KR19980703069A - 동심로타를 이용한 코리올리효과 질량유량계 - Google Patents

동심로타를 이용한 코리올리효과 질량유량계 Download PDF

Info

Publication number
KR19980703069A
KR19980703069A KR1019970706478A KR19970706478A KR19980703069A KR 19980703069 A KR19980703069 A KR 19980703069A KR 1019970706478 A KR1019970706478 A KR 1019970706478A KR 19970706478 A KR19970706478 A KR 19970706478A KR 19980703069 A KR19980703069 A KR 19980703069A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fluid
outer rotor
flow
rotor
hole
Prior art date
Application number
KR1019970706478A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100289897B1 (ko
Inventor
크레이그 브레이나드 반 클레브
로저 스코트 러빙
Original Assignee
제프리 디. 웨어
마이크로 모우션, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제프리 디. 웨어, 마이크로 모우션, 인코포레이티드 filed Critical 제프리 디. 웨어
Publication of KR19980703069A publication Critical patent/KR19980703069A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100289897B1 publication Critical patent/KR100289897B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78—Direct mass flowmeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78—Direct mass flowmeters
    • G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/845—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits
    • G01F1/8454—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits rotating or rotatingly suspended measuring conduits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78—Direct mass flowmeters
    • G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78—Direct mass flowmeters
    • G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/8409—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78—Direct mass flowmeters
    • G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/8409—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
    • G01F1/8413—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details means for influencing the flowmeter's motional or vibrational behaviour, e.g., conduit support or fixing means, or conduit attachments
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78—Direct mass flowmeters
    • G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/8409—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
    • G01F1/8422—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details exciters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

본 발명 코리올리유량계는 하우징(301)내에 배치되고 회전중심축선과 동축상인 요구(341)를 갖는 외측로타(307)를 갖는다. 코리올리로타(314)는 외측로타의 요구내에 배치되고 회전중심축선과 동축상인 회전중심을 갖는다. 코리올리로타는 다수의 통공(312)을 가지며, 이들 각 통공은 상기 코리올리로타의 외주연으로부터 상기 코리올리로타의 중심요구로 연장된다. 외측로타는 다수의 통공(309)를 가지며, 이들 각 통공은 외측로타의 외주연으로부터 상기 외측로타의 요구로 연장되고 상기 외측로타의 상기 통공의 적어도 일부가 상기 코리올리로타의 상기 다수의 통공의 하나와 정렬된다. 유체유입구(302)는 외측로타와 코리올리로타의 통공을 통하여 유량계의 유출구(304)로 유체를 연장시킨다. 이들 로타는 유체가 로타의 통공으로 공급되어 통과할 때에 회전중심축선을 중심으로 하여 회전한다. 로타통공을 통하여 무동하는 유체에 의하여 발샹된 코리올리 힘과 양로타의 동시회전으로 코리올리로타는 회전중심축선을 중심으로 하여 외측로타로부터 각 편중되게 한다. 감지코일(323, 324)과 마그네트(316, 344)는 코리올리로타의 각 편중 크기와 유동유체의 질량유량을 나타내는 출력신호를 발생한다.

