KR101359295B1 - 진동형 유동 센서 어셈블리의 드라이버와 픽-오프들을 진동적으로 분리하는 방법 및 장치 - Google Patents

진동형 유동 센서 어셈블리의 드라이버와 픽-오프들을 진동적으로 분리하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진동 센서 어셈블리(310)를 제공한다. 상기 진동 센서 어셈블리(310)는 도관(103A), 드라이버(104), 및 적어도 제1 픽-오프(105)를 포함한다. 상기 드라이버(104)는 제1 드라이버 컴포넌트(104a) 및 제2 드라이버 컴포넌트(104b)를 포함한다. 상기 제1 픽-오프(105)는 제1 픽-오프 컴포넌트(105a) 및 제2 픽-오프 컴포넌트(105b)를 포함한다. 상기 진동 센서 어셈블리(310)는 또한 제1 기준 부재(250)를 포함한다. 상기 제1 픽-오프 컴포넌트(105a)는 상기 도관(103A)에 연결되고, 반면에 상기 제2 픽-오프 컴포넌트(105b)는 상기 제1 기준 부재(250)에 연결된다. 상기 진동 센서 어셈블리(310)는 또한 제2 기준 부재(350)를 포함한다. 상기 제1 드라이버 컴포넌트(104a)는 상기 도관(103A)에 연결되고, 반면에 상기 제2 드라이버 컴포넌트(104b)는 상기 제2 기준 부재(350)에 연결된다.

Description

진동형 유동 센서 어셈블리의 드라이버와 픽-오프들을 진동적으로 분리하는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR VIBRATIONALY SEPARATING DRIVER AND PICK-OFFS OF A VIBRATING-TYPE FLOW SENSOR ASSEMBLY}
본 발명은 진동 센서 어셈블리에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 본 발명은 픽-오프 센서로부터 분리된 드라이버를 포함하는 진동 센서 어셈블리에 관한 것이다.
예를 들어 밀도계 및 코리올리 유량계와 같은 진동 유동 장치는, 예를 들어 밀도, 질량 유량, 부피 유량, 총(totalized) 질량 유량, 온도 및 다른 정보 등과 같은 유동 물질의 특성을 측정하기 위해 사용된다. 진동 유동 장치는 예를 들어 직선형, U자형, 또는 불규칙적 형태 등의 다양한 형상을 가질 수 있는 하나 또는 그 이상의 도관들을 포함한다.
상기 하나 또는 그 이상의 도관들은 예를 들어 단순 굽힘, 비틀림, 방사상 및 커플링 된 모드들을 포함하는 일련의 자연 진동 모드들을 갖는다. 적어도 하나의 드라이버는 상기 유동 물질의 특징을 결정하기 위한 목적으로 상기 하나 또는 그 이상의 도관들을 상기 진동 모드들 중 하나 이상에서 공진 주파수로 진동시킨다. 하나 또는 그 이상의 계측 전자기기는 일반적으로, 상기 도관에 일반적으로 부착된 마그넷 및 기준 부재 또는 다른 도관에 부착된 코일로 이루어진, 마그넷/코일 복합체인 적어도 하나의 드라이버로 정현 구동 신호를 전송한다. 상기 구동 신호로 인해 상기 드라이버가 상기 하나 또는 그 이상의 도관들을 상기 구동 모드 내에서 상기 공진 주파수로 진동시키게 된다. 예를 들어, 상기 구동 신호는 상기 코일로 전송되는 주기적인 전류일 수 있다.
적어도 하나의 픽-오프는 상기 도관(들)의 움직임을 탐지하고 진동하는 도관(들)의 움직임을 나타내는 정현 픽-오프 신호를 생성한다. 상기 픽-오프는 일반적으로, 하나의 도관에 일반적으로 부착된 마그넷 및 기준 부재 또는 다른 도관에 부착된 코일로 이루어진, 마그넷/코일 복합체이다. 그러나, 광학적 방식, 정전용량 방식, 압전 방식 등의 다른 픽-오프 배열들이 존재한다는 것이 인식되어야 한다. 상기 픽-오프 신호는 상기 하나 또는 그 이상의 전자 장치들로 전송되고, 잘 알려진 원리에 따라 상기 픽-오프 신호는 상기 하나 또는 그 이상의 계측 전자기기에 의해 상기 유동 물질의 특성을 경정하거나, 필요하다면 상기 구동 신호를 조정하기 위해 사용될 수 있다.
일반적으로, 진동 유동 장치들에는 고유 균형 시스템을 형성하기 위해 서로 반대로 진동되는 두 개의 진동 도관들이 제공된다. 그 결과, 하나의 도관으로부터의 원치않는 진동들이 나머지 하나의 도관으로 전달되는 것을 방지하는 방식으로, 각 도관으로부터의 진동들이 균형을 이룬다. 그러나, 예를 들어 압력이 저하 또는 클로깅 문제들로 인해, 이중 도관들이 바람직하지 아니한 특정된 어플리케이션들이 존재한다. 이러한 상황에서는 단일 도관 시스템이 바람직할 수 있다.
