MXPA00007298A - Balanceo de la tasa de torsion de un tubo de flujo y una barra de balance en un flujometro coriolis de tubo recto - Google Patents

Abstract

Se proporciona un flujómetro Coriolis que tiene un tubo de flujo rectoúnico, una barra de balance paralela al tubo de flujo, una barra de unión que conecta los extremos de la barra de balance al tubo de flujo y a la cubiertacircundante. Se mantiene un balance dinámico mejorado del flujómetro en respuesta a los cambios en la densidad del material que fluye al reducir la función de torsión de la barra de balance y/o del tubo de flujo. Esto concentra la función de torsión del flujómetro en la estructura de barra de unión. Un nodo vibracional en la estructura de barra de unión separa la función de torsión efectiva de la barra de balance de la función de torsión efectiva del tubo de flujo. El nodo vibracional se mueve d entro de la barra de unión en respuesta a los materiales de densidades diferentes en el tubo de flujo en momentos diferentes. Este movimiento nodal cambia la relación de la función de torsión de la barra de la balance efectiva a la función de torsión de tubo de flujo efectivo para mantener un balance vibracional dinámico mejorado del flujómetro sin involucrar la masa de la cubierta.

Description

BALANCEO DE LA TASA DE TORSIÓN DE UN TUBO DE FLUJO Y UNA BARRA DE BALANCE EN UN FLUJÓMETRO CORIOLIS DE TUBO RECTO CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con un flujómetro Coriolis y, en particular con un flujómetro Coriolis de tubo de flujo único que mantiene un balance dinámico entre un tubo de flujo y una barra de balance en respuesta a cambios en la densidad del material que fluye.

PROBLEMA Es un problema en los flujómetros Coriolis de tubo de flujo único mantener un balance dinámico entre el tubo de flujo vibratorio con material que fluye y la barra de balance asociada. Los flujómetros Coriolis de tubo de flujo único se proporcionan con barras de balance para mantener un balance dinámico del flujómetro bajo condiciones de funcionamiento variables. Las barras de balance se acoplan al tubo de flujo del flujómetro y vibran fuera de fase con el tubo de flujo de manera que la combinación de la barra de balance y el tubo de flujo vibratorio forman una estructura dinámicamente balanceada. REF: 12106 Los flujómetros Coriolis de tubo de flujo único son calibrados en la fábrica y se balancean dinámicamente para el material que" tiene una gravedad específica conocida de los materiales que tienen un intervalo estrecho conocido de gravedades específicas, tales como 0.8 a 1.0, 1.0 a 1.2, etc. Esto se demuestra en U.S. 5,389,554 y EP 0 759 542 Al. Estos flujómetros funcionan adecuadamente y mantienen su balance dinámico en la medida en que su uso se limita a materiales que tienen una gravedad específica cercana a aquella en la cual se calibró el flujómetro. Sin embargo, no siempre es posible para N un flujómetro Coriolis que se limite su uso a materiales que tengan la gravedad específica para la cual fue calibrado el flujómetro. El uso de un flujómetro con materiales y otras densidades hace que el flujómetro quede fuera de balance y provoca que se agite con degradación resultante en la precisión. Un flujómetros Coriolis de tubo de flujo único típicamente comprende un tubo de flujo, una barra de balance o tubo de balance (a continuación barra de balance) acoplada vibracionalmente al tubo de flujo y una cubierta circundante que encierra al tubo de flujo y a la barra de balance. Con frecuencia se extiende una saliente de extensión desde el tubo de flujo a través de los extremos de la cubierta de manera que la estructura del flujómetro se puede acoplar a una tubería asociada cuyo flujo de material se va a medir. Cuando se obtiene un balance dinámico de un flujómetro, la localización del nodo de extremo de movimiento cero típicamente es en la intersección 'de los tubos de flujo y los extremos de cubierta. Una porción relativamente del tubo de flujo se extiende hacia adentro desde cada extremo de la cubierta a una barra de unión que es perpendicular al eje longitudinal del tubo de flujo y que conecta al tubo de flujo con los extremos de la barra de balance. El material que llena el tubo de flujo y la barra de balance vibra fuera de fase entre si de manera tal que el par de tubo de flujo/barra de balance forman una estructura balanceada dinámicamente con los nodos que se encuentran en la intersección del tubo de flujo y los extremos en la cubierta.

