갖는 진동 유동 장치로서, 상기 하나 이상의 하우징의 진동 모드들이 도관을 진동시키는데 사용되는 드라이브 주파수를 초과하는 주파수들에서 발생하는 진동 유동 장치에 관한 것이다.
예를 들어 밀도계들 및 코리올리 유량계들과 같은 진동 유동 장치들은 예를 들어 밀도, 질량 유속, 체적 유속, 총 질량 유량, 온도, 및 다른 정보와 같은 유동 물질들의 특성을 측정하기 위해 사용된다. 진동 유동 장치들은 예를 들어 직선, U-자형, 또는 불규칙적인 형상들과 같은 다양한 형태들을 가질 수 있는 하나 이상의 도관들을 포함한다.
하나 이상의 도관들은 예를 들어 단순 벤딩, 토션, 방사형(radial), 및 커플링 모드들을 포함하는 한 세트의 고유 진동 모드들을 갖는다. 하나 이상의 도관들은 유동 물질의 특성을 결정하기 위해, 이러한 모드들 중 하나(이후 "드라이브 모드"로서 지칭됨)로 공진 주파수(이후 "드라이브 주파수"로서 지칭됨)에서 하나 이상의 드라이브에 의해 진동된다. 하나 이상의 전자 회로가 하나 이상의 드라이브에 정현파의 드라이브 신호를 발신하고, 상기 하나 이상의 드라이브는 전형적으로 도관에 부착되는 자석에 의해 전형적으로 자석/코일 결합이며 코일은 지지 구조물 또는 다른 도관에 부착된다. 드라이브 신호는 드라이브가 드라이브 모드에서 드라이브 주파수로 하나 이상의 도관들을 진동시키도록 야기한다. 예를 들어, 드라이브 신호는 코일에 전송된 주기적인 전류일 수 있다.
하나 이상의 픽-오프는 도관의 운동(motion)을 검출하고 진동 도관(들)의 운동을 나타내는 정현파 픽-오프 신호를 발생시킨다. 픽-오프 신호는 하나 이상의 전자 회로에 전송되며; 잘 알려진 원리에 따라 픽-오프 신호는 유동 물질의 특성을 결정하거나 필요하다면 드라이브 신호를 조절하기 위해 하나 이상의 전자 회로에 의해 사용될 수 있다.
진동 유동 장치들은 전형적으로 드라이버(들), 픽 오프(들), 및 도관(들)을 수납하는 하우징을 또한 포함할 수 있다. 하우징들은 다양한 이유들, 예를 들어 안정한, 알려진 또는 제어된 작동 환경, 즉 습기 및 유해 가스들 없는 환경을 제공하기 위해, 또는 도관(들) 드라이버(들) 또는 픽 오프(들)을, 즉 습기, 파편, 또는 다른 물체들과 접촉으로 인한 손상으로부터 또는 선적하는 동안 보호하기 위해 전형적으로 사용된다.
하우징들은 예를 들어 단순 벤딩, 토션, 방사형, 및 측방향 모드들을 포함하는 하나 이상의 고유 진동 모드들을 또한 갖는다. 도 4에서, 예를 들어 벤딩 모드는 B 축선을 중심으로 될 수 있고 측방향 모드는 A축선을 중심으로 될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 진동 모드를 유발하는 특정 주파수는 가변할 것이다. 주파수는 도 5에 도시된 바와 같이, 예를 들어 유체 밀도, 또는 온도와 같은 환경 조건들을 포함하는 다양한 인자들에 따라 가변될 수 있다. 드라이버에 의해 및 펌프들과 같은 물질 프로세싱 시스템의 다른 소스들로부터 발생된 진동하는 힘들은 하우징이 고유 모드들 중 하나로 진동하도록 야기한다. 드라이브 모드로 하나 이상의 도관들을 구동하는데 사용되는 주파수가 하우징이 고유 하우징 진동 모드들 중 하나로 진동하도록 야기하는 주파수와 상응하는 경우 유동 물질의 특성의 정확한 측정을 하는데 어렵게 된다.
본 발명은 종래 기술 하우징들에 내재된 이러한 단점을 극복하도록 지시된다.
본 발명의 범주는 첨부된 청구범위에 의해 유일하게 한정되며 이러한 요약 내의 진술들에 의해 어떠한 정도까지도 영향받지 않는다.