Description

동심로타를 이용한 코리올리효과 질량유량계
본 발명은 코리올리효과 질량유량계(Coriolis effect mass flowmeter)에 관한 것으로, 특히 위상측정요소로서 동심로타를 이용하는 코리올리효과 유량계에 관한 것이다.
어떠한 도관을 통하여 흐르는 물질의 질량유량 및 기타 정보를 측정하는데 코리올리효과 진동튜우브 질량유량계를 이용하는 것이 알려져 있다. 이러한 유량계가 각각 J.E. Smith 등에게 특허된 1978년 8월 29일자의 미국특허 제 4,109,524 호, 1985년 1월 1일자의 제 4,491,025 호와, 1982년 2월 11일자의 제 Re. 31,450호에 기술되어 있다. 이들 유량계는 직선형 또는 만곡형의 하나이상의 유동튜우브를 갖는다. 각 유동투우브의 구조는 단순한 만국형, 비틀림형 또는 결합형일 수 있는 일련의 자연진동모우드를 갖는다.
각 유동튜우브는 이들 자연모우드의 하나에 공진하여 피봇트점을 중심으로 진동하도록 구동된다. 물질이 유량계의 유입측에 연결된 연결도관으로부터 유량계내로 유동하고, 유동튜우브를 통하여 유동되고 유량계의 유축측으로 배출된다.
진동유체충전시스템의 자연진동무우드는 유동튜우브와 유동튜우브내에서 유동하는 물질의 조합된 질량에 의하여 부분적으로 한정된다.
유량계를 통하여 물질이 유동하지 않을 때에 유동튜우브의 모든 점은 인가된 구동력에 의하여 동일위상으로 진동한다. 물질이 유동하기 시작할 때에 코리올리 가속도가 유동튜우브의 각 점이 상이한 위상을 갖도록 한다. 유동튜우브의 유입측에서 위상은 드라이버를 지연시키는 반면에 유축측의 위상은 드라이버를 앞서게 한다. 유동튜우브의 운동을 나타내는 정현파 출력신호를 발생토록 유동튜우브에 감지기가 배치된다. 두 감지기 신호사이의 위상차는 유동튜우브를 통한 물질의 질량유량에 비례한다.
이러한 측정에 있어서 복잡한 유인은 전형적인 공정유체의 밀도가 변화한다는 점이다. 이는 자연모우드의 주파수를 변화시킨다. 유량계 제어시스템은 공진을 유지하므로 진동주파수는 밀도의 변화에 응답하여 변화한다. 이러한 상황에서 질량유량은 위상차와 진동주파수의 비율에 비례한다. 상기 언급된 Smith의 미국특허 제 Re. 34,450 호에는 위상차와 진동주파수 모두를 측정할 필요가 없는 코리울리 유량계가 기술되어 있다. 위상지연과 진동주파수의 상(商)은 유량계의 두 정현파 출력신호의 레벨크로싱사이의 시간지연을 측정하므로서 결정된다. 이 방법이 이용될 때에 진동주파수의 변화가 소거되고 질량유량은 측정된 시간지연에 비례한다. 이러한 측정방법을 이후부터는 시간지연 또는 △t 측정이라 하였다.
코리올리 질량유량계에서 유동하는 물질의 특징에 관한 정보는 유도된 유량정보가 판독값의 적어도 0.15%의 정확성을 가진다는 조건으로 하는 경우가 많으므로 큰 정확성으로 유도되어야 한다. 이들 유량계 출력신호는 정현파이고 물질이 유동하는 계량기에 의하여 발생된 코리올리의 힘에 의하여 결정된 양만큼 시간 또는 위상이 변위된다. 이들 감지기 출력신호를 수신하는 신호처리회로는 이러한 시간차를 정밀히 측정하고 판독값의 적어도 0.15%의 요구된 정밀도에 대하여 유동공정물질의 요구된 특성을 발생한다.
진동튜우브 코리올리효과 질량유량계의 작동은 파이프나 튜우브와 같은 유체안내부재가 튜우브축선에 수직인 축선을 중심으로 하여 회전될 때에 발생된 코리올리의 힘에 기초한다. 코리올리 유동튜우브는 로타리 씨일이 요구되고 씨일의 저항이 코리올리힘의 측정에 에러를 도입하므로 동일방향으로 연속하여 회전되지 않는다. 대신에 유동튜우브가 진동되어 이들이 반대방향으로의 일치하는 운동에 의하여 이루어지는 일측방향으로의 짧은 거리를 피봇트점을 중심으로 하여 회전한다. 코리올리의 힘이 직접측정되지 아니하고 유동튜우브의 결과변형을 측정하므로서 측정된다.
진동형 유동튜우브 구성의 기본적인 문제는 유체수용부재, 측 유동튜우브가 발생된 코리올리의 힘에 응답하여 변형되는 감지부재라는 점이다. 이들 이중기능은 모순된 기준을 갖는다. 유체수용기능은 유동튜우브가 유체압력을 충분히 견딜 수 있도록 견고하고 강한 것을 요구한다. 코리올리의 힘을 감지하는 기능은 유동튜우브가 얇고 유연성을 가지며 코리올리의 힘에 응답하여 충분히 변형되는 것을 요구한다. 소경파이프라인용으로 설계된 유량계가 유체압력을 충분히 견딜 수 있도록 유동튜우브의 벽두께를 두껍게하고 이들의 두꺼운 벽두께에도 불구하고 유연성을 갖도록 유동튜우브를 길게하므로서 양 기준을 만족시킬 수 있다. 이러한 설계방식은 유동튜우브의 필요한 길이가 유량계를 대형화시키고 고가의 비용이 소요되게 하므로 대형 파이프라인에 사용되는데 적합한 유량계에 적용되지 아니한다.
이중기능의 유동튜유브가 갖는 다른 문제점은 유체압력이 튜우브를 경직시키는 경향이 있다는 점이다. 딱딱한 튜우브는 코리올리의 힘에 민감치 아니하다. 이와 같이 유량계의 감도는 유체압력이 증가하면 낮아진다.
진동형 코리올리유동튜우브 유량계의 문제를 해결하기 위하여 로타리 질량유량계를 이용하는 것이 알려져 있다. 이러한 로타리 질량유량계의 두가지 기본형태는 각운동량 유량계와 로타리 코리올리 유량계이다.
이들은 운동량형태가 유량계 유동채널내의 일정한 방사상위치에서 유체감속도가 변화하는 반면에 로타리 코리올리형은 일정한 각속도에서 유동채널내의 유체방사상위치가 변화하는 것이 다르다. 이들 두 형태는 유체수용 및 유동감지기의 기능을 두 별도의 요소로 분리함으로서 진동형 튜우브유량계의 상기 문제점을 해결한다.
각운동량 유량계는 상이한 블레이드각도를 갖는 두 개의 임펠라로 구성된다. 임펠라는 하나의 임펠라가 다른 하나의 임펠라의 상류측에 배치되는 형태로 파이프내에 배치된다. 이들 임펠라는 이들 사이의 각 변위를 허용하는 토오션스프링으로 결합한다. 이러한 각 변위는 유체의 각운동량의 변화에 비례하는 위상차를 나타내며 이는 질량유량을 결정하는데 이용될 수 있다.
각운동량 질량유량계가 다음 문헌에 기술되어 있다.
미국특허 제 2943487 호
미국특허 제 3232110 호
미국특허 제 3877304 호
미국특허 제 3958447 호
미국특허 제 4012957 호
미국특허 제 4438648 호
영국특허 제 1069466 호
유럽특허 제 0485684B1 호
PCT 공개 WO 94/21990
A Suruey of Mass Flowmeter M.P.Wilson, Jr 저, pp, 63-68
Instrumentation Technology, 1971년 9월.
각운동량 유량계는 두가지의 문제가 있다. 그 첫째 문제는 유량계 파이프내의 유입유체의 속도에 대한 이들의 감도이다. 이러한 감도는 이들 유량계의 측정된 양, 특 토오크가 힘과 방사상거리의 곱이므로 존재한다. 파이프의 중심으로 유동하는 유체는 소경이므로 파이프의 주연가까이의 종일한 유동보다 낮은 임펠라 감지기의 토오크를 발생한다. 또한 이들 유량계는 유체의 속도효과 때문에 부정확하다. 임펠라와 튜우브벽의 점성저항이 유체 각운동량, 속도상태와 임펠라시이의 토오크를 변화시킨다. 속도상태문제를 해결하기 위하여 코리올리형 로타리질량유량계를 이용하는 것이 알려져 있다. 이들 유량계는 질량유동을 측정하기 위하여 유동유체의 각 윤동량 대신에 코리올리의 힘을 이용한다. 이들 로타리 코리올리유량계는 유체를 방사상으로 이동시키는 동안에 일정한 유체 각속도를 유지한다. 또한 이들유량계는 유체가 유동하는 방사상통공을 갖는 모우터 구동형 로타를 이용한다. 일정한 회전속도에서, 로타를 회전시키는 모우터에 요구된 토오크는 방사상 통공을 통한 질량유량에 이상적으로 비례한다. 따라서, 로타토오크는 질량유량과 rpm이 직접 비례한다. 그러나, 씨일, 베어링과 점성에 의한 저항이 로타토오크에 부가하여 측정오류를 유발한다. 또한 모우터의 이용은 유량계가 대부분의 경우 본질적으로 안정치 못하도록 한다. 코리올리로타리 질량유량계가 상기 Wilson의 저서와 Mass Rate Flowmeter Measures Gas, Liquid, or Solids in Product Engineering(p. 211, 1953년 9월)의 문헌에 기술되어 있다.
본 발명은 외측로타, 내측(코리올리)동축상 로타와, 이들 두 로타를 연결하는 가요성 토오션 바아 측을 갖는 위상측정로타시스템을 제공하므로서 로타리 코리올리 유량계의 문제를 해결한다. 유량계를 통한 질량유량은 외측로타와 코리올리로타사이의 회전변이를 측정하므로서 결정된다. 양측로타는 유체유입구와 유체유출구를 갖는 밀폐형 수용하우징내에 동심원상으로 결합된다. 외측로타는 코리올리로타가 결합되는 중공형 요구를 갖는다. 커어버가 코리올리로타를 둘러싸도록 외측로타의 일측에 고정된다. 정렬된 통공을 통하여 유동하는 유체가 로타를 회전시키고 유체질량유량에 비례하는 토오크를 로타에 가한다. 이러한 토오크는 외측 및 코리올리로타 모두에 동일하게 가하여 진다. 또한 외측로타는 본 발명의 일부 실시형태에서 점성, 베어링 및 씨일 저항 토오크에 구동토오크를 합한 토오크를 받게된다. 코리올리로타는 이 로타가 이를 둘러싸고 있는 외측로타와 동일한 속도로 회전하므로 이들 저항 토오크를 받지 않고 다만 코리올리 토크만을 받게된다. 외측로타에 대한 코리올리로타의 각 편향은 질량유량에 비례한다.
코리올리로타의 중앙이 중공형으로 되어 있어 이 로타는 로타커어버에 고정되고 동일한 속도로 회전하는 유체전단 디커플러를 장설할 수 있다. 전단 디커플러는 코리올리로타가 중앙유입/유출포트에서 유체의 점성 또는 각 윤동량에 의한 힘을 받지 않도록 한다. 코리올리로타의 모든 측부에 간극이 존재하여 이 로타가 토오션 바아에 의하여 제한되는 것을 제외하고 외측로타에 대하여 동축상으로 자유롭게 회전한다. 외측로타 및 코리올리로타와 유체전단 디커플러에 유체 안내공이 형성되어 있다. 커어버 디스크의 유체 유출/유입포트에서, 이들 통공은 유체가 유량계로 유입 또는 유출되는 하나의 통공과 같이 축방향으로 수렴하고 발생한다. 외측로타, 코리올리로타, 전단 디커플러와 커어버 디스크의 유출/유입포트의 방사상 통공이 정렬되어 유체가 이들을 통하여 유동할 수 있다.
다수의 여러 실시형태가 외측로타와 내측동축상 코리올리로타로 구성되는 이중 로타시스템이 코리올리로타가 두 로타에 동축상인 공통축을 중심으로 하여 외측로타로부터 회전방향으로 편중된 양을 측정하므로서 질량유량정보를 유도하는데 사용되는 것으로 기술되고 있다.
제 1의 다른 실시형태는 유량계 케이싱의 내면에 대하여 접선방향으로 배치된 유입구를 통하여 유체를 공급받고 유체를 외측로타와 코리올리로타의 방사상 통공을 통하여 안내한다. 코리올리로타의 통공은 외측로타와 함께 회전하고 코리올리로타의 통공으로부터 공급될 때의 방사상 유동으로부터 유량계의 유체유출구에 가하여지는 축방향유동으로 변형시키는 유체전단 디커플러의 일치하는 통공으로 유체를 확산시킨다. 이로써 유체전단 디커플러는 유량계가 연결되는 파이프라인에 대한 축방향 공급을 위하여 코리올리로타의 통공에 의하여 유량계 유출구에 유체가 직접가하여지는 경우 받게 되는 힘으로부터 코리올리로타를 격리한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따라서, 코리올리로타의 통공은 방사상이고 외측로타의 통공은 90°만곡부를 갖는다. 외측로타의 이러한 각 통공은 내측개방부는 일치하는 방사상 코리올리로타 통공의 외측단부를 향한다. 이러한 각 외측로타 통공의 타측개방부는 외측로타의 주연에 형성된 돌출부로 구성된다. 외측로타는 외측로타의 주연의 개방부가 공급유체를 퍼올리는 스쿠프로서 작용토록 하고 이러한 유체를 제 1실시형태의 장치보다 큰 입력으로 코리올리로타의 방사상 통공을 통하여 강제로 유동시키는 방향으로 회전하며 여기에서 외측로타에서 방사상 통공의 유입개방부가 외측로타의 주면과 동일한 면에 놓인다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 코리올리 로타의 통공은 방사상인 반면에 외측로타의 통공은 90°형 요소로 구성되며 코리올리 로타의 일치하는 통공과 협동토록 외측로타의 내주면에 개방단부를 갖는다. 이들 90°요소는 외측로타의 외주연과 동일한 면에 형성되고 제트기능을 수행토록 구성된 소형개방부를 갖는다. 유체는 코리올리로타 통공의 내측단부 부근에서 유체전단 디커플러를 통하여 동축상으로 유량계에 유입되고 코리올리로타의 방사상 통공을 통하여 이동하며 각 90°요소의 제트개방부를 포함하는 외측로타의 비방사상 통공을 통과한다.
본 발명의 다른 실시형태는 동축상의 유체유입구와 유출구를 갖는 인라인형 유량계로 구성된다. 각 로타의 회전축선은 유체유입구 및 유출구와 동축상이며 유동전환기가 유입구로부터 축방향 유체유동을 받아들이고 이 유체유동은 외측로타의 주연과 이에 형성된 통공에 대하여 접선방향으로 가하기 위하여 제공된다.
다른 실시형태는 인라인 유입구와 유출구를 가지며 공급된 유체가 유체전단 디커플러를 통하여, 코리올리로타의 방사상 통공을 통하여 그리고 외측로타의 정합된 통공을 통하여 유체 유출구측으로 공급된다.
본 발명의 다른 실시형태에 따라서, 코리올리 및 외측로타의 통공은 방사상이 아니고 대신에 로타의 중심회전축선의 라인을 포함하는 평면에서 만곡되어 있다. 이 곡률은 코리올리 또는 외측로타의 어느 회전에도 영향을 주지 아니한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 로타시스템에 보다 높은 rpm을 제공토록 외측로타의 제트형 개방부를 갖는 실시형태에 모우터가 연결된다. 이는 코리올리로타와 외측 로타사이의 각 변위를 측정하도록 사용되는 개선된 출력신호를 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 코리올리로타와 외측로타는 유체펌프와 이 펌프에 의하여 공급되는 유체에 대한 질량유동정보를 제공하기 위한 질량유동측정장치의 이중기능을 수행토록 모우터에 의하여 회전된다. 외측로타의 통공은 로타시스템의 펌핑능력을 향상시키도록 만곡되어 있다.
모든 실시형태에서, 감지코일과 마그네트가 외측로타에 대하여 코리올리로타의 회전변위를 나타내는 출력정보를 제공한다. 제 1셋트의 마그네트가 코리올리 로타내에 매입되는 반면에 제 2셋트의 마그네트가 외측로타와 함께 회전하는 장치내에 매입된다. 제 1감지코일은 제 1마그네트셋트의 각 셋트의 운동을 감지하는 반면에 제 2감지코일은 제 2마그네트셋트의 운동을 감지한다. 각 코일은 주기적인 파형출력을 발생하고 두 출력된 파형사이의 위상차는 외측로타에 대한 코리올리로타의 각 변위에 비례하며 또한 유량계내에서 유체유동의 질량 유량에 비례한다.
본 발명의 모든 실시형태는 코리올리로타가 외측로타로부터 편중될 수 있는 회전량을 제한하는 기계적인 수단을 제공한다. 이는 코리올리 로타가 외측로타에 부착되게 하는 토오션 바아 축이 유량계의 작동시작과 작동중지중에 불필요한 가속도의 힘을 받지 않도록 하므로 바람직한 것이다.
본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1과 도 2는 코리올리 유량계의 작동에 관련된 물리적인 힘을 설명하는 설명도,
도 3은 본 발명의 한 예시 실시형태의 분해사시도,
도 4는 도 3에서 보인 장치의 평면도,
도 5는 도 4의 5-5선 단면도,
도 6은 도 4의 6-6선 단면도,
도 7은 도 6의 7-7선 단면도,
도 8은 도 3의 실시형태에 대한 다른 실시형태를 보인 단면도,
도 9은 비방사상 통공을 갖는 외측로타에 관련된 힘을 설명하는 설명도,
도 10은 외측로타의 비방사상 통공을 갖는 다른 실시형태를 보인 단면도,
도 11과 도 12는 축상 인라인 유입구와 유출구를 갖는 유량계의 단면도,
도 13은 코리올리 및 외측로타 모두가 비방사상통공을 갖는 실시형태의 단면도,
도 14, 도 15 및 도 16은 축상 유입입구와 유출구를 갖는 다른 실시형태를 보인 분해사시도, 부분절개사시도 및 단면도,
도 17과 도 18은 조합형인 모우터구동형 유량계와 펌프로 구성된 다른 실시형태를 보인 부분절개 정면도와 단면도,
도 19는 도 15의 일부를 확대하여 보인 확대 단면도.
도 1은 유체질량슬러그(102)가 속도 V로 유동하는 유동튜우브(101)를 보인 것이다. 유동튜우브(101)는 피봇트점(104)을 중심으로 하여 각속도 ω로 회전하는 것으로 간주된다. 진동코리올리유량계에 있어서 피봇트점(104)을 중심으로 한 유동튜우브(101)의 회전은 연속적인 것은 아니며 이러한 회전은 유동튜우브(101)가 피봇트점(104)을 중심으로 하여 일측방향으로 간단히 회전하였다가 반대방향으로 복귀회전하는 진동운동으로 구성된다. 그 이유는 통상적인 유량계가 요구된 씨일과 이러한 씨일에 의한 저항과 같은 기계적인 문제점에 의하여 유동튜우브가 연속회전되기 어렵기 때문이다. 그러나 이러한 제약은 본 발명의 장치에 의하여 극복된다.
