KR20060134212A - 힘 평형 방법 및 장치 - Google Patents

힘 평형 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20060134212A
KR20060134212A KR1020067023908A KR20067023908A KR20060134212A KR 20060134212 A KR20060134212 A KR 20060134212A KR 1020067023908 A KR1020067023908 A KR 1020067023908A KR 20067023908 A KR20067023908 A KR 20067023908A KR 20060134212 A KR20060134212 A KR 20060134212A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
component
drive system
flow tube
flow
mass
Prior art date
Application number
KR1020067023908A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100987103B1 (ko
Inventor
그레고리 트리트 란햄
로버트 바클레이 가네트
안토니 윌리암 판크라츠
로저 스코트 로빙
Original Assignee
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 마이크로 모우션, 인코포레이티드 filed Critical 마이크로 모우션, 인코포레이티드
Publication of KR20060134212A publication Critical patent/KR20060134212A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100987103B1 publication Critical patent/KR100987103B1/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78Direct mass flowmeters
    • G01F1/80Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78Direct mass flowmeters
    • G01F1/80Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/8409Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78Direct mass flowmeters
    • G01F1/80Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/8409Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
    • G01F1/8413Coriolis 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78Direct mass flowmeters
    • G01F1/80Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/8409Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
    • G01F1/8422Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details exciters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78Direct mass flowmeters
    • G01F1/80Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/8409Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
    • G01F1/8427Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details detectors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78Direct mass flowmeters
    • G01F1/80Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/845Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits
    • G01F1/8468Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits
    • G01F1/8472Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits having curved measuring conduits, i.e. whereby the measuring conduits' curved center line lies within a plane
    • G01F1/8477Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits having curved measuring conduits, i.e. whereby the measuring conduits' curved center line lies within a plane with multiple measuring conduits

Landscapes

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

Abstract

코일 구성요소(L)와 자석 구성요소(M)를 포함하며, 상기 코일 구성요소의 운동량이 상기 자석 구성요소(M)의 운동량과 동일하고 반대되는 크기로 만들어지고 위치되는 드라이브 시스템(D)과 한 쌍의 유동관(301,302)을 포함하는 코리올리 유량계가 개시된다.