본 발명의 일 실시예에서, 진동 유동 장치는 하나 이상의 도관, 하나 이상의 드라이브, 하나 이상의 픽-오프 및 하나 이상의 하우징을 포함한다. 상기 하나 이상의 드라이브가 하나 이상의 드라이브 주파수들에서 상기 하나 이상의 도관을 진동시키며 상기 하나 이상의 픽-오프가 상기 하나 이상의 도관의 운동을 측정한다. 상기 하나 이상의 하우징은 하나 이상의 드라이브, 하나 이상의 픽-오프, 및 하나 이상의 도관의 적어도 일부를 수납한다. 상기 하나 이상의 하우징의 진동 모드들이 상기 하나 이상의 드라이브 주파수들을 초과하는 주파수들에서 발생한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 진동 유동 장치는 하나 이상의 도관, 하나 이상의 드라이브, 하나 이상의 픽-오프, 및 하나 이상의 하우징을 포함한다. 상기 하나 이상의 드라이브가 벤딩 모드의 진동으로 하나 이상의 드라이브 주파수들에서 상기 하나 이상의 도관을 진동시키며 상기 하나 이상의 픽-오프가 상기 하나 이상의 도관의 운동을 측정한다. 하나 이상의 하우징은 상기 하나 이상의 도관의 적어도 일부를 수납한다. 상기 하나 이상의 하우징의 진동 모드들이 상기 하나 이상의 드라이브 주파수들을 초과하는 주파수들에서 발생한다. 상기 하나 이상의 하우징이 상기 벤딩 모드의 운동 방향과 대체로 평행인 방향으로 연장하는 횡단면적 길이 및 상기 벤딩 모드의 운동 방향과 대체로 직각인 방향으로 연장하는 횡단면적 폭을 구비하고, 상기 횡단면적 길이의 치수가 상기 횡단면적 폭의 치수를 초과한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 진동 유동 장치를 제조하기 위한 방법은 하나 이상의 도관, 하나 이상의 드라이브, 하나 이상의 픽-오프, 하나 이상의 하우징을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 하나 이상의 드라이브가 하나 이상의 드라이브 주파수들에서 상기 하나 이상의 도관을 진동시키도록 구성되며 상기 하나 이상의 픽-오프가 상기 하나 이상의 도관의 운동을 측정하도록 구성된다. 하나 이상의 하우징은 상기 하나 이상의 도관의 적어도 일부를 수납하도록 구성된다. 상기 하나 이상의 하우징은 상기 하나 이상의 하우징의 진동 모드들이 상기 하나 이상의 드라이브 주파수들을 초과하는 주파수들에서 발생하도록 구성된다.
양태들
본 발명의 일 양태에 따라, 진동 유동 장치는 하나 이상의 도관, 하나 이상의 드라이브, 및 하나 이상의 픽-오프 - 상기 하나 이상의 드라이브가 하나 이상의 드라이브 주파수들에서 상기 하나 이상의 도관을 진동시키며 상기 하나 이상의 픽-오프가 상기 하나 이상의 도관의 운동을 측정함 -; 및
상기 하나 이상의 드라이브, 상기 하나 이상의 픽-오프, 및 상기 하나 이상의 도관의 적어도 일부를 수납하는 하나 이상의 하우징 - 상기 하나 이상의 하우징의 진동 모드들이 상기 하나 이상의 드라이브 주파수들을 초과하는 주파수들에서 발생함 - 을 포함한다.
바람직하게, 상기 하나 이상의 드라이브가 벤딩 모드의 진동으로 상기 하나 이상의 도관을 진동시킨다.
바람직하게, 상기 하나 이상의 하우징이 대체로 U-자형으로 제공된다.
바람직하게, 상기 하나 이상의 드라이브 주파수들이 벤딩 모드의 진동으로 상기 하나 이상의 도관을 진동시키며 상기 하나 이상의 하우징이 상기 벤딩 모드의 운동 방향에 대체로 평행인 방향으로 연장하는 횡단면적 길이 및 상기 벤딩 모드의 운동 방향과 대체로 직각인 방향으로 연장하는 횡단면적 폭을 구비하고, 상기 횡단면적 길이의 치수가 상기 횡단면적 폭의 치수를 초과한다.
바람직하게, 상기 하나 이상의 하우징의 강성을 증가시키기도록 상기 하나 이상의 하우징에 보강 부재(stiffening member)가 부착된다.
바람직하게, 상기 진동 유동 장치가 코리올리 유량계이다.