기준 부재 상에 위치하는 제1 픽-오프 컴포넌트 및 상기 도관 상에 위치하는 제2 픽-오프 컴포넌트 사이의 상대 위치를 결정하는 것에 의해서 픽-오프들이 움직임을 측정한다는 사실에 기인하여, 단일 도관 시스템들 내의 불균형이 발생한다. 따라서, 상기 기준 부재로 전달되는 원치않는 진동들은, 상기 기준 부재 상에 위치하는 픽-오프들의 컴포넌트를 원치않는 방식으로 진동시키거나 움직이게 하는 원인이 될 수 있다. 이는 차례로 상기 픽-오프 컴포넌트들의 감지된 상대 위치에 영향을 미칠 수 있고 부정확한 픽-오프 신호들을 발생시킬 수 있다. 게다가, 몇몇 시스템들 내에서, 상기 기준 부재는 상기 유동 도관과 반대로 진동하도록 구성된다. 이는 일반적으로 드라이버 및 픽-오프 양측의 컴포넌트가 둘 다 단일 기준 부재 상에 위치하는 시스템들 내에서 그러하다. 결과적으로, 상기 기준 부재 상에 위치하는 상기 픽-오프 컴포넌트는 상기 도관을 통과하여 흐르는 유체의 유량에 관계없는 움직임을 겪게 된다. 이러한 추가의 움직임은 유량계의 감도에 영향을 줄 수 있다.
본 발명은 이러한 문제점들 및 다른 문제점들을 극복하고 본 기술 분야에 있어서 개선을 성취한다.
발명의 요약
본 발명의 일 실시예에 따르면, 진동 센서 어셈블리가 제공된다. 상기 진동 센서 어셈블리는 도관, 드라이버, 및 적어도 제1 픽-오프를 포함한다. 상기 드라이버는 제1 드라이버 컴포넌트 및 제2 드라이버 컴포넌트를 포함한다. 상기 제1 픽-오프는 제1 픽-오프 컴포넌트 및 제2 픽-오프 컴포넌트를 포함한다. 상기 진동 센서 어셈블리는 또한 제1 기준 부재를 포함한다. 상기 제1 픽-오프 컴포넌트는 상기 도관에 연결되고, 반면에 상기 제2 픽-오프 컴포넌트는 상기 제1 기준 부재에 연결된다. 상기 진동 센서 어셈블리는 또한 제2 기준 부재를 포함한다. 상기 제1 드라이버 컴포넌트는 상기 도관에 연결되고, 반면에 상기 제2 드라이버 컴포넌트는 상기 제2 기준 부재에 연결된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 유량계의 형성 방법을 제공한다. 상기 유량계는 유동 도관, 제1 드라이버 컴포넌트 및 제2 드라이버 컴포넌트를 갖는 드라이버, 제1 픽-오프 컴포넌트 및 제2 픽-오프 컴포넌트를 갖는 제1 픽-오프 센서를 포함한다. 상기 유량계의 형성 방법은 제1 기준 부재를 상기 유동 도관에 근접하게 위치시키는 단계를 포함한다. 상기 유량계의 형성 방법은 상기 제1 픽-오프 컴포넌트를 상기 유동 도관에 연결하고 상기 제2 픽-오프 컴포넌트를 상기 제1 픽-오프 컴포넌트 근방의 상기 제1 기준 부재에 연결하는 단계들을 더 포함한다. 상기 유량계의 형성 방법은 제2 기준 부재를 상기 유동 도관에 근접하게 위치시키고, 상기 제1 드라이버 컴포넌트를 상기 유동 도관에 연결하고, 및 상기 제2 드라이버 컴포넌트를 상기 제1 드라이버 컴포넌트에 근접하게 상기 제2 기준 부재에 연결하는 단계들을 더 포함한다.
양태들
본 발명의 일 양태에 따르면, 진동 센서 어셈블리는:
도관;
제1 드라이버 컴포넌트 및 제2 드라이버 컴포넌트를 포함하는 드라이버;
제1 픽-오프 컴포넌트 및 제2 픽-오프 컴포넌트를 포함하는 제1 픽-오프 센서;
제1 기준 부재; 및
제2 기준 부재를 포함하고,
상기 제1 픽-오프 컴포넌트가 상기 도관에 연결되고 상기 제2 픽-오프 컴포넌트가 상기 제1 기준 부재에 연결되며, 상기 제1 드라이버 컴포넌트가 상기 도관에 연결되고 상기 제2 드라이버 컴포넌트가 상기 제2 기준 부재에 연결된다.
바람직하게는, 상기 진동 센서 어셈블리는 도관에 연결되는 밸런스 부재를 더 포함하고, 상기 제2 기준 부재가 상기 밸런스 부재에 연결된다.