도 1과 도 2의 유동튜우브(101)의 설명은 유동튜우브(101)가 벡타 ω로 정의되는 바와 같이 피봇트점(104)을 중심으로 하여 각속도 ω로 시계반대방향으로 회전하는 것으로 가정된다. 이러한 상태하에서 유체질량슬러그(102)는 이것이 피봇트점(104)으로부터 속도 V로 이동할 때에 코리올리 가속도 Ac를 받게 된다. 유동튜우브(101)의 벽은 유체질량슬러그(102)가 코리올리가속도를 받게되므로 유동튜우브(101)의 벽은 코리올리 힘 Fc를 받는다.
도 1에서 보인 바와 같이 발생된 코리올리 힘 Fc는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
[등식 1]
Fc = MAc
여기에서
Fc = 튜우브의 코리올리힘
M = 유체질량
Ac = 코리올리 가속도
물리적인 법칙으로부터 코리올리가속도 Ac는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
[등식 2]
Ac = 2(ω×V)
여기에서
ω = 유동튜유브 각속도
V = 유체속도
등식 2를 등식 1에 치환하면, 유동튜우브의 코리올리힘은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
[등식 3]
Fc = M ×2(ω×V)
코리올리가속도 Ac는 유체질량슬러그(102)가 피봇트점(104)으로부터 유동튜우브(101)를 통하여 속도 V로 이동할 때에 받게되는 접선방향 속도의 변화율이다. 등식 2는 유체슬러그가 시간 δt 이후에 유체슬러그는 피봇트점(104)으로부터 거리 R+δR에 있을 것이다.
유동튜우브의 어느 점에서의 접선방향 속도는 유동튜우브가 회전하는 각속도 ω에 피봇트점(104)으로부터의 그 거리를 곱한 것의 함수이다. 시간 δt의 종료시에 유체슬러그(102)는 양 δR만큼 피봇트점(104)에서 더 떨어져 있다. 이와 같은 경우 유체슬러그(102)는 그 거리가 피봇트점으로부터 R일때에 시간간격의 초기에 있을 때보다 그 거리가 피봇트점으로부터 R+δR일때에 시간 δt 이후 보다 큰 각속도로 이동한다. 시간 δt로 나눈 접선방향 속도의 이러한 증가는 유체질량슬러그(102)의 코리올리가속도 Ac와 동일하다. 물론 유체질량슬러그(102)의 선속도 V는 비록 유체질량슬러그(102)가 피봇트점(104)으로부터 더욱더 멀리 이동할 때에 그 접선방향 속도를 증가시킨다 하여도 이러한 시간중에 일정하게 유지된다.
등식 3으로부터 도 1에서 보인 코리올리 힘 Fc는 유동튜우브(101)에서 유동하는 유체의 질량 M과 유동튜우브(101)가 피봇트점(104)을 중심으로 하여 회전하는 각속도 ω에 비례하고 또한 유체가 유동튜우브를 통하여 이동하는 속도 V에 비례함을 알 수 있다.
이미 언급된 바와 같이, 로타리형의 코리올리질량유량계는 유체의 각속도가 일정한 반면에 유체가 방사상 진로를 이동하는 것으로 알려져 있다. 이는 유체가 유동하는 방사상 통공을 갖는 로타를 제공하므로서 이루어진다. 일반적으로 종래기술의 로타리 코리올리질량 유량계는 유체가 유동하는 로타를 회전시키기 위하여 모우터를 이용한다. 그러나, 본 발명의 로타리 코리올리유량계의 일부실시형태는 모우터를 이용하지 아니하고 로타를 회전시키기 위하여 유동유체의 힘을 이용한다.
도 2와 다음의 설명은 유체가 로타의 방사상 통공(또는 튜우브)를 통하여 유동할 때에 회전로타에 가하여지고 이에 관련된 힘을 설명하고 있다. 도 2에서 Ah는 도 1의 유동튜우브(101)의 내부면적이다. 유체질량슬러그(102)는 도 1의 유체질량슬러그(102)와 같으며 이는 두께가 δR이고 단면적이 Ah이다. 이 슬러그(102)의 질량은 ρAhδR로 표시되며 여기에서 ρ는 슬러그(102)로 구성되는 물질의 밀도이고, Ah는 슬러그(102)의 단면적이며 δR은 슬러그(102)의 두께이다.
유동튜우브(101)의 하측부분은 피봇트점(104)을 포함하는 축선(103)으로부터 거리 R1에 있다. 슬러그(102)는 피봇트점(104)으로부터 거리 R에 있는 반면에 유동튜우브(101)의 상단부는 피봇트점(104)으로부터 거리 R2에 있다.
다음은 유체가 유동튜우브(101)를 통하여 연속하여 유동할 때에 코리올리가속도에 의하여 유동튜우브(101)가 받게되는 토오크를 설명한 것이다. 유동튜우브(101)은 도 3에 도시된 로타의 방사상 통공인 것으로 가정된다. (도 2에는 도시되지 않음).
기계적인 법칙으로부터, 유동튜우브(101)의 토오크는 다음과 같이 표시될 수 있다.
[등식 4]
τ = R × Fc
여기에서
τ = 로타의 토오크
R = 힘이 가하여지는 지점까지의 반경
Fc = 코리올리의 힘.
등식 3에서 구한 코리올리 힘 Fc의 값을 치환하면 로타토오크는 다음과 같이 표시될 수 있다.
[등식 5]
τ = 2RM(ω × V)
등식 5는 튜우브의 전 길이를 통하여 전체 토오크를 합산토록 다른 형태로 표시될 수 있다.
[등식 6]
δτ = 2RδM(ω × V)
도 2의 유체슬러그(102)의 증분부분의 질량이 다음과 같음을 알 수 있다.
[등식 7]
δM = ρAhδR
여기에서
ρ = 유체밀도
Ah = 통공단면적
등식 7의 δM의 값을 등식 6에 대입하면 다음 등식을 얻는다.
[등식 7.5]
δτ = 2RpAhδR(ω × V)
전체 로타토오크는 도 2의 반경 R1로부터 R2로 등식 7.5를 적분하여 얻는다. 그리고 다음 식을 얻는다.
[등식 8]
여기에서
R1 = 로타(101)의 내경
R2 = 로타(101)의 외경
ω와 V는 수직이며 이들은 스칼라향으로 간단히 승산될 수 있다.
도 2의 슬러그(102)로 보인 바와 같이 유동물질의 질량유량은 다음과 같이 유도될 수 있다.
[등식 8.1]
δM =ρAhδR
[등식 8.2]
그러나
그리고
여기에서
M = 질량유량
[등식 9]
M = ρAhV
등식 8에서 항 ρAhV에 대하여 등식 9의 항 M을 대입하면 다음식을 얻는다.
[등식 10]
등식 10은 다음과 같이 간단히 할 수 있다.
[등식 10.5]
적분하면 도 2의 유동파이프(101)의 토오크 1에 대하여 다음 등식을 얻는다.
[등식 11]
등식 11은 도 2의 유동튜우브(101)와 같은 회전튜우브의 토오크가 이동유체의 질량유량과 로타의 긱속도(회전)에 직접 비레함을 보이고 있다. 유량은 종래기술의 모우터구동형 로타리 코리올리 유량계의 모우터의 부하를 측정하므로서 결정된다. 그러나, 씨일, 베어링 및 점성에 의한 저항은 로타토오크를 변화시키고 이들 종래 기술의 장치의 질량유량의 결정에 오류를 유발시킬 수 있다.
본 발명의 일부 실시형태에 따라서, 로타리 코리올리 질량유량계는 이동유체가 유량계의 로타를 구동시킬 수 있게 되어 있다. 이는 유량계가 모든 경우에 대하여 본질적으로 안전하도록 하고 샤프트 씨일 고유의 문제를 해결토록 한다. 본 발명의 한 실시형태에서, 유체는 외측로타에 접선방향으로 유량계하우징으로 유입되고 외측로타의 방사상통공을 지나 내측(코리올리)로타의 방사상 통공을 통하여 지난 후 외측로타의 커어버중앙에 형성된 유량계의 축방향 유출구로 유출된다. 어느 순간에 대하여 저항을 무시하면 유입유체의 각운동량이 보존되어 로타내의 유체가 유입유체와 동일한 평균비 각운동량을 갖는다. 이로써, 외측로타에 대한 로타각속도, 코리올리 토오크와, 코리올리로타 각 변위가 측정되고 유체의 질량유량을 결정토록 계산된다.
도 3은 본 발명의 제 1우선실시형태를 보인 사시도이다. 이 실시형태는 원통형의 유체수용하우징(301), 외측로타(307), 내측 또는 코리올리로타(314), 로타커어버(317), 하우징커어버(303)로 구성된다.
개방부(327)를 갖는 유입구(302)는 유체수용하우징(301)의 일부분으로 구성되는 한편 개방부(337)를 갖는 유출구(304)는 플랜지(306)에 의하여 상부 하우징커어버(303)에 고정된다. 사용할 때에 외측로타(307)와 코리올리로타(314)는 유체수용하우징(301)의 요구(338)내에 배치된다. 축(331)이 그 상측단부에서 외측로타(307)의 평면부(340)에 고정적으로 부착되고 그 하측단부에서 스러스트베어링(334)과 환상클립(339)을 갖는 베어링 컵(333)에 회전가능하게 결합된다. 이로써, 외측로타(307)는 그 축(331)과 함께 자유롭게 회전할 수 있으며 이는 하우징(301)의 유체수용요입부(338)내에 배치된다.
토오션 바아 축(329)은 축(331)의 개방중앙부내에 배치되고 이에 고정스크류(332)로 고정착설되는 기다란 가요성 토오션 바아로 구성된다.
토오션 바아 축(329)은 외측로타(307)의 평면부(340)에 형성된 개방부(도 3에는 도시하지 않았음)를 통하여 연장되고 도 6에 상세히 보인 바와 같이 억지끼워 맞춤으로 코리올리로타(314)의 저면부에 연결된다. 실제로 코리올리로타(314)는 외측로타(307)의 요구(341)내에 배치되고 토오션 바아 축(329)의 상부측에 견고히 고정된다. 토오션 바아 축(329)의 가요성은 코리올리로타(314)가 외측로타(307)에 대하여 제한된 회전량을 회전토록 한다. 외측로타(307)에 대한 이러한 코리올리로타(314)의 각 회전은 도 4와 도 5에 관련하여 상세히 설명되는 요소에 의하여 제한된다.
로타커어버(317)의 상부면은 유체유출구(304)의 저면부와 협동하는 씨일(321)이 삽입되는 보스(319)를 포함한다. 씨일(321)의 상측부는 하우징커어버(303)의 저면에 접한다. 씨일(321)은 유체가 로타(307)(314)의 통공(309)(312)을 통하여 유체유출구(304)에 이르도록 유동토록 한다. 하우징커어버(303)의 상부면은 도 3의 유량계를 통하여 유체가 유동할 때에 코리올리로타(314)와 외측로타(307)사이의 각 변위를 결정토록 이후 설명되는 바와 같이 사용되는 코일(323)(324)이 삽입되는 개방부(357)(346)를 포함한다.
사용에 있어서, 코리올리로타(314)는 외측로타(307)의 요구(341)내에 배치된다. 그리고 로타커어버(317)가 스크류공(311)에 스크류를 체결하므로서 외측로타(307)의 상부면에 고정된다. 그리고 반조립체가 하우징(311)의 요구(338)내에 배치된다. 하우징커어버(303)가 스크류와 스크류공(326)(328)에 의하여 유체수용하우징(301)의 상부면에 고정된다. 그리고 조립된 유량계가 파이프라인(도시하지 않았음)에 연결되는바, 파이프라인의 공급부가 유체유입구(302)에 연결되고 파이프라인의 하류측 부분이 유체유출구(304)에 연결된다. 유입구(302)의 개방부(327)를 통하여 하우징(301)의 내측부로 통과하는 이동유체는 유체가 외측로타(307)의 방사상 통공(309)을 통하여, 코리올리로타(314)의 방사상 통공(312)을 통하여, 그리고 로타커어버(317)의 하측면에 고정적으로 부착된 유체전단디커플러(442)의 통공(443)을 통하여 이동할때에 외측로타(307)와 코리올리로타(314)가 시계반대방향으로 회전되게 한다. 유체는 유체유출구(304)를 통하여 유량계가 연결된 파이프라인측으로 상향하여 진행한다.
로타(307)(314)의 방사상 통공(309)(312)를 통한 유체의 유동은 이들 로타를 시계반대방향으로 회전되게 한다. 이와 같이 하므로서, 코리올리로타가 받게되는 코리올리의 힘 때문에 코리올리로타(314)는 외측로타(37)에 대하여 회전방향으로 편중되게 된다. 이러한 각 편중은 토오션 축(329)의 비틀림 특성에 의하여 허용된다.
코일(323)은 로타커어버판(317)에 매입된 마그네트(344)와 협동한다.
각 코일은 이들이 협동하는 마그네트가 코일을 통과할 때에 라인(353)(353)상에 출력신호를 발생한다. 각 코일의 출력신호는 각 코일이 협동하는 다수의 마그네트에 의하여 주기적인 파형으로 구성된다. 라인(352)(353)상의 신호는 이들 신호(352)(353)의 수신에 응답하여 질량유량과 기타 정보를 결정하는 유량계전자회로(351)에 인가된다.
코일(323)은 개방부(346)내에 제어가능하게 배치된다. 이는 두 코일의 주기적인 파형출력이 유량계의 비유동상태중에 서로 일치하도록 코일(323)의 위치가 조절될 수 있도록 한다. 이는 교정의 목적으로 필요하다. 개방부(346)내에서 코일(323)의 위치는 움직임이 방지되도록 코일(323)의 상부면에 리테이너 요소(348)의 저면이 고정되게 개방부(347)에 체결되는 상기 리테이너 요소(348)와 스크류(349)에 의하여 고정된다. 고정될 때에 두 코일의 출력신호는 유량계의 비유동상태에서 서로 일치하나 유동상태에서는 상대측에 대하여 편중되거나 위상변위된다. 이러한 위상편이는 유량계내에서 유동하는 물질의 질량유량에 비례하고 유량계전자회로(351)에 의하여 물질의 질량유량을 결정토록 사용한다.
도 4는 도 3의 구조를 더욱 상세히 보이고 있으며, 특히 도 3의 구조의 평면을 보인 것이다. 도시에는 개방부(327)를 갖는 유입구(302)가 구비된 원형의 유체수용하우징(301)이 도시되어 있다. 파이프라인(도시하지 않았음)의 공급부로부터의 유체는 개방부(327)를 통하여 유체수용하우징(301)의 내부로 유입된다. 유체는 도 4에서 보인 바와 같이 시계반대방향으로 이동한다. 유체는 하우징(301)의 내부원통면(405)과 외측로타(307)의 주연부(406)사이에 형성된 공간부(407)로 유입된다. 유체는 원형 영역(407)에서 시계반대방향으로 지행하여 외측로타(307)에 형성된 방사상 통공(309)의 개방부로 유입된다. 유체는 최종적으로 외측로타(307)의 방사상 통공(309)으로 유입되고 이로부터 코리올리로타(314)의 해당 통공(312)을 통과한다. 유체는 코리올리로타(314)의 중심으로 향하여 이동하고 결국 유체전단디커플러(342)의 개방부(343)에 이르게 된다. 유체 전단디커플러(342)의 개방부(343)는 코리올리로타(314)의 각 방사상 통공(321)과 일치하게 된다. 이와 같이 하므로서 유체전단디커플러(342)는 회전하는 코리올리로타(314)의 다수의 방사상 통공(312)으로부터 유체를 받아들여 유동유체가 유출구(337)의 개방부(337)로 구성된 단일 축방향 진로로 수렴되게 한다.
다수의 스크류공(326)이 하우징커어버(303)를 유체수용하우징(301)의 상부면에 고정한다. 도시에는 또한 코일올리로타(314)의 다수의 마그네트(316)와 로타커어버(317)에 매입된 다수의 마그네트(344)를 보이고 있다. 각 마그네트(344)는 도 3에는 도시하고 도 4에는 도시하지 않는 바와 같이 나선형 스크류공(318)과 교차하도록 로타커어버(317)에 배치된다. 환언컨데, 스크류공(318)과 마그네트(344)는 로타커어버(317)의 주연가까이에서 교대로 배치된다. 코일(324)은 마그네트(316)의 운동을 감지하는 반면에 코일(323)은 마그네트(344)의 운동을 감지한다. 요소(349)(348)는 코일(323)의 위치와 개방부(346)내에서 제어가능하게 조절될 수 있도록 한다. 코일(324)의 위치는 조절되지 아니하며 이는 개방부(327)내에 넉넉하게 결합되어 있다.
도 4와 도 5는 코리올리로타(314)의 요구(401)내에 배치된 핀(401)을 보이고 있다. 도 5에서 보인바와 같이, 핀(402)의 상부는 코리올리로타(314)내에 매입되고 핀(402)의 저면부는 도 4에서 보인 바와 같이 개방부(401)내에 배치된다. 핀(402)과 개방부(401)는 로타(314)(307)가 상대측으로부터 각 변위되는 양을 제한한다. 각 변위의 이러한 제한은 토오션 축(329)의 응력을 제한한다. 이는 특히 코리올리로타(314)의 변위가 토오션축(329)에 손상을 줄정도로 충분히 클때에 시동상태중에 유용하다. 다른 기계적인 실시형태가 가능하다. 이와 같이, 핀(402)은 코리올리로타(314)내에 배입되고 외측로타(307)의 개방부측으로 연장된다. 또한 핀(402)은 로타(307)의 외벽(507)에 매입되고 도 4의 측방향으로 코리올리로타(314)의 주면에 형성된 개방부로 연장될 수 있다. 핀(403)과 개방부(404)는 핀(402)과 개방부(401)의 경우와 같이 코리올리로타(314)의 각 범위를 유사하게 제한한다. 유체 공간부(407)가 외측로타(307)의 벽(507), 외측 로타커어버(317)와 하우징커어버(303)의 하측면을 포함하는 유체수용하우징(301)의 내부면사이의 공간으로 구성된다.
도 6은 도 3의 장치를 보다 상세히 보인 것이다. 이는 도 4의 6-6 선을 따라 취한 수직단면도로 구성된다. 도 6에서는 외측로타(307)의 방사상통공(309)과 코리올리로타(314)의 통공(312)과 함께 외측로타(307)의 방사상통공(309)과 코리올리로타(314)의 통공(312)과 함께 외측로타(307)과 코리올리로타(314)를 수용하는 유체수용하우징(301)을 보이고 있다. 축(331)의 상측부는 외측로타(307)의 하측부에 고정적으로 착설되고 그 저면은 환상클립(339)에 의하여 스러스트베어링(334)에 고정된다. 이러한 전체 조립체가 그리스 등이 공급되는 개방부(601)를 포함하고 스러스트베어링(334)와 축(331)의 저면으로부터 베어링 캡(336)의 상측부를 분리하는 베어링 컵(333)내에 배치된다. 축(331)의 내측에는 이와 동축상으로 토오션 축(329)이 배치되는 바, 이는 그 저면부에서 상기 스크류(332)에 의하여 축(331)에 고정되고 그 상측부에서는 코리올리로타(314)의 저면부에 고정된다. 유체유입 공간부(407)는 하우징(301)의 내측부와 외측로타(307) 및 로타커어버(317)사이의 공간으로 구성된다. 코일(323)(324)이 하우징커어버(303)내에 배치되게 도시되어 있다. 마그네트(344)(316)는 각각 로타커어버(317)와 코리올리로타(314)의 상측부에 매입된 것으로 도시되어 있다.