바람직하게, 상기 진동 유동 장치가 밀도계이다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 진동 유동 장치는
하나 이상의 도관, 하나 이상의 드라이브, 및 하나 이상의 픽-오프 - 상기 하나 이상의 드라이브가 벤딩 모드의 진동으로 하나 이상의 드라이브 주파수들에서 상기 하나 이상의 도관을 진동시키며 상기 하나 이상의 픽-오프가 상기 하나 이상의 도관의 운동을 측정함 -; 및
상기 하나 이상의 도관의 적어도 일부를 수납하는 하나 이상의 하우징 - 상기 하나 이상의 하우징의 진동 모드들이 상기 하나 이상의 드라이브 주파수들을 초과하는 주파수들에서 발생함 -;을 포함하며,
상기 하나 이상의 하우징이 상기 벤딩 모드의 운동 방향과 대체로 평행인 방향으로 연장하는 횡단면적 길이 및 상기 벤딩 모드의 운동 방향과 대체로 직각인 방향으로 연장하는 횡단면적 폭을 구비하고, 상기 횡단면적 길이의 치수가 상기 횡단면적 폭의 치수를 초과한다.
바람직하게, 상기 하나 이상의 하우징이 대체로 U-자형으로 제공된다.
바람직하게, 상기 진동 유동 장치가 코리올리 유량계이다.
바람직하게, 상기 진동 유동 장치가 밀도계이다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 진동 유동 장치를 제조하기 위한 방법은 하나 이상의 도관, 하나 이상의 드라이브, 및 하나 이상의 픽-오프 - 상기 하나 이상의 드라이브가 하나 이상의 드라이브 주파수들에서 상기 하나 이상의 도관을 진동시키도록 구성되며 상기 하나 이상의 픽-오프가 상기 하나 이상의 도관의 운동을 측정하도록 구성됨 - 를 제공하는 단계;
상기 하나 이상의 도관의 적어도 일부를 수납하도록 구성된 하나 이상의 하우징 - 상기 하우징은 상기 하나 이상의 하우징의 진동 모드들이 상기 하나 이상의 드라이브 주파수들을 초과하는 주파수들에서 발생하도록 구성됨 - 을 제공하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 하나 이상의 드라이브가 벤딩 모드의 진동으로 상기 하나 이상의 도관을 진동시키도록 구성된다.
바람직하게, 상기 하나 이상의 하우징이 대체로 U-자형으로 제공된다.
바람직하게, 상기 하나 이상의 드라이브가 벤딩 모드의 진동으로 상기 하나 이상의 도관을 진동시키도록 구성되며 상기 하나 이상의 하우징이 상기 벤딩 모드의 운동 방향과 대체로 평행인 방향으로 연장하는 횡단면적 길이 및 상기 벤딩 모드의 운동 방향과 대체로 직각인 방향으로 연장하는 횡단면적 폭을 구비하고, 상기 횡단면적 길이의 치수가 상기 횡단면적 폭의 치수를 초과한다.
바람직하게, 상기 하나 이상의 하우징의 강성을 증가시키도록 상기 하나 이상의 하우징에 보강 부재가 부착된다.
바람직하게, 상기 진동 유동 장치가 코리올리 유량계이다.
바람직하게, 상기 진동 유동 장치가 밀도계이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 유동 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 단면도로 도시된 하우징이 제공된 진동 유동 장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징이 제공된 진동 유동 장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징 및 도관들의 도 3의 라인 C를 따라 취해진 단면도이다.
도 5는 유체 밀도와 하나 이상의 도관에서 드라이브 진동 모드를 일으키는 주파수들 및 하우징에서 진동 모드들을 일으키는 주파수들 사이의 관계를 도시한 그래프이다.
도 6은 전형적인 종래 기술의 하우징이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유체 밀도와 하나 이상의 도관에서 드라이브 진동 모드를 일으키는 주파수들 및 하우징에서 진동 모드들을 일으키는 주파수들 사이의 관계를 도시한 그래프이다.
도 8은 하우징의 강성을 증가시키기 위해 보강 부재를 부착한 하우징을 도시한다.
도 1은 센서 조립체(10) 및 하나 이상의 전자 회로(20)를 포함하는 코리올리 유량계 형태인 진동 유동 장치(5)의 예시이다. 하나 이상의 전자회로(20)는 리드들(100)을 통해 센서 조립체(10)에 연결되어 예를 들어 밀도, 질량 유속, 체적 유속, 총 질량 유동, 온도, 및 경로(26)를 통해 다른 정보와 같은 유동 물질의 특성을 측정한다.
