MX2015003249A - Densitometro vibratorio con un miembro vibratorio mejorado. - Google Patents

Abstract

Se proporciona un miembro vibratorio (500) para un densitámetro vibratorio (800). El miembro vibratorio (500) incluye una superficie interior (531) con una o más porciones arqueadas (730). La superficie interior (531) del miembro vibratorio (500) también incluye una o más porciones elevadas (530) dimensionadas y localizadas para aumentar una separación de frecuencia entre una frecuencia resonante de un modo impulsor vibratorio deseado y una frecuencia resonante de uno o más modos vibratorios no deseados.

Description

DENSITÓMETRO VIBRATORIO CON UN MIEMBRO VIBRATORIO MEJORADO Campo de la Invención Las modalidades descritas a continuación se refieren a, densitómetros vibratorios, y más particularmente, a un densitómetro vibratorio con un miembro vibratorio para un densitómetro vibratorio que tiene separación de modo vibratorio mejorada.

Antecedentes de la Invención Los densitómetros son generalmente conocidos en la téenica y se utilizan para medir una densidad de un fluido. El fluido puede comprender un líquido, un gas, un líquido con partículas suspendidas y/o gas arrastrado, o una combinación de los mismos. Aunque existen varios tipos de densitómetros que operan de conformidad con diferentes principios, un tipo de densitómetro que ha recibido gran éxito comercial es un densitómetro vibratorio. Los densitómetros vibratorios pueden comprender un miembro vibratorio, tal como un cilindro, un conducto, una tubería, un tubo, etc. que está expuesto a un fluido bajo prueba. Un ejemplo de un densitómetro vibratorio comprende un conducto montado en voladizo con un extremo de entrada acoplada a una tubería existente u otra estructura y el extremo de salida de salida libre para vibrar. Alternativamente, tanto la entrada como la salida pueden fijarse con la porción del conducto entre la entrada y salida Ref . 254972 de que vibran. El conducto puede vibrar a resonancia y la frecuencia resonante puede medirse. Como se conoce generalmente en la téenica, la densidad de fluido bajo prueba puede determinarse al medir la frecuencia resonante reducida del conducto. De conformidad con principios bien conocidos, la frecuencia resonante del conducto variará inversamente con la densidad del fluido que contacta el conducto. Por lo tanto, aunque algunos densitómetros vibratorios son capaces de medir una densidad de un líquido, amortiguación viscosa causada por el líquido sobre el exterior del cilindro puede reducir las capacidades de medición de densitómetros vibratorios. Densitómetros vibratorios líquidos de esa forma utilizan tuberías o tubos vibratorios que tienen el fluido únicamente en el interior, mientras que densitómetros vibratorios de gas típicamente son sumergidos en el fluido, teniendo gas tanto en el interior como en el exterior del cilindro. Por lo tanto, típicamente, se utilizan densitómetros vibratorios para medir una densidad de un gas.

La Figura 1 muestra un densitómetro 10 sumergido de la técnica previa. El densitómetro 10 de la técnica previa puede estar configurado para medir una densidad de un fluido, tal como un líquido o un gas, por ejemplo. El densitómetro 10 incluye un alojamiento 11 con un miembro vibratorio 12 localizado al menos parcialmente dentro del alojamiento 11. Una porción del alojamiento 11 está recortada para mostrar el miembro vibratorio 12. El densitómetro 10 puede ser colocado en línea con una tubería existente, por ejemplo. Alternativamente, el alojamiento 11 puede comprender extremos cerrados con aberturas para recibir una muestra de fluido, por ejemplo. Por lo tanto, aunque no se muestran bridas, en muchos casos, el alojamiento 11 del miembro vibratorio 12 puede incluir bridas u otros miembros para acoplar operativamente el densitómetro 10 a una tubería o dispositivo de suministro de fluido similar en una forma hermética. De conformidad con el ejemplo mostrado, el miembro vibratorio 12 es montado en voladizo al alojamiento 11. El miembro vibratorio 12 es mostrado acoplado al alojamiento 11 en un extremo de entrada 13 con el extremo de salida 14 libre para vibrar.

De conformidad con el ejemplo mostrado, el miembro vibratorio 12 también incluye una pluralidad de aberturas de fluido 15 cerca del extremo de entrada 13. Las aberturas de fluido 15 pueden proporcionarse para permitir que algo del fluido que ingresa al densitómetro 10 fluya entre el alojamiento 11 y el miembro vibratorio 12. Por lo tanto, el fluido contacta el interior así como las superficies exteriores del miembro vibratorio 12. Esto es particularmente útil cuando el fluido bajo prueba comprende un gas debido a que se expone una mayor área de superficie a gas. En otros ejemplos, pueden proporcionarse aberturas en el alojamiento 11 para exponer el fluido bajo prueba a la superficie exterior del miembro vibratorio 12 y por lo tanto, las aberturas 15 no se requieren en el miembro vibratorio 12.