Cuando se obtiene un balance dinámico, la cubierta no vibra.

La vibración de la cubierta debido a desequilibrio dinámico se produce cuando el flujómetro funciona con un material que tiene una gravedad específica diferente a la de la cual se calibró y balanceó el flujómetro. Bajo estas condiciones, la localización de los nodos se desplazan de manera que ya no se encuentran en el extremo de la cubierta. Dependiendo de la gravedad específica del material nuevo, los nodos vibracionales se desplazan hacia adentro (para un material más pesado) alejándose del extremo de la cubierta y en una dirección hacia el centro del flujómetro de los nodos desviándose hacia afuera (para un material más ligero) externo a la cubierta y dentro de la tubería. Bajo cualquier condición, la cubierta vibra con el fin de satisfacer la ley- de conservación de momento; y de esta manera se degrada la precisión del flujómetro. El diseño de un flujómetro incluye la colocación de sensores de velocidad en posiciones ventajosas en el tubo de flujo con respecto a los nodos de extremo del tubo de flujo. Se sabe que la colocación de sensores relativamente cerca a los nodos de extremo mejora la sensibilidad del flujómetro mientras que la colocación de los sensores alejándose de los nodos de extremo disminuye la sensibilidad del flujómetro. Se desea que un flujómetro tenga una sensibilidad fija y conocida. El movimiento de los nodos de extremo conforme se hace funcionar el flujómetro con materiales de densidades diferentes provoca que varíe la distancia entre los sensores y los nodos. Esto hace variar la sensibilidad del medidor y degrada la precisión de su información de salida. Aunque este cambio de sensibilidad es relativamente pequeño, es suficientemente grande en aplicación escrita de manera que la información de salida degradada provoca problemas para el usuario. En resumen, la sensibilidad de flujo de flujómetro Coriolis es una función de la distancia entre sus sensores de velocidad y los nodos los cuales definen los extremos de la longitud de tubo de flujo activo. En los flujómetros de tubo de flujo único, los cambios en la gravedad específica del flujo de material provocan la colocación de los nodos de extremo de tubo de flujo para cambiar, lo Cual a su vez cambia la sensibilidad del flujómetro. Una manera tradicional de resolver el problema de balance en los flujómetros Coriolis de tubo de flujo único es hacer que la masa de la cubierta sea tan grande como sea posible con el fin de minimizar su amplitud de vibración y por lo tanto minimizar el cambio en su localización nodal. Además, puesto que el desequilibrio (el cual provoca la vibración del flujómetro) es una función de la densidad del material y puesto que la densidad del material está determinada a partir de la frecuencia del tubo de flujo, se utiliza un algoritmo de elementos de programación (software) en el equipo electrónico del flujómetro para modificar el factor de calibración de flujo del flujómetro de acuerdo con la frecuencia de vibración del tubo de flujo. Esto se demuestra en EP 0 831 306 Al. El problema principal con esta solución es que no toma en consideración el efecto de la rigidez de montaje del flujómetro en la amplitud de vibración del flujómetro. Un montaje de flujómetro suave resulta en mayor amplitud de vibración (y mayor desplazamiento de localización nodal) del flujómetro en comparación con un montaje rígido. El algoritmo de corrección utilizado en la salida de instrumentación supone un montaje de medidor que tiene una "rigidez promedio" y por lo tanto compensa poco un montaje suave y sobrecompensa un montaje rígido. Esto resulta en una degradación de la precisión de la información de salida del flu-jómetro Coriolis y su instrumentación asociada. Los documentos EP 0 759 542 Al y US 5,398,554" ilustran intentos de la técnica anterior por resolver el problema de mantener un balance medido sobre un intervalo de densidades de fluido. Por este medio, ellos contrabalancean de manera ajustable manualmente los pesos. Este método tiene problemas en la medida en que no permite una medición precisa de los fluidos los cuales cambian continuamente de densidad.