본 예시의 센서 조립체(10)는 한 쌍의 프랜지들(101 및 101'); 매니폴더들(102 및 102'); 드라이버(104); 픽-오프들(105-105'); 및 도관들(103A 및 103B)을 포함한다. 매니폴더들(102, 102')은 도관들(103A, 103B)의 반대편 단부들에 부착된다. 드라이버(104) 및 픽-오프들(105 및 105')은 도관들(103A 및 103B)에 연결된다. 드라이버(104)는 드라이버(104)가 드라이브 모드로 도관들(103A, 103B)을 진동시킬 수 있는 위치에서 도관들(103A, 103B)에 부착된다. 픽-오프들은 반대편 단부들에서 도관들(103A, 103B)에 부착되어 도관들(103A, 103B)의 운동을 검출한다. 예를 들어, 도관들의 수, 드라이버들의 수, 픽-오프들의 수, 작동 진동 모드 또는 유량 물질의 결정된 특성들에 관계없이, 밀도계들을 포함하여 진동 유동 장치의 임의 타입에 대해 여기서 설명된 원리들을 사용하는 것이 본 발명의 범주 내라는 것은 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
본 예시의 플랜지들(101 및 101')은 매니폴드들(102 및 102')에 부착된다. 본 발명의 예시의 매니폴드들(102 및 102')은 스페이서(106)의 반대편 단부들에 부착된다. 스페이서(106)는 본 발명에서 매니폴더들(102 및 102') 사이의 이격을 유지하여 도관들(103A 및 103B)에서 바람직하지 않은 진동들을 방지한다. 센서 조립체(10)가 유량 물질을 운반하는 파이프 라인 시스템(미도시) 내로 삽입될 때, 물질은 플랜지(101)를 통해 센서 조립체(10) 내로 유입되고, 물질의 총량이 도관들(103A 및 103B)에 지향되어 유입될 경우 유입 매니폴더(102)를 통과하고, 플랜지(101')를 통해 센서 조립체(10)를 유출하는 경우 유출 매니폴드(102') 내로 되돌아 유동한다.
본 예시에서, 드라이브 모드는 벤딩 축선들(X 및 X') 각각에 대해 동일한 질량 분포, 관성 모멘트, 및 탄성률을 실질적으로 가질 수 있도록 예를 들어, 제 1 이상(out of phase) 벤딩 모드일 수 있고 및 도관들(103A 및 103B)이 선택되어 유입 매니폴드(102) 및 유출 매니폴드(102')에 적절하게 장착될 수 있다. 도시된 바와 같이, 도관들은 본질적으로 평행한 방식으로 매니폴드들로부터 외측으로 연장된다. 도관들(103A, 103B)이 대체로 U-자형 형상을 구비하게 도시된다 할지라도, 예를 들어 직선 또는 불규칙한 형상들과 같은 다른 형상들을 도관들(103A, 103B)에 제공하는 것이 본 발명의 범주 내이다. 더욱이, 드라이브 모드로서 이상 벤딩 모드이외의 모드들을 사용하는 것이 본 발명의 범주 내이다.
본 발명의 예시에서, 드라이브 모드는 제 1 이상 벤딩 모드일 수 있고, 도관들(103A, 103B)은 각각의 벤딩 축선(X 및 X')에 대해 반대편 방향들로 드라이버(104)에 의해 구동될 수 있다. 드라이버(104)는 도관(103A)에 장착된 자석 및 도관(103B)에 장착된 반대편 코일과 같이, 많은 잘 알려진 배치들 중 하나를 포함할 수 있다. 교류가 도관들(103A, 103B) 양쪽이 오실로스코핑을 야기하도록 반대편 코일을 통과한다. 적절한 드라이브 신호가 하나 이상의 전자회로(20)에 의해 리드(110)를 통해 드라이브(104)에 인가된다. 본 예시에서 드라이브 모드는 벤딩 모드인 것으로 기술된다 할지라도, 다른 드라이브 모드들을 활용하는 것은 본 발명의 범주 내이다.