유체전단디커플러(342)가 도 6에 상세히 도시되어 있다. 유체전단의 커플러(342)의 통공(343)으로는 코리올리로타(314)에 형성된 방사상통공(312)의 내측구(313)로부터 유체가 공급되고 이 유체가 유체유출구(304)의 개방부(337)측으로 유동되게 한다. 유체전단디커플러(342)는 스크류(318)로 외측로타(307)에 착설되는 로타커어버(317)의 저면에 고정적으로 착설된다. 유체전단디커플러(342)와 외측로타(307)사이의 이러한 직접결합은 유체유출 코리올리로타(314)가 초기에 코리올리로타와 동일한 각 속도를 갖도록 한다. 유출유체는 코리올리로타와 동일한 속도로 회전하므로 이는 점성전단에 의한 토오크를 코리올리로타에 가하지 아니한다. 유출유체의 점성의 역효과로부터 코리올리로타(314)를 격리하므로서 질량유량측정의 정확성을 개선한다. 일부 실시형태에서 개방부(337)는 유체 유입구이다. 전단디커플러(342)는 이러한 실시형태에서 동일한 분리기능을 수행한다.
도 7은 도 4에서 보인 장치를 상세히 도시한 것이다. 도 7에는 유체수용하우징(301), 외측로타(307)와 코리올리로타(314)가 도시되어 있다. 또한 외측로타(307)의 방사상통공(309)와 코리올리로타(314)의 방사상통공(312)이 도시되어 있다. 유체수용하우징(301)의 내측부와 외측로타(307)의 외측부사이의 영역(407)에는 유입구(302)의 개방부(327)로부터의 유체가 공급된다. 이러한 공급유체는 공간부(407)에서 시계반대방향으로 유동하고 외측로타(307)의 방사상통공(309)으로 유입되며 코리올리로타(314)의 방사상통공(309)을 지나 최종적으로 유체유출구(304)에서 유량계를 떠난다. 이와 같이 하므로서 코리올리의 힘이 발생되어 코리올리로타(314)와 외측로타(307)사이의 상기 언급된 각변위가 일어나도록 한다. 이러한 각 변위의 크기는 이미 언급된 바와 같이 마그네트(344)(316)와 협동하는 코일(323)(324)에 의하여 측정된다. 유체전단디커플러(342)가 외측로타(307)와 함께 회전하며 이에 코리올리로타(314)의 방사상통공으로부터 유체가 공급되고 이 유체는 상향 유동하여 유체유출구(304)와 그 개방부(337)의 밖으로 유출된다.
조합된 로타의 각속도는 각 운동량보존의 법칙으로부터 결정될 수 있다. 유입유체의 각 운동량은 다음과 같다.
[등식 12]
Ii= MiViR2
여기에서
Ii= 유입각운동량
MI= 유입유체의 질량
Vi= 유입유체의 속도
R2= 외측로타의 외경.
[등식 13]
여기에서
Ii/Mi = 유체의 비각운동량
조합된 로타에서 로타유체 각 운동량은 R로 적분하여 결정될 수 있다. 외측 및 코리올리로타는 단일체인 것으로 간주된다. R2는 외측로타(307)의 반경이고 R1은 유체전단디커플러(342)의 축방향 유출공의 반경이다.
등식 12를 차동등식으로 전환하면 로타유체각은 동량을 얻는다.
[등식 14]
δIR= δMRVRR
여기에서
IR= 로타유체각운동량
MR= 로타유체질량
VR= 로타유체접선방향속도
등식 7로부터 다음 식을 얻는다.
[등식 15]
δM = ρAhδR = πr2ρδR
여기에서
r = 로타의 방사상 통공의 반경
ρ = 유체밀도
등식 14의 VR = ωR 이므로 이것과 등식 15를 등식 14에 대입하고 적분하면 다음식을 얻는다.
[등식 16]
여기에서
R1 = 로타유출구반경
R2 = 로타외경
ω = 로타각속도
등식 16을 정리하면 다음과 같다.
[등식 17]
등식 17의 적분을 완료하면 다음과 같다.
[등식 18]
등식 13으로부터, 로타의 유체 단위질량당 비평균각운동량이 등식 18을 로타의 유체질량으로 나누어 결정된다. 유체질량은 방사상통공의 체적과 유체밀도를 곱한 값이다. 그리고 다음 식을 얻는다.
[등식 19]
등식 19를 간단히 하면 다음과 같다.
[등식 20]
만약 유출구반경 R1이 외측로타외경 R2에 비하여 작다면(제로 라면)등식 20은 다음과 같다.
[등식 21]
각 운동량보존의 법칙으로부터, 로타의 유체의 비각운동량 IR/MR은 유입유체의 비각운동량 Ii/Mi과 동일하다. 그러면 다음식과 같다.
[등식 22]
등식 14, 21로부터
V2= ωR2이면, 다음 식을 얻는다.
[등식 23]
V2= 3Vi
여기에서
V2= R2에서 접선방향 로타속도
Vi =유입유체속도
이들 계산은 외측로타(307)의 주연의 접선방향속도가 유입유체의 접선방향 속도의 3배가 됨을 보이고 있다(저항을 무시함). 실험결과는 점성 및 베어링 저항이 있음에도 로타의 주연이 유입유체보다 높은 점성을 갖는 딧을 보였다. 유입유체는 외측로타에 유입될 때에 접선방향으로 급격히 가속된다. 유체가 계속 방사상 내측으로 이동할 때에 모타측선 가까이에서 그 접선방향 속도가 거의 제로가 될 때까지 그 접선방향 속도가 감속한다. 외측로타(307)는 유체의 급격한가속, 유체점성정항 및 베어링 저항에 의한 저항토오크를 받는다. 이는 또한 접선방향(코리올리)감속도에 의하여 회전방향의 토오크를 받는다. 코리올리로타(314)는 외측로타에 의하여 둘러싸여 있으므로 회전방향으로 코리올리 토오크만을 받게 된다. 평형 상태에서, 코리올리로타는 구동토오크를 공급하는 반면에 외측로타는 동일하고 방향이 반대인 저항토오크를 공급한다.
코리올리로타(314)를 외측로타(307)에 연결하는 토오션 바아 축(329)은 토오크에 비례하는 이들 사이의 각변위를 허용한다. 각변위는 마그네트(316)(344)에 의하여 코일(323)(324)에서 발생된 전압에 의하여 측정된다. 마그네트(316)는 코리올리로타(314)에 고정되고 마그네트(344)는 로타커어버(317)에 고정된다. 상당수의 마그네트가 사용되어 각 코일의 정현파 출력에 가깝게 일련의 전압피이크가 코일에 유도된다.
코일(323)(324)로부터의 주기성 파형 출력은 유량계 조립중에 정렬되어 유체 유동이 없는 동안에 위상각이 없도록 한다. 이는 모우터가 로타축에 잠정 연결되도록 유량계를 비우고 베어링 캡(336)을 분리한 상태에서 모우터를 통하여 로타를 회전시켜 수행된다. 코일(323)이 코일(323)(324)의 주기성파형 출력사이의 위상각을 변경토록 이동된다. 정현파가 정렬 되면(위상각이 제로)코일(323)이 그 위치에 고정된다. 유량계 출력이 고정된 후에 두 정현파의 통과 지점사이의 시간 간격을 질량유량에 비례하고 로타 rpm에 무관함을 알 수 있다.
이는 다음식으로 나타낸다.
[등식 24]
=ωT
여기에서
= 각 변위
ω = 각속도
T = 파형사이의 시간간격
[등식 25]
그러나 (토오션스프링등식)
여기에서
T = 코리올리토오크(등식 11)
Ks = 토오션스프링상수
[등식 26]
따라서
등식 12, 25로부터
주 : Rc1과 Rc2는 내측(코리올리)로타의 내경과 외경이다.
이와 같이
[등식 27]
등식 27은 마그네트 크로싱 사이의 시간간격이 질량유량에 직접 비례함을 보이고 있다. 이는 베어링저항, 점성저항 및 rpm에 무관하다. 이와 같이 본 발명은 선행 로타리 질량 유량계의 문제를 극복한다. 본 발명의 장치에 의한 질량 측정이 로타의 rpm에 부관하다는 사실이 또 다른 잇점을 준다. 이는 외측로타의 유체채널(방사상 통공)이 유량계를 통하여 압력 강하를 줄이도록 구성될 수 있도록 한다. 유체 시스템은 에너지를 소비하므로 유체시스템에서 압력강하를 최소화하도록 시도하고 있다. 모든 코리올유량계는 유동유체내에 압력강하가 일어나도록 한다. 도 3의 유량계에서 압력강하는 회전로타의 원심력에 대하여 유체가 방사상 내측으로 유도토록 한다. 로타 rpm과 유량계 압력 강하는 유체통로를 만곡시켜 이들의 개방부가 도 8에서 보인 바와 같이 로타주연에서 회전방향으로 향하도록 하므로서 최소화될 수 있다.
도 8은 도 3에서 보인 것과 유사하나 로타 rpm을 줄이도록 외측로타의 외주연에 스쿠프를 갖는 로타리 코리올리 유량계를 보이고 있다. 이 실시형태는 개방부(327)가 유체를 유량계의 내부공간부(407)으로 유입시키도록 하는 접선방향 유입구(302)를 갖는 유체수용하우징(301)을 포함한다. 도 8의 유량계는 외측로타(807)와 코리올리로타(314)는 도 3의 실시형태의 코리올리로타(314)와 같이 다수의 방사상통공(312)을 갖는다. 도 3의 실시형태의 외측로타(307)에 형성된 통공(309)은 도 8의 실시형태에서는 외측로타(807)의 직각요소(802)으로 대체되었다. 각 직각요소(802)의 내측 개방부(804)는 코리올리로타(314)의 일치하는 방사상 통공(312)과 정렬 된다. 외측로타(807)의 직각요소(802)의 타측개방부는 스쿠프형 개방부(803)로 구성된다. 코리올리로타(807)의 각 방사상통공(312)의 내측간부는 도 3의 실시형태에서 유체전단디커플러(342)와 같은 동일한 기능을 수행하는 유체전단디커플러(342)의 개방부(343)와 정렬된다. 즉, 유체전단디커플러(342)에 방사상 통공(312)으로부터의 유체가 공급되고 유체가 축방향의 상측으로 이동시켜 유체가 코리올리로타(314)에서 유체전단이 일어남이 없이 유체유출구(304)의 개방부(337)를 통하여 유량계를 떠난다.
등식 23은 도 3의 실시형태에서 외측로타(307)의 주연의 속도가 유입유체의 속도의 3배임을 보이 유입유체의 속도보다 약간 크다. 그러나, 직각요소(802)의 개방부(803)는 외측로타(807)가 유입유체의 속도보다 빠른 속도로 회전할 때에 공간부(407)의 유체를 퍼올린다. 이는 유입유체를 직각요소(802)의 개방부(803)로 강제 유동되게 하고 외측로타(807)를 통하여 그리고 코리올리로타(314)의 방사상통공(312)을 통하여 유동시킨다. 이와 같이 하므로서 유입유체의 역학적 에너지가 유량계를 통한 압력강하를 줄이도록 로타(807)(314)의 회전을 떨어뜨리는 유체압력으로 전환된다. 이러한 에너지변환에 의하여 생성된 반작용력은 코리올리로타와 외측로타의 회전이 느려지게 하여 유입유체의 원심력을 감소시킨다. 또한 이는 도 8의 코리올리 유량계내의 압력강하를 감소시킨다. 도 8의 실시형태는 로타(807)(314)가 서로 연결되어 축, 베어링 등에 의하여 하우징(301)에 연결되는 것을 포함하여 도 3-도 7의 것에 대하여 다른 모든 것에 유사하다.
외측로타의 통공이 만곡되거나 직각 요소(802)를 갖는 한편, 통공의 곡률에 의한 반작용력이 유체속도에 비례하고 유체 밀도에 관계있는 코리올리로타에 토오크를 가하므로 코리올리로타의 통공(312)은 만곡되 코리올리로타에 토오크를 가하므로 코리올리로타의 통공(312)은 만곡되거나 직각요소를 가질 수 없다. 이는 바람직한 것이 아니다. 속도 종속성이 유체가 속도의 힘을 두 부가적인 성분, 즉 직선채널을 갖는 로타의 회전에 의한 성분과 채널의 곡률에 의한 성분으로 분리하므로서 도 9에 관련하여 설명될 것이다. 회전로타 토오크 성분은 이미 해결되었다(등식 11), 만곡성분 토오크에 대한 해결은 요소(902)와 같은 어떠한 곡선이 일정한 반경을 갖는 일련의 짧은 곡선세그먼트로 감소될 수 있다는 사실에 의해 단순화된다. 따라서 일정한 반경을 갖는 곡선에 대한 해결은 다른 곡선가지 연장될 수 있다. 도 9에서, 유동채널(902)의 곡선부분의 곡률중심(901)이 로타측(903)에 대하여 임의로 배치되게 도시 되어 있다. 이러한 만곡형 유동부분(902)의 힘은 다음식으로 나타내는 잘 알려진 원심력등식으로부터 계산될 수 있다.
[등식 28]
Fcurve=
여기에서
M = 질량
V = 속도
r = 곡률반경, 907
도 9의 만곡형 유동채널(902)의 원심력에 대한 차동등식은 다음과 같다.
[등식 29]
δFcurve =
여기에서
δM = 유체질량차이
V = 유체속도
r = 곡률반경
각 차동질량요소(912), dM의 차동력 dFcurve(914)는 튜우브부분(902)에 대하여 방사상 방향이다. θ는 dFcurve(914)와 만곡형 유동채널(902)의 일정한 반경부분을 양분하는 라인(906)사이의 각도이다.
dFcurve(914)는 그 수직성분 dFcurve sinθ(916)와 dFcurve cosθ(913)로 나누어진다. 양 θ에 대한 쌍인성분은 전체 만곡부분에 대한 힘이 가산될때에 음 θ에 대한 쌍인성분을 소거할 것이다. dFcurve 의 코싸인 성분은 모두 양이며 라인(906)에 평행하여 부가된다.
따라서, 전체 원심력에 대한 등식은 다음과 같다.
[등식 30]
여기에서
θ = 차동력(914)과 커어브(902)를 양분하는 라인(906)사이의 각도
θc = 만곡된 유동채널의 각갈이
[등식 31]
그러나 δM = ρAhrδθ
여기에서
m = ρ × 체적
= ρ × hh × 길이
= ρ × Ah × rδθ
ρ = 유체밀도
Ah = 채널단면적
θ = 커어브각도, 래디안
따라서,
[등식 32]
등식 ρ은 다음과 같이 M을 표시한다.
[등식 33]
M = ρAhV
등식 33을 등식 32에 대입하면, 다음 등식을 얻는다.
[등식 34]
등식 34를 적분하여 다음식을 얻는다.
[등식 35]
힘벡터(906)에 의한 로타의 토오크 Fcurve는 Fcurve 와 곡률중심에 로타축을 연결하는 벡터(904)의 교차적과 동일하다.
이들 두 벡터의 벡터교차적을 얻고 Fcurve에 대하여 등식 35를 대입하면 다음식을 얻는다.
대입하면 다음식을 얻는다.
[등식 36]
여기에서
R = 로타중심(907)으로부터 커어버 중심(901)까지의 방사상 벡터(904)
α = 벡터(904)(906) 사이의 각도
등식 36의 주요인자는 유체속도항 V이다. 로타의 토오크가 유체속도에 비례한다는 사실은 동일한 질량 유량에서 유동하는 상이한 밀도의 유체가 상이한 토오크 판독값을 보여 질량 유량이 상이하게 나타남을 의미한다. 이는 바람직한 것은 아니다. 코리오리로타의 유체채널은 유체밀도에 감응치 않도록 유량계에 대한 로타의 평면에 만곡부분을 갖지 않아야 한다. 그러나 만곡되고 로타축선을 포함하는 평면에 있는 유체채널은 로타에서 발생된 코리올리토오크에 좋지 않은 효과를 주지 않는다. 이 경우에 있어서, 원심력 벡터는 로타축선에 교차하고 로타의 토오크를 발생치 아니한다. 로타의 토오크를 발생하기 위하여 원심력벡터는 로타축선에 대하여 평중되게 가하여져야 한다.
도 13은 로타축선(1304)과 동일평면에 있는 힘의 벡터를 갖는 코리올리로타(314)의 만곡형 채널을 보이고 있다. 이 경우에 있어서 이러한 채널만곡에 의한 힘의 벡터는 로타회전에 영향을 주지 않는다. 다른 한편으로, 도 8의 코리올리로타에 형성된 방사상통공(312)이 만곡되어 로타의 평면에 놓이고 도 8에서 보이는 경우, 힘의 벡터가 코리올리로타의 중심축선과 교차하지 않으며 이에 따라 코리올리로타가 외측로타에 대하여 각변위를 제공하는 합성 토오크를 발생한다.
도 3고 도시의 실시형태의 외측로타(307)에 형성된 통공은 방사상일 필요는 없고 로타 rpm과 유량계를 통한 압력강하를 감소시키기 위하여 도 8에서 보인 바와 같이 요구되는 경우 만곡될 수 있다. 외측로타의 통공의 곡률은 외측로타(807)와 코리올리로타(314)의 각속도에 영향을 주는 반면에 임계 요소인 외측로타에 대하여 코리올리로타의 회전시간지연이 있으므로 유량계의 코리올리 질량유량 측정능력에는 영향을 주지 않는다. 마찬가지로 유체점성, 베어링저항 및 기타 손실과 같은 요인은 코리올리와 외측로타의 각속도를 감소시킬 수 있다. 그러나, 코리올리로타 자체에 합성효과는 없다. 외측로타에 대한 코리올리로타의 시간지연은 변경되지 아니하고 유체점성, 베어링 마찰 또는 외측로타의 통공의 곡률과 같은 요인에 의하여 영향받지 아니한다. 요약컨데, 외측로타의 유체채널은 방사상일 필요은 없고 로타 RPM과 유량계 압력강하를 감소시키도록 도 8에서 보인 바와 같이 만곡형일 수 있다.
도 10의 실시형태는 외주연에 제트형 개방부를 갖는 외측로타(1001)와 동심인 코리올리로타(314)를 보이고 있다. 이 실시형태에서, 유체는 유입구(304)의 개방부(337)을 통하여 중앙에서 유량계로 유입되고 유체가 회전하는 코리올리로타(314)의 방사상통공(312)를 통하여 그리고 외측로타(1001)의 통공(1002)을 통하여 외측으로 진행할 때에 접선방향으로 가속된다(코리올리가속도). 외측로타(1001)에서, 유체 통공(1002)은 90°회전되어 유체가 제트형 개방부(1003)를 통하여 접선방향으로 유출된다. 통공(1002)에서 90°회전할 때에 유체의 반작 용력은 외측로타(1001)가 회전되도록 한다. 제트형 개방부(1003)의 영역을 제한 하므로 부가적인 회전속도를 얻을 수 있다. 이는 유체를 가속시켜 외측로타(1001)에 부가적인 반작용력을 가하도록 한다. 도 10의 이 실시형태는 상기 언급된 실시형태와 같이 외측 및 코리올리로타사이의 각편중을 측정하므로 유체질량유량을 정확히 측정한다.