Además mostrado en la Figura 1 está un impulsor 16 y un sensor vibratorio 17 colocados dentro de un cilindro 50. El impulsor 16 y sensor vibratorio 17 se muestran como comprendiendo combinaciones de imán/bobina, que son bien conocidos en la téenica. Si se proporciona una corriente eléctrica a la bobina, se induce un campo magnético en el miembro vibratorio 12 causando que el miembro vibratorio 12 vibre. De manera inversa, la vibración del miembro vibratorio 12 induce un voltaje en el sensor vibratorio 17. El impulsor 16 recibe una señal impulsora de un componente electrónico de medidor 18 con el fin de hacer vibrar el medidor vibratorio 12 en una de sus frecuencias resonantes en uno de una pluralidad de modos de vibración, incluyendo, por ejemplo, tipo de flexión, torsión, radial, o acoplado simple. El sensor vibratorio 17 detecta la vibración del medidor vibratorio 12, incluyendo la frecuencia a la cual el miembro vibratorio 12 está vibrando y envía la información de vibración al componente electrónico de medidor 18 para procesamiento. A medida que el medidor vibratorio 12 vibra, el fluido que contacta a la pared del miembro vibratorio vibra junto con el miembro vibratorio 12. La masa agregada del fluido que contacta el miembro vibratorio 12 desciende a la frecuencia resonante. La frecuencia resonante nueva, inferior del miembro vibratorio 12 se utiliza para determinar la densidad del fluido como se conoce generalmente en la téenica de conformidad con una correlación previamente determinada, por ejemplo.

Como se conoce generalmente, para obtener mediciones de densidad precisa, la frecuencia resonante utilizada para medir la densidad del fluido debe ser muy estable. Esto es particularmente verdadero cuando el fluido comprende un gas a medida que la frecuencia resonante cambia por una cantidad menor comparada con un líquido. Un acercamiento en la técnica previa para lograr la estabilidad deseada es hacer vibrar el medidor vibratorio 12 en un modo de vibración radial. En contraste a un modo de vibración de flexión, por ejemplo, en donde el eje longitudinal del miembro vibratorio se traslada y/o gira lejos de su posición de descanso, en un modo de vibración radial, el eje longitudinal del miembro vibratorio permanece esencialmente estacionario mientras al menos una parte de la pared del miembro vibratorio se traslada y/o gira desde su posición de descanso. Se prefieren modos de vibración radial en densitómetros de conducto rectos, tal como el densitómetro 10 de la técnica previa mostrado en la Figura 1 debido a que modos de vibración radiales son de auto-balance y de esa forma, las características de montaje del miembro vibratorio no son tan críticas comparado con algunos otros modos de vibración. Un modo de vibración radial ilustrativo es un modo de vibración radial de tres lóbulos. Un ejemplo del cambio en forma de la pared de miembro vibratorio durante un modo de vibración radial de tres lóbulos se muestra en la Figura 3.

Si el miembro vibratorio 12 tiene una forma transversal perfectamente redonda y tiene un grosor de pared perfectamente uniforme, hay únicamente un modo de vibración radial de tres lóbulos. Sin embargo, debido a tolerancias de diseño, esto es usualmente impráctico. En consecuencia, cuando un fabricante intenta hacer un miembro vibratorio 12 perfectamente redondo con un grosor de pared perfectamente uniforme, resultan pequeñas imperfecciones en dos vibraciones radiales de tres lóbulos que vibran a diferentes frecuencias resonantes, que están muy cerca entre sí. El modo vibratorio radial de tres lóbulos con la frecuencia resonante inferior vibrará con los picos y valles como se muestra en la Figura 3 alineados con las porciones con pared más delgada mientras la frecuencia superior vibrará con los picos y valles en las porciones de pared más gruesas. La separación de frecuencia entre los dos modos típicamente es muy pequeña y puede ser menor que un hertzio. Con dos frecuencias resonantes tan cerca, una determinación de densidad es impráctica debido a que un operador frecuentemente no será capaz de distinguir las frecuencias vibratorias para determinar qué modo está siendo impulsado en vibración y de esa forma, la densidad correcta.

En algunos densitómetros de la téenica previa, este problema es abordado al sintonizar el modo radial de manera que tenga al menos una separación de frecuencia mínima entre los dos modos vibratorios radiales de tres lóbulos así como a partir de los otros modos vibratorios, tal como los modos de dos lóbulos o los modos de cuatro lóbulos. Aunque la sincronización puede lograrse de conformidad con una variedad de técnicas, un método de sintonización del acercamiento de la técnica previa es al esmerilar la pared del miembro vibratorio en tiras axialmente alineadas de manera que el miembro vibratorio tenga diferentes grosores en diferentes regiones circunferenciales. Esto se muestra en la Figura 1, y en más detalle en la Figura 2.

La Figura 2 muestra el miembro vibratorio 12 tomado a lo largo de la línea 2-2 de la Figura 1. La Figura 2 se muestra con ángulos de referencia también. Los ángulos de referencia se toman en donde el impulsor 16 y el sensor vibratorio 17 están colocados en 0o. Sin embargo, los ángulos son simplemente mostrados como un ejemplo y pueden utilizarse otros ángulos de coordenada de referencia.