본 발명의 예시에서, 하나 이상의 전자 회로(20)는 드라이브 신호를 발생시켜서 드라이버(104)가 도관들(103A, 103B)을 오실로스코핑하도록 야기하는 리드(110)를 통해 드라이브(104)에 전송한다. 그러나, 다중 드라이버들에 대한 다중 드라이브 신호들을 발생시키는 것은 본 발명의 범주 내이다. 하나 이상의 전자회로(20)는 픽-오프들(105, 105')로부터 좌우 속도 신호들을 프로세싱하여 예를 들어 질량 유속과 같은 유동 물질의 특성을 컴퓨팅한다. 경로(26)는 하나 이상의 전자회로(20)가 작동기와 인터페이싱하도록 하는 입출력 수단을 제공한다. 하나 이상의 전자회로(20)의 회로의 설명은 본 발명을 이해하는데 필요하지 않아서 본 명세서의 간결함을 위해 생략된다. 도 1의 설명은 하나의 가능한 진동하는 유동 장치의 작동의 예시로서 단지 제공되며 본 발명의 교시를 제한하도록 의도되지 않는다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하우징(200)을 도시한다. 본 실시예의 일 양태에 따라, 하우징(200)은 도관들(103A, 103B), 드라이버(104) 및 픽-오프들(105, 105')을 수납한다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 RTD 와이어들일 수 있는, 예를 들어 리드들(100, 110, 111, 111')을 통해서와 같이 하나 이상의 전자회로(20)에 하우징의 벽(210)이 픽-오프들(105-105')과 같은 하나 이상의 픽-오프, 및 드라이버(104)와 같은 하나 이상의 드라이버를 연결하기 위해, 하나 이상의 개구들(미도시)을 형성할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도시된 바와 같이, 하우징(200)은 제 1 단부(201) 및 제 2 단부(202)가 제공된다. 예시적인 실시예에서, 제 1 단부(201)는 진동 유동 장치(5)의 유입 측면 상에 매니폴드(102)에 부착된 플레이트(303)에 고정되며 제 2 단부(202)는 매니폴드(102')에 부착된 플레이트(304)에 고정된다. 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 하우징(200)에 대한 하나의 가능한 특정 설계가 기술된다 할지라도, 도관들(103A, 103B)을 둘러싸도록 채용될 수 있는 다양한 방법들이 있다는 것이 인식될 것이다. 예를 들어, 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 하우징(200)이 플레이트들(303, 304) 이외에 또는 덧붙여 진동 유동 장치(5) 상의 위치들에 고정될 것이라는 것이 본 발명의 범주 내라는 것을 인식할 것이다. 더욱이, 기술된 실시예에서 플레이트(303) 및 플레이트(304)는 매니폴드들(102 및 102') 상에 통합적으로 제공되면서, 플레이트들(303, 304)이 또한 용접들 또는 다른 방법들에 의해 매니폴드들(102 및 102')에 부착될 수 있다. 또한, 하우징(200)은 대체로 U-자형으로 도시된다 할지라도, 예를 들어 직선 또는 불규칙한 형상들과 같은 다른 형상들이 하우징에 제공되는 것은 본 발명의 범위 내이다.
이제 도 4로 돌아가 보면, 진동 유동 장치(5)와 같은 진동 유동 장치들의, 하우징(200)과 같이 하우징들은 예를 들어 복수의 진동 모드들을 가지며 축선 A을 중심으로 측방향 진동 모드 및 축선 B을 중심으로 벤딩 진동 모드에 제한되지 않는다. 도시된 예시적인 실시예에서, 축선 B는 도관들(103A 및 103B)이 오실로스코핑하는 축선들(X 및 X')(도 1에 도시)에 대체로 평행이며 축선 A는 축선들(X, X', 및 B)에 대체로 직각이다.
하우징(200)의 각각의 진동 모드는 주파수들의 범위에 의해 발생된다. 임의의 특정 모드를 일으키는 특정 주파수들은 예를 들어 유체 밀도, 온도와 같은 환경 인자들, 하우징(200) 주위에 위치될 수 있는 단열 랩들과 같은 수많은 인자에 의해 영향을 받는다. 도 5는 이전의 하우징들에서 특정 하우징 진동 모드들이 특정 조건들 하에, 도관들(103A, 103B)에서 드라이브 모드를 일으키는 드라이브 주파수들과 실질적으로 동일한 주파수들로 발생한다는 것을 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 하우징들은 드라이브 모드를 일으키는 드라이브 주파수들보다 더 큰 주파수들로 발생하는 하나 이상의 다른 모드들에 의해 통상적으로 제공된다. 하우징에서 진동 모드를 일으키는 주파수가 드라이브 모드를 일으키는 드라이브 주파수와 실질적으로 동일한 경우 유동 물질의 특성의 정확한 측정하는 것은 어렵다.