SOLUCIÓN La presente invención resuelve los problemas anteriores y obtiene un avance en la técnica al proporcionar un flujómetro que tiene un tubo de flujo único, una barra de balance y una estructura de interconexión asociada que mantiene el balance dinámico del flujómetro sobre un intervalo amplio de densidades de material. Este balance dinámico se mantiene entre el tubo de flujo y la barra de balance al controlar las características de la estructura de torsión de la barra de balance, el tubo de flujo y la estructura de conexión denominada posteriormente como barra de unión. La barra de unión interconecta los extremos de la barra de balance con el tubo de flujo y mantiene este balance al alterar dinámicamente la frecuencia resonante de la barra de balance para que coincida con la del tubo de flujo cuando se llena con material de diferentes densidades. Al llevar a cabo esta función, la barra de balance se comporta como un equilibrador dinámico y automáticamente mantiene la amplitud vibracional necesaria para contrarrestar la amplitud vibracional del tubo de flujo y el material en el mismo. Dos leyes fundamentales de los sistemas vibratorios se aplican a la presente invención. La primera es que (en ausencia de fuerzas externas) , el momento se debe conservar. Esto significa que la masa multiplicada por la velocidad en una dirección es igual a la masa multiplicada por la velocidad en la dirección opuesta. En un flujómetro balanceado, la masa del tubo de flujo y su material contenido multiplicado por su velocidad en una dirección es igual a la masa de la barra de balance multiplicada por su velocidad en la dirección opuesta. (En el movimiento sinusoidal, la velocidad es proporcional a la amplitud de vibración. Puesto que los diferentes puntos a lo largo del tubo del flujo y la barra de balance tienen aptitudes variables, esto se vuelve un problema de cálculo). En un flujómetro no balanceado esta ley aún se respeta, pero la masa de la cubierta del flujómetro, y la masa de la tubería conectada también están involucradas puesto que también vibran ya sea con el tubo de flujo o con la barra de balance. No importa cuanto del mundo se agite por el flujómetro, las masas vibratorias se pueden dividir en dos grupos; aquellas que vibran con el tubo de flujo y aquellas que vibran con la barra de balance. La conservación del momento requiere que el momento total de estos dos grupos sea igual y opuesto. La segunda ley pertinente a la presente invención es aquella en donde las dos mitades de un sistema vibratorio de dos cuerpos debe tener la misma frecuencia resonante . Si no tiene la misma frecuencia resonante, pueden constituir modos de vibración separados y no las dos mitades del mismo modo. La frecuencia resonante es igual a la raíz cuadrada de la rigidez/masa. Por lo tanto, los dos grupos de masa que tienen la misma frecuencia resonante deben tener la misma relación de rigidez respecto a masa. En un flujómetro Coriolis, la rigidez y la masa se distribuyen especialmente a través del medidor. En tal estructura compleja, algunas regiones actúan principalmente como masas mientras que otras regiones actúan principalmente como resortes. Una viga en voladizo sencilla que vibra en su primer modo de doblez se utiliza para ilustrar este concepto. Tiene una distribución de masa uniforme y una rigidez uniforme a todo su largo. La masa cerca del extremo vibratorio de la viga tiene más efecto sobre su frecuencia resonante que la masa cerca de su extremo fijo. Por lo tanto, la función de la masa, la cual es el producto de la masa local multiplicada por la amplitud local de vibración, se concentra cerca del extremo vibratorio. Similarmente, la rigidez del extremo vibratorio tiene poco efecto sobre la frecuencia resonante mientras que la rigidez en el extremo fijo tiene una gran influencia. Por lo tanto, la 'función de resorte, la cual es el producto de la tasa k de torsión total multiplicada por el momento