Como se muestra, el miembro vibratorio 12 comprende grosores de pared variables alrededor de la circunferencia del conducto. Por ejemplo, el miembro vibratorio 12 puede comprender originalmente un grosor Ti. El impulsor 16 y el sensor vibratorio 17 están centrados en una de estas regiones de pared gruesa. Partiendo aproximadamente a 15° y separándose uniformemente alrededor de la circunferencia del miembro vibratorio 12 en intervalos de aproximadamente 30°, seis regiones de la pared del miembro vibratorio 12 se esmerilan a un grosor T2, que es menor que Ti. Típicamente, el grosor de la pared se reduce al utilizar un mandril que tiene segmentos móviles movidos en posición mediante presión hidráulica. Cuando el mandril es presurizado, los segmentos móviles se mueven fuera de la cantidad requerida para contactar el miembro vibratorio 12 y las regiones más delgadas son esmeriladas. Al esmerilar el grosor de pared del miembro vibratorio en varias regiones circunferenciales, las frecuencias resonantes de los dos modos de vibración radial de tres lóbulos se separan entre sí. Con la separación entre las regiones delgadas siendo aproximadamente 30°, el modo radial de tres lóbulos de frecuencia superior se desplazará del modo radial de tres lóbulos de frecuencia inferior por aproximadamente 15°. En un ejemplo, el modo vibratorio de tres lóbulos de frecuencia inferior librará con los picos y valles centrados sobre las porciones delgadas y gruesas mientras el modo radial vibratorio de tres lóbulos de frecuencia superior tendrá los picos y valles a la mitad entre las regiones delgadas y gruesas.

El proceso mencionado anteriormente tiene varios problemas. El mandril hidráulico está en el límite de su capacidad dimensional. En otras palabras, el esmerilado necesita ser extremadamente precisa y frecuentemente está cerca o incluso más allá de las capacidades de diseño del mandril hidráulicamente operado. Además, la repetitividad de la operación esmerilada es casi imposible. Por ejemplo, si un cliente desea tener un tubo vibratorio con una frecuencia resonante especificada que también esté separada de la siguiente frecuencia de modo más cercano por una cantidad predeterminada, el fabricante debe esmerilar las áreas delgadas del tubo vibratorio al revisar la frecuencia. Si las frecuencias no son como se desean, se requiere esmerilado adicional. Este proceso continúa hasta que se logran las frecuencias deseadas. Sin embargo, frecuentemente, durante la operación de esmerilado, las frecuencias deseadas son saltadas debido a esmerilado excesivo del tubo. La parte entonces debe desecharse y el proceso inicia de nuevo. Como se puede apreciar, la operación de esmerilado no mejora aún la situación de fabricación ideal.

Por lo tanto, existe una necesidad de un método y aparato para mejorar densitómetros vibratorios. Específicamente, existe una necesidad de un densitómetro vibratorio con separación de modo de vibración de frecuencia resonante aumentada mientras se mantiene un rendimiento de producto superior. La presente invención resuelve estos y otros problemas y se logra un avance en la téenica.

Sumario de la Invención Se proporciona un miembro vibratorio para un densitómetro vibratorio de conformidad con una modalidad. El miembro vibratorio incluye una superficie interior con una o más porciones arqueadas. De conformidad con una modalidad, la superficie interior además incluye una o más porciones elevadas dimensionadas y localizadas para aumentar una separación de frecuencia entre una frecuencia resonante de un modo impulsor vibratorio deseado y una frecuencia resonante de uno o más modos vibratorios no deseados.

Se proporciona un densitómetro vibratorio de conformidad con una modalidad. De conformidad con una modalidad, el densitómetro vibratorio comprende un alojamiento y un miembro vibratorio localizado al menos parcialmente dentro del alojamiento. De conformidad con una modalidad, el miembro vibratorio comprende una superficie interior con una o más porciones arqueadas y una o más porciones elevadas dimensionadas y localizadas para aumentar una separación de frecuencia entre una frecuencia resonante de un modo impulsor vibratorio deseado y una frecuencia resonante de uno o más modos vibratorios no deseados.

Se proporciona un método para formar un densitómetro vibratorio incluyendo un medidor vibratorio adaptado para hacer vibrar una o más frecuencias resonantes de conformidad con una modalidad. El método comprende un paso de formar una superficie interior del miembro vibratorio con una o más porciones arqueadas y una o más porciones elevadas dimensionadas y localizadas para aumentar una separación de frecuencia entre una frecuencia resonante de un modo impulsor vibratorio deseado y una frecuencia resonante de uno o más modos vibratorios no deseados.

Aspectos De conformidad con un aspecto, un miembro vibratorio para un densitómetro vibratorio comprende: una superficie interior que incluye: una o más porciones arqueadas; y una o más porciones elevadas dimensionadas y localizadas para aumentar una separación de frecuencia entre una frecuencia resonante de un modo impulsor vibratorio deseado y una frecuencia resonante de uno o más modos vibratorios no deseados.

Preferiblemente, el modo impulsor deseado comprende un primer modo vibratorio radial de tres lóbulos y un modo vibratorio no deseado comprende un segundo modo vibratorio radial de tres lóbulos.

Preferiblemente, la una o más porciones elevadas extienden toda la longitud del miembro vibratorio.