본 실시예의 일 양태에 따라, 본 실시예의 하우징(200)은 하우징(200)에서 진동 모드들을 일으키는 주파수들과 도관들(103A, 103B)에서 드라이브 진동 모드를 일으키는 드라이브 주파수들 사이의 주파수 분리가 있도록 하기 위해 구성된다. 본 실시예의 다른 양태에 따라, 하우징(200)은 하우징(200)에서 진동 모드들을 일으키는 주파수들이 상응하는 작동 조건들 하의 도관들(103A, 103B)에서 드라이브 진동 모드를 일으키는 드라이브 주파수들과 상이하여 교차하지 않도록 구성된다. 본 실시예의 또 다른 양태에 따라, 하우징(200)은 하우징(200)에서 진동 모드들을 일으키는 주파수들이 도관들(103A, 103B)에서 드라이브 진동 모드를 일으키는 드라이브 주파수들을 초과하도록 구성된다.
이제 도 6으로 돌아가 보면, 하우징(300)과 같은 종래의 하우징은 대체로 환형(annular) 횡단면 형상을 가지며; 그리고, 드라이브 모드가 벤딩 모드인 경우에 하우징이 비교적 낮은, 벤딩 모드의 운동 방향, 즉 축선 B와 같은 축선과 전체적으로 직각인 방향으로 관성 모멘트를 갖는다.
그러나, 도 5에 도시된 바와 같이, 이러한 설계에서, 하우징 벤딩 모드를 일으키는 주파수들은 특정 조건들 하에서 벤딩 드라이브 모드를 일으키는 드라이브 주파수들과 교차할 수 있다.
하우징들에서 진동 모드를 발생시키는 주파수는 하우징의 관성 모멘트와 관련된다. 더 상세하게, 진동 모드가 발생하는 주파수는 다음의 방정식 또는 다양한 다음의 방정식에 기초하여 모델링 될 수 있다.
Figure 112010046455469-pct00001
여기서:
fi = 모드를 발생시키는 고유 주파수
I = 모드의 방향에서 관성 모멘트
E = 탄성률
ρ = 물질 밀도
A = 빔 횡단면적
I = 모드 수
λi = 고유값(Eigenvalues)
앞선 방정식이 외팔보 빔(cantilevered beam)에 대한 고유 주파수를 모델링한다 할지라도, 관성 모멘트와 특정 진동 모드를 발생시키는 고유 주파수들 사이에 관계가 있다는 것을 도시하는 것이 유용하다. 더 상세하게, 앞선 방정식은 관성 모멘트가 증가됨에 따라 임의의 특정 진동 모드를 일으키는 주파수가 증가됨을 교시한다. 따라서, 본 실시예의 일 양태에 따라, 이러한 원칙은 하우징(200)의 진동 모드들이 하나 이상의 드라이브 주파수들을 초과하는 주파수들에서 발생하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 및 제한없이, 본 실시예에서 벤딩 모드가 드라이브 모드이고 하우징 벤딩 모드의 주파수들이 특정 조건들 하에서 드라이브 주파수들과 교차하는 경향이 있는 경우에, 하우징(200)은 대체로 편장형(oblong)인 횡단면 형상이 제공될 수 있다. 더 상세하게, 도 4에 도시된 바와 같이, 벤딩 모드가 드라이브 모드인 경우에, 하우징(200)은 대체로 편장형인 횡단면 형상이 제공될 수 있고 폭 W 및 폭 W보다 더 크게 측정되는 길이 L이 제공될 수 있으며, 상기 길이 L은 벤딩 모드의 운동 방향으로 연장되며 폭 W는 벤딩 모드의 방향과 전체적으로 직각이다. 이러한 접근에 후속하여, 하우징(200)의 관성 모멘트가 증가되어, 도 7에 도시된 바와 같이, 하우징에서 진동 모드들을 일으키는 주파수들이 드라이브 모드를 일으키는 주파수들을 초과한다.
이전의 예시에서, 벤딩 하우징 진동 모드가 문제되는 경향이 있고, 드라이브 모드와 교차하는 경향이 있는 특정 진동 모드 또는 모드들이 예를 들어 도관(들)의 형상, 하우징 형상, 특정 드라이브 모드, 유체 밀도, 및 온도와 같은 다수의 인자들에 의해 결정될 것이다. 따라서, 주파수 교차(frequency crossing)를 피하기 위해 사용될 수 있는 특정 하우징 구성은 본 발명의 범주 내에서 다양할 것이다. 예를 들어 본 실시예가 편장형 형상이 제공된 하우징(200)을 도시한다 할지라도, 주파수 교차를 방지하는 다른 배치들을 활용하는 것은 본 발명의 범주 내이다. 예시에 의해, 벽(210)의 두께 또는 횡단면 형상은 하우징(200)에서 임의의 특정 모드를 발생시키는 주파수들이 상응하는 작동 조건들 하의 드라이브 모드를 발생시키는 주파수들을 초과하도록 선택될 수 있다. 또 다른 예시에 의해, 특히 트위스트 모드가 드라이브 모드이고 하우징에서 트위스트 모드를 일으키는 주파수들이 드라이브 주파수들과 교차하는 경향이 있을 수 있다면, 도 8에 도시된 바와 같이, 보강 부재(stiffening member; 400)가 용접에 의해서와 같이, 하우징(300)에 부착될 수 있다. 보강 부재(400)는 예를 들어 도 8에 도시된 편장형 환형 형상(oblong annular shape)을 포함하나 이에 제한 되지 않고 하우징(300)을 보강하는 임의의 형상이 제공될 수 있다.