바람직하게는, 상기 진동 센서 어셈블리는 상기 도관에 연결되는 밸런스 부재를 더 포함하고, 상기 제2 기준 부재 및 상기 밸런스 부재의 결합 질량 중심(CMC)이 상기 도관(103A)의 굽힘축 상에 위치하도록, 상기 제2 기준 부재가 상기 밸런스 부재에 연결된다.
바람직하게는, 상기 진동 센서 어셈블리는 상기 도관에 연결되는 제1 픽-오프 컴포넌트 및 상기 제1 기준 부재에 연결되는 제2 픽-오프 컴포넌트를 포함하는 제2 픽-오프 센서를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 진동 센서 어셈블리는 상기 도관에 연결되는 제1 픽-오프 컴포넌트 및 제3 기준 부재에 연결되는 제2 픽-오프 컴포넌트를 포함하는 제2 픽-오프 센서를 더 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 유량계의 형성 방법은 유동 도관, 제1 드라이버 컴포넌트 및 제2 드라이버 컴포넌트를 갖는 드라이버, 제1 픽-오프 컴포넌트 및 제2 픽-오프 컴포넌트를 갖는 제1 픽-오프 센서를 포함하고:
제1 기준 부재를 상기 유동 도관에 근접하게 위치시키는 단계;
상기 제1 픽-오프 컴포넌트를 상기 유동 도관에 연결하는 단계;
상기 제2 픽-오프 컴포넌트를 상기 제1 픽-오프 컴포넌트에 근접하게 상기 제1 기준 부재에 연결하는 단계;
제2 기준 부재를 상기 유동 도관에 근접하게 위치시키는 단계;
상기 제1 드라이버 컴포넌트를 상기 유동 도관에 연결하는 단계; 및
상기 제2 드라이버 컴포넌트를 상기 제1 드라이버 컴포넌트에 근접하게 상기 제2 기준 부재에 연결하는 단계들을 포함한다.
바람직하게는, 상기 유량계의 형성 방법은 밸런스 부재를 상기 유동 도관에 연결하고 상기 제2 기준 부재를 상기 밸런스 부재에 연결하는 단계들을 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 유량계의 형성 방법은 상기 제2 기준 부재 및 밸런스 부재의 결합 질량 중심이 상기 유동 도관의 굽힘축 상에 위치하게 되도록, 상기 밸런스 부재를 상기 유동 도관에 연결하고 상기 제2 기준 부재를 상기 밸런스 부재에 연결하는 단계들을 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 유량계의 형성 방법은 제2 픽-오프의 제1 픽-오프 컴포넌트를 상기 유동 도관에 연결하고, 상기 제2 픽-오프의 제2 픽-오프 컴포넌트를 상기 제2 픽-오프의 상기 제1 픽-오프 컴포넌트에 근접하게 상기 제1 기준 부재에 연결하는 단계들을 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 유량계의 형성 방법은 제2 픽-오프의 제1 픽-오프 컴포넌트를 상기 유동 도관에 연결하고, 상기 제2 픽-오프의 제2 픽-오프 컴포넌트를 상기 제2 픽-오프의 상기 제1 픽-오프 컴포넌트에 근접하게 제3 기준 부재에 연결하는 단계들을 더 포함한다.
도 1은 종래 기술에 따른 이중 도관 진동 유동 장치를 나타낸다.
도 2는 종래 기술에 따른 단일 도관 센서 어셈블리를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 도관 센서 어셈블리를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단일 도관 센서 어셈블리를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단일 도관 센서 어셈블리를 나타낸다.
도 1 내지 도 5 그리고 후술하는 상세한 설명은 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 최적 모드(best mode)를 어떻게 만들고 이용하는가를 교시하기 위해(teach) 특정한 예시들을 묘사한다. 본 발명의 원리를 교시하기 위한 목적상, 몇몇 통상적인 양태들이 단순화되거나 생략되었다. 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자는 이들 예시들로부터 본 발명의 범주 내에 속하는 변형들을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자는 아래에 기술된 특징들(features)이 다양한 방식으로 결합되어서 본 발명의 다수의 변형들을 형성할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명은 아래 기술된 특정한 예시들로 한정되지 아니하며 단지 청구항 및 그 균등물에 의하여 본 발명이 정해진다.
도 1은 종래 기술에 따른 유량계(10) 및 하나 또는 그 이상의 계측 전자기기(20)를 포함하는 코리올리 유량계 형태의 진동 센서 어셈블리(5)의 예시를 나타낸다. 하나 또는 그 이상의 계측 전자기기(20)가 유량계(10)에 연결되어 밀도, 질량 유량, 부피 유량, 총 질량 유량, 온도 및 다른 정보와 같은 유동 물질의 특성을 측정한다.