Preferiblemente, la uno o más porciones arqueadas comprenden un primer grosor, Di, la una o más porciones elevadas comprenden un segundo grosor D2, en donde Di es menor que D2.

De conformidad con otro aspecto, un densitómetro vibratorio comprende: un alojamiento: un miembro vibratorio localizado al menos parcialmente dentro del alojamiento y que incluye: una superficie interior con una o más porciones arqueadas y una o más porciones elevadas dimensionadas y localizadas para aumentar una separación de frecuencia entre una frecuencia resonante de un modo impulsor vibratorio deseado y una frecuencia resonante de uno o más modos vibratorios no deseados.

Preferiblemente, el miembro vibratorio comprende un primer extremo montado en voladizo al alojamiento de manera que un segundo extremo opuesto al primer extremo está libre para vibrar.

Preferiblemente, el densitómetro vibratorio además comprende un impulsor y uno o más sensores configurados para hacer vibrar el miembro vibratorio con respecto al alojamiento.

Preferiblemente, el modo impulsor vibratorio deseado comprende un primer modo vibratorio radial de tres lóbulos y un modo vibratorio no deseado comprende un segundo modo vibratorio radial de tres lóbulos.

Preferiblemente, la una o más porciones elevadas extiende toda la longitud del miembro vibratorio.

Preferiblemente, la una o más porciones arqueadas comprenden un primer grosor, Di, y la una o más porciones elevadas comprenden un segundo grosor, D2, en donde Di es menor que D2- De conformidad con un aspecto, un método para formar un densitómetro vibratorio que incluye un miembro vibratorio adaptado para vibrar a una o más frecuencias resonantes, comprende un paso de: formar una superficie interior del miembro vibratorio con una o más porciones arqueadas y una o más porciones elevadas dimensionadas y localizadas para aumentar una frecuencia de separación entre una frecuencia resonante de un modo impulsor vibratorio deseado y una frecuencia resonante de uno o más modos vibratorios no deseados.

Preferiblemente, el modo impulsor vibratorio deseado comprende un primer modo vibratorio radial de tres lóbulos y un modo vibratorio no deseado comprende un segundo modo vibratorio radial de tres lóbulos.

Preferiblemente, el paso de formar la superficie interior comprende extender la una o más porciones elevadas toda la longitud del miembro vibratorio.

Preferiblemente, el paso de formar la superficie interior comprende formar la una o más porciones arqueadas con un primer grosor, Di, y formar la una o más porciones elevadas con un segundo grosor, D2, en donde Di es menor que D2.

Preferiblemente, el método además comprende un paso de acoplar un primer extremo del miembro vibratorio a un alojamiento de manera que al menos una porción del miembro vibratorio esté localizado dentro del alojamiento.

Preferiblemente, el paso de acoplar comprende montar en voladizo el primer extremo al alojamiento de manera que un segundo extremo del miembro vibratorio opuesto al primer extremo esté libre para vibrar.

Preferiblemente, el método además comprende pasos de colocar un impulsor y uno o más sensores vibratorios cerca del miembro vibratorio para inducir y detectar vibraciones del miembro vibratorio.

Preferiblemente, el paso de formar comprende cortar la una o más porciones arqueadas y una o más porciones elevadas utilizando torneado de descarga eléctrica de alambre.

Breve Descripción de las Figuras La Figura 1 muestra un densitómetro vibratorio de la téenica previa.

La Figura 2 muestra un miembro vibratorio de la técnica previa.

La Figura 3 muestra una vibración radial de tres lóbulos.

La Figura 4 muestra un cilindro de conformidad con una modalidad.

La Figura 5 muestra un miembro vibratorio para un densitómetro de conformidad con una modalidad.

La Figura 6 muestra un núcleo interior removido del cilindro para formar el miembro vibratorio.

La Figura 7 muestra una vista transversal del miembro vibratorio de conformidad con una modalidad.

La Figura 8 muestra un densitómetro de conformidad con una modalidad.

Descripción Detallada de la Invención Las Figuras 4-8 y la siguiente descripción ilustran ejemplos específicos para enseñar a aquellos téenicos en la materia como hacer y utilizar el mejor modo de modalidades de un densitómetro vibratorio. Para el propósito de enseñar principios inventivos, se han simplificado u omitido algunos aspectos convencionales. Aquellos técnicos en la materia apreciaran variaciones de estos ejemplos que caen dentro del alcance de la presente descripción. Aquellos técnicos en la materia apreciaran que las características descritas a continuación pueden combinarse en varias formas para formar múltiples variaciones del densitómetro vibratorio. Como un resultado, las modalidades descritas a continuación no están limitadas a los ejemplos específicos descritos a continuación, sino únicamente por las reivindicaciones y sus equivalentes.