Description

힘 평형 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR FORCE BALANCING}
본 발명은 코리올리 유량계의 힘 평형에 관한 것이다.
통상적으로 코리올리 질량 유량계와 같이 진동하는 유동관 센서는 물질을 포함하는 진동 유동관 (또는 관들)의 동작을 탐지함으로써 작동한다. 질량 유동 및 밀도와 같이 유동관 내의 물질과 관련된 특성은 유동관과 관련된 동작 변환기(motion transducers)로부터의 신호를 처리함으로써 결정될 수 있다. 진동하는 물질로 충전된 시스템의 진동 모드는 일반적으로 포함하는 유동관 및 유동관 내에 포함된 물질의 조합 질량, 강성 및 감쇠 특성들에 의해 영향을 받는다.
통상적인 코리올리 질량 유량계는 파이프라인 또는 다른 운반 시스템과 일렬로 연결되는 두 개의 유동관을 포함하고, 예를 들면, 유체, 슬러리 등과 같은 물질을 전달한다. 각각의 유동관은 예를 들면 단순 굽힘, 비틀림, 방사상 모드 및 결합 모드를 포함하는 일련의 고유 진동 모드(natural vibration modes)를 갖는 것으로 검증될 수 있다. 통상적인 코리올리 질량 유량계 측정시, 서로 평행하게 배향되는 두 개의 U자형 유동관은 제 1 탈위상 굽힘 모드(out-of-phase bending mode)에서 단부 노드를 중심으로 진동하도록 자극된다. 단부 노드는 각각의 관의 단부에 각 관들의 굽힘축을 형성한다. 대칭면은 유동관들 사이의 중간 지점에 존재한 다. 가장 일반적인 진동 모드에서, 유동관들의 동작은 대칭면을 중심으로 서로를 향해 그리고 서로로부터 주기적으로 기울어진다. 통상적으로 자극은 액츄에이터, 예를 들면, 음성 코일형 드라이버(voice coil-type driver)와 같은 전자기계 장치에 의해 제공되어 유동관의 공진 주파수의 역위상에서 주기적으로 진동관을 누른다.
진동하는 유동관을 통해 물질이 유동할 때, 유동관의 동작은 유동관을 따라 이격된 지점에서 동작 변환기(보통 픽오프 변환기(pick-off transducers)로 지칭됨)에 의해 측정된다. 질량 유속은 픽오프 변환기 위치들 사이에서 시간 지연 또는 위상차를 측정함으로써 결정될 수 있다. 측정된 시간 지연의 크기는 매우 작으며, 종종 나노초(nanoseconds)로 측정된다. 따라서, 픽오프 변환기 출력은 매우 정확할 필요가 있다.
코리올리 질량 유량계의 정확성은 유량계 구조의 비선형성 및 비대칭성에 의해, 또는 외력으로부터 발생하는 바람직하지 않은 동작으로부터 손상될 수 있다. 예를 들면, 평형을 이루지 못한 구성요소를 갖는 코리올리 질량 유량계는 유량계의 드라이브 주파수에서 용기 및 부속 파이프라인의 외부 진동을 야기할 수 있다.
바람직한 유동관 진동 및 바람직하지 않은 전체 유량계의 외부 진동 사이의 결합은, 유량계의 외부 진동의 감쇠가 유동관의 진동을 약하게 하고, 연성 유량계 마운트가 유동관의 진동수를 낮추는 동안 강성 유량계 마운트가 유동관의 진동수를 상승시킴을 의미한다.
장착 강성에 따른 유동관 주파수의 변화는 높은 외부 진동 진폭을 갖는 유량 계에서 실험적으로 관찰되었다. 이는 유동관 주파수가 유체 밀도를 결정하는데 사용되기 때문에 문제가 된다. 또한, 주파수는 유동관의 강성을 나타낸다. 장착 강성으로 인한 유동관 강성의 변화는 유량계의 교정계수(calibration factor)를 변화시킨다. 또한, 드라이브 진동과 (외부 진동을 통한) 국소환경 사이의 직접 결합은 불안정한 0점 신호(zero signal)(유동이 존재하지 않을 때의 유동 신호)로 나타난다.
바람직하지 않은 외부 진동은 마운트의 강성 및 감쇠에 좌우되는 양만큼 유량계 출력 신호를 교란시킨다. 일반적으로 마운트의 특징은 공지되어 있지 않으며, 시간 및 온도에 관하여 변화할 수 있기 때문에, 비평형 구성요소들의 효과는 보상될 수 없으며 유량계의 성능에 상당한 악영향을 미칠 수 있다. 이들 비평형 진동 및 장착 진동의 효과는 평형이 이뤄진 유량계 설계를 이용함으로써 감소된다.
전술한 평형 진동은 단 한 방향: Z 방향만의 진동을 수반한다. Z방향은 유동관이 역위상으로 진동할 때 변위되는 방향이다. Z방향은 종종 드라이브 방향으로 지칭된다. 다른 방향들은 파이프라인을 따르는 X방향과, Z방향 및 X방향에 수직한 Y방향을 포함할 수 있다. 이러한 참조 좌표계(reference coordinate system)는 중요하며 반복적으로 언급될 것이다.
또한, 관 결합구조로 인한 Y방향에서의 원치 않는 제 2 진동원이 존재한다. 보통, 관 결합구조는 관의 질량 중심의 동작이 대칭면을 중심으로 서로를 향하고 서로로부터 이격되도록 형성된다. 따라서, 관 (및 유체) 질량 진동의 운동량은 대부분 상쇄된다. 관의 질량중심의 Y방향 동작을 피하기 위하여, 각각의 질량 중심 은 굽힘축을 포함하며 대칭면에 평행한 각각의 평면상에 놓여야 한다. 이들 평면은 평형면(balance planes)으로 지칭될 것이다. 대칭면이 수직인 경우, 질량 중심은 굽힘축의 바로 상부에 놓여서 이러한 Y방향 진동이 상쇄되도록 보장하여야 한다.
또한, 드라이버, 픽오프 변환기 및 유동관의 진동부에 부착되는 다른 질량으로 인하여 Y방향에 제 2 진동력이 존재한다. 이들 추가의 진동 구성요소들의 합은 단순화를 위해 진동 구성요소로서 지칭될 것이다. 각 진동관에 부착된 진동 구성요소의 질량 중심이 관의 평형면으로부터 편향되는 경우에, Y방향 진동력이 발생된다. 이는 관의 굽힘 동작이 회전 구성요소를 갖기 때문이다. 드라이버의 질량이 Z방향에서 평형면으로부터 편향되면, 관 동작의 회전 구성요소는 드라이버의 질량이 Y방향에 동작 구성요소를 갖도록 한다. Y방향의 동작원은 질량의 최대 편향을 가시화함으로써 알게 될 수 있다. 질량이 (굽힘축으로부터) 45°만큼 평형면으로부터 편향되면, 동작의 회전 구성요소는 진동할 때 Y 및 Z방향에서 동일하게 이동하게 된다. 두 개의 진동관 상에서 동일하게 편향된 질량은 Y방향에서가 아니라 Z방향에서 힘을 평형시킨다.
EP 1 248 084 A1은 유동관 평형면상에 조합 질량 중심을 가져올 수 있도록 드라이버 질량과 같이 편향된 질량을 유동관의 맞은편에 부착함으로써 Y방향 진동 문제에 대한 해법을 개시하고 있다.
또한, 질량들이 동일하고, 유동관의 평형면상에 위치되는 경우에도, 제 2 비평형 진동력이 Z방향에 발생될 수 있다. 유동관에 부착된 질량이 각각의 유동관의 단부 노드를 연결하는 선(이하, 굽힘축으로 지칭함)을 중심으로 동일하지 않은 관성 모멘트를 가질 때, 본 발명의 주제인 이러한 힘이 발생된다.
본 발명은 진동하는 구성요소를 설계함으로써 코리올리 유량계 구조의 평형을 개선하여 각 구성요소의 관성 모멘트가 다른 드라이브 구성요소의 관성 모멘트와 동일해지도록 한다. 사물의 관성 모멘트 식은 다음과 같다.
Figure 112006083487123-PCT00001
(4)
이때,
I = 관성 모멘트
m = 질량
r = 구성요소의 회전축선으로부터 질량의 증분(∂m)까지의 거리
M = 구성요소의 전체 질량
R = 구성요소의 회전 반지름이다.
관성 모멘트는 제곱항이 되는 거리항(r)에 의해 크게 영향을 받는다. 코리올리 유량계의 드라이버에 대하여 관들이 회전하지 않고 기울어지기 때문에 회전 축선은 알려져 있지 않다. 다행히도 유량계의 결합구조가 대칭적(동일한 위치에서 동일한 질량) 인한, 회전 축선의 선택은 중요하지 않다. 평행축 정리(parallel axis theorem)는 한 축선을 중심으로 한 관성 모멘트가 질량곱하기 두 축선들 사이의 거리의 제곱을 더한 질량 중심을 통과하는 평행한 축선을 중심으로 한 관성 모멘트와 동일함을 나타낸다. 임의의 대칭 축들을 중심으로 두 개의 드라이브 구성요소들의 관성 모멘트를 동일하게 설정하면, 임의의 축선들로부터 드라이브 구성요소의 질량 중심들까지의 거리가 일정하고 질량이 일정하여 평행축 항이 삭제된다. 이는 드라이브 구성요소의 관성 모멘트를 동일하게 설정하기 위해 단지 대칭으로 위치된 질량 중심 및 서로에 대해 동일한 질량 중심을 중심으로 하는 관성 모멘트를 가질 필요가 있음을 의미한다.