제트구동 로타의 평형각속도는 마찰이 없는 경우에 대하여 계산될 수 있다. 스러스트로오트는 평형상태를 한정토록 코리올리유도저항 토오크와 동일하고 방향은 반대이다. 제트 스러스트(1003)는 유체가 방향을 바꾸어 가속될 때에 유체의 각운동량의 변화로부터 결정된다.
다음은 잘 알려져 있다.
[등식 37]
여기에서
ρ = 유체밀도
Ft = 제트의 스러스트힘
Vj = 제트유체속도변환
Aj = 제트면적
등식 4로부터 토오크가 다음과 같이 정의된다.
[등식 37.1]
τ = RF
여기에서
F = 힘
R = 거리
등식 37을 등식 37.1에 대입하면 다음식을 얻는다.
[등식 38]
여기에서
τj= 구동토오크
R2= 로타외경 = 제트에 대한 반경
등식 9로부터 다음식을 얻는다.
[등식 39]
[등식 40]
[등식 41]
로타가 평형상태에서, 코리올리 토오크는 등식 40의 제트구동 토오크와 동일하게 설정된다.
등식의 양측에서을 소거하여 다음식을 얻는다.
[등식 41.5]
만약 축방향유입구 반경 R1의 거리 제로이면,
[등식 42]
여기에서 V2= 로타접선방향속도
주 : V2 = ωR2
그러면
[등식 43]
Vj= Vt
여기에서
Vj= 제트의 유체속도
Vt= 로타의 접선방향 속도
이는 마찰없는 시스템에 대하여 외측로타 주연속도가 제트 유출구속도와 동일하고 방향이 반대임을 보이고 있다. 이와 같이 유체는 로타를 떠날때에 각 속도가 제로상태가 된다. 이는 유체가 제로 각속도로 로타에 유입되고 로타베어링이 마찰이 없는 것으로 간주되므로 이치에 맞는다. 이는 로타의 접선방향 속도가 유체속도의 약 3배가 되는 도 3의 실시형태와는 대조적이다. 도 10의 실시형태에 대하여 만약 제트의 유체속도가 로타의 접선방향속도와 정확히 동일하다면 유체는 유출구(302)의 개방부(327)로 유출되지 않을 것이다. 실제로, 베어링 손실과 유체점성손실에 의하여 로타의 접선방향 속도 Vt가 마찰없는 경우 보다 작고 따라서 Vt가 Vj보다 작으므로 문제되지는 않는다. 이는 유체속도가 도 10의 우측으로 이동하고 유출구(302)의 개방부(327)를 통하여 유량계를 벗어나도록 한다. 도 10의 실시형태가 하우징(301)에 연결되는 기계적인 상세한 내용은 도 3-도 7에서 보인 것과 유사하므로 도 10에는 도시하지 않았다.
도 10의 제트로타 실시형태는 일부의 경우에 있어서, 유체가 방사상 외측으로 이동하여 원심력이 유체의 유동을 촉진하여 압력강하를 감소시키므로 선행 실시형태이상의 잇점을 갖는다. 도 10의 제트모우드 실시형태에서 주요압력 강하원은 외측로타(1001)의 제트(1003)의 유체가속에 의한 것이다. 이러한 가속은 광역의 제트영역에서는 낮아질 수 있다. 이는 높은 유량에서 로타 rpm이 낮아지고 압력강하가 낮아지는 결과를 가져온다. 이는 트럭하역 또는 보관이동과 같이 유량이 높은 유동과 제로유동사이로 변화되는 경우에 양호하다. 그러나, 이러한 방식은 낮은 유량에서 성능이 좋지 않은 결과를 가져온다.
저유량성능은 낮은 로타속도 때문에 좋지 않다. 로타속도는 두가지 방법으로 정확성에 영향을 준다. 그 첫째는 명백하다. 매우 낮은 유동에서 저항력은 스러스트힘과 로타정지력보다 더 커진다. 코일(323)(324)(도 2)로부터 주기성 파형출력이 없음은 유동측정이 가능치 않음을 의미한다. 로타 rpm이 정확성에 영향을 주는 두번째 방법은 보다 미묘하다. 등식 25는 코일(323)(324)로부터의 주기성 파형사이의 시간지연이 rpm과 무관함을 보이고 있다. 낮은 rpm에서 낮아지는 것은 신호대 잡음비이다.
시간 지연측정시의 잡음은 전기적인 것이나 기계적인 것일 수 있다. 기계적인 잡음원의 예로서는 주위(파이프라인)의 토오션성진동의 결과로 일어날 수 있는 코리올리로타의 작은 각진동을 들 수 있다.
이러한 진동의 원인은 코리올리의 힘으로부터 나타나는 로타위상각의 불확실성에 있다. 출력신호의 전기적인 잡음도 또한 이상각의 부가적인 불확실성에 기인한다. 낮은 유량에서는 잡음이 유량과 무관한 것으로 가정될 수 있다. 등식 24로부터 시간지연에 대한 등식이 잡음을 고려하여 다음과 같이 표시된다.
[등식 44]
여기에서
T = 시간지연
= 위상지연
Y = 위상각 불확정
ω = 각속도
위상지연은 등식 11로부터 ω에 비례한다.
[등식 45]
여기에서
Ks = 토오션스프링상수
등식 45를 등식 44에 대입하면 다음과 같다.
[등식 46]
ω를 소거하면 다음과 같다.
[등식 47]
시간지연 T의 유동유도부분이 ω에 무관한 반면에 시간지연의 불확정부분은 분모에 ω를 갖는다. 이와 같이 매우 낮은 로타속도에서 시간지연(그리고 유량)의 불확실성은 매우 커진다.
도 10의 제트모우드 유량계에서 이들의 고유한 낮은 유동문제점을 극복하기 위한 한가지 방법은 유체수용하우징(301)을 통하여 축(331)을 연장하고 모우터(1701)가 축(331)에 연결된 도 17에서 보인 바와 같은 방법으로 모우터로 외측로타(1001)를 회전시키는 것이다. 그리고 로타(1001)는 낮은 유량이라 할지라도 신속히 회전될 수 있으며 시간지연 T가 변경되지 않는 반면에 신호잡음이 크게 감소된다. 높은 유량에서 유체제트로부터의 추력은 대부분의 회전력을 제공하고 모우터에 요구된 동력은 낮다.
종래기술의 로타리 코리올리 유량계는 모우터 구동장치를 가지며 단일로타에서 코리올리토오크를 결정토록 구동모우터의 토오크를 측정한다. 따라서 이들은 베어링 저항, 씨일저항 및 로타의 점성저항에 의하여 영향을 받는다. 이들 저항이 유량측정의 오류를 발생한다. 본 발명은 로타구로내의 그 로타에 의하여 상기 언급된 저항원으로부터 코리올리 측정로타를 격리하므로서 보다 정확한 유량계를 제공한다.
요약컨데, 모우터가 보조되는 도 10의 제트모우드는 유량계가 광범위한 유동범위에서 정확한 측정이 이루어지도록 한다. 더욱이 높은 유량에서 유체 압력강하가 낮고 동력소모가 낮다.
도 13은 도 6에서 보인 것과 약간 유사한 유량계를 보인 것으로, 이는 외측로타(307), 코리올리로타(314), 외측로타의 출(331)과, 코리올리로타(314)의 토오션 축(329)으로 구성된다. 도 6에서, 코리올리로타(314)의 통공(312)과 외측로타(307)의 통공(309)은 방사상이다. 대조적으로, 도 13에서, 코리올리로타(314)의 통공(1302)은 외측로타(307)의 통공(1301)처럼 만곡형이다. 이들 통공(1302)(1301)의 만곡형태는 두 로타의 회전에 영향을 주지 않고 또한 외측로타(307)에 대하여 코리올리로타(314)의 각 변위에도 영향을 주지 아니한다.
그 이유는 예를 들어 힘의 벡터(1306)과 같이 통공(1302)의 만곡형태에 의하여 발생된 어떠한 힘의 벡터가 로타시스템의 축(1304)을 포함하는 동일 평면내에 있기 때문이다. 따라서 벡터(1306)는 로타시스템의 회전에 영향을 주지 않는다. 차별에 의하여 도 7의 코리올리로타(314)의 통공(312)의 만곡형태는 로타시스템의 중심축의 평면에 있지 아니하는 힘의 벡터를 발생하므로서 그 결과의 힘의 벡터는 도 7의 로타시스템의 회전에 영향을 준다. 도 13의 장치는 코리올리로타(314)의 외측로타(307)의 통공(1302)(1301)의 만곡형태를 제외하고는 도 6에서 보인 것과 동일하므로 요약하여 도시하였다.
외측로타(307)와 코리올리로타(314)가 축으로 하우징에 연결되는 상세한 구성은 이들이 도 3-도 7과 유사하므로 도 18에서는 도시하지 않았다.
도 11과 도 12는 유량계의 로타시스템의 중심축선과 동축상인 유체유입구(1102)와 유체유출구(1106)를 갖는 인라인 로타리형 코리올리질량유량계(1100)를 보인 것이다. 유량계(1100)는 또한 유체수용하우징(1101)과 스크류(1117)에 의하여 유체수용하우징(1101)에 고정되는 유체하우징커어버(1104)를 포함한다. 유체수용하우징(1101)내에 수용되는 유량계요소는 중심축(1123)에 착설되는 외측로타(1114)와 외측로타(1114)내에 삽입되고 축(1123)대에 삽입되는 토오션바아 축을 갖는 코리올리로타(도시하지 않았음)를 포함한다. 외측로타(1114)는 코리올리로타의 일치하는 통공과 협동하는 다수의 통공(1116)을 포함한다. 유체유출구(1106)가 스크류(도시하지 않았음)에 의하여 하우징 커어버(1104)에 고정되는 슬리으브(1108)에 요입형성되어 있다. 축(1123)은 도 11에서 보인 바와 같이 축(1123)의 좌측에서 베어링(1121)(1119)과 환상크립(1122)에 의하여 요소(1112)내에 고정된다.
사용할 때에 유체는 개방부(1103)를 통하여 유량계(1100)로 유입되고 요소(1111)(1112)(1113)에 의하여 외측로타(1114)의 주연과 그 통공(1116)으로 유동된다. 요소(1111)(1112)내의 채널(1113)은 도 12에서 보인 바와 같이 만곡되어 개방부(1103)로 유입되는 축방향 유체유동이 유체가 채널(1113)로부터 유출되어 외측로타(1114)의 외주연과 유체수용하우징(1101)의 내면사이의 공간으로 구성된 유체챔버(1124)로 유입될 때에 접선방향 유동으로 전환된다. 채널(1113)에 의하여 유체가 챔버(1124)내로 유입되어 그 유동이 외측로타(1114)의 주연에 대하여 접선방향으로 향하게 된다. 이러한 접선방향 유체속도는 외측로타(1114)를 포함하는 로타시스템이 그 축(1123)을 중심으로 하여 회전되도록 한다. 유체는 도 3과 도 7의 실시형태를 포함하는 선행실시 형태에서 이미 언급된 바와 동일한 방법으로 통공(1116)으로 유입된다. 이와 같이 유체는 회전하는 외측로타(1114)의 통공(1116)으로 유입되고 코리올리로타의 일치하는 통공을 지나 도 3의 유체전단디커플러(342)(343)와 같은 요소에 의하여 유량계로부터 유출된다. 이로부터 유체는 유체유출구(1106)와 그 개방부(1107)을 통하여 도 11의 유측으로 유동한다.
요소(1111)(1112)는 유입개방부(1103)으로부터의 축방향 유체유입유동을 외측로타(1114)의 외주연에 대하여 축방향인 유체방향으로 전환시키는 채널(1113)을 포함한다. 요소(1111)는 스크류(1118)에 의하여 요소(1112)에 고정된다. 요소(1111)는 베어링(1119)(1121)을 교체하거나 검사하고자 할 때에 스크류(1118)를 풀어 요소(1112)로부터 분리될 수 있다.
코일(1131)(1132)이 외측로타(1114)와 코리올리로타의 마그네트(도시하지 않았음)와 협동하여 질량유량 및 기타 정보를 측정토록 유량계전자회로(1140)에 의하여 이용되는 출력신호를 발생한다.
또한 도 11과 도 12의 실시형태에는 외측로타(1114)에 대하여 코리올리로타의 회전을 제한토록 핀(402)(도 4)과 유사한 핀이 구비될 수 있다. 이 핀은 외측로타와 개방부(401)와 유사한 외측로타(1114)의 개방부사이로 연장된다.
도 11과 도 12의 실시형태를 제외하고 상기 언급된 모든 실시형태는 축방향으로 하나의 유체포트와 접선방향으로 하나의 유체포트를 갖는 유량계를 설명하고 있다. 설치비용을 감안하여 두 유체포트(유입구/유출구)를 동축상으로 구성하는 것이 바람직하다. 동축상의 실시형태가 도 14, 도 15, 도 16과 도 19에 도시되어 있는바, 이는 통공(1419)을 통하여 연장된 볼트등으로 이들의 플랜지(1402)(1408)에서 함께 체결되는 하우징기부(1401)와 하우징커어버(1407)로 구성되는 로타하우징을 갖는다. 하우징커어버(1407)는 원통형 유입구(1404)와 공급파이프(도시하지 않았음)로부터 유체가 공급되는 개방부(1406)를 갖는다. 하우징기부(1401)는 도 15에서 보인 개방부(`519)를 갖는 원통형 유출구(1403)를 포함한다.
또한 도 14의 유량계는 외측로타커어버(1409), 유체전단디커플러(1411), 코리올리로타(1412)와, 외측로타(1414)를 포함한다. 선행 실시형태와 동일한 방법으로 코리올리로타(1412)는 외측로타(1414)와 동축상으로 이 로타의 요구내에 결합된다. 유체전단디커플러(1411)는 코리올리로타(1412)와 동축상으로 이 로타의 요구내에 결합된다.
유체전단디커플러(1411)는 이후 설명되는 바와 같이 외측로타(1414)에 고정되고 외측로타(1414)와 함께 중심축(1434)을 중심으로 하여 회전한다. 유체전단디커플러(1411)의 기능은 도 3의 유체전단디커플러(342)의 기능과 동일한 바, 이는 유입개방부(1406)로부터 축방향 유체유동이 공급되고 이를 코리올리로타(1412)의 사각공(1422)으로 공급되는 회전방사상 유체유동을 전환시킨다. 이와 같이 하므로서, 유체전단디커플러(1411)는 유입개방부(1406)로부터 직접 축방향 유체유동을 받는 경우에 받게 되는 토오크로부터 코리올리로타(1412)를 격리하므로서 코리올리 측정의 정확성을 개선한다. 외측로타커어버(1409)는 도 3의 로타커어버(317)와 동일한 기능을 가지며 외측로타(1414)에 고정적으로 착설되고 공통축(1434)을 중심으로 하여 외측로타(1414)와 함께 회전한다.
코리올리로타(1412)는 핀(1432)과 사각공(1422)을 갖는다. 외측로타(1414)는 핀(1431)과 사각공(1421)을 갖는다. 코리올리로타(1412)는 토오션 축(1413)의 일측단부에 연결되고 그 타측단부는 축(1416)의 개방부내에 결합된다. 축(1416)의 일측단부는 외측로타(1414)의 평면부에 연결된다. 축(1416)의 타측단부는 이미 언급된 바와 같이 원추형 요소(1426)의 베어링에 연결된다. 축(1416)은 베어링 하우징(1433)의 보스(1429)에 형성된 개방부를 통하여 연장된다. 베어링 하우징(1433)은 도 14에서 보인 바와 같이 요구 중앙의 기부로부터 연장된 보스(1429)를 갖는 접시형 요구(1417)를 포함한다. 베어링 하우징(1433)은 하우징기부(140)의 접시형 요구(1435)내에 베어링 하우징(1433)을 고정하는 외부핀(1418)을 갖는다.
작동에 있어서, 처리될 유체가 유입구(1404)의 개방부(1406)를 통하여 유량계에, 그리고 유체전단의 커플러(1411)로 보내어진다. 유체전단디커플러(1411)는 공급된 축방향유동을 코리올리로타(1412)의 통공(1422)(도 14와 도 16에 상세히 도시됨)에 가하여지는 회전방사상유동으로 변형시킨다. 유체는 통공(1422)과 외측로타(1411)의 통공(1421)을 통과한다. 통공(1421)은 도 16에 도시된 바와 같이 만곡되어 있으며 이를 통과하는 유체유동은 힘을 발생하여 축(1434)를 중심으로 로타와 유체전단디커플러(1411)를 회전시킨다. 외측로타(1414)를 떠나는 유체는 베어링 하우징(1433)의 핀(1418)을 통과하고 유량계의 유출구(1403)에서 유추된다.
토오션 축(1413)은 도 3의 토오션 축(329)과 유사한 바, 이는 유체가 회전하는 코리올리로타(1412)의 통공(1422)을 통과할 때에 코리올리로타(1412)에서 발생된 코리올리 힘에 응답하여 코리올리로타(1412)가 외측로타(1414)로부터 편중되게 한다.
유체전단디커플러(1411)는 다수의 핀(1423)을 포함하고 핀사이의 공간이 유체채널(1424)을 형성한다. 하우징 기부(1401)와 하우징 커어버(1407)는 각각 펀넬형으로 되어 있다. 각 대형단부는 그 내면과 외측로타(1414)사이에 환상공간을 남기도록 충분히 크게 되어 있다. 유체는 외측로타(1414)와 하우징 기부(1401)사이의 환상공간으로 작은 각속도로 외측로타로부터 유출된다. 도 14-도 16과 도 19에 비교하였을때에 도 11와 도 12의 유량계실시형태사이의 차이는 도 11과 도 12의 실시형태에서 유입유체가 외측로타의 주연으로 유입되기전에 외측로타(1114)를 회전토록 요구된 각 운동량을 제공하는 것이다.
유입유체는 베어링 하우징(1111)과 요소(1112)의 표면에 형성된 채널(1113)에 의하여 각 운동량이 부여된다. 채널(1113)은 스크류나 선과 같이 이들의 방향에 의하여 이러한 기능을 수행한다. 그러나, 도 14-도 16과 도 19의 실시형태에서 유체는 각 운동량없이 유체전단디커풀러의 중심으로 유입된다. 크리올리 및 외측로타는 유체가 강제로 방향이 변경될 때에 외측로타에 작용하는 유출유체의 스러스트에 의하여 회전된다. 스러스트 메카니즘은 도 10의 실시형태에 대하여 설명된 것과 동일하다.
도 15,, 도 16과 도 19에는 도 14의 실시형태의 보다 상세한 내용을 보이고 있다. 도 15는 도 16의 15-15선 단면도이다. 도 16은 도 15의 16-16선 단면도이다.