La Figura 4 muestra un cilindro 400 de conformidad con la modalidad. El cilindro 400 está formado como la etapa inicial de un miembro vibratorio 500 (ver Figura 5) y utilizado en un densitómetro vibratorio 800 (ver Figura 8). El cilindro 400 comprende un extremo de entrada 413, que está diseñado para acoplarse a un alojamiento 801 para forma parte del densitómetro vibratorio 800 en un extremo de salida 414, que está libre para vibrar una vez instalado en el alojamiento 801. De conformidad con una modalidad, el cilindro 400 comprende una porción de tubo vibratorio 415 con un grosor 416 aproximadamente uniforme. La porción de tubo vibratorio 415 es la porción del cilindro 400 que está libre para vibrar durante uso y no está acoplada al alojamiento 801. La porción de tubo vibratorio 415 comprende una superficie transversal exterior generalmente circular y una superficie transversal interior generalmente circular.

Como se discutió anteriormente, aunque fabricantes intentan crear el grosor 416 de la porción de tubo perfectamente uniforme, las tolerancias de máquina típicamente no proporcionan grosores perfectamente uniformes alrededor de toda la circunferencia del cilindro 400. En consecuencia, dos o más modos radiales de vibración frecuentemente se traslapan y hacen cálculos de densidad imprácticos. Adicionalmente, el cilindro 400 no está listo para mediciones de densidad debido a que el grosor promedio 4 416 es mayor que lo deseado. Por lo tanto, se desea un cilindro más delgado para mediciones de densidad.

La Figura 5 muestra un miembro vibratorio 500 de conformidad con una modalidad. El miembro vibratorio 500 puede utilizarse en el densitómetro vibratorio 800, por ejemplo. De conformidad con una modalidad, el miembro vibratorio 500 puede ser formado al remover al menos una porción del cilindro 400. Se debe apreciar que aunque el miembro vibratorio 500 se muestra y describe como estando formado a partir del cilindro 400, el miembro vibratorio 500 puede comprender otras formas transversales, tal como cuadrada o rectangular, por ejemplo. De conformidad con una modalidad, un núcleo interior 600 (ver Figura 6) se remueve del sino 400, adelgazando con ello las paredes del cilindro 400 para formar el miembro vibratorio 500.

De conformidad con una modalidad, el núcleo interior 600 puede removerse utilizando torneado de descarga eléctrica (EDM, por sus siglas en inglés) de alambre. EDM de alambre generalmente se conoce y puede utilizarse para corte repetible de varios materiales conductores en donde se necesita precisión extrema. EDM de alambre típicamente se utiliza en donde téenicas de corte tradicionales, tal como esmerilado, molienda, perforación, etc. no pueden lograr la precisión o formas deseadas. Aunque pueden utilizarse otras téenicas de corte, EDM de alambre puede proporcionar corte extremadamente preciso y repetible. La precisión de corte actual es conocida para estar dentro de 0.004 mm (0.00016 pulgadas) con la trayectoria de corte únicamente restringida por el diámetro de alambre utilizado.

Con referencia a las Figuras 5 y 6, de conformidad con una modalidad, el proceso de EDM de alambre que utiliza un alambre 550 que se retiene por dos guías 551, 552, que ambas están acopladas a un controlador (no mostrado) como se conoce generalmente en la técnica. Generalmente, el cilindro 400 y alambre 550 se sumergen en un material dieléctrico, tal como agua desionizada, que ayuda en la conductividad. Con el alambre 550 alimentado a través del centro axial del cilindro 400, un núcleo interior 600 del cilindro 400 puede reportarse por el alambre 550 dejando el miembro vibratorio 500. Como se puede observar en la Figura 6, el núcleo interior 600 comprende un espacio 601 en donde el alambre 550 inicialmente penetra el cilindro 400 desde el centro ahuecado 602. El núcleo del cilindro 600 puede ser recortado debido al arco eléctrico entre el alambre 550 y el material conductor, en este caso el cilindro 400 y el núcleo interior 600. Este arqueado remueve piezas muy pequeñas del material conductor, que se lavan por el fluido dieléctrico. Debido, en parte, a las piezas muy pequeñas del material conductor que se rompen a la vez, pueden hacerse cortes muy precisos, que típicamente no son factibles utilizan las téenicas de corte. Frecuentemente, las tolerancias de los cortes son solo ligeramente mayores que el diámetro del alambre 550.

Como es bien sabido, el uso de EDM de alambre no está limitado a corte cilindrico. Más bien, pueden crearse formas complejas utilizando EDM de alambre, que puede programarse en un sistema de procesamiento para hacer las formas repetibles y precisas. Por lo tanto, en lugar del núcleo interior 600 que simplemente comprende un cilindro más pequeño, pueden formarse una o más porciones elevadas 530 sobre la superficie interior 551 del miembro vibratorio 500. De conformidad con una modalidad, la una o más porciones elevadas 530 pueden extenderse sustancialmente en toda la longitud del miembro vibratorio 500. De conformidad con otra modalidad, la una o más porciones elevadas 530 pueden extenderse sólo parcialmente a lo largo de la longitud del miembro vibratorio 500. Tal configuración puede hacerse posible al estrechar las porciones elevadas 530 en donde un grosor máximo de la porción elevada 530 estaría en el extremo de salida 514, por ejemplo, mientras la porción elevada 530 se estrecha al grosor cero a medida que se aproxima al extremo de entrada 513, por ejemplo. Se debe apreciar, sin embargo, que en otras modalidades, la orientación podría invertirse en donde el grosor máximo está cerca del extremo de entrada 513. Sin embargo, tal orientación limitaría la efectividad de las porciones elevadas 530 a medida que el extremo de entrada 513 se acopla al alojamiento 801 (ver Figura 8).