유량계(10)는 한 쌍의 플랜지들(101, 101'), 매니폴드들(102, 102'), 및 도관들(103A, 103B)을 포함한다. 매니폴드들(102, 102')은 도관들(103A, 103B) 각각의 양 끝에 부착된다. 본 예시의 플랜지들(101, 101')은 매니폴드들(102, 102')에 부착된다. 본 예시의 매니폴드들(102, 102')은 스페이서(106)의 양 끝에 부착된다. 본 예시의 스페이서(106)는 매니폴드들(102, 102') 사이의 간격을 유지하고 도관들(103A, 103B)의 원치않는 진동들을 방지한다. 상기 도관들은 상기 매니폴드들로부터 실질적으로 평행하게 외측으로 연장된다. 유량계(10)가 유동 물질을 운반하는(carry) 파이프라인 시스템(미도시) 내로 삽입될 때, 상기 유동 물질은 플랜지(101)를 통해 유량계(10)로 유입되고, 상기 유동 물질의 총량이 도관들(103A, 103B)로 유입되도록 지향되는, 유입 매니폴드(102)를 통과하며, 그리고 상기 유동 물질이 플랜지(101')를 통해 유량계(10)로부터 유출되는 유출 매니폴드(102')로 환류된다.
.
유량계(10)는 드라이버(104)를 포함한다. 드라이버(104)가 상기 도관들(103A, 103B)에 부착되는데, 상기 드라이버(104)가 상기 도관들(103A, 103B)을 구동 모드로 진동시킬 수 있는 위치에 부착된다. 보다 구체적으로는, 드라이버(104)는 도관(103A)에 부착된 제1 드라이버 컴포넌트(미도시) 및 도관(103B)에 부착된 제2 드라이버 컴포넌트(미도시)를 포함한다. 드라이버(104)는 도관(103A)에 장착된 마그넷 및 도관(103B)에 장착된 맞은 편의 코일과 같이 잘 알려진 많은 장치들 중 하나를 포함할 수 있다.
본 예시에서, 상기 구동 모드는 제1 이상 굽힘 모드(out of phase bending mode)이고, 굽힘축들(bending axes)(W-W, W'-W')을 중심으로 각각 실질적으로 동일한 질량 분포, 관성 모멘트 및 탄성계수(탄성률)을 갖는 균형잡힌 시스템을 제공할 수 있도록, 도관들(103A, 103B)은 바람직하게 선택되어 유입 매니폴드(102) 및 유출 매니폴드(102')에 적절하게 장착된다. 본 예시에서, 상기 구동 모드가 제1 이상 굽힘 모드일 때, 도관들(103A, 103B)은 드라이버(104)에 의해 각각의 굽힘축들(W, W')을 중심으로 반대 방향들로 구동된다. 하나 또는 그 이상의 계측 전자기기(20)에 의해, 예를 들어 경로(110)를 통해서와 같이, 교류 전류 형태의 구동 신호가 제공될 수 있고, 상기 교류 구동 신호는 코일을 통과하여 지나가서 양 도관들(103A, 103B)을 오실레이션 시킬 수 있다. 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명의 범주 내에서 다른 구동 모드들이 사용될 수 있다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
도시된 유량계(10)는 도관들(103A, 103B)에 부착된 한 쌍의 픽-오프들(105, 105')을 포함한다. 보다 구체적으로는, 제1 픽-오프 컴포넌트(미도시)는 도관(103A) 상에 위치하고, 제2 픽-오프 컴포넌트(미도시)는 도관(103B) 상에 위치한다. 도시된 실시예에서, 상기 픽-오프들(105, 105')은 상기 도관들(103A, 103B)의 마주보는 끝 부분에 위치한다. 픽-오프들(105, 105')은, 예를 들면 도관들(103A, 103B)의 위치 및 속도를 나타내는 픽-오프 신호들을 발생시키는 픽-오프 마그넷들 및 픽-오프 코일들과 같은 전자기 탐지기(electromagnetic detector)들일 수 있다. 예를 들어, 픽-오프들(105, 105')은 경로들(111, 111')을 통해 하나 또는 그 이상의 계측 전자기기(20)에 픽-오프 신호들을 제공할 수 있다. 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자는 도관들(103A, 103B)의 움직임이 유동 물질의 특정한 특성들에, 예를 들어 상기 도관들(103A, 103B)을 통해 흐르는 물질의 질량 유량 및 밀도 등에 비례한다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
도 1에 도시된 예시에서, 하나 또는 그 이상의 계측 전자기기(20)는 픽-오프들(105, 105')로부터 픽-오프 신호들을 받는다. 경로(path)(26)는 하나 또는 그 이상의 계측 전자기기(20)가 오퍼레이터 또는 다른 프로세싱 시스템과 인터페이스할 수 있도록 하는 입출력 수단들을 제공한다. 하나 또는 그 이상의 계측 전자기기(20)는 밀도, 질량 유량, 부피 유량, 총 질량 유량, 온도, 및 다른 정보와 같은 유동 물질의 특성을 측정한다. 보다 구체적으로는, 상기 하나 또는 그 이상의 계측 전자기기(20)는 하나 또는 그 이상의 신호들을, 예를 들면 픽-오프들(105, 105') 및 하나 또는 그 이상의 온도 센서들(미도시)로부터의 신호들을 받고, 이 정보를 이용하여 예를 들어 밀도, 질량 유량, 부피 유량, 총 질량 유량, 온도, 및 다른 정보 등과 같은 유동 물질의 특성을 측정한다.