본 설명은 본 발명의 베스트 모드를 만들고 사용하는 법을 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 교시하도록 특정 예시들을 기술한다. 본 발명의 원리들을 교시하기 위해, 몇몇의 종래의 양태들이 간단화 또는 생략되었다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범주 내에 있는 이러한 예시들로부터 변형예들을 이해할 것이다.
위의 실시예들의 상세한 설명들은 본 발명의 범주 내에 있도록 발명자들에 의해 심사숙고된 모든 실시예들의 철저한 설명들이 아니다. 과연, 전술된 실시예들의 특정 구성요소들이 다른 실시예들을 생성하도록 다양하게 결합되거나 제거될 수 있다는 것과 이러한 다른 실시예들이 본 발명의 범주 및 교시들 내에 있을 수 있다는 것을 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 인식할 것이다. 또한 전술된 실시예들이 본 발명의 범주 및 교시들 내에서 추가적인 실시예들을 생성하기 위해 전체적 또는 부분적으로 결합될 수 있다는 것이 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
따라서, 본 발명의 특정 실시예들 및 예시들이 설명적인 목적을 위해 여기에서 기술된다 할지라도, 다양한 균등한 수정예들이 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 인식할 것이기 때문에 본 발명의 범주 내에서 가능하다. 여기에 제공된 교시들은 전술되고 첨부된 도면들에 도시된 사항들과 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 범주는 후속하는 청구범위로부터 결정된다.

Claims (18)

  1. 하나 이상의 도관(103A, 103B), 하나 이상의 드라이브(104), 및 하나 이상의 픽-오프(105, 105') - 상기 하나 이상의 드라이브(104)가 하나 이상의 드라이브 주파수들에서 상기 하나 이상의 도관(103A, 103B)을 진동시키며 상기 하나 이상의 픽-오프(105, 105')가 상기 하나 이상의 도관의 운동을 측정함 -; 및
    상기 하나 이상의 드라이브(104), 상기 하나 이상의 픽-오프(105, 105'), 및 상기 하나 이상의 도관(103A, 103B)의 적어도 일부를 수납하는 하나 이상의 하우징(200) - 상기 하나 이상의 하우징(200)의 비-원형(non-circular) 횡단면 형상이 진동 응답에 영향을 미치도록 구성되고 그리고 상기 하나 이상의 하우징(200)의 진동 모드들이 상기 하나 이상의 드라이브 주파수들을 초과하는 주파수들에서 발생함 - 을 포함하는
    진동 유동 장치(5).
  2. 청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 드라이브(104)가 벤딩 모드의 진동으로 상기 하나 이상의 도관(103A, 103B)을 진동시키는
    진동 유동 장치(5).
  3. 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 하우징(200)이 U-자형 형상을 구비하는
    진동 유동 장치(5).
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 드라이브 주파수들이 벤딩 모드의 진동으로 상기 하나 이상의 도관(103A, 103B)을 진동시키며 상기 하나 이상의 하우징(200)은 상기 벤딩 모드의 운동 방향에 평행인 방향으로 연장하는 횡단면적 길이(L) 및 상기 벤딩 모드의 운동 방향과 직각인 방향으로 연장하는 횡단면적 폭(W)을 구비하고, 상기 횡단면적 길이(L)의 치수가 상기 횡단면적 폭(W)의 치수를 초과하는
    진동 유동 장치(5).
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징(200)의 강성을 증가시키기도록 상기 하나 이상의 하우징(200)에 보강 부재(400)가 부착되는
    진동 유동 장치(5).
  6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
    상기 진동 유동 장치(5)가 코리올리 유량계인
    진동 유동 장치(5).
  7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
    상기 진동 유동 장치(5)가 밀도계인
    진동 유동 장치(5).