De conformidad con una modalidad, la una o más porciones elevadas 530 comprenden áreas de grosor aumentado en el miembro vibratorio 500. Esto puede observarse mejor al consultar la Figura 7.

La Figura 7 muestra una vista transversal del miembro vibratorio 500 de conformidad con una modalidad tomada a lo largo de la línea 7-7 de la Figura 5. Como se puede apreciar, aunque el alambre 550 recorta el núcleo interior 600 de cilindro 700, el alambre 550 podría desplazarse a lo largo de una trayectoria generalmente arqueada para formar una circunferencia interior uniforme del miembro vibratorio 500. Sin embargo, de conformidad con una modalidad, en lugar de desplazarse únicamente a una trayectoria arqueada, durante el desplazamiento de alambre alrededor de la superficie interior 531 del miembro vibratorio 500, el alambre 550 puede recortar una o más porciones elevadas 530 y una o más porciones arqueadas 730. En la Figura 7, se muestran seis porciones elevadas 530, que están espaciadas aproximadamente 60° en el centro. Sin embargo, en algunas modalidades, pueden proporcionarse menos de seis porciones elevadas 530. Como se puede observar, las porciones elevadas 530 comprenden áreas de grosor aumentado debido al alambre 550 rompiéndose en la trayectoria arqueada y cortando ya sea una sección recta de la superficie interior 531 del miembro vibratorio 500 o una protuberancia de proyección en la superficie interior 531 mientras la superficie exterior 529 permanece sustancialmente formada de manera cilindrica (forma transversal circular). Las cinco porciones elevadas superiores 530 se muestran como siendo secciones rectas mientras las porciones elevadas inferiores 530 se muestran como comprendiendo una protuberancia de proyección que se extiende hacia adentro al centro radial del miembro vibratorio 500. En cualquier situación, las porciones elevadas 530 resultan en las porciones elevadas 530 comprimiendo un ancho, W y un grosor máximo de D2mientras las porciones arqueadas 730 del miembro vibratorio 500 comprenden un grosor de promedio de Di, que es menor que D2. De conformidad con una modalidad, las porciones elevadas 530 pueden ser dimensionadas y localizadas para aumentar una separación de frecuencia entre una frecuencia resonante de la vibración de modo impulsor deseada y una frecuencia resonante de al menos un segundo modo vibratorio. Como se discutió anteriormente, como un ejemplo, las porciones elevadas 530 pueden ser dimensionadas y localizadas para aumentar una separación de frecuencia entre el modo radial de tres lóbulos de frecuencia inferior y el modo radial de tres lóbulos de frecuencia superior. El tamaño y ubicación de las porciones elevadas 530 puede determinarse durante un proceso de prueba inicial utilizando análisis de elemento finito, por ejemplo.

Como se puede observar en la Figura 6, la divergencia desde la trayectoria arqueada también es visible en la superficie exterior del núcleo interior 600 como porciones planas 630. Se debe apreciar que los anchos y grosores de las porciones elevadas 530 y las porciones planas 630 no se muestran a escala en las figuras. Los tamaños particulares de las porciones elevadas 530 y porciones planas 630 pueden variar y en algunas modalidades son tan pequeños que apenas pueden ser visibles a simple vista. Por lo tanto, los tamaños de los componentes mostrados en las figuras de ninguna forma deben limitar el alcance de la presente modalidad.

De conformidad con una modalidad, las porciones elevadas 530, que resultan en grosor aumentado del miembro vibratorio 500, pueden separar una frecuencia de modo impulsor deseada desde una o más frecuencias de modo vibratorio no deseadas. Por ejemplo, la una o más porciones elevadas 530 y la una o más porciones arqueadas 730 pueden separar el modo de vibración radial de tres lóbulos de frecuencia inferior del modo de vibración radial de tres lóbulos de frecuencia superior. El grosor aumentado, D2, de las porciones elevadas 530 puede centrar los picos y valles del modo de vibración radial de tres lóbulos de frecuencia inferior en las porciones elevadas 530 mientras el modo de vibración radial de tres lóbulos de frecuencia superior tendrá picos y valles a la mitad entre los centros de las porciones elevadas 530 y las porciones arqueadas 730. De conformidad con una modalidad, el ancho, W, y el grosor, D2 pueden ajustarse para proporcionar la separación de frecuencia deseada. De conformidad con una modalidad, la separación de frecuencia entre el modo impulsor deseado y modos no deseados será al menos una cantidad de umbral. Por ejemplo, algunas modalidades pueden requerir que el modo de vibración radial de tres lóbulos de frecuencia inferior esté separado del siguiente modo de vibración más cercano por al menos 10 Hz. Sin embargo, se debe apreciar, que 10 Hz simplemente es un ejemplo y la separación de frecuencia particular variará de una aplicación a otra y de ninguna forma debe limitar las reivindicaciones que siguen.