중앙에서 시작하여, 도 16은 유체전단디커플러 보스(1512)의 부분으로 둘러싸인 코리올리로타(1412)의 면(1514)에 의하여 둘러싸이는 토오션 축(1413)의 단부를 보이고 있다. 이는 코리올리로타(1412) 경계내에 배치된다. 도 15에서 보인 바와 같이, 유체전단디커플러(1411)는 도 15에서 등고선형 외면(1510)이 핀(1423)의 변부에 취부되는 원추형 보스(1512)의 팁 또는 돌출부(1511)로 구성된다. 핀(1423)사이의 공간은 채널(1424)로 구성된다. 도 15에서 상세히 보인 바와 같이, 채널(1424)에 공급되는 유체유동은 보스(1512)의 등고선형 면(1510)(도 16)에 의하여 유체가 도 15에서 하측으로 이동될 때에 축방향 유동으로부터 방사상 유동으로 전환된다. 유체는 또한 회전하는 원추형 보스(1512)에 부착된 핀(1423)에 의하여 회전된다.
이러한 회전하는 방사상 유체유동은 도 15의 보스(1512)의 면(1510)을 지나 도 16에서 상세히 보인 바와 같이 코리올리로타(1412)의 사각공(1422)의 부근으로 유입된다.
도 16에서, 유량계로 공급되는 유체는 축방향으로 유체전단디커플러(1411)의 채널(1424)의 채널(1424)로 유입되고 만곡면(1510)에 의하여 방사상 유체유동으로 전환된다. 유체전단디커플러(1411)의 채널(1424)로부터 유체의 방사상 유동은 코리올리로타(314)의 핀(1432)사이의 개방영역으로 구성된 코리올리로타(1412)의 통공(1422)으로 향한다.
도 16에서, 유체는 코리올리로타(1412)의 통공(1422)을 나와 외측로타(1414)의 제트형 통공(1421)으로 유입된다. 외측로타(1114)의 제트형 통공(1421)은 외측로타(1414)의 핀(1431)사이의 개방공간으로 구성된다. 외측로타(1414)에서 유체유출공(1421)의 제트효과는 로타를 도 16에서 보인 바와 같이 그 중심에서 시계반대 방향으로 회전되게 하는 추진력을 발생한다. 코리올리로타(1412), 전단디커플러(1411)와 로타커어버(1409)는 공통중심축(1434)를 중심으로 하여 외측로타(1414)와 함께 회전한다. 그러나, 토오션 축(1413)의 가요성 때문에 코리올리로타(1412)는 회전하는 코리올리로타(1412)에서 발생되는 코리올리의 힘에 의하여 외측로타(1414)에 대해 회전방향으로 편중되는 것으로 추정된다. 외측로타(1414)의 제트형 통공(1421)으로부터 유출되는 유체는 도 16에서 보인 개방공간(1601)으로 유입된다.
도 16은 도 15의 16-16선 단면을 보인 것으로, 도 16에서 헷칭된 요소(1602)는 하우징커어버(1407)의 단면을 나타낸다. 요소(1603)는 하우징커어버(1407)의 외면의 일부로 구성된다. 하우징커어버(1407)와 그 통공(1419)의 플랜지(1408)가 또한 도 16에 도시되어 있다.
도 15는 도 14와 도 16의 실시형태의 내용을 일부절개하여 상세히 보이고 있다. 도 15는 처리될 유체가 공급될 수 있게 되어 있고 이를 유체전단디커플러(1411)의 채널(1424)을 통하여 연장되게 하는 유입구(1404)의 개방부(1406)를 보이고 있다. 이와 같이 하므로서, 보스(1512)의 등고선형 면(1510)에 의하여 유체의 방향은 축방향으로부터 방사상 방향으로 전환되고 코리올리로타(1412)의 통공(1422)으로 향하게 된다.
보스(1512)의 하측부(도 15)는 하측이 외측로타(1414)의 면(1522)에 접하는 다수의 각부(脚部)(1518)를 포함한다. 각 각부에서 볼트(1509)가 유체전단디커플러(1411)를 외측로타(1414)의 부분(1522)에 고정적으로 착설되게 한다. 유체전단디커플러(1411)의 각부(1518)는 코리올리로타(1412)의 평면(1516)(1524)의 개방부를 통하여 연장되어 유체전단디커플러(1411)가 그 각부(1518)에 의하여 외측로타(1414)에 고정적으로 착설될 수 있다. 코리올리로타의 평면(1516)(1524)을 관통하는 통공은 외측로타와 전단디커플러에 대하여 코리올리로타의 제한된 각변위를 허용토록 각부(1518)의 직경보다 현저히 크게 되어 있다. 코리올리로타(1412)의 기부면(1516)(1524)에 형성된 이들 개방부를 제외한 코리올리로타(1412)의 기부는 코리올리로타(1412)의 핀(1432)이 착설되는 평면상 원형디스크요소(도시하지 않았음)로 구성된다. 코리올리로타(1412)의 핀(1432)은 이들의 저면과 이들의 상면의 평면상 기부영역사이로 연장되고 코리올리로타의 부분적인 원추형 요소(1436)에 연결된다. 원추형 요소(1436)의 하측부와 코리올리로타(1412)의 핀(1432)의 접속상태가 도 15에 도시되어 있다. 도 15에서, 핀(1432)의 하측부는 코리올리로타의 기부면(1516)에 연결된 것으로 도시되어 있다.
토오션 축(1413)이 도 15에 도시되어 있는바, 그 상측단부는 코리올리로타(1412)의 요소(1524)에 고정되고 그 하측단부(1504)는 고정스크류(1529)에 의하여 축(1416)의 하단부에 고정된다. 토오션 축(1413)이 축(1416)은 보스(1429)의 베어링(1506)을 통하여 연장되고 도 15에서 하측으로 연장되어 베어링(1427)에서 끝난다. 축(1416)의 하측부는 베어링(1427)을 통하여 연장되고 원추형 요소(1426)의 내측부분으로 구성되는 개방영역에서 끝난다. 원추형 요소(1426)는 두요소를 함께 고정토록 스크류가 삽입되는 통공(1501)에 의하여 요소(1433)에 고정된다. 환상클립(1523)은 축(1416)을 제자리에 고정시킨다.
하우징커어버(1407)에서 도 15의 상측부분은 하우징커어버(1407)와 로타커어버(1409)사이에 누출이 방지되도록 이들 사이에 배치되는 씨일(1532)을 포함한다. 또한 도 14-도 16와 도 19의 실시형태는 도 3-도 7의 실시형태에서 이미 언급된 바와 같은 동일한 방법으로 외측로타(1414)에 대한 코리올리로타(1412)의 각 편중이 결정될 수 있도록 마그네트(1536)(1537)와 협동하는 코일(1533)(1534)(도 19에 도시됨)을 포함한다.
도 19는 도 15에서 보인 장치의 일부를 상세히 보이고 있다. 특히 도 19는 도 15의 상부좌측을 확대하여 보이고 있다.
도 19에는 코리올리로타(1412)와 외측로타(1414)의 핀(1432)(1431)을 보이고 있다. 이들 핀을 하우징커어버(1407)내에 배치된 것으로 도시되어 있다. 외측로타커어버(1409)는 핀(1431)(1432)의 상부에 인접하여 도시되어 있는바, 외측로타커어버(1409)가 요소(1437)와 핀(1431)의 상부에 고정되어 이것이 외측로타(1414)의 회전과 함께 회전한다. 마그네트(1536)는 코리올리로타 핀(1432)의 상부에 매입된 반면에 마그네트(1537)는 외측로타 커어버(1409)에 매입된 것으로 도시되어 있다. 마그네트(1536)는 코일(1533)과 협동하는 반면에 마그네트(1537)는 코일(1534)과 협동한다. 이들 코일은 하우징커어버(1407)에 고정된 것으로 도시되어 있다. 이들의 각 로타가 회전할 때에 이들의 각 코일을 지나 마그네트가 회전하므로서 외측로타(1414)에 대한 코리올리로타(1412)의 각 회전이 결정될 수 있도록 유량계를 통하여 유동하는 물질의 질량유량이 유도될 수 있도록 한다. 코일(1534)(1533)의 도선(1941)(1942)은 유동유체의 질량유동 및 기타 정보를 발생하는 유량계 전자회로(1351)와 같이 작동하는 유량계 전자회로(1943)에 연결된다.
또한 도 19는 유체전단디커플러(1411)의의 핀(1423)고 채널(1424)의 개방부를 보이고 있다. 또한 도 19에는 유체전단디커플러(1411)의 하측부로 구성되는 보스(1512)의 팁(1511)과 만곡면(1510)이 도시되어 있다. 또한 도 19에는 외측로타(1414)의 일부이고 핀(1431)의 하측부에 연결된 것으로 도시된 요소(1522)가 도시되어 있다. 또한 코리올리로타(1412)의 핀(1432)의 하측부는 코리올리로타의 기부면(1516)에 연결된 것으로 도시되어 있다.
도 17 도 18은 펌프와 펌프의 유체출력의 질량유량을 측정하기 위한 코리올리 유량계의 이중 기능을 수행하는 본 발명의 모우터구동형 실시형태를 보이고 있다. 이 실시형태는 일부가 도 10의 실시형태와, 도 3, 도 4, 도 5, 도 6 및 도 7의 실시형태와 유사하다. 도 17과 도 18에서는 도 17과 도 18에서 부호로 표시된 요소에 대하여 유사한 기능을 수행하는 다른 도면에서 이미 언급된 장치와 동일한 부호로 표시하였다.
도 17과 도 18의 장치는 도 3의 실시형태에서 보인 바와 같이 동일하게 유체수용하우징(301)의 요구내에 배치되는 외측로타(307)를 갖는 유체수용하우징(301)과 외측로타의 요구내에 배치되는 코리올리로타(314)로 구성된다. 유체전단디커플러(342)는 코리올리로타의 중앙요구에 통공(343)을 가지나, 외측로타(307)과 함께 회전토록 외측로타커어버판(도 17과 도 18)에는 도시하지 않았음)에 도 3에서 보인 방법으로 부착된다. 전단디커플러(342)는 도 3에서 보인 바와 같이 동일한 방법으로 통공(343)을 포함한다. 전단디커플러(342)의 목적은 개방부(337)를 통하여 축방향 유동을 갖는 유체가 공급되게 하고 이러한 축방향 유체유동을 코리올리로타(314)의 방사상 통공(312)으로 가하여지는 회전방사상 유체유동으로 전환시키는 것이다. 코리올리로타는 선행 실시형태에 비하여 도 18의 실시형태에서 폭이 비교적 좁은 반면에 외측로타(307)의 톡은 선행실시형태에 비하여 비교적 넓다.
도 8의 실시형태에서 유체유입구는 도 10의 실시형태와 유사한 바, 공급된 유체가 유체유입구(304)의 개방부(337)로 보내어지고 개방부(327)의 개방부(302)를 통하여 유체수용하우징으로부터 유출된다.
도 17은 제 6도와 어느정도 유사한 바, 이는 코리올리로타에 연결된 토오션축(329)과 외측로타(307)에 연결된 축(331)이 도 6에서 이미 언급된 것과 동일하게 유량계의 유체수용하우징의 여러 요소에 연결된 것을 상세히 보이고 있다. 도 17은 도 6에서 보인 것과 동일하게 외측로타(307)에 연결된 축(331)에 연결되는 모우터(1701)를 보이고 있다. 도 6에서 보인 바와 같은 동일한 방법으로 코리올리로타(314)에 사용되는 토오션 축(329)이 축(331)의 중심내에 요입착설되고 도 17에서 보았을 때에 그 좌측단부에서 고정스크류(332)에 의하여 축(331)에 고정된다. 스러스트베어링(334)과 환상클립(339)이 외측축(331)을 유체수용하우징(301)과 그 베어링 캡(336)내에 고정한다.
모우터(1701)는 로타시스템을 도 18에서 보인 바와 같이 시계반대 방향으로 회전시키는데 필요한 토오크를 제공한다. 외측로타(307)의 통공(309)은 로타시스템이 모우터(1701)에 의하여 시계반대방향으로 회전될 때에 유체펌프로서 외측로타(307)의 효율을 개선토록 도 18에 도시된 바와 같이 만곡되어 있다. 코리올리로타(314)의 통공(312)은 모우터(701)의 영향하에서 로타시스템이 도 18에서 시계방향으로 회전할 때에 코리올리로타(314)에 의한 코리올리 운동탐지의 효율을 증가시키도록 선행 실시형태에서 보인 바와 같은 동일한 방법으로 방사상의 형태로 되어 있다. 코리올리로타에 형성된 통공(312)의 내측단부가 이미 언급된 바와 같이 유체유입구(304)의 개방부(337)를 통하여 유량계로 공급되는 축방향 유체유동으로부터 코리올리로타(314)의 통공(312)을 격리하는 유체전단디커플러(324)의 통공(343)에 연결된다.
모우터(1701)에 의한 축(331)을 중심으로 하는 로타시스템의 회전은 유입구(304)로 공급되는 물질이 전단디커플러(342)의 통공(343)을 지나고 코리올리로타(314)의 방사상통공(312)을 통하여 외측로타(307)의 통공(309)으로 통과하도록 한다. 외측로타(307)의 회전과 그 통공(309)의 만곡상태가 유체유출구(327)의 개방부(302)를 통하여 유량계로부터 유출되는 공급유체의 효과적인 펌핑작용을 제공한다. 코리올리 유량계의 중앙부분으로부터 그 통공(312)을 통하여 외측로타(307)으로 향하는 유체의 유동은 방사상통공(312)에서 유체의 주요부분이 유체가 유량계의 중심으로부터 더욱 외측으로 유동할 때에 각속도가 증가하도록 한다. 도 1과 도 2에 관련하여 이미 언급된 바와 같이, 이러한 접선방향가속으로 코리올리로타와 그 통공(312)의 벽에 시계방향의 힘을 가한다. 통공(312)의 벽은 유체에 증가된 접선방향의 속도를 부여하는데 필요한 힘을 공급한다. 통공(343)의 벽에서 이러한 힘은 코리올리로타(314)가 외측로타(307)로부터 시계방향의 각 변위가 이루어지도록 한다. 코리올리로타(314)의 이러한 각변위를 토오션 축(329)의 가요성에 의하여 치료된다.
도 3, 도 4, 도 5와 도 6에서 보인 것과 동일한 방법으로, 도 17과 도 18의 장치에는 코리올리로타(314)와 외측로타(307)에 매입되고 도 3의 코일(323)(324)과 같은 코일과 협동하는 마그네트(도시하지 않았음)가 구비되어 있다. 이들 요소는 이미 언급된 바와 같이 코리올리로타(314)가 외측로타(307)에 대하여 각편중되는 양을 검출토록 협동한다. 이러한 각편중은 외부의 파이프라인(도시하지 않았음)등에 도 17과 도 18의 펌프에 의해 공급되는 물질의 질량유량을 나타낸다. 질량유량은 코일(323)(324)로부터 인가되는 신호에 응답하는 유량계전자회로에 의하여 유도된다. 정지핀(402)과 개방부(401)가 외측로타(307)에 대하여 코리올리로타(314)의 각 편중을 제한한다.
선행 계산이 평형조건의 가정하에 모두 수행되었다. 이들 조건은 유량이 일정하고 로타가 상승속도에 이르는 시간을 가질 때에 존재한다. 전이상태에서는 로타를 가속 및 감속시키는데 토오크가 요구된다. 이러한 토오크는 유량에 오류를 가져오며, 비록 가속과 감속 모두를 포함하는 일괄 과정이라는 에러는 소거된다.
제트구동형 실시형태에서, 외측로타는 토오션바에 의하여 코리올리로타를 구동시킨다. 유체가 방사상외측으로 유동하므로 코리올리로타는 외측로타를 지연시킨다. 로타 rpm이 증가할 때(모우터 속도가 증가하거나 유량이 증가하는 원인으로)코리올리로타는 그 회전관성에 의하여 더욱 지연한다. 이와 같이 하여 표시된 유량은 높게 판독된다. 로타 rpm이 감소될 때에 관성토오크는 코리올리 토오크를 떨어뜨려 유량계가 낮게 판독되도록 하는 경향을 보인다. 만약 시작과 종료 rpm이 동일하다면 가속과 감속에 의한 오류는 서로 소거됨을 알 수 있다. 이는 지속적인 시작과 정지 과정이 정확하고 속도변화에 의한 오류가 장기간에 걸쳐 누적되지 않음을 의미한다.
유체가 방사상 내측으로 이동하는 다른 실시형태에서, 유체는 코리올리의 힘을 통하여 코리올리로타를 수동시킨다. 코리올리로타는 유동상태가 안정된 상태에서는 외측로타를 선도한다. 유도의 증가(그리고 rpm의 증가)는 코리올리로타로부터의 순토오크가 이를 가속시키는데 필요한 토오크에 의하여 감소되게 하는 결과를 가져온다. 이와 같은 경우 유량계의 판독값은 낮다. 마찬가지로 유동이 감소하면 유량계의 판독값은 높다. 다른 실시형태의 경우와 같이 전과정에서 오류가 서로 소거된다. 밸브의 신속한 개방 또는 폐쇄에 의해 일어날 수 있는 극히 높은 가속은 토오션 바에 과중한 스트레스를 가하므로서 유량계가 손상되도록 한다. 극심한 토오크로부터 토오션 바아를 보호하기 위하여 로타사이를 각변위를 제한하는 정지수단이 로타내에 구성된다. 이러한 정지수단은 일측로타에 고정되어 타측로타의 주연방향 슬로트측으로 연장되는 원통형핀으로 구성되거나(도 5)또는 코리올리로타의 대형 통공을 통하여 연장되는 전단디커플러의 취부용 각부로 구성될 수 있다(도 19). 슬로트 길이는 최대예상유량에 대하여 충분히 운동토록 하나 토오션 바에 과중한 스트레스가 가하여지지 않도록 결정된다.
이상의 본 발명의 우선 실시형태의 설명으로 제한되지 않고 본 발명의 범위나 기술사상내에서 다른 수정이나 변경이 있을 수 있음을 이해할 것이다. 이와 같이, 본 문에 사용된 유체라는 용어는 본문에 기술된 유량계와 본문에 기술된 펌프를 통하여 유동하는 물질에 관하여 설명적으로 사용되었다. 이 용어는 본 발명의 장치에 의하여 처리될 물질을 단순히 설명한 것이다. 본 발명의 장치는 유체 자체만이 적용되는 것이 아니며 기술된 장치에 의하여 유동되거나 펌프되는 다른 물체일 수 있다. 이러한 다른 물체로서는 공기, 기체, 슬러리, 액체 및 유체를 포함한다. 또한 본문에 사용된 통공이라는 용어는 단편이 원형, 사각형 삼각형 또는 비정규 다각형을 포함하는 다른 형태의 단면형태를 갖는 개방부까지 포함한다.
또한 위상측정장치로서 마그네트와 코일대신에 광검출장치, 와류전류 또는 다른 적당한 장치가 사용될 수 있다.
본문에 사용된 유체라는 용어는 광범위하며 도관이나 파이프 또는 튜우브를 통하여 유동할 수 있는 기체, 슬러리, 혼합물 등의 물질을 포함할 수 있다.