예를 들어 코리올리 유량계, 또는 밀도계와 같은 진동 측정 장치로 유동 물질의 특성을 측정하는 기술들은 잘 알려져 있다: 그러므로, 그 상세한 설명은 설명의 간명함을 위하여 생략되었다.
도 2는 종래 기술에 따른 센서 어셈블리(210)의 다른 실시예를 나타낸다. 센서 어셈블리(210)는 단일 도관(103A)과, 상부에 드라이버(104)의 컴포넌트 및 픽-오프 컴포넌트들(105a, 105a')이 장착된 기준 부재(250)를 포함한다는 점을 제외하면 도 1에 도시된 센서 어셈블리(210)와 유사하다. 도시된 바와 같이, 제1 드라이버 컴포넌트(104a) 및 제1 픽-오프 컴포넌트들(105a, 105a')은 도관(103A) 상에 위치한다. 또한 도시된 바와 같이, 제2 드라이버 컴포넌트(104b) 및 제2 픽-오프 컴포넌트들(105b, 105b')은 기준 부재(250) 상에 위치한다. 제1 컴포넌트들(104a, 105a, 105a')은 마그넷일 수 있고, 제2 컴포넌트들(104b, 105b, 105b')은 코일일 수 있다. 대안적으로, 제1 컴포넌트들(104a, 105a, 105a')이 코일일 수 있고 제2 컴포넌트들(104b, 105b, 105b')이 마그넷일 수도 있다. 도시된 바와 같이, 기준 부재(250)는 기준 플레이트(reference plate)일 수 있다. 또는, 기준 부재(250)는 더미 튜브(dummy tube)(미도시)나 형태가 한정되지 않은 임의의 다른 구조물일 수 있다.
도 2에 도시된 예시에 있어서, 제2 픽오프 컴포넌트들(105b, 105b')이 제2 드라이버 컴포넌트(104b)와 동일한 기준 부재(250) 상에 위치되기 때문에, 드라이버(104)가 도관(103A), 기준 부재(250) 및 제2 드라이버 컴포넌트(104b)를 진동시킬 때, 제2 픽오프 컴포넌트들(105b, 105b')가 진동할 것이다. 본 예시에 있어서, 드라이버(104)의 제1 및 제2 드라이버 컴포넌트들(104a, 104b)은 도관(103A) 및 기준 부재(250)를 서로로부터 멀어지게 강제하여서, 서로로부터 멀어지게 그리고 이어서 서로를 향하여 반대 위상으로 오실레이션하도록 한다.
기준 부재(250) 상에 위치하는 제2 픽-오프 컴포넌트들(105b, 105b')에 의해, 기준 부재(250)로 전달되는 임의의 움직임이 상기 제2 픽-오프 컴포넌트들(105b, 105b')로 움직임을 전달할 수 있다. 이는 차례로 픽-오프 신호들의 정확도에 영향을 미칠 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 픽-오프들(105, 105')이 도관(103A)의 움직임을 측정하기 때문에, 제2 픽-오프 컴포넌트들(105b, 105b')로 전달된 상기 도관(103A)의 측정된 움직임의 정확도에 영향을 미칠 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 센서 어셈블리(310)를 나타낸다. 센서 어셈블리(310)는 상기 센서 어셈블리(310)가 제1 기준 부재(250)에 연결된 제2 픽-오프 컴포넌트들(105b, 105b'), 및 제1 기준 부재(250)와 분리된 제2 기준 부재(350)에 연결된 제2 드라이버 컴포넌트(104b)를 포함한다는 점을 제외하면 도 2에 도시된 센서 어셈블리(210)와 유사하다. 제1 및 제2 기준 부재들(250, 350)은 유동 도관(103A)과 근접하여 위치될 수 있다. 센서 어셈블리(310)는, 도 2에 도시된 배열과 유사한, 도관(103A) 상에 위치하는 제1 픽-오프 컴포넌트들(105a, 105a') 및 제1 드라이버 컴포넌트(104a)를 더 포함한다. 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자는, 사용 시에, 진동 센서 어셈블리(310)가 도 3에 도시된 컴포넌트들을 실질적으로 둘러싸는 케이스(미도시)를 더 포함할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제2 픽-오프 컴포넌트들(105b, 105b')은 제1 기준 부재(250) 상에 위치할 수 있고, 제2 드라이버 컴포넌트(104b)는 제2 기준 부재(350) 상에 위치할 수 있다. 제2 기준 부재(350)나 제2 드라이버 컴포넌트(104b)의 움직임이 제1 기준 부재(250)나 제2 픽-오프 컴포넌트들(105b, 105b')로 전달되는 것을 방해하거나 실질적으로 줄일 수 있는 방식으로, 제1 및 제2 기준 부재들(250, 350)이 분리될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 기준 부재(350)는 제1 기준 부재(250) 및 도관(103A) 양 측으로부터 실질적으로 독립적일 수 있다. 예를 들어, 제2 기준 부재(350)는 센서 어셈블리 케이스(미도시)나 몇몇 다른 외부 부재에 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제2 기준 부재(350)는 밸런스 부재(360)에 연결될 수 있다. 밸런스 부재(360)는 복수의 브레이스 바들(brace bars)(361 내지 364)을 통해 도관(103A)에 연결될 수 있다. 본 발명이 속한 기술 분야에서 잘 알려져 있는 바와 같이, 복수의 브레이스 바들(361 내지 364)은 진동 도관(103A)의 굽힘축(W-W)을 형성(또는 규정)하는 데에 도움이 될 수 있다. 