장착 요소를 포함하는 코일 및 드라이버의 구성요소들이 분배식으로 제조되어, 자석 및 자석의 장착요소의 질량은 코일 및 코일의 장착 요소의 질량과 동일하다. 또한, 자석 및 자석의 요소와, 코일 및 코일의 요소는 각각의 관의 조합된 질량 중심들이 관의 평형면상에 있을 때, 이들 요소의 질량 중심이 형성되어 장착된다. 또한, 이들의 질량 중심을 중심으로 한 관성 모멘트도 동일하도록 된다. 두 개의 요소(코일 및 자석)들을 질량이 동일하게 하고 평형면상에 조합 질량 중심을 위치시키는 것은 유량계 내의 바람직하지 않은 진동을 감소시키는데 기여한다. 두 개의 구성요소의 관성 모멘트를 동일하게 하는 것은 바람직하지 않은 진동을 더 감소시키는데 기여한다.
그러나 때때로 질량 중심을 중심으로 한 구성요소의 관성 모멘트를 일정하게 설정하는 것은 어렵다. 이러한 예시에서, 대안적인 방법이 사용될 수 있다. 질량 및 관성 모멘트가 Z방향에서 평형계(meter balance)에 충격을 주기 때문에, 하나의 관에 대한 작은 관성 모멘트는 동일한 관 상의 더 큰 질량에 의해 평형이 이루어질 수 있다. 이러한 기술은 본질적으로 평행축 정리를 이용하여 (가정된 위치의) 회전 축선을 중심으로 관성 모멘트의 평형을 이룬다.
전술한 바로부터 요약하면, 본 발명을 실시하는 드라이버는 자석 구성요소와 코일 구성요소를 포함함을 알 수 있다. 또한, 자석 구성요소를 실시하는 구성요소와 코일 구성요소를 실시하는 장치는 각각의 유동관에 조립 및 장착되며, 드라이버 구성요소의 질량은 코일 구성요소의 질량과 동일하고; 코일 및 자석 구성요소는 각각의 평형면상에 (유동관과) 조합된 질량 중심을 가지며; 자석 구성요소와 코일 구성요소는 그들의 질량 중심을 중심으로 동일한 관성 모멘트를 가짐을 알 수 있다. 이러한 드라이브 코일 구성요소는 제 1 유동관의 바닥에 장착되고, 자석 구성요소는 제 2 유동관의 바닥에 장착되어, 역 위상으로 유동관을 진동시키고 바람직하지 않은 내부 진동의 발생을 억제하는 동적 평형 구조를 제공한다.
또한, 본 발명에 따르면, 픽오프 변환기는 드라이버에 대해 설명되는 바와 같이 설계, 조립 및 유동관 상에 장착된다. 즉, 각각의 픽오프 변환기는 제 1 유동관에 부착된 자석 구성요소, 제 2 유동관에 부착된 코일 구성요소 및 유동관 내에서 바람직하지 않은 진동력의 발생에 크게 기여하지 않는 동적 평형 요소를 제공하는 분산 구성요소를 갖는다.
본 발명의 일 양태는, 대칭면을 중심으로 역 위상으로 진동되는 제 1 유동관 및 제 2 유동관; 각 유동관의 단부 노드를 연결하는 축선을 중심으로 각 유동관을 진동하게 하는 드라이브 시스템; 상기 제 1 유동관에 부착된 제 1 진동 드라이브 시스템 구성요소를 포함하는 제 1 진동 구성요소; 및 상기 제 2 유동관에 부착된 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소를 포함하는 제 2 진동 구성요소;를 포함하며, 상기 제 1 진동 드라이브 시스템 구성요소와 상기 제 1 유동관의 관성 모멘트는 상기 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소와 상기 제 2 유동관의 관성 모멘트와 실질적으로 동일하도록 상기 제 1 및 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소가 균등한 크기와 위치를 가지는 코리올리 유량계를 포함한다.
바람직하게, 상기 제 1 및 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소는 실질적으로 동일한 질량을 갖도록 크기가 결정된다.
바람직하게, 상기 제 1 유동관의 단부 노드 및 상기 제 1 진동 드라이브 시스템 구성요소와 상기 제 1 유동관의 조합 질량 중심(combined center of mass)은 상기 대칭면에 평행한 제 1 평형면 상에 있으며, 상기 제 2 유동관의 단부 노드 및 상기 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소와 상기 제 2 유동관의 조합 질량 중심은 상기 대칭면에 평행한 제 2 평형면 상에 있다.
바람직하게, 상기 제 1 진동 드라이브 시스템 구성요소는 상기 제 1 유동관에 부착된 드라이버의 코일 구성요소를 포함하고, 상기 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소는 상기 코일 구성요소와 동축으로 정렬되고 상기 제 2 유동관에 부착되는 상기 드라이버의 자석 구성요소를 포함한다.
바람직하게, 상기 제 1 진동 구성요소는 제 1 픽오프 구성요소를 더 포함하고, 상기 제 2 진동 구성요소는 제 2 픽오프 구성요소를 포함한다.
바람직하게, 상기 제 1 픽오프 구성요소는 상기 제 1 유동관에 부착되고, 상기 제 2 픽오프 구성요소는 상기 제 2 유동관에 부착된다.
바람직하게, 상기 제 1 및 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소는 실질적으로 동일한 질량을 갖도록 크기가 결정된다.
바람직하게, 상기 제 1 유동관의 단부 노드 및 상기 제 1 진동 드라이브 시스템 구성요소와 상기 제 1 유동관의 조합 질량 중심은 상기 대칭면에 평행한 제 1 평형면 상에 있으며, 상기 제 2 유동관의 단부 노드 및 상기 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소와 상기 제 2 유동관의 조합 질량 중심은 상기 대칭면에 평행한 제 2 평형면 상에 있다.
본 발명의 다른 양태는, 대칭면을 중심으로 역 위상으로 진동되는 제 1 유동관 및 제 2 유동관; 및 각 유동관의 단부 노드를 연결하는 축선을 중심으로 각 유동관을 진동하게 하는 드라이브 시스템;을 포함하는 코리올리 유량계를 작동시키는 방법으로서, 상기 제 1 유동관에 제 1 진동 드라이브 시스템 구성요소를 포함하는 제 1 진동 구성요소를 부착하는 단계; 및 상기 제 2 유동관에 제 2 진동 드라이브 시스템을 포함하는 제 2 진동 구성요소를 부착하는 단계;를 포함하며, 상기 제 1 진동 드라이브 시스템 구성요소와 상기 제 1 유동관의 관성 모멘트가 상기 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소와 상기 제 2 유동관의 관성 모멘트와 실질적으로 동일하도록 상기 제 1 및 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소의 크기와 위치를 균등한 크기와 위치로 결정하는 단계를 더 포함하는 코리올리 유량계 작동 방법을 포함한다.
바람직하게, 상기 방법은 실질적으로 동일한 질량을 갖도록 상기 제 1 및 제 2 진동 드라이브 시스템의 크기를 정하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 방법은 상기 제 1 유동관의 단부 노드 및 상기 제 1 진동 드라이브 시스템 구성요소와 상기 제 1 유동관의 조합 질량 중심을 상기 대칭면에 평행한 제 1 평형면 상에 위치시키는 단계; 및 상기 제 2 유동관의 단부 노드 및 상기 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소와 상기 제 2 유동관의 조합 질량 중심을 상기 대칭면에 평행한 제 2 평형면 상에 위치시키는 단계;를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 방법은 드라이버의 코일 구성요소를 포함하는 상기 제 1 진동 드라이브 시스템 구성요소를 상기 제 1 유동관에 부착하는 단계; 및 상기 드라이버의 자석 구성요소를 포함하는 상기 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소를 상기 제 2 유동관에 부착하고 상기 코일 구성요소와 동축으로 정렬되는 단계;를 포함한다.