Claims (42)

  1. 유체수용하우징(301)과 상기 하우징내에 배치되고 회전중심축을 갖는 외측로타(307)로 구성되는 코리올리유량계에 있어서, 상기 코리올리유량계가 상기 회전중심축과 동축상인 상기 외측로타내의 요구(341), 적어도 일부가 상기 요구내에 배치되고 상기 회전중심축과 동축상의 회전중심을 갖는 코리올리 검출수단(314), 상기 코리올리 검출수단에서 형성되고 상기 코리올리 검출수단의 외주연으로부터 상기 코리올리 검출수단의 중심영역으로 연장된 다수의 통공(312), 상기 외측로타에 형성되고 각각 상기 외측로타의 외주연으로부터 상기 외측로타의 상기 요구측으로 연장되어 있으며 상기 외측로타에서 적어도 일부가 상기 토리올리 검출수단의 상기 다수의 통공(312)의 적어도 일부와 정렬되는 외측로타의 다수의 통공(309), 상기 유체수용하우징의 내부로 유체를 공급하기 위하여 상기 유체수용하우징에 형성된 유체유출구(302), 상기 유체수용하우징의 유체유출구(304), 상기 외측로타와 상기 코리올리 검출수단의 상기 통공을 통하여 상기 유체를 상기 유량계의 상기 유출구 측으로 향하도록 상기 유입구에 의한 상기 유체의 공급에 응답하는 수단(338, 341, 313, 343), 상기 회전중심축을 중심으로 하여 상기 외측 로타와 상기 코리올리검출수단을 회전시키기 위한 수단(331), 상기 코리올리검출수단이 상기 회전중심축을 중심으로 하여 상기 외측로타로부터 각 편중되도록 상기 유체에 의하여 발생된 코리올리의 힘과 상기 외측로타와 상기 코리올리 검출수단의 상기 회전에 응답하는 수단(329), 상기 각 편중의 크기를 나타내는 출력신호를 제공하기 위한 수단(324, 323)과, 상기 유동유체의 질량유량을 유도하도록 상기 신호를 수신하는 수단(351)으로 구성됨을 특징으로 하는 코리올리 유량계.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 코리올리 검출수단이 코리올리로타로 구성됨을 특징으로 하는 유량계.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 외측로타와 상기 코리올리로타의 상기 통공을 통한 상기 유체유동이 상기 외측로타와 상기 코리올리로타를 상기 회전중심축을 중심으로 하여 회전시킴을 특징으로 하는 유량계.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 회전수단이 모우터(1701)로 구성됨을 특징으로 하는 유량계.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 외측로타와 상기 코리올리로타의 상기 통공을 통한 상기 유체유동이 상기 중심축을 중심으로 하여 상기 외측로타와 상기 코리올리로타를 회전시키므로서 상기 외측로타의 외주연의 접선방향 속도가 상기 외측로타의 상기 외주연에서 상기 유체의 접선방향 속도보다 크게됨을 특징으로 하는 유량계.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 외측로타의 상기 개방부가 방사상 통공(309)으로 구성되고, 상기 외측로타(307)가 상기 유체수용하우징(301)의 원형요구(338)내에 배치되며, 상기 코리올리로타가 상기 외측로타의 원형요구(341)내에 배치되고, 상기 외측로타가 상기 공급유체의 속도보다 약 3배의 속도로 상기 회전중심축을 중심으로 하여 회전함을 특징으로 하는 유량계.
  7. 제 2항에 있어서, 출력신호를 제공하기 위한 수단이 상기 유체수용하우징에 배치된 코일(323, 324)과, 상기 코리올리로타와 상기 외측로타에 배치된 마그네트(316, 344)로 구성되고, 상기 코일과 상기 마그네트가 상기 외측로타에 대한 상기 코리올리로타의 각 편중을 나타내는 위상차를 갖는 주기성 출력신호를 발생하기 위하여 상기 코리올리로타의 회전시에 작동됨을 특징으로 하는 유량계.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 코일이 고정코일(324)과 가동코일(323)로 구성되고, 상기 마그네트가 상기 외측로타의 커어버에 배치된 제 1셋트의 마그네트(344)로 구성되며, 상기 마그네트가 또한 상기 코리올리로타에 배치된 제 2셋트의 마그네트(316)로 구성됨을 특징으로 하는 유량계.
  9. 제 3항에 있어서, 상기 유량계가 상기 코리올리로타가 상기 외측로타에 대하여 각 편중되는 양을 제한하기 위한 수단(401, 402)으로 구성됨을 특징으로 하는 유량계.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 제한수단이 상기 코리올리로타의 요구(401)와 제 1단부가 상기 외측로타내에 배치되고 제 2단부가 상기 코리올리로타의 상기 요구측으로 연장된 제한핀(402)수단으로 구성되며, 상기 요구의 단면적은 상기 요구에서 상기 제한핀수단의 측방향운동을 제한하여 상기 외측로타에 대한 상기 코리올리로타의 회전을 제한토록 되어 있음을 특징으로 하는 유량계.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 제한수단이 상기 외측로타에 대하여 상기 코리올리로타의 상기 회전을 제한토록 연장된 상기 코리올리로타(314)상의 제 1수단(402)과 상기 외측로타(307)상의 제 2수단(401)으로 구성됨을 특징으로 하는 유량계.
  12. 제 2항에 있어서, 상기 코리올리로타의 상기 통공이 상기 회전축선의 위치에서 보았을 때 방사상임을 특징으로 하는 유량계.
  13. 제 2항에 있어서, 상기 코리올리로타와 상기 외측로타의 통공이 방사상임을 특징으로 하는 유량계.
  14. 제 2항에 있어서, 상기 코리올리로타의 상기 통공이 방사상이고 상기 외측로타의 상기 통공(801, 802)이 방사상으로부터 편중되어 있음을 특징으로 하는 유량계.
  15. 제 2항에 있어서, 상기 외측로타의 상기 통공이 상대측에 대하여 90°로 배치된 제 1(803) 및 제 2(804)의 개방부를 갖는 직각요소를 포함하고, 상기 제 1개방부(803)가 상기 외측로타의 상기 요구의 내주연에 형성된 내주면과 같은 면에 형성되어 있고, 상기 제 2개방부(804)는 상기 외측로타의 외주연에 수직으로 향하고 상기 외측로타의 상기 외주연에 근접하여 접선방향의 유체유동으로부터 대향되어 있음을 특징으로 하는 유량계.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 외측로타와 상기 코리올리로타의 상기 통공을 통한 상기 유체유동이 상기 중심축선을 중심으로 하여 상기 외측로타와 상기 코리올리로타를 회전시켜 상기 외측로타의 외주연의 접선방향 속도가 상기 외측로타의 상기 외주연에서 상기 유체의 접선방향 속도보다 크도록 하고, 상기 직각요소의 상기 제 2개방부는 상기 외측로타의 상기 외주연에서 상기 유체를 퍼올려 상기 직각요소의 내부로 보내고 상기 코리올리로타의 상기 통공을 통하여 상기 유량계의 상기 유체유출구로 유출되게 하며, 상기 직각요소는 상기 유량계를 통한 상기 유체의 압력강하를 줄이기 위하여 상기 외측로타의 회전속도를 감소시킴을 특징으로 하는 유량계.
  17. 제 2항에 있어서, 상기 외측로타의 상기 통공이 상기 외측로타의 상기 요구의 내측단부를 형성하는 내주연과 동일한 면에 놓이도록 배치된 제 1개방부(312, 1002)와, 상기 외측로타의 상기 외주면과 동일한 면에 놓이고 상기 외측로타의 상기 외주연에 형성된 상기 각 통공을 위한 제트 형성 개방부를 형성토록 상기 제 1개방부에 대하여 만곡된 제 2개방부를 포함하고, 상기 제 2개방부가 상기 유체유출구를 통하여 상기 유량계로부터의 상기 유체의 유동을 가속시킬 수 있게 되어 있음을 특징으로 하는 유량계.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 유량계가 상기 유체유동에 의한 회전속도에 대하여 증가된 회전속도에서 상기 회전축선을 중심으로 하여 상기 외측로타와 상기 코리올리로타를 회전시키도록 상기 외측로타에 연결된 모우터(1701)로 구성되고, 상기 외측로타와 상기 코리올리로타가 상기 통공에서 상기 유체의 압력과 상기 유량계를 통한 상기 유체의 처리율을 증가시키기 위하여 상기 증가된 회전속도에 응답함을 특징으로 하는 유량계.
  19. 제 17항에 있어서, 상기 회전수단이 상기 회전중심축선을 중심으로 하여 상기 외측로타와 상기 코리올리로타를 회전시키기 위한 모우터(1701)를 구성되고, 상기 외측로타의 상기 통공이 상기 외측로타의 상기 통공내에 있는 상기 유체를 상기 유출구측으로 펌프하는 펌핑작용이 이루어지도록 상기 유체의 공급과 상기 코리올리로타 및 외측로타의 상기 회전에 응답하며, 상기 발생수단(351)이 상기 외측로타에 의하여 펌프되는 물질의 질량유량에 관한 정보를 발생함을 특징으로 하는 유량계.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 외측로타의 상기 통공(1801)이 상기 외측로타를 통하여 상기 유체유출구측으로 유체를 펌핑하는 작용을 향상시키도록 상기 외측로타와 상기 코리올리로타로부터 유출되는 유체의 속도를 감소시키도록 만곡됨을 특징으로 하는 유량계.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 유체유입구(337)가 상기 회전중심축과 동축상이고, 상기 유체유출구(302)가 상기 외측로타에 의하여 펌프되고 상기 외측로타의 주연에 형성된 상기 통공의 개방부로부터 상기 유체유출구로 가하여지는 상기 유체의 공급을 위하여 상기 하우징에 대하여 접선방향으로 배치됨을 특징으로 하는 유량계.
  22. 제 2항에 있어서, 상기 유체유입구가 상기 공급유체의 유동을 상기 외측로타의 외주연에 대하여 접선방향으로 상기 유체수용하우징으로 향하게 하고, 상기 유체유출구가 상기 로타의 중심축선과 동축상임을 특징으로 하는 유량계.
  23. 제 2항에 있어서, 상기 유체유입구(337)가 상기 로타의 중심축선과 동축상이고, 상기 유체가 상기 외측로타의 상기 외주연에 대하여 접선방향으로 상기 유체수용하우징으로부터 유동함을 특징으로 하는 유량계.
  24. 제 2항에 있어서, 상기 유체유입구(1406)와 상기 유체유츌규(1403)가 상기 로타의 상기 회전중심축선과 동축상으로 배치되고, 상기 유량계가 상기 유체유입구로부터 상기 유체의 축방향 유동이 공급되고 상기 외측로타의 상기 외주연에 접선방향인 유체의 유동이 공급되고 상기 외측로타의 상기 외주연에 접선방향으로 유체의 유동이 이루어지도록 상기 공급유체의 유동을 전환시키기 위한 수단(1423, 1424)으로 구성됨을 특징으로 하는 유량계.
  25. 제 2항에 있어서, 상기 유체유입구(1406)와 상기 유체유출구(1403)가 상기 로타의 상기 중심축선과 동축상으로 배치되고, 상기 유량계가 상기 유체유입구로부터 상기 공급유체의 축방향 유동이 공급되고 상기 외측로타의 외주연에 대하여 접선방향으로 상기 유체유출구에 대한 유체 유동이 이루어지도록 상기 코리올리로타(1412)와 상기 외측로타(1414)의 통공을 통하여 상기 공급유체의 유동이 이루어지도록 하는 수단(1422, 1421)으로 구성됨을 특징으로 하는 유량계.
  26. 제 2항에 있어서, 상기 유량계가 상기 외측로타가 상기 회전중심축선을 중심으로 하여 회전될 수 있도록 상기 유체수용하우징에 상기 외측로타의 중심을 연결하는 제 1축(331), 상기 축(331)의 종방향 요구, 상기 코리올리로타의 중심에 일측단부가 고정연결되고 타측단부에서 상기 제 1축의 상기 종방향 요구내에 배치되는 토오션 바아 축(329) 상기 토오션 바아 축의 상기 타측단부를 상기 제 1축에 고정연결하는 수단(332)으로 구성되고, 상기 코리올리로타가 유체가 상기 외측로타에 대하여 상기 코리올리로타를 회전이동시키기 위하여 상기 로타의 상기 통공을 통하여 요동하고 상기 회전운동이 상기 코리올리로타의 코리올리 힘에 응답함을 특징으로 하는 유량계.
  27. 제 2항에 있어서, 상기 외측로타(307)가 주연에서 상기 외측로타(307)의 상기 통공(309)을 포함하는 링형 요소의 일측부에 연결된 디스크형 단부요소(340)로 구성되고, 상기 유량계가 상기 외측로타의 상기 요구는 밀폐토록 상기 링 요소의 제 2측부에 분리가능하게 고정되는 원형 외측로타커어버판(317), 상기 유체유출구(304)에 연결하기 위하여 상기 외측로타커어버판(317)에 형성된 통공과, 상기 유량계의 상기 유체유출구에서 유체의 비회전상태에 의한 전단효과로부터 상기 코리올리로타에 형성된 상기 통공의 상기 유체의 회전속도를 분리하기 위하여 상기 커어버판의 상기 통공에 근접하여 상기 커어바판의 내면에 연결된 유체전단디커플러(324)로 구성됨을 특징으로 하는 유량계.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 유체디커플러(342)가 중앙공(319)을 가지며 상기 중앙공이 상기 커어버판의 중앙공과 정렬되도록 상기 커어버판(317)의 상기 내면에 고정되는 원형요소와, 각각 상기 코리올리로타에 형성된 상기 통공의 하나에 정렬되는 상기 원형요소의 외주연에 형성된 다수의 통공(343)으로 구성되고, 상기 원형요소의 상기 외주연에 형성된 상기 각 통공이 상기 유체의 전단효과로부터 상기 코리올리로타를 분리하기 위하여 상기 유체의 운동을 회전방사상 상태로부터 축방향 상태로 전환토록 상기 원형요소의 상기 중앙공에 다수의 만곡형 채널의 하나에 의하여 연결됨을 특징으로 하는 유량계.
  29. 제 2항에 있어서, 상기 유체유입구(1102)와 상기 유체유출구(1107)가 상기 로타의 상기 중심축과 동축상으로 배치되고, 상기 유량계가 상기 유체유입구(1102)에 인접하여 선단부가 배치된 상기 코리올리로타로 구성된 원추형 요소(110)와, 상기 원추형 요소의 상기 선단부로부터 상기 외측로타(1114)의 외주연에 인접하여 배치된 상기 원추형 요소의 대향단부로 연장되는 상기 원추형 요소의 주연에 형성된 소용돌이형 채널(113)이 구성되어 있으며, 상기 원추형요소(1101)와 상기 채널(1113)이 상기 유체유입구로부터 상기 유체의 축방향 유동이 공급되고 상기 외측로타의 상기 외주연에 접선방향인 유체 유동을 제공토록 상기 공급유체의 유동을 전환시키도록 작용하며. 상기 유체는 상기 외측로타의 상기 통공(1116)과 상기 코리올리로타의 상기 채널을 통하여 유동될 수 있게 되어 있고, 상기 코리올리로타의 상기 통공으로부터 상기 유량계의 상기 유체유출구측으로 연장된 상기 유체전단디커플러의 통공이 구성되어 있으며, 상기 유체전단디커플러의 상기 통공이 상기 코리올리 유량계의 상기 통공으로 공급된 회전방사상 유체유동을 상기 유체유출구로 가하여지는 축방향 유체유동으로 전환시키기 위하여 유체유동에 응답함을 특징으로 하는 유량계.
  30. 제 2항에 있어서, 상기 유체유입구(1406)와 상기 유체유출구(1403)가 상기 로타의 상기 중심축선에 동축상으로 배치되고, 상기 유량계가 선단부가 상기 유체유입구(1406)에 인접토록 배치된 유체전단디커플러의 일부로 구성된 원추형 요소(1411)와, 일측단부가 상기 원추형 요소의 주연에 고정되고 타측단부가 상기 유체유입구에 인접하는 기다란 핀(1423)으로 구성되며, 상기 원추형 요소가 상기 외측로타(1414)와 함께 회전토록 고정되고, 상기 원추형 요소와 상기 핀이 상기 유체유입구로부터 상기 유체의 축방향 유동이 공급되고 하고 상기 코리올리로타의 상기 통공(1421)의 내측단부로 회전하는 유체유동을 제공토록 상기 유동을 전환토록 하며, 상기 유체가 상기 로타를 회전시키기 위하여 상기 코리올리로타(1412)와 상기 외측로타의 상기 통공으로부터 상기 유량계의 상기 유량유출구로 연장시키기 위한 수단과, 상기 외측로타(1414)에 대하여 상기 코리올리로타의 각편중을 제한하기 위한 수단(1518)이 구성되어 있음을 특징으로 하는 유량계.
  31. 제 2항에 있어서, 상기 코리올리로타(307)와 상기 유체유출구(337)의 중간에 배치되는 유체전단디커플러수단(342), 상기 회전중심축선을 중심으로 하여 상기 외측로타와 함께 상기 유체전단디커플러를 회전시키기 위한 수단(317), 상기 코리올리로타(314)의 상기 통공(312)로부터 회전 유체유동이 공급되게 하는 상기 유체전판디커플러스단상의 수단(343), 상기 회전 유체유동을 축방향유동으로 전환시키기 위한 상기 유체전단디커플러상의 수단과, 상기 유체 유출구에 상기 출방향 유체유동을 가하기 위한 상기 유체전단디커플러 상의 수단의 조합으로 구성됨을 특징으로 하는 유량계.
  32. 제 2항에 있어서, 상기 코리올리로타와 상기 유체유입구사이에 배치된 유체전단디커플러스단, 상기 회전중심축선을 중심으로 하여 상기 유체전단디커플러를 상기 외측로타와 함께 회전시키기 위한 수단(317), 상기 유체유입구(337)로부터 축방향 유체 유동이 공급되기 위한 상기 유체전단디커플러상의 수단(343), 상기 축방향 유체유동을 회전유체 유동으로 전환시키기 위한 상기 유체전단디커플러상의 수단과, 상기 회전 유체유동을 상기 코리올리로타의 상기 통공의 내측단부에 가하기 위한 상기 유체전단디커플러상의 수단(343)의 조합으로 구성됨을 특징으로 하는 유량계.
  33. 하우징(301)내에 배치되고 회전중심축선을 갖는 외측로타(307)의 통공(309)과 적어도 일측부가 상기 외측로타(307)의 요구(341)내에 비치되고 상기 회전중심축선과 동축상인 회전중심을 갖는 코리올리검출수단(314)의 통공을 통하여 공급유체 유동을 연장시키는 단계, 상기 유체가 상기 로타의 통공을 통하여 유동될 때에 상기 회전중심축선을 중심으로 하여 상기 외측로타와 상기 코리올리검출수단을 회전시키는 단계로 구성되고, 상기 코리올리검출은 상기 외측로타와 상기 코리올리검출수단의 동시회전에 대하여 상기 유체의 연장에 의하여 발생된 코리올리 힘에 응답하여 상기 회전중심축선을 중심으로 하여 상기 외측로타로부터 각편중되는 것으로 가정되며, 상기 각편중의 크기를 나타내는 출력신호(323, 324)을 제공하는 단계와, 상기 유동 유체의 질량유량을 유도토록 상기 신호의 수신에 응답하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 코리올리 유량계의 작동방법.
  34. 제 33항에 있어서, 상기 코리올리검출수단이 코리올리로타로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  35. 제 34항에 있어서, 상기 방법이 상기 외측로타와 상기 코리올리로타의 상기 통공을 통하여 상기 유체유동에 응답하여 상기 회전중심축선을 중심으로 상기 외측로타와 상기 코리올리로타를 회전시키는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  36. 제 34항에 있어서, 상기 방법이 상기 외측로타와 상기 코리올리로타의 상기 통공을 통하여 상기 유체유동에 응답하여 상기 회전중심 축선을 중심으로 상기 외측로타와 상기 코리올리로타를 회전시키므로서 상기 외측로타의 외주연의 접선방향 속도가 상기 외측로타의 상기 외주연에서 상기 유체의 접선방향 속도보다 크게 하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  37. 제 34항에 있어서, 상기 코리올리로타가 상기 외측로타에 대하여 각 편중되는 양을 제한하는 단계(401, 402)가 조합됨을 특징으로 하는 방법.
  38. 제 34항에 있어서, 상기 방법이 상기 유체유동이 상기 외측로타의 주연에 형성된 직각요소를 통하여 전환되도록 하는 단계로 구성되고, 상기 직각요소가 서로 90°로 배치된 제 1(804) 및 제 2(803)의 개방부를 가지며, 상기 제 1개방부는 상기 외측로타의 상기 요구의 내주연을 형성하는 내주면과 동일한 면에 놓이고, 상기 제 2개방부는 상기 외측로타의 외주연부근에 이에 대하여 수직으로 향하도록 배치되고 상기 외측로타의 상기 외주연부근에서 접선방향유동의 방향으로부터 대향되어 있으며, 상기 회전중심축선을 중심으로 하여 상기 외측로타와 상기 코리올리로타를 회전시켜 상기 외측로타의 외주연의 접선방향 속도가 상기 외측로타의 상기 내주연에서 상기 유체의 접선방향 속도보다 크도록 상기 코리올리로타의 상기 통공을 통하여 상기 직각 요소로부터 상기 유체유동을 연장하는 단계가 구성되어 있고, 상기 직각요소로부터 상기 유체유동을 연장하는 단계가 구성되어 있고, 상기 직각요소의 상기 제 2개방부(803)가 상기 외측로타의 상기 외주연에서 상기 유체를 퍼올려 상기 직각요소의 내부로 보내고 상기 코리올리로타의 상기 통공을 통하여 상기 유량계의 유체유출구로부터 유출되게 하며, 상기 직각요소가 상기 유량계를 통한 상기 유체의 압력강하를 감소시키도록 상기 외측로타의 회전속도를 줄이도록 함으로 특징으로 하는 방법.
  39. 제 34항에 있어서, 상기 방법이 상기 외측로타의 상기 각 통공에 대하여 제트형 개방부(1003)를 형성토록 상기 외측로타의 상기 외주연과 동일한 면에 놓이고 만곡된 제 1개방부(312, 1002)를 통하여 상기 유체유동을 연장하는 단계로 구성되고 상기 제 1개방부가 상기 유체유출구를 통하여 상기 유량계로 부터의 상기 유체의 유동을 가속시킴을 특징으로 하는 방법.
  40. 제 39항에 있어서, 상기 유체유동에 의한 회전속도에 대하여 증가된 회전속도에서 상기 회전중심축선을 중심으로 하여 상기 외측로타와 상기 코리올로타를 회전시키도록 상기 외측로타에 연결핀 모우터(1701)를 작동시키는 단계가 조합되어 있으며, 상기 외측로타와 상기 코리올리로타가 상기 통공내에서 상기 유체의 압력과 상기 유량계를 통한 상기 유체의 처리율을 증가시키기 위하여 상기 증가된 회전속도에 응답함을 특징으로 하는 방법.
  41. 제 34항에 있어서, 상기 회전중심축을 중심으로 하여 상기 외측로타와 함께 유체전단디커플러수단(342)을 회전시키는 단계가 조합되어 있고, 상기 유체전단디커플러는 상기 코리올리와 상기 유체유출구의 중간에 배치되어 있으며, 상기 코리올리로타의 상기 통공으로부터 상기 유체전단디커플러수단으로 회전방사상 유체유동을 가하는 단계, 회전방사상 유체유동을 축방향 유동으로 전환시키는 단계와, 상기 유체전단 디커플러로부터 상기 유체유출구로 상기 축방향 유체유동을 가하는 단계의 조합으로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  42. 제 34항에 있어서, 상기 외측로타와 함께 상기 회전중심축을 중심으로 하여 상기 코리올리로타와 상기 유체유입구사이에 배치된 유체전단디커플러(342)수단을 회전시키는 단계와, 상기 유체유입구로부터 상기 유체전단디커플러수단으로 축방향 유체유동을 가하는 단계의 조합으로 구성되고, 상기 유체전단디커플러수단이 상기 축방향 유체유동을 회전방사상 유체유동으로 전환하여, 상기 유체전단디커플러수단이 유체전단디커플러수단으로부터 상기 코리올리로타의 상기 통공의 내측단부로 상기 회전방사상 유체유동을 가함을 특징으로 하는 방법.
KR1019970706478A 1995-03-15 1996-03-12 동심로타를 이용한 코리올리효과 질량유량계 KR100289897B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US40434095A 1995-03-15 1995-03-15
US08/404340 1995-03-15
US8/404,340 1995-03-15
PCT/US1996/003280 WO1996029574A2 (en) 1995-03-15 1996-03-12 Coriolis effect mass flowmeter using concentric rotors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19980703069A true KR19980703069A (ko) 1998-09-05
KR100289897B1 KR100289897B1 (ko) 2001-12-28