  8. 하나 이상의 도관(103A, 103B), 하나 이상의 드라이브(104), 및 하나 이상의 픽-오프(105, 105') - 상기 하나 이상의 드라이브(104)가 벤딩 모드의 진동으로 하나 이상의 드라이브 주파수들에서 상기 하나 이상의 도관(103A, 103B)을 진동시키며 상기 하나 이상의 픽-오프(105, 105')가 상기 하나 이상의 도관(103A, 103B)의 운동을 측정함 -; 및
    상기 하나 이상의 드라이브(104), 상기 하나 이상의 픽-오프(105, 105'), 및 상기 하나 이상의 도관(103A, 103B)의 적어도 일부를 수납하는 하나 이상의 하우징(200) - 상기 하나 이상의 하우징(200)의 비-원형 횡단면 형상이 진동 응답에 영향을 미치도록 구성되고 그리고 상기 하나 이상의 하우징(200)의 진동 모드들이 상기 하나 이상의 드라이브 주파수들을 초과하는 주파수들에서 발생함 -;을 포함하며,
    상기 하나 이상의 하우징(200)이 상기 벤딩 모드의 운동 방향과 평행인 방향으로 연장하는 횡단면적 길이(L) 및 상기 벤딩 모드의 운동 방향과 직각인 방향으로 연장하는 횡단면적 폭(W)을 구비하고, 상기 횡단면적 길이(L)의 치수가 상기 횡단면적 폭(W)의 치수를 초과하는
    진동 유동 장치(5).
  9. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 8 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 하우징(200)이 U-자형 형상을 구비하는
    진동 유동 장치(5).
  10. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 8 항에 있어서,
    상기 진동 유동 장치(5)가 코리올리 유량계인
    진동 유동 장치(5).
  11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 8 항에 있어서,
    상기 진동 유동 장치(5)가 밀도계인
    진동 유동 장치(5).
  12. 하나 이상의 도관(103A, 103B), 하나 이상의 드라이브(104), 및 하나 이상의 픽-오프(105, 105') - 상기 하나 이상의 드라이브(104)가 하나 이상의 드라이브 주파수들에서 상기 하나 이상의 도관(103A, 103B)을 진동시키도록 구성되며 상기 하나 이상의 픽-오프(105, 105')가 상기 하나 이상의 도관(103A, 103B)의 운동을 측정하도록 구성됨 - 를 제공하는 단계;
    상기 하나 이상의 드라이브(104), 상기 하나 이상의 픽-오프(105, 105'), 및 상기 하나 이상의 도관(103A, 103B)의 적어도 일부를 수납하도록 구성된 하나 이상의 하우징(200) - 상기 하나 이상의 하우징(200)의 비-원형 횡단면 형상이 진동 응답에 영향을 미치도록 구성되고 그리고 상기 하우징(200)은 상기 하나 이상의 하우징(200)의 진동 모드들이 상기 하나 이상의 드라이브 주파수들을 초과하는 주파수들에서 발생하도록 구성됨 - 을 제공하는 단계를 포함하는
    진동 유동 장치(5)를 제조하기 위한 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 드라이브(104)가 벤딩 모드의 진동으로 상기 하나 이상의 도관(103A, 103B)을 진동시키도록 구성되는
    진동 유동 장치(5)를 제조하기 위한 방법.
  14. 청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 12 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 하우징(200)이 U-자형 형상을 구비하는
    진동 유동 장치(5)를 제조하기 위한 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 드라이브(104)가 벤딩 모드의 진동으로 상기 하나 이상의 도관(103A, 103B)을 진동시키도록 구성되며 상기 하나 이상의 하우징(200)이 상기 벤딩 모드의 운동 방향과 평행인 방향으로 연장하는 횡단면적 길이(L) 및 상기 벤딩 모드의 운동 방향과 직각인 방향으로 연장하는 횡단면적 폭(W)을 구비하고, 상기 횡단면적 길이(L)의 치수가 상기 횡단면적 폭(W)의 치수를 초과하는
    진동 유동 장치(5)를 제조하기 위한 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 하우징(200)의 강성을 증가시키도록 상기 하나 이상의 하우징(200)에 보강 부재(400)가 부착되는
    진동 유동 장치(5)를 제조하기 위한 방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 진동 유동 장치(5)가 코리올리 유량계인
    진동 유동 장치(5)를 제조하기 위한 방법.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 진동 유동 장치(5)가 밀도계인
    진동 유동 장치(5)를 제조하기 위한 방법.
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KR102388598B1 (ko) 2021-03-02 2022-04-21 주식회사 서진인스텍 코리올리스 질량 유량계, 이에 포함된 유로관 및 이를 이용한 유량 측정 방법

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