바람직하게, 상기 방법은 상기 제 1 진동 드라이브 시스템 구성요소가 제 1 픽오프 구성요소를 더 포함하고, 상기 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소가 제 2 픽오프 구성요소를 더 포함하며; 상기 방법은 상기 제 1 유동관에 제 1 픽오프 구성요소를 부착하는 단계; 및 상기 제 2 유동관에 제 2 픽오프 구성요소를 부착하는 단계;를 포함한다.
바람직하게, 상기 방법은 상기 제 1 및 제 2 픽오프 구성요소가 실질적으로 동일한 질량을 갖도록 크기를 정하는 단계;를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 방법은 상기 제 1 유동관의 단부 노드 및 상기 제 1 진동 드라이브 시스템 구성요소와 상기 제 1 유동관의 조합 질량 중심을 상기 대칭면에 평행한 제 1 평형면 상에 위치시키는 단계; 및 상기 제 2 유동관의 단부 노드 및 상기 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소와 상기 제 2 유동관의 조합 질량 중심을 상기 대칭면에 평행한 제 2 평형면 상에 위치시키는 단계;를 더 포함한다.
본 발명의 전술한 여타 이점들 및 양태들은 도면과 함께 하기의 상세한 설명을 읽음으로서 더 잘 이해될 수 있다.
도 1은 통상적인 종래기술의 코리올리 유량계의 도면,
도 2는 종래기술의 코리올리 유량계의 통상적인 드라이버의 도면,
도 3은 본 발명을 실시하는 코리올리 유량계의 사시도,
도 4는 외부 셀이 부분적으로 제거된 도 4의 코리올리 유량계의 도면,
도 5는 도 3의 코리올리 유량계의 유동관 및 브레이스 바의 도면,
도 6은 도 3의 코리올리 유량계의 드라이버(D)의 사시도,
도 7은 본 발명을 실시하는 드라이버 요소에 부착되는 도 4의 유동관의 수직 횡단면도,
도 8은 제 1 및 제 2 유동관에 부착되는 드라이버(D)의 세부도, 및
도 9는 픽오프 변환기 및 유동관에 부착되는 방식의 세부도이다.
도 1 내지 도 9 및 하기의 상세한 설명은 본 발명의 최적 실시예를 제조하고 사용하는 방법을 당업자에게 알리기 위한 특정 예시들을 나타낸다. 본 발명의 원리를 설명하기 위해, 일부 통상적인 양태들은 단순화되거나 생략되었다. 당업자는 본 발명의 범주 내에 속하는 이들 예시들의 변형예를 이해할 것이다. 당업자는 하기에 설명되는 특징들이 다양한 방식으로 결합되어 본 발명의 다수의 변형예들을 형성할 수 있음을 이해할 것이다. 그 결과, 본 발명은 하기에 설명되는 특정 예시들에 제한되지 않으며 특허청구범위 및 상당어구에 의해서만 제한된다.
도 1에 대한 설명
도 1은 유량계 조립체(10) 및 계량 전자기기(20)를 포함하는 코리올리 유량계(5)를 도시하고 있다. 계량 전자기기(20)는 밀도, 질량 유속, 체적 유속, 통합 유속, 온도 및 경로(126)에 걸친 다른 정보를 제공하기 위해 리드(100)를 거쳐 유량계 조립체(10)에 연결된다. 본 발명은 드라이버의 개수, 픽오프 센서, 유동관 또는 진동 동작 모드에 상관없이 임의의 유형의 코리올리 유량계에 사용될 수 있음이 당업자에게 자명하여야 한다.
유량계 조립체(10)는 한 쌍의 플랜지(101,101'); 매니폴드(102,102'); 드라이버(104)' 픽오프 센서(105,105'); 유동관(103A,103B)을 포함한다. 드라이버(D)와 픽오프 센서(105,105')는 유동관(103A,103B)에 연결된다.
플랜지(101,101')는 매니폴드(102,102')에 부착된다. 매니폴드(102,102')는 스페이서(106)의 마주하는 양단부에 부착된다. 스페이서(106)는 유동관(103A,103B) 내에 바람직하지 않은 진동을 방지하기 위해 매니폴드(102,102')들 사이의 간격을 유지한다. 측정되는 재료를 수반하는 파이프라인 시스템(미도시) 내부로 유량계 조립체(10)가 삽입될 때, 재료는 플랜지(101)를 통해 유량계 조립체(10)로 유입되고, 전체 재료가 유동관(103A,103B)에 유입되도록 지향되는 유입 매니폴드(102)를 통과하며, 유동관(103A,103B)을 통해 유동하고, 플랜지(101')를 통해 유량계 조립체(10)를 빠져나가는 배출 매니폴드(102')로 다시 유동한다.
유동관(103A,103B)은 선택되어 유입 매니폴드(102) 및 배출 매니폴드(102')에 적절히 장착되며, 실질적으로 동일한 질량 분포, 관성 모멘트 및 굽힘 축(W-W,W'-W')을 중심으로 하는 각각의 탄성 계수(elastic moduli)를 갖는다. 이들 축선은 각 유동관을 위한 관의 단부 노드(고정점)들을 포함한다. 유동관은 본질적으로 평행하게 매니폴드로부터 외부로 연장한다.
유동관(103A,103B)은 각각의 굽힘축(W,W')을 중심으로 역위상으로 드라이버(D)에 의해 구동되며, 유량계의 굽힘 모드로부터 최초로 끝날 때에 구동된다. 드라이버(D)는 유동관(103A)에 장착된 자석 및 유동관(103B)에 장착된 대향 코일과 같은 다수의 공지되어 있는 장치들 중 하나를 포함할 수 있다. 교류 전류는 양쪽 유동관들을 모두 역위상으로 진동하게 하는 대향 코일을 통과한다. 적절한 드라이브 신호는 계량 전자기기(120)에 의해 리드(110)를 거쳐 드라이버(D)에 적용된다. 도 1에 대한 설명은 단순히 코리올리 유량계의 작동에 대한 예시로서 제공되며, 본 발명의 내용을 제한하려 함이 아니다.
계량 전자기기(120)는 각각 리드(111,111')에 센서의 신호를 전달한다. 계량 전자기기(120)는 드라이버(D)가 역 위상으로 유동관(103A,103B)을 진동하게 하는 리드(110)상의 드라이브 신호를 일으킨다. 계량 전자기기(120)는 질량 유속을 계산하도록 픽오프 변환기(105,105')로부터 좌우측 속도 신호를 처리한다. 경로(126)는 계량 전자기기(20)가 작업자와 상호작용하게 하는 입력 및 출력 수단을 제공한다.
도 2에 대한 설명
도 2는 코리올리 유량계(5)의 바람직한 실시예의 드라이브 시스템(104)을 도시하고 있다. 바람직한 예시적 실시예에서, 드라이버(D)는 코일 및 자석 조립체이다. 당업자는 예를 들면 압전식과 같이 다른 유형의 드라이브 시스템이 사용될 수 있음을 알 것이다.
드라이버(D)는 자석 조립체(210) 및 코일 조립체(220)를 갖는다. 브래킷(211)은 자석 조립체(210) 및 코일 조립체(220)로부터 반대방향 외측으로 연장한다. 브래킷(211)은 편평한 베이스로부터 외측으로 연장하는 날개이며, 유동관(103A,103B)을 수용하도록 형성되는 바닥 측면상에 실질적으로 곡선형인 엣지(290)를 갖는다. 브래킷(211)의 곡선형 엣지(290)는 그 후 코리올리 유량계(5)에 드라이버(104)를 부착하도록 유동관(103A,103B)에 용접되거나 일부 다른 방식으로 부착된다.
자석 조립체(210)는 베이스로서 자석 키퍼(202)를 갖는다. 브래킷(211)은 자석 키퍼(202)의 제 1 측면으로부터 연장된다. 벽부(213,214)는 자석 키퍼(202)의 제 2 측면의 외부 엣지로부터 외측으로 연장된다. 벽부(213,214)는 코일(204)의 권선에 수직한 자석(203)의 자기장 방향을 제어한다.
자석은 제 1 및 제 2 단부를 갖는 실질적으로 원통형인 자석이다. 자석(203)은 자석 슬리브(미도시) 내부로 조립된다. 자석 슬리브와 자석(203)은 자석 키퍼(202)의 제 2 표면에 부착되어 자석 조립체(210) 내부에 자석(203)을 고정시킨다. 통상적으로 자석(203)은 자극(미도시)이 제 2 측면에 부착된다. 자극(미도시)은 자석(203)의 제 2 단부에 조립되어 자기장을 코일(204) 내부로 지향시키는 캡이다.