La Figura 8 muestra un densitómetro vibratorio 800 de conformidad con una modalidad. El densitómetro vibratorio 800 puede estar configurado para determinar una densidad de fluido, tal como un gas, un líquido, un líquido con gas arrastrado, un líquido con partículas suspendidas, o una combinación de los mismos. Debido a amortiguación viscosa, el densitómetro vibratorio típicamente se utiliza para medir una densidad de un gas en lugar de una densidad de un líquido.

De conformidad con una modalidad, el densitómetro vibratorio 800 incluye el miembro vibratorio 500 que incluye la una o más porciones elevadas 530 y la una o más porciones arqueadas 730 formadas sobre la superficie interior 531. Como se muestra en la Figura 8, el extremo de entrada 530 puede ser acoplado al alojamiento 801 mientras el extremo de entrada 514 está libre para vibrar. Además visible en la Figura 8 está una pluralidad de aperturas 515, que pueden proporcionar trayectorias de comunicación de fluido para el fluido bajo prueba para que alcance la superficie exterior del miembro vibratorio 500. Se debe apreciar que las aberturas 515 son opcionales.

De conformidad con una modalidad, el densitómetro vibratorio 500 además puede incluir uno o más impulsores 516 y uno o más sensores vibratorios 517, que pueden acoplarse a una torre central 550. El impulsor 516 puede adaptarse para hacer vibrar el miembro vibratorio 500 en uno o más modos vibratorios. Aunque el impulsor 516 se muestra localizado dentro de la torre central 550 colocada dentro del miembro vibratorio, en algunas modalidades, el impulsor 516 está colocado entre el alojamiento 801 y el miembro vibratorio 500 por ejemplo. Además, se debe apreciar que aunque el impulsor 516 se muestra colocado más cerca el primer extremo 513, el impulsor 516 puede colocarse en cualquier ubicación deseada.

De conformidad con una modalidad, el impulsor 516 puede recibir una señal eléctrica del componente electrónico de medidor 518 a través de conductores 519. De conformidad con una modalidad, el impulsor 516 puede centrarse sobre una de las porciones elevadas 530, por ejemplo.

De conformidad con una modalidad, el densitómetro vibratorio 800 también puede incluir un sensor vibratorio 517. Aunque el sensor vibratorio 517 se muestra alineado coaxialmente con el impulsor 516, en otras modalidades, el sensor vibratorio 517 puede acoplarse al miembro vibratorio 500 en otras ubicaciones. El sensor vibratorio 517 puede transmitir una señal al componente electrónico de medidor 518 a través del conductor 519. El componente electrónico de medidor 518 puede procesar las señales recibidas por el sensor vibratorio 517 para determinar una frecuencia resonante del medidor vibratorio 500. Si está presente un fluido bajo prueba, la frecuencia resonante del medidor vibratorio 500 cambiará inversamente proporcional a la densidad de fluido como se conoce en la téenica. El cambio proporcional puede determinarse durante una calibración inicial, por ejemplo. En la modalidad mostrada, el sensor vibratorio 517 también comprende una bobina. El sensor vibratorio 517 similar al impulsor 516; sin embargo, aunque el impulsor 516 recibe una corriente para inducir una vibración de medidor vibratorio 500, el sensor vibratorio 517 utiliza el movimiento del miembro vibratorio 500 creado por el impulsor 516 para inducir un voltaje. Controladores y sensores de bobina son bien conocidos en la téenica y se omite una discusión adicional de su operación para brevedad de la descripción. Además, se debe apreciar que el impulsor 516 y el sensor vibratorio 517 no están limitados a bobinas, sino más bien pueden comprender una variedad de otros componentes vibratorios bien conocidos, tal como sensores piezo-eléctricos, por ejemplo. Por lo tanto, la presente modalidad de ninguna forma debe estar limitada a bobinas. Además, aquellos técnicos en la materia reconocerán fácilmente que la colocación particular del impulsor 516 y sensor 517 puede alterarse mientras permanece dentro del alcance de la presente modalidad.

Las modalidades descritas anteriormente proporcionan un medidor vibratorio 500 para un densitómetro vibratorio 800, que mejora la separación de frecuencia entre una frecuencia resonante de modo impulsor deseada y una o más frecuencias no deseadas. En el ejemplo proporcionado, la frecuencia de modo impulsor deseada comprende la frecuencia vibratoria de modo radial de tres lóbulos; sin embargo, las modalidades son igualmente aplicables a otros modos vibratorios. Diferente a miembros vibratorios de la técnica previa, que esmerilan la superficie exterior del miembro vibratorio en un intento por lograr separación de frecuencia, las modalidades descritas anteriormente recortan de manera precisa una o más porciones elevadas 530 dentro de una superficie interior 531 del miembro vibratorio 500. Por lo tanto, aunque la superficie exterior 529 permanece formada sustancialmente de manera cilindrica, la superficie interior 531 comprende una o más porciones elevadas 530 y una o más porciones arqueadas 730. La una o más porciones elevadas 530 pueden dimensionarse y localizarse para separar la frecuencia impulsora de una o más frecuencias no deseadas como se discutió anteriormente.