밸런스 부재(360)는 상기 도관(103A)과 반대되는 위상으로 진동되도록 제공될 수 있다. 따라서, 밸런스 부재(360)가 제공됨으로써 상기 유동 도관(103A)의 진동들이 균형을 이루게 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸런스 부재(360)는 유동 도관의 굽힘축(W-W) 아래에 위치하는 질량 중심(center of mass: CMb)을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 기준 부재(350)는 질량 중심(CMR)을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸런스 부재(360)는, 밸런스 부재(360)와 제2 기준 부재(350)가 유동 도관의 굽힘축(W-W)에 근접하게 위치하는 결합 질량 중심(combined center of mass: CMC)을 가질 수 있도록 크기가 정해지고 위치될 수 있다. 바람직하게는, 제2 기준 부재(350), 밸런스 부재(360), 및 도관(103A)은 외부 진동을 제2 픽-오프 컴포넌트들(105b, 105b')로 전달하지 아니하는 균형잡힌 시스템을 포함할 수 있다. 비록 밸런스 부재(360)가 밸런스 바를 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자는 밸런스 부재(360)가 예를 들어 직선이나 곡선 형태를 갖는 더미 튜브 등을 포함하여 임의의 형태를 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 밸런스 부재(360)는 도시된 특정한 형태로 제한되어서는 아니된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 작동된 드라이버(104)를 구비하는 센서 어셈블리(310)를 나타낸다. 도관(103A)을 진동시키는 드라이버(104)에 의해, 움직임이 도관(103A), 제1 픽-오프 컴포넌트들(105a, 105a'), 제1 드라이버 컴포넌트(104a), 제2 드라이버 컴포넌트(104b), 및, 상부에 드라이버(104)의 제2 컴포넌트(104b)가 위치하는, 제2 기준 부재(350)에 전달된다. 제2 픽-오프 컴포넌트들(105b, 105b') 및, 상부에 상기 제2 픽-오프 컴포넌트들(105b, 105b')이 배치되는, 제1 기준 부재(250)가 제1 드라이버 컴포넌트(104a) 및 제2 기준 부재(350)로부터 분리되어 있으므로, 드라이버(104)의 움직임 및 제2 기준 부재(350)의 움직임 모두 제1 기준 부재(250) 또는 제2 픽-오프 컴포넌트들(105b, 105b')로 유의미한 움직임을 전달하지 못한다. 더욱이, 제1 기준 부재(250) 및 제2 픽-오프 컴포넌트들(105b, 105b')이 도관(103A)으로부터 구조적으로 독립되어 있기에, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 기준 부재(250) 또는 제2 픽-오프 컴포넌트들(105b, 105b') 상에 전달된 도관(103A) 또는 그와 결부된 구조들(104a, 105a, 105a')의 움직임은 실질적으로 감소할 수 있다. 따라서, 픽-오프들(105, 105')에 의해 생성된 픽-오프 신호들은 제2 픽-오프 컴포넌트들(105b, 105b')의 움직임으로부터 영향을 받지 않은 방식으로 도관(103A)의 움직임을 보다 더 정확하게 반영할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 기준 부재들(250, 350)은 기준 플레이트의 형태로 제공될 수 있다; 그러나, 본 발명의 범주 내에서, 기준 부재들(250, 350)은 제2 픽-오프 컴포넌트들(105b, 105b')을 제2 드라이버 컴포넌트(104b)로부터 분리시키는 방식으로 제2 픽-오프 컴포넌트들(105b, 105b') 및 제2 드라이버 컴포넌트(104b)가 상부에 장착될 수 있는, 임의의 구조물일 수 있다. 예시적으로, 하나 또는 양 기준 부재들(250, 350)은 형태의 제한 없이 더미 튜브 또는 다른 구조물일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3 및 도 4에 도시된 실시예에서 비록 제2 픽-오프 컴포넌트들(105b, 105b')이 위치되는 제1 기준 부재(250)가 제공되어 있지만, 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자는, 본 발명의 범주 내에서 제2 픽-오프 컴포넌트들(105b, 105b')이 분리된 기준 부재들 상에, 예를 들어 제2 기준 부재(350) 및 도관(103A)과 구조적으로 분리되어 있는 제1 기준 부재(250) 및 제3 기준 부재(550)(도 5 참조) 상에 위치된다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 센서 어셈블리(310)를 나타낸다. 도 5에 도시된 실시예는 제2 픽-오프 컴포넌트(105b')가 제3 기준 부재(550)에 연결되어 있다는 점을 제외하면 도 3 및 도 4에 도시된 실시예들과 유사하다. 제3 기준 부재(550)는 제1 기준 부재(250) 및 제2 기준 부재(350)로부터 분리되어 형성될 수 있다. 더욱이, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 기준 부재(350)는 앞서 도시된 실시예들과 달리 밸런스 부재(360)에 연결되지 않는다. 