코일 조립체(220)는 코일(204) 및 코일 보빈(205)을 포함한다. 코일 보빈(205)은 브래킷(211)에 부착된다. 코일 보빈(205)은 코일(204)이 감기는 제 1 표면으로부터 돌출하는 스풀을 갖는다. 코일(204)은 자석(203)에 대향하는 코일 보빈(205)에 장착된다. 코일(204)은 코일(204)에 교류를 인가하는 리드(110)에 연결된다. 교류는 코일(204) 및 자석(203)이 서로 끌어당기고 반발하게 하며, 또한, 유동관(103A,103B)이 서로 반대로 진동하게 한다.
도 3에 대한 설명
도 3은 본 발명을 구체화하는 코리올리 유량계(300)를 개시한다. 유량계(300)는 유동관(301,302)의 하부를 둘러싸는 스페이서(303)와 매니폴드(307)를 포함하며, 유동관(301,302)은 좌측 단부가 넥(308)을 통해 플랜지(304)에 내측으로 연결되고, 우측 단부가 넥(320)을 통해 플랜지(305)에 연결된다. 또한, 도 3에는 플랜지(305)의 배출구(306), 좌측 픽오프(LPO), 우측 픽오프(RPO) 및 드라이버(D)가 도시되어 있다. 우측 픽오프(RPO)의 일부는 자세히 도시되어 있으며, 자석 구조물(315) 및 코일 구조물(316)을 포함한다. 매니폴드 스페이서(303) 바닥의 요소(314)는 드라이버(D) 및 픽오프 (LPO,RPO) 내측으로 연장되는 와이어(100)를 계량 전자기기(20)로부터 수용하기 위한 개구이다. 유량계(300)는 사용시에 플랜지(304,305)를 통해 파이프라인 등에 연결된다.
도 4에 대한 설명
도 4는 유량계(300)의 단면도이다. 이 도면은 매니폴드 스페이서 내부의 부 품들이 보일 수 있도록 매니폴드 스페이서(303)의 전방부를 제거하였다. 도 4에는 도시되어 있지만 도 3에는 도시되어 있지 않은 부품들은 외측 단부 브레이스 바(401,404), 내측 브레이스 바(402,403) 우측 단부 유동관 배출구(405,412), 유동관(301,302), 곡선형 유동관 부분(414,415,416,417)을 포함한다. 사용시, 유동관(301,302)은 굽힘축(W,W')을 중심으로 진동한다. 외측 단부 브레이스 바(401,404)와 내측 브레이스 바(402,403)는 굽힘축(W,W')의 위치를 결정하도록 돕는다. 요소(406)는 복잡성을 최소화할 수 있도록, 도 4에 도시되어 있지 않은 픽오프(LPO,RPO)와 드라이버(D)에 부착되는 와이어의 장착 설비이다. 표면(411)은 유량계 입구이며, 표면(306)은 유량계 출구이다.
요소(405,412)는 유동관(301,302)의 우측 단부들의 내측 표면이다. 굽힘축(W,W')은 유량계(300)의 길이를 따라 연장하는 것으로 도시되어 있다.
도 5에 대한 설명
도 5는 (도 5에 도시되어 있지 않은) 드라이버(D)의 영향하에서 서로로부터 외측으로 편향되는 것으로 도시되어 있는 유동관(301,302)의 단부도를 포함한다. 배출 개구(405,412)와 함께 외측 브레이스 바(401,404)뿐만 아니라 내측 브레이스 바(402,403)가 도 5에 도시되어 있다. 유동관(301,302)의 외측 편향의 묘사는 작동에 대한 이해를 돕기 위해 과장되게 도시되어 있다. 사용시, 드라이버(D)에 의한 유동관의 편향은 크기상으로 매우 작아서 육안으로 탐지할 수 없다. 또한, 유동관(301,302)의 굽힘축(W,W')이 도시되어 있다.
도 6에 대한 설명
도 6은 코일부(C)와 자석부(M)를 갖는 드라이버(D)를 나타낸다. 코일부(C)는 코일부(C)의 전체를 축방향으로 관통하여 연장하는 볼트(미도시)의 단부(601)를 갖는 것으로 도시되어 있다. 표면(604)은 코일부(C)의 축방향 외측 단부이다. 요소(602)는 코일부(C)를 둘러싸는 코일 스페이서이다. 표면(603)은 스페이서이다. 요소(604)는 코일부(C)의 코일 권선의 단부에 연결되는 와이어(미도시)를 지지한다. 요소(605)는 코일 보빈의 외측 표면이다. 요소(606)는 코일부(C)의 와이어가 감기는 표면이다. 요소(607)는 코일부(C)를 포함하는 와이어이다.
우측의 자석부는 키퍼(609), 내측 자석을 둘러싸는 원통형 자석 브래킷(610), 전이 표면(612), 균형추(counter weight) 및 자기 브래킷(613) 및 자기 브래킷(613) 좌측 단부상의 표면(611)을 포함한다.
사용시, 코일(608)은 도선(110)을 거쳐 계량 전자기기(120)로부터의 정현파 신호에 의해 여기된다. 여기된 코일(608)에 의해 생성된 장(field)은 자석의 단부에서 자기장과 상호작용하여 코일 요소(C)와 자석 요소(M)를 계량 전자기기(120)로부터의 여기 신호의 영향 하에서 축방향 역위상으로 이동하게 한다. 이때, 코일(608) 및 표면(607)을 포함하는 도 6의 코일 요소(C)의 우측 단부는 자력 키퍼(609)의 축방향 안팎으로 이동한다. 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 코일 스페이서(602)의 상부 표면은 유동관(301)의 하부 표면에 부착된다. 유사한 방식으로, 자석 브래킷(610)의 상부 표면은 유동관(302)의 하부 표면에 부착된다. 드라이버(D)의 코일 및 자석 구성요소의 진동 운동은 유동관(301,302)의 유사한 진동 동작이 경로(110) 상에서 드라이브 신호의 영향 하에서 역위상으로 진동하게 한다.
도 7에 대한 설명
도 7은 코일 구성요소(C)의 요소들, 드라이버(D)의 자석 구성요소(M)의 단면도뿐만 아니라, 장축방향 중앙부를 중심으로 취해진 유동관(301,302)의 단면도이다. 코일(602)은 유동관(301)의 하부 표면에 부착된다. 자석 스페이서(610)의 상부 표면은 유동관(302)의 하부 표면에 부착된다. 요소(602,610)는 납땜 및/또는 점용접에 의해 유동관에 부착될 수 있다. 단부(601)를 갖는 볼트(701)가 코일 스페이서(602) 내에 포함되고, 스페이서(303)를 통해 내측으로 연장되며 요소(606) 내에서 종결된다. 요소(606)는 요소(704)에 부착되며, 요소(704)는 도 6의 코일(908)이 감기는 표면을 포함한다.
드라이버(D)의 자석(M) 구성요소는 외측 오른쪽 단부에 요소(702)를 포함한다. 자석(M)의 좌측 단부는 요소(703)이며; 자석(M)의 중심부는 요소(710)이다. 우측 부분(702)은 균형추(613) 내부에 포함된다. 드라이버(D)의 구성요소 코일(C)이 여기될 때, 코일 구성요소(C)의 우측부와 자석 구성요소(M)의 좌측부(703)는 서로에 대해 축방향 내부 및 외부로 진동하여, 이때 유동관(301,302)의 유사한 내외측 진동을 야기한다.
드라이버(D)가 유동관(301,302)을 진동시킬 때, 유동관(301)은 굽힘축(W')을 중심으로 진동하며, 유동관(302)은 굽힘축(W)을 중심으로 진동한다. 이러한 것은 도 4 및 도 5에 보다 명확히 도시되어 있다. 수직선(716)은 유동관(301)의 평형면 내에 있다. 평형면(716)은 굽힘축(W')을 포함하며 좌우대칭면과 평행하다. 수직선(717)은 유동관(302)의 평형면 내에 있다. 평형면(717)은 굽힘축(W)을 포함하 며, 또한 평면(716,717)들 사이의 중심에 있는 좌우대칭면(708)에 평행하다.
유동관(301,302)은 각각의 굽힘축(W,W')을 중심으로 터닝 포크(turning fork)와 같이 진동한다. 그러나 두 개의 유동관들은 스스로 완벽하게 동적으로 균형잡힌 구조를 이루지 못하므로, 부분적으로 코리올리 유량계 내에 바람직하지 않은 낮은 레벨의 진동을 발생시키는 것으로 생각될 수 있다.