Las descripciones detalladas de las modalidades anteriores son descripciones no exhaustivas de todas las modalidades contempladas por los inventores para estar dentro del alcance de la presente descripción. En efecto, téenicos en la materia reconocerán que ciertos elementos de las modalidades descritas anteriormente pueden combinarse o eliminarse de manera variada para crear modalidades adicionales, y tales modalidades adicionales caen dentro del alcance y enseñanzas de la presente descripción. También será evidente para aquellos técnicos en la materia con conocimientos básicos que las modalidades descritas anteriormente pueden combinarse en todo o en parte para crear modalidades adicionales dentro del alcance y enseñanzas de la presente descripción.

De esa forma, aunque se describen aquí modalidades específicas para propósitos ilustrativos, son posibles varias modificaciones equivalentes dentro del alcance de la presente descripción, como reconocerán aquellos téenicos en la materia relevante. Las enseñanzas aquí proporcionadas pueden ser aplicadas a otros miembros vibratorios, y no sólo a las modalidades descritas anteriormente y mostradas en las figuras anexas. Por consiguiente, el alcance de las modalidades descritas anteriormente debe determinarse a partir de las siguientes reivindicaciones.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (18)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1.- Un miembro vibratorio para un densitómetro vibratorio, caracterizado porque comprende: una superficie interior que incluye: una o más porciones arqueadas; y una o más porciones elevadas dimensionadas y localizadas para aumentar una separación de frecuencia entre una frecuencia resonante de un modo impulsor vibratorio deseado y una frecuencia resonante de uno o más modos vibratorios no deseados.

2.- El miembro vibratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el modo impulsor deseado comprende un primer modo vibratorio radial de tres lóbulos y un modo vibratorio no deseado comprende un segundo modo vibratorio radial de tres lóbulos.

3.- El miembro vibratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la una o más porciones elevadas extienden toda una longitud del miembro vibratorio.

4.- El miembro vibratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la una o más porciones arqueadas comprenden un primer grosor, DI, y la una o más porciones elevadas comprenden un segundo grosor, D2, en donde DI es menor que D2.

5.- Un densitómetro vibratorio, caracterizado porque comprende: un alojamiento; un miembro vibratorio localizado al menos parcialmente dentro del alojamiento y que incluye: una superficie interior con una o más porciones arqueadas y una o más porciones elevadas dimensionadas y localizadas para aumentar una separación de frecuencia entre una frecuencia resonante de un modo impulsor vibratorio deseado y una frecuencia resonante de uno o más modos vibratorios no deseados.

6.- El miembro vibratorio de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el miembro vibratorio comprende un primer extremo montado en voladizo al alojamiento de manera que un segundo extremo opuesto al primer extremo este libre para vibrar.

7.- El densitómetro vibratorio de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque además comprende un impulsor y uno o más sensores configurados para hacer vibrar el miembro vibratorio con respecto al alojamiento.

8.- El densitómetro vibratorio de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el modo impulsor vibratorio deseado comprende un primer modo vibratorio radial de tres lóbulos y un modo vibratorio no deseado comprende un segundo modo vibratorio radial de tres lóbulos.

9.- El densitómetro vibratorio de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la una o más porciones elevadas extienden toda una longitud del miembro vibratorio.

10.- El densitómetro vibratorio de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la una o más porciones arqueadas comprenden un primer grosor, Di, y la una o más porciones elevadas comprenden un segundo grosor, D2, en donde Dies menor que D2.

11.- Un método para formar un densitómetro vibratorio incluyendo un miembro vibratorio adaptado para vibrar a una o más frecuencias resonantes, caracterizado porque comprende un paso de: formar una superficie interior del miembro vibratorio con una o más porciones arqueadas y una o más porciones elevadas dimensionadas y localizadas para aumentar una separación de frecuencia entre una frecuencia resonante de un modo impulsor vibratorio deseado y una frecuencia resonante de uno o más modos vibratorios no deseados.

12.- El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el modo impulsor vibratorio deseado comprende un primer modo vibratorio radial de tres lóbulos y un modo vibratorio no deseado comprende un segundo modo vibratorio radial de tres lóbulos.

13.- El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el paso de formar la superficie interior comprende extender la una o más porciones elevadas toda la longitud del miembro vibratorio.

14.- El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el paso de formar la superficie interior comprende formar la una o más porciones arqueadas con un primer grosor, Di y formar la una o más porciones elevadas con un segundo grosor, D2, en donde Di es menor que D2.

15.- El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque además comprende un paso de acoplar un primer extremo del miembro vibratorio o un alojamiento de manera que no es una porción del miembro vibratorio esté localizado dentro del alojamiento.

16.- El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el paso de acoplar comprende montar en voladizo el primer extremo al alojamiento de manera que un segundo extremo del miembro vibratorio opuesto al primer extremo esté libre para vibrar.

17.- El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque además comprende pasos de colocar un impulsor y uno o más sensores vibratorios cerca del miembro vibratorio para inducir y detectar vibraciones del miembro vibratorio.

18.- El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el paso de formar comprende cortar la una o más porciones arqueadas y una o más porciones elevadas utilizando torneado de descarga eléctrica de alambre.