대신, 제2 기준 부재(350)는 진동하는 센서 어셈블리의 케이스(미도시) 또는 몇몇 다른 외부 컴포넌트에 연결될 수 있다. 그러므로, 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자는 제2 기준 부재(350)가 유동 도관(103A)이 겪게 되는 진동들을 균형잡기 위해 필수적으로 제공되는 것이 아니라, 상부에 제2 드라이버 컴포넌트(104b) 및 제2 픽-오프 컴포넌트들(105b, 105b')이 장착된 구조물을 분리하기 위해 제공된다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 대로, 본 발명은 기준 부재들(250, 350)을 분리하기 위해 제2 드라이버 컴포넌트(104b) 및 제2 픽-오프 컴포넌트들(105b, 105b')을 연결하는 진동 센서 어셈블리(310)를 제공한다. 바람직하게는, 유동 도관(103A)을 구동시킬 때, 드라이버(104)가 제2 기준 부재(350)로부터 멀어짐에 따라서 제2 기준 부재(350)가 겪는 구동력을, 제1 기준 부재(250)가 겪지 아니하거나 또는 적어도 상기 구동력이 실질적으로 줄어든다. 바람직하게는, 픽-오프들(105, 105')의 상대적인 움직임이 유동 도관(103A)이 겪는 움직임으로 실질적으로 제한된다. 이러한 분리는 드라이버(104)에 기인하여 움직이는 제1 기준 부재(250)가 야기하는 진동들에 기인하여 픽-오프 신호들 내에서 겪을 수 있는 에러들을 실질적으로 줄일 수 있다.
진동 센서 어셈블리(310)를 형성할 때, 제1 및 제2 기준 부재들(250, 350)은 유동 도관(103A)에 근접하여 위치할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 기준 부재들(250, 350)은 유동 도관(103A)의 동일한 측면 상에 위치할 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 기준 부재들(250, 350)은 유동 도관(103A)의 서로 반대되는 측면들에 위치할 수 있다. 제 위치에 있는 기준 부재들(250, 350)로 인해, 제1 드라이버 컴포넌트(104a)는 유동 도관(103A)에 연결될 수 있고, 제2 드라이버 컴포넌트(104b)는 제2 기준 부재(350)에 연결될 수 있다. 마찬가지로, 제1 픽-오프 컴포넌트들(105a, 105a')은 유동 도관(103A)에 연결될 수 있고, 제2 픽-오프 컴포넌트들(105b, 105b')은 제1 기준 부재(250)에 연결될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 픽-오프 컴포넌트(105b')는 전술한 바와 같이 제3 기준 부재(550)에 연결될 수 있다. 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자는 진동 센서 어셈블리(310)가 형성되는 특정한 순서는 본 발명의 목적을 위해 중요하지는 아니하고 따라서 이러한 특정한 순서가 본 발명의 범주를 제한하지 아니하여야 한다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자는 여기에서 논의된 원리들이, 드라이버의 수, 픽 오프들의 수, 진동의 작동 모드, 또는 유동 물질의 결정된 특성과 무관하게, 예를 들어 밀도계를 포함하는 임의의 타입의 진동 유동 장치와 함께 본 발명의 범주 내에서 이용된다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 본 설명은 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자들에게 본 발명의 최적 모드를 어떻게 만들고 이용하는가를 교시하기 위한 특정한 예시들을 묘사한다. 본 발명에 따른 원리들을 교시하기 위해, 몇몇 종래의 양태들은 단순화되거나 생략되었다. 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명의 범주 내에 속하는 이러한 예시들로부터 변형들을 이해할 수 있을 것이다.
이상의 실시예들에 관한 상세한 설명은 본 발명의 범주 내에 속한다고 발명자에 의해 고려되는 모든 실시예들에 관한 배타적인(exhaustive) 설명이 아니다. 실제로 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자는 앞서 기술된 실시예들 중 특정한 요소들이 다양하게 결합되거나 제거되어서 추가적인 실시예들을 형성할 수 있음을 그리고 이러한 추가적인 실시예들이 본 발명의 범주 및 교시 내에 속함을 이해할 수 있을 것이다. 또한 앞서 기술한 실시예들이 전체적으로 또는 부분적으로 본 발명의 범주 및 교시 내에서 추가적인 실시예들을 형성하기 위해 결합될 수 있음은 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
따라서, 본 발명의 특정한 실시예들과 예시들을 본 명세서에설명의 목적으로 기술하였지만, 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 인지될 수 있는 바와 같이, 다양한 등가적인 변형들이 본 발명의 범주 내에서 가능하다. 본 명세서에 제공된 교시들은 다른 유량계에도 적용될 수 있으며 앞서 기술되고 첨부된 도면들에 도시된 실시예들에만 적용될 수 있는 것이 아니다. 따라서 본 발명의 범주는 후술하는 청구항으로부터 결정되어야 한다.