도 7은 유동관(301,302)의 중심선(706,707)으로부터 다소 안쪽으로 위치된 굽힘축(W,W')을 도시하고 있다. 이들 굽힘축(W,W')은 종종 유동관의 중심선(706,707) 상에 위치된다. 그러나 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명에서 굽힘축(W,W')은 유동관의 중심선(706,707)으로부터 편향된 것으로 도시되어 있는데, 이는 이들이 소속되는 구조물의 질량 및 강성때문이다. 유동관의 질량 중심(712,715)(부착된 구성요소들은 무시함)은 관의 중심선(706,707) 상에 있다. 관이 내측으로 기울어질 때, 관들의 질량 중심(715,712)들은 굽힘축(W,W')을 중심으로 하는 원주 경로를 따른다. 따라서, 질량 중심이 각각의 평형면(716,717)에 접근할 때, 질량 중심이 다소 상부로 이동함을 알 수 있다. 마찬가지로, 유동관의 질량 중심(715,712)이 각각의 평형면(716,717)으로부터 멀리 이동할 때, 이들 질량 중심은 아래로 이동한다. 균형이 이루어지지 않을 경우, 관의 질량 중심(715,712)의 수직 운동으로 인해 유량계는 Y방향으로 흔들리게 된다.
또한, 통상적인 유량계의 드라이버는 통상적인 코리올리 유량계의 유동관에 부착될 때 동적으로 비평형인 질량을 갖는다. 이러한 드라이버는 도 2에 도시되어 있으며, 제 1 유동관에 부착된 제 1 구조물(220) 및 제 2 유동관에 부착된 제 2 구 조물(210)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 이러한 드라이버는 유동관의 진동 구조물에 상당한 질량을 증가시킨다. 또한, 드라이버는 대부분의 질량이 두 개의 유동관들 사이의 공간 내에 위치되도록 질량을 증가시킨다. 이러한 질량은 도 2의 요소들(204,203,205,213,214)을 포함한다.
본 발명의 드라이버 대신, 도 2의 드라이버 구조물이 유동관(301,302)에 더해지는 경우, 도 2의 드라이버 구성요소의 질량 중심이 유동관(301,302)의 반경방향 중심(706,707)들 사이에 위치될 것이기 때문에, 유동관은 비평형으로 유지될 것이다. 이들 질량 중심은 평형면(716,717)의 내측에 대해 멀리 위치할 것이다. 이러한 위치때문에, 드라이브 구성요소의 질량 중심은 관들이 서로를 향해 이동할 때에는 하부에, 서로로부터 멀리 이동할 때에는 상부에 놓일 것이다. 이는 노출된 유동관으로부터의 y방향 비평형을 상쇄시킬 것이지만, 공교롭게도 종래 기술의 드라이버에서는 드라이브 구성요소 편향의 효과가 평형면으로부터 편향된 유동관의 질량 중심의 효과를 압도한다. 이러한 동적인 비평형은 또한, 이러한 유동관에 상당한 양의 바람직하지 않은 진동을 발생시킬 것이다.
본 발명의 드라이버(D)는 유동관이 최소한의 바람직하지 않은 진동으로 작동할 수 있도록, 각 유동관(301,302)의 바닥에 부착되는 코일 구성요소(C) 및 자석 구성요소(M)를 포함한다. 이는 코일 구성요소(C) 및 자석 구성요소(M)를 설계, 제조 및 형성함으로써 본 발명에 따라 이루어지며, 이들 구성요소는 동일한 관성 특성을 갖는 동적으로 평형을 이룬 구조물을 각각 포함한다. 요소들은 유동관(301,302)의 바닥에 개별적으로 부착된다. 이들 요소들은 서로 축방향으로 정렬되 어 위치되며, 코일 및 자석의 축방향 중심은 두 개의 요소들이 이들의 공통 축선을 따라 역위상으로 진동할 수 있게 하는 공통 중심 축선을 갖는다. 질량 중심(715)을 갖는 유동관(301)에 질량 중심(718)을 갖는 드라이브 요소(C)를 부착하면 평형면(716) 상에 놓이는 조합 질량 중심(combined center of mass; 727)이 생성된다. 마찬가지로, 질량 중심(713)을 갖는 드라이브 요소(M)를 질량 중심(712)을 갖는 유동관(302)에 부착하면, 평형면(717) 상에 놓이는 조합 질량 중심(714)이 생성된다. 조합 질량 중심을 평형면(716,717) 상에 위치시키면 추가의 구성요소들이 유량계의 진동 균형을 방해하지 않으며, 그에 따라 Y방향에 임의의 바람직하지 않은 진동을 발생시키지 않도록 보장한다.
드라이버(D)의 코일(C) 구성요소 및 자석(M) 구성요소는 다음에 설명되는 진동 특성들을 갖도록 설계, 제조 및 형성된다. 먼저, 코일(C) 구성요소는 드라이버(D)의 자석(M) 구성요소의 질량과 동일하게 제조된다. 코일의 질량 중심(718) 및 자석의 질량 중심(713)은 굽힘축(W,W')으로부터 동일한 거리에 있도록 제조된다. 다음으로, 이들 각각의 관성 모멘트가 본질적으로 동일하게 제조되도록 코일 구성요소(C) 및 자석(M) 구성요소에 대해 관성 모멘트가 형성된다. 이들 요소들 각각의 관성 모멘트는 다음과 같이 나타내어질 수 있다.
Figure 112006083487123-PCT00002
이때,
I = 구성요소의 관성 모멘트
m = 각 증분 요소의 질량
r = 각각의 증분으로부터 구성요소의 질량 중심까지의 거리이다.
마지막으로, 각 드라이브 구성요소의 질량 중심은 각 드라이브 구성요소 및 각각의 유동관의 조합 질량 중심이 평형면(716,717) 상에 위치되도록 놓인다. 드라이버를 이러한 공식에 따라 설계하면, 바람직하지 않은 진동을 발생시키지 않으면서 유동관이 역위상으로 진동되게 할 수 있는 동적으로 평형을 이룬 구조가 보장된다.
도 8에 대한 설명
도 8은 유동관(301,302)의 바닥에 부착될 때의 도 6 및 도 7의 드라이버(D)의 세부도를 나타낸다. 도 8은 코일(C)을 통과하여 연장되는 볼트의 단부(601)를 도시하고 있다. 또한, 도 8은 코일부와 코일 스페이서 커버(602)의 단부면(614), 코일 표면(603), 와이어 터미널(604) 및 코일 요소(609)를 도시하고 있다. 또한, 도 8은 자석 구성요소(M)의 요소들(609,610,612,613)을 도시하고 있다. 도 8은 브래킷(802)으로부터 코일 터미널(604)까지 연장하는 도선(806,807)을 도시하고 있다. 도선(806,807)은 도선(110)(미도시)에 의해 연결되어 계량 전자기기(120)로부터 코일부(C)까지 여기된 신호(110)를 가한다. 브래킷(801,802,803,804,805)은 도선(806,807)을 지지하는 장착 브래킷이다. 자석 스페이서(610)는 코일 스페이서 요소(602)가 유동관(301)의 바닥에 부착되는 것과 동일한 방법으로 유동관(302)의 바닥에 부착된다.
도 9에 대한 설명
도 9는 유동관(301,302)의 상부에 부착된 도 3의 픽오프(LPO,RPO)를 보다 상세히 도시하고 있다. 각각의 픽오프는 드라이버(D)에서와 같이 코일 구성요소(C) 및 자석(M) 구성요소를 갖는다. 코일(C) 구성요소는 유동관(301)의 상부에 부착되는 스페이서(315)를 가지며; 자석(M) 구성요소는 유동관(302)의 상부에 부착되는 스페이서(316)를 갖는다. 픽오프(RPO)는 도 9에 상세히 도시되지 않은 수단에 의해 도 1의 도체 경로(111,111')에 연결되는 도선(907)을 갖는다. 이들 도선은 브래킷(906)에 의해 지지된다. 코일(C) 구성요소는 축방향 내측 단부면(903) 뿐만 아니라 코일 도선을 지지하는 요소(902,904)를 갖는다. 자석(M) 구성요소는 도 6의 자석 구성요소(M)의 요소(609)에 대응하는 내측 단부(905)를 갖는다.
픽오프(LPO,RPO)는 드라이버에 대해 설명된 바와 동일한 방법으로 설계, 형성 및 제조되며, 각각의 구성요소는 동일한 질량, 평형면 상의 질량 중심 및 동일한 관성 모멘트를 갖는다. 이는 픽오프의 일부는 동적으로 평형을 이룬 구조물을 포함하며, 이러한 구조물은 바람직하지 않은 진동을 발생시키지 않는 방법으로 유동관이 작동될 수 있도록 도시되어 있는 바와 같은 유동관에 부착될 수 있다.
청구된 본 발명은 바람직한 실시예의 상세한 설명에만 제한되지 않으며, 본 발명의 범주 및 사상 내의 다른 변형 및 대안을 포함함이 명백히 이해된다.