Family

ID=23599229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970706478A KR100289897B1 (ko) 1995-03-15 1996-03-12 동심로타를 이용한 코리올리효과 질량유량계

Country Status (14)

Country Link
US (1) US5728951A (ko)
EP (1) EP0815415B1 (ko)
JP (1) JP2989896B2 (ko)
KR (1) KR100289897B1 (ko)
CN (1) CN1165752C (ko)
AU (1) AU702806B2 (ko)
BR (1) BR9607544A (ko)
CA (1) CA2214356C (ko)
DE (1) DE69625184T2 (ko)
HK (1) HK1018095A1 (ko)
MX (1) MX9706824A (ko)
PL (1) PL181170B1 (ko)
RU (1) RU2162207C2 (ko)
WO (1) WO1996029574A2 (ko)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5892159A (en) * 1997-10-17 1999-04-06 Smith; James Everett Mass flow rate meter
EP0936449A1 (en) * 1998-02-12 1999-08-18 S.E.G. Mekanik Ab Impeller arrangement in a measuring device
US5969264A (en) * 1998-11-06 1999-10-19 Technology Commercialization Corp. Method and apparatus for total and individual flow measurement of a single-or multi-phase medium
DE10017963C2 (de) * 2000-04-12 2003-01-30 Krohne Ag Basel Massendurchflussmessgerät
ATE350649T1 (de) * 2003-09-04 2007-01-15 Askoll Holding Srl Verfahren und vorrichtung zur bestimmung des hydraulischen durchflusses in einer pumpe
DE102004033007B3 (de) * 2004-07-08 2005-11-17 Claus Friedrich Vorrichtung zur Durchsatzmessung eines Massenstromes
US9140593B2 (en) 2008-04-22 2015-09-22 Cameron International Corporation Smooth bore, chordal transit-time ultrasonic meter and method
EP2277014A2 (en) * 2008-04-22 2011-01-26 Cameron International Corporation Smooth bore, chordal transit-time ultrasonic meter and method
US8364427B2 (en) 2010-01-07 2013-01-29 General Electric Company Flow sensor assemblies
CN102207397A (zh) * 2011-03-18 2011-10-05 陈沛 一种多流束高精度旋翼式流量传感器及其工作方法
CA2831648C (en) * 2011-04-01 2020-06-16 Daniel Measurement And Control, Inc. A flow meter enclosed by a shroud having two portions
WO2014167503A1 (en) * 2013-04-09 2014-10-16 Indian Institute Of Technology Madras Apparatus for measuring rheological parameters and methods for its operation
WO2015028910A1 (en) 2013-08-26 2015-03-05 Indian Institute Of Technology Madras Methods and apparatus for measuring rheological properties of multi-phase fluids
US20180340808A1 (en) * 2017-05-29 2018-11-29 Mingsheng Liu Torque Based Flowmeter Device and Method
CN108871480B (zh) * 2018-07-04 2021-03-19 韩泽方 动密封铰链管式科里奥利质量流量计
CN114728159A (zh) 2019-11-12 2022-07-08 费森尤斯医疗护理德国有限责任公司 血液治疗系统
WO2021094139A1 (en) 2019-11-12 2021-05-20 Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh Blood treatment systems
CN114746129A (zh) 2019-11-12 2022-07-12 费森尤斯医疗护理德国有限责任公司 血液治疗系统
CN114728114A (zh) 2019-11-12 2022-07-08 费森尤斯医疗护理德国有限责任公司 血液治疗系统

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2832218A (en) * 1954-07-09 1958-04-29 American Radiator & Standard Coriolis mass flowmeter
US2877649A (en) * 1955-07-14 1959-03-17 American Radiator & Standard Coriolis mass flowmeter
US2943487A (en) * 1957-11-01 1960-07-05 David M Potter Mass flow meter using tandem rotors
DE1235608B (de) * 1959-05-28 1967-03-02 Bendix Corp Durchflussmesser
US3232110A (en) * 1962-01-24 1966-02-01 Yao T Li Mass flow meter
GB1069466A (en) * 1963-12-10 1967-05-17 Elliott Brothers London Ltd Improvements in and relating to mass flowmeters
US3350936A (en) * 1964-12-30 1967-11-07 Li Yao-Tzu Mass flow meter
US3877304A (en) * 1971-02-18 1975-04-15 Eldec Corp Flowmeter
US4109524A (en) * 1975-06-30 1978-08-29 S & F Associates Method and apparatus for mass flow rate measurement
US3958447A (en) * 1975-07-09 1976-05-25 Eldec Corporation Mass flowmeter
US4012957A (en) * 1976-04-27 1977-03-22 Eldec Corporation Shrouded flowmeter turbine and improved fluid flowmeter using the same
USRE31450E (en) * 1977-07-25 1983-11-29 Micro Motion, Inc. Method and structure for flow measurement
US4438648A (en) * 1982-06-18 1984-03-27 Eldec Corporation Differential mass flowmeter
US4491025A (en) * 1982-11-03 1985-01-01 Micro Motion, Inc. Parallel path Coriolis mass flow rate meter
KR850000640B1 (ko) * 1983-06-24 1985-05-06 신한공기 주식회사 익차형 복갑식 수도미터
US4833925A (en) * 1987-05-08 1989-05-30 Baxter International Inc. Bearingless flowmeter
EP0485684B1 (en) * 1990-11-16 1994-06-29 I.S. Industrial Supply B.V. Flow sensor
US5129264A (en) * 1990-12-07 1992-07-14 Goulds Pumps, Incorporated Centrifugal pump with flow measurement
DE4134318A1 (de) * 1991-10-17 1993-04-22 Pfister Gmbh Vorrichtung zur messung eines massenstroms nach dem coriolis-prinzip
GB9215043D0 (en) * 1992-07-15 1992-08-26 Flow Inc K Fluid mass flow meters
US5392655A (en) * 1993-03-23 1995-02-28 Eldec Corporation Optical pickup and signal analyzing system for mass flowmeters

Also Published As

Publication number Publication date
CA2214356A1 (en) 1996-09-26
JPH11500228A (ja) 1999-01-06
DE69625184T2 (de) 2003-05-08
JP2989896B2 (ja) 1999-12-13
RU2162207C2 (ru) 2001-01-20
AU5420996A (en) 1996-10-08
WO1996029574A3 (en) 1996-12-05
EP0815415B1 (en) 2002-12-04
HK1018095A1 (en) 1999-12-10
DE69625184D1 (de) 2003-01-16
CN1165752C (zh) 2004-09-08
US5728951A (en) 1998-03-17
WO1996029574A2 (en) 1996-09-26
EP0815415A2 (en) 1998-01-07
CN1183831A (zh) 1998-06-03
PL322270A1 (en) 1998-01-19
BR9607544A (pt) 1997-12-23
MX9706824A (es) 1997-11-29
CA2214356C (en) 2001-05-22
PL181170B1 (pl) 2001-06-29
KR100289897B1 (ko) 2001-12-28
AU702806B2 (en) 1999-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR19980703069A (ko) 동심로타를 이용한 코리올리효과 질량유량계
KR100303984B1 (ko) 유연성 감지요소를 갖는 단일로타를 이용한 코리올리효과질량유량계
EP0579493B1 (en) Fluid mass flow meters
EP0867694A1 (en) Coriolis mass flow rate meter
US5337615A (en) Flow meter
US8353221B2 (en) Mass flow meter
US4534226A (en) Counter rotating, multi turbine flow measuring system
US2813423A (en) Gyroscopic mass flowmeter
US3333468A (en) Mass flow measuring system
US5604316A (en) Multiple phase coriolis mass meter
JPS6227621A (ja) 流れる物質の質量を測定するためのダイナミック振動式計量装置
US5429003A (en) Moving sensor linear true mass flowmeter
US4449414A (en) Fluid-responsive apparatus
CN216433100U (zh) 质量流量计
JP2992162B2 (ja) コリオリ流量計
EP3754305A1 (en) Flow meter
GB2099148A (en) Fluid-responsive apparatus
RU2247948C2 (ru) Способ измерения массового расхода жидкости и устройство для его осуществления
SU1264007A1 (ru) Устройство дл динамической градуировки расходомеров
SU288330A1 (ru) Шариковый датчик расхода жидкостей
JPH04276520A (ja) 流量計
JPH1062224A (ja) 質量流量計
JPS61283828A (ja) 質量流量計

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130208

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140210

Year of fee payment: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150206

Year of fee payment: 15

EXPY Expiration of term