Claims (10)

  1. 도관(103A);
    제1 드라이버 컴포넌트(104a) 및 제2 드라이버 컴포넌트(104b)를 포함하는 드라이버(104);
    제1 픽-오프 컴포넌트(105a) 및 제2 픽-오프 컴포넌트(105b)를 포함하는 제1 픽-오프 센서(105);
    제1 기준 부재(250);
    제2 기준 부재(350); 및
    상기 도관(103A)에 연결되는 밸런스 부재(360);를 포함하고,
    상기 제1 픽-오프 컴포넌트(105a)가 상기 도관(103A)에 연결되고 상기 제2 픽-오프 컴포넌트(105b)가 상기 제1 기준 부재(250)에 연결되며, 상기 제1 드라이버 컴포넌트(104a)가 상기 도관(103A)에 연결되고 상기 제2 드라이버 컴포넌트(104b)가 상기 제2 기준 부재에 연결되고, 상기 제2 기준 부재(350)가 상기 밸런스 부재(360)에 연결되는
    진동 센서 어셈블리(310).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸런스 부재(360)가 상기 도관(103A)과 반대 위상으로 진동하는
    진동 센서 어셈블리(310).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 기준 부재(350) 및 상기 밸런스 부재(360)의 결합 질량 중심(CMC)이 상기 도관(103A)의 굽힘축(W-W) 상에 위치하도록, 상기 제2 기준 부재(350)가 상기 밸런스 부재(360)에 연결되는
    진동 센서 어셈블리(310).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도관(103A)에 연결되는 제1 픽-오프 컴포넌트(105a) 및 상기 제1 기준 부재(250)에 연결되는 제2 픽-오프 컴포넌트(105b)를 포함하는 제2 픽-오프 센서(105')를 더 포함하는 진동 센서 어셈블리(310).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 도관(103A)에 연결되는 제1 픽-오프 컴포넌트(105a) 및 제3 기준 부재(550)에 연결되는 제2 픽-오프 컴포넌트(105b)를 포함하는 제2 픽-오프 센서(105')를 더 포함하는 진동 센서 어셈블리(310).
  6. 유동 도관, 제1 드라이버 컴포넌트 및 제2 드라이버 컴포넌트를 갖는 드라이버, 그리고 제1 픽-오프 컴포넌트 및 제2 픽-오프 컴포넌트를 갖는 제1 픽-오프 센서를 포함하는 유량계의 형성 방법으로서,
    제1 기준 부재를 상기 유동 도관에 근접하게 위치시키는 단계;
    상기 제1 픽-오프 컴포넌트를 상기 유동 도관에 연결하는 단계;
    상기 제2 픽-오프 컴포넌트를 상기 제1 픽-오프 컴포넌트에 근접하게 상기 제1 기준 부재에 연결하는 단계;
    상기 유동 도관에 밸런스 부재를 연결하는 단계;
    제2 기준 부재를 상기 유동 도관에 근접하게 상기 밸런스 부재에 연결시키는 단계;
    상기 제1 드라이버 컴포넌트를 상기 유동 도관에 연결하는 단계; 및
    상기 제2 드라이버 컴포넌트를 상기 제1 드라이버 컴포넌트에 근접하게 상기 제2 기준 부재에 연결하는 단계들을 포함하는
    유량계의 형성 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 기준 부재 및 상기 밸런스 부재의 결합 질량 중심이 상기 유동 도관의 굽힘축 상에 위치하게 되도록, 상기 제2 기준 부재를 상기 밸런스 부재에 연결하는 단계를 더 포함하는
    유량계의 형성 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    제2 픽-오프의 제1 픽-오프 컴포넌트를 상기 유동 도관에 연결하는 단계, 및 상기 제2 픽-오프의 제2 픽-오프 컴포넌트를 상기 제2 픽-오프의 상기 제1 픽-오프 컴포넌트에 근접하게 상기 제1 기준 부재에 연결하는 단계를 더 포함하는
    유량계의 형성 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    제2 픽-오프의 제1 픽-오프 컴포넌트를 상기 유동 도관에 연결하는 단계, 및 상기 제2 픽-오프의 제2 픽-오프 컴포넌트를 상기 제2 픽-오프의 상기 제1 픽-오프 컴포넌트에 근접하게 제3 기준 부재에 연결하는 단계를 더 포함하는
    유량계의 형성 방법.
  10. 삭제
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