Claims (15)

  1. 대칭면(708)을 중심으로 역 위상으로 진동되는 제 1 유동관(301) 및 제 2 유동관(302);
    각 유동관의 단부 노드를 연결하는 축선을 중심으로 각 유동관을 진동하게 하는 드라이브 시스템(D);
    상기 제 1 유동관에 부착된 제 1 진동 드라이브 시스템 구성요소(C)를 포함하는 제 1 진동 구성요소(D,LPO,RPO); 및
    상기 제 2 유동관에 부착된 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소(M)를 포함하는 제 2 진동 구성요소;를 포함하는 코리올리 유량계에 있어서,
    상기 제 1 진동 드라이브 시스템 구성요소와 상기 제 1 유동관의 관성 모멘트가 상기 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소와 상기 제 2 유동관의 관성 모멘트와 실질적으로 동일하도록 상기 제 1 및 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소가 균등한 크기와 위치를 가지는 것을 특징으로 하는
    코리올리 유량계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소는 실질적으로 동일한 질량을 갖도록 크기가 결정되는 것을 특징으로 하는
    코리올리 유량계.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 유동관의 단부 노드(W') 및 상기 제 1 진동 드라이브 시스템 구성요소(C)와 상기 제 1 유동관의 조합 질량 중심(combined center of mass; 727)이 상기 대칭면(708)에 평행한 제 1 평형면(716) 상에 있으며,
    상기 제 2 유동관의 단부 노드(W) 및 상기 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소(M)와 상기 제 2 유동관의 조합 질량 중심(714)이 상기 대칭면(708)에 평행한 제 2 평형면(717) 상에 있는 것을 특징으로 하는
    코리올리 유량계.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 진동 드라이브 시스템 구성요소가 상기 제 1 유동관에 부착된 드라이버의 코일 구성요소(C)를 포함하고,
    상기 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소가 상기 코일 구성요소와 동축으로 정렬되고 상기 제 2 유동관에 부착되는 상기 드라이버의 자석 구성요소(M)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    코리올리 유량계.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 진동 구성요소가 제 1 픽오프 구성요소(602)를 더 포함하고, 상기 제 2 진동 구성요소가 제 2 픽오프 구성요소(610)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    코리올리 유량계.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 픽오프 구성요소(602)가 상기 제 1 유동관(301)에 부착되고, 상기 제 2 픽오프 구성요소(610)가 상기 제 2 유동관(302)에 부착되는 것을 특징으로 하는
    코리올리 유량계.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소는 실질적으로 동일한 질량을 갖도록 크기가 결정되는 것을 특징으로 하는
    코리올리 유량계.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 유동관(301)의 단부 노드(W') 및 상기 제 1 진동 드라이브 시스템 구성요소(C)와 상기 제 1 유동관의 조합 질량 중심(727)이 상기 대칭면(708)에 평행한 제 1 평형면(716) 상에 있으며,
    상기 제 2 유동관(302)의 단부 노드(W) 및 상기 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소(M)와 상기 제 2 유동관의 조합 질량 중심(714)이 상기 대칭면(708)에 평 행한 제 2 평형면(717) 상에 있는 것을 특징으로 하는
    코리올리 유량계.
  9. 대칭면을 중심으로 역 위상으로 진동되는 제 1 유동관 및 제 2 유동관; 및 각 유동관의 단부 노드를 연결하는 축선을 중심으로 각 유동관을 진동하게 하는 드라이브 시스템;을 포함하는 코리올리 유량계를 작동시키는 방법으로서,
    상기 제 1 유동관에 제 1 진동 드라이브 시스템 구성요소를 포함하는 제 1 진동 구성요소를 부착하는 단계; 및
    상기 제 2 유동관에 제 2 진동 드라이브 시스템을 포함하는 제 2 진동 구성요소를 부착하는 단계;를 포함하는 코리올리 유량계 작동 방법에 있어서,
    상기 제 1 진동 드라이브 시스템 구성요소와 상기 제 1 유동관의 관성 모멘트가 상기 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소와 상기 제 2 유동관의 관성 모멘트와 실질적으로 동일하도록, 상기 제 1 및 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소의 크기와 위치를 균등한 크기와 위치로 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    코리올리 유량계 작동 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    실질적으로 동일한 질량을 갖도록 상기 제 1 및 제 2 진동 드라이브 시스템의 크기를 정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    코리올리 유량계 작동 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 유동관의 단부 노드 및 상기 제 1 진동 드라이브 시스템 구성요소와 상기 제 1 유동관의 조합 질량 중심을 상기 대칭면에 평행한 제 1 평형면 상에 위치시키는 단계; 및
    상기 제 2 유동관의 단부 노드 및 상기 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소와 상기 제 2 유동관의 조합 질량 중심을 상기 대칭면에 평행한 제 2 평형면 상에 위치시키는 단계;를 더 포함하는
    코리올리 유량계 작동 방법.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    드라이버의 코일 구성요소를 포함하는 상기 제 1 진동 드라이브 시스템 구성요소를 상기 제 1 유동관에 부착하는 단계; 및
    상기 드라이버의 자석 구성요소를 포함하는 상기 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소를 상기 제 2 유동관에 부착하고 상기 코일 구성요소와 동축으로 정렬되는 단계;를 포함하는
    코리올리 유량계 작동 방법.
  13. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 진동 드라이브 시스템 구성요소가 제 1 픽오프 구성요소를 더 포함하고, 상기 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소가 제 2 픽오프 구성요소를 더 포함하며; 상기 방법이,
    상기 제 1 유동관에 제 1 픽오프 구성요소를 부착하는 단계; 및
    상기 제 2 유동관에 제 2 픽오프 구성요소를 부착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    코리올리 유량계 작동 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 픽오프 구성요소가 실질적으로 동일한 질량을 갖도록 크기를 정하는 단계;를 더 포함하는
    코리올리 유량계 작동 방법.
  15. 제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 유동관의 단부 노드 및 상기 제 1 진동 드라이브 시스템 구성요소와 상기 제 1 유동관의 조합 질량 중심을 상기 대칭면에 평행한 제 1 평형면 상에 위치시키는 단계; 및
    상기 제 2 유동관의 단부 노드 및 상기 제 2 진동 드라이브 시스템 구성요소와 상기 제 2 유동관의 조합 질량 중심을 상기 대칭면에 평행한 제 2 평형면 상에 위치시키는 단계;를 더 포함하는
    코리올리 유량계 작동 방법.
KR1020067023908A 2004-04-16 2004-04-16 힘 평형 방법 및 장치 KR100987103B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2004/011795 WO2005111550A1 (en) 2004-04-16 2004-04-16 Method and apparatus for force balancing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060134212A true KR20060134212A (ko) 2006-12-27
KR100987103B1 KR100987103B1 (ko) 2010-10-11

Family

ID=34957438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020067023908A KR100987103B1 (ko) 2004-04-16 2004-04-16 힘 평형 방법 및 장치

Country Status (12)

Country Link
US (1) US7628083B2 (ko)
EP (1) EP1735599B1 (ko)
JP (1) JP2007531892A (ko)
KR (1) KR100987103B1 (ko)
CN (1) CN100449277C (ko)
AR (1) AR048598A1 (ko)
AU (1) AU2004319616B2 (ko)
BR (1) BRPI0418687B1 (ko)
CA (1) CA2562284C (ko)
HK (1) HK1100695A1 (ko)
MX (1) MXPA06011730A (ko)
WO (1) WO2005111550A1 (ko)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8393233B2 (en) * 2006-10-13 2013-03-12 Guixian Lu Force meter
US7325461B2 (en) 2005-12-08 2008-02-05 Endress + Hauser Flowtec Ag Measurement transducer of vibration-type
CN101981416A (zh) 2008-03-25 2011-02-23 微动公司 双传感器振动流量计
AU2009243121B2 (en) * 2008-05-01 2012-01-12 Micro Motion, Inc. Vibratory flow meter for determining one or more flow fluid characteristics of a multi-phase flow fluid
BR112012003654B1 (pt) * 2009-05-26 2022-10-11 Micro Motion Inc Medidor de fluxo, e, método de formar o mesmo
NL1038047C2 (en) * 2010-06-16 2011-12-20 Berkin Bv Coriolis flowsensor.
EP2601487B1 (en) 2010-08-02 2021-11-03 Micro Motion, Inc. Method and apparatus for determining a temperature of a vibrating sensor component of a vibrating meter
IN2014CN03750A (ko) 2011-10-26 2015-09-25 Micro Motion Inc
JP5753527B2 (ja) * 2012-11-12 2015-07-22 マイクロ・モーション・インコーポレーテッドMicro MotionIncorporated コリオリ流量計及びそれを作動させる方法
DE102014109116A1 (de) * 2014-06-30 2015-12-31 Krohne Ag Coriolis-Massedurchflussmessgerät
WO2016048324A1 (en) * 2014-09-25 2016-03-31 Micro Motion, Inc. Flowmeter housing and related methods
AT516421B1 (de) * 2014-10-31 2016-07-15 Anton Paar Gmbh Verfahren und Messgerät zur Dichtemessung von fluiden Medien
CN110809709B (zh) * 2017-06-27 2022-02-11 高准公司 用于振动流量计的力补偿和相关方法
DE102018005197B3 (de) * 2018-06-29 2019-11-14 Rota Yokogawa Gmbh & Co. Kg Coriolis-Massendurchfluss- und Dichtemessgerät mit verringerter Druckabhängigkeit
US10782170B1 (en) * 2020-02-26 2020-09-22 IDEX India PVT. LTD Method and apparatus to balance a coriolis mass flow meter adding balancing weights by determining reaction forces
CN116097064A (zh) 2020-08-06 2023-05-09 高准有限公司 用于振动式流体计量器的换能器
CN118215824A (zh) 2021-11-12 2024-06-18 高准有限公司 包括流管缓冲器的振动型流体流量计

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4895031A (en) * 1985-08-29 1990-01-23 Micro Motion Inc. Sensor mounting for coriolis mass flow rate meter
US5048350A (en) 1989-12-05 1991-09-17 The Foxboro Company Electromagnetic driver and sensor
US5230254A (en) * 1992-01-22 1993-07-27 Ametek Aerospace Products Inc. Coriolis mass flowmeter with multiple vibrating tubes
US5323658A (en) * 1992-06-19 1994-06-28 Fuji Electric Co., Ltd. Coriolis mass flowmeter
CN1066819C (zh) * 1994-08-29 2001-06-06 微动公司 具有静止线圈的科里奥利流量计
US6230104B1 (en) * 1997-09-30 2001-05-08 Micro Motion, Inc. Combined pickoff and oscillatory driver for use in coriolis flowmeters and method of operating the same
EP0905488A3 (en) 1997-09-30 1999-04-21 Yokogawa Electric Corporation Coriolis mass flowmeter
JP3428563B2 (ja) 2000-04-26 2003-07-22 株式会社オーバル コリオリ質量流量計
EP1248084B1 (de) * 2001-04-05 2017-05-31 Endress + Hauser Flowtec AG Coriolis-Massedurchfluss-Aufnehmer mit zwei gebogenen Messrohren
EP1260798A1 (de) * 2001-05-23 2002-11-27 Endress + Hauser Flowtec AG Messwandler vom Vibrationstyp
JP2004117087A (ja) * 2002-09-25 2004-04-15 Yokogawa Electric Corp コリオリ質量流量計
MXPA05011151A (es) * 2003-04-17 2005-12-14 Micro Motion Inc Metodo y aparato de balanceo de fuerza de flujometro de coriolis.

Also Published As

Publication number Publication date
CN1942742A (zh) 2007-04-04
EP1735599A1 (en) 2006-12-27
KR100987103B1 (ko) 2010-10-11
CN100449277C (zh) 2009-01-07
US7628083B2 (en) 2009-12-08
AU2004319616A1 (en) 2005-11-24
JP2007531892A (ja) 2007-11-08
HK1100695A1 (en) 2007-09-28
WO2005111550A1 (en) 2005-11-24
CA2562284C (en) 2012-11-13
AR048598A1 (es) 2006-05-10
EP1735599B1 (en) 2019-11-06
CA2562284A1 (en) 2005-10-16
MXPA06011730A (es) 2007-01-25
BRPI0418687A (pt) 2007-06-12
US20090100939A1 (en) 2009-04-23
AU2004319616B2 (en) 2010-06-17
BRPI0418687B1 (pt) 2019-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100987103B1 (ko) 힘 평형 방법 및 장치
JP5205474B2 (ja) 改良されたバランスシステムを備えるコリオリ流量計
KR20100099321A (ko) 코리올리 유량계에서 힘의 균형을 맞추기 위한 장치 및 방법
JP6416092B2 (ja) 改良されたメータゼロに関するコリオリ流量計および方法
JP5999870B2 (ja) コリオリ式質量流量計
KR101563863B1 (ko) 균형 부재를 포함하는 유량계
JP4939408B2 (ja) 流れに対する密度の影響を排除するための分割式バランスウエイト
JP5096365B2 (ja) 振動型測定変換器
KR101817537B1 (ko) 진동계용 방법 및 장치
RU2351901C2 (ru) Способ и средство для балансировки
JP5753527B2 (ja) コリオリ流量計及びそれを作動させる方法
RU2348906C2 (ru) Разделенные уравновешивающие грузы для устранения влияния плотности на измерение расхода
RU2316734C2 (ru) Способ и устройство для силового уравновешивания расходомера кориолиса
PL216207B1 (pl) Przepływomierz Coriolisa i sposób wyważania przepływomierza Coriolisa
JP2017083465A (ja) 改良されたメータゼロに関するコリオリ流量計および方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130926

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140923

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150923

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160923

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170926

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180921

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190925

Year of fee payment: 10