de doblez local, se concentra cerca del extremo fijo. En los flujómetros Coriolis de la técnica anterior (tal como el de la EP0759542A1) , el tubo de flujo y la barra de balance se fijan en ambos extremos de manera que la amplitud de vibración máxima es cerca del centro. Por lo tanto, la masa en el centro tiene el mayor impacto sobre la frecuencia impulsora. Sin embargo, el momento de plegado tiene tres máximos . Los momentos son mayores en el centro y en los extremos de tubo de flujo y en la barra de balance. Por lo tanto, tres regiones en cada uno de los miembros vibratorios comparten la función de torsión. En un flujómetro balanceado, el tubo de flujo con material contenido y la barra de balance tienen la misma relación de rigidez respecto a masa puesto que tienen la misma frecuencia resonante. Cuando un flujómetro de tubo de flujo único convencional se desequilibra por un material de una densidad diferente, los nodos se separan de la estructura de tubo de flujo desde la estructura de barra de balance y se puede para acomodarse para la conservación del momento de la estructura combinada que comprende el tubo de flujo, la barra de balance y la cubierta. Con un material más denso, los nodos se mueven hacia adentro del tubo de "flujo de manera que pa-rte de la masa del tubo de flujo y la masa de la cubierta vibran con la barra de balance. El resultado del desplazamiento de masa es que la frecuencia natural del tubo de flujo disminuye a menos que la densidad del material aumentado lo que podría indicarse debido a que el tubo de flujo proporciona cierta masa a la barra de balance. Además, la frecuencia natural de la barra de balance disminuye de la masa agregada que comprende parte de tubo de flujo y la cubierta de manera que las relaciones de masa/rigidez y las frecuencias resonantes de las dos estructuras se quedan igual. Con materiales de baja densidad, los nodos se mueven en la dirección opuesta y la barra de balance proporciona masa al tubo de flujo para mantener las frecuencias resonantes igual . En ' las soluciones de la técnica anterior, el desplazamiento de las posiciones nodales, desplaza principalmente masa de un miembro y la cubierta al otro miembro. El problema es la relación de la masa de cubierta y el hecho de que su amplitud de agitación es una función de la rigidez del montaje, la cual se desconoce. Debido al caso de que se desconoce la amplitud de agitación, el desplazamiento en la sensibilidad del medidor también se desconoce. El desplazamiento nodal con desequilibrios también alteran las velocidades de resorte de los dos miembros al realizar una "torsión" más grande y la otra más corta. Pero puesto que la "función de torsión" en cada miembro se disemina a través de la estructura, la distancia de desplazamiento nodal es muy pequeña en comparación con la longitud del "resorte" y el resorte en las velocidades de torsión es muy pequeña. En la presente invención, el momento de plegado máximo de cada miembro se concentra en la vecindad de los nodos de extremo en vez de distribuirse a través de la estructura. Esta concentración vuelve a la rigidez localizada muy importante para determinar la frecuencia resonante . Un desplazamiento en la posición nodal por lo tanto altera significativamente las longitudes de resorte efectivas al volverlas más cortas y en consecuencia más rígidas, y las otras más largas y más suaves (la rigidez del resorte es inversamente proporcional a la longitud del resorte) . En la presente invención, el desplazamiento nodal con densidad de material altera las velocidades de resorte de manera tal que mantiene la frecuencia resonantes del tubo de flujo y la barra de balance iguales. Con las frecuencias resonantes iguales, las amplitudes de vibración del tubo de flujo y la barra de balance se ajustan a si mismas automáticamente para conservar el momento. Por este medio, se mantiene el balance del medidor sin transferir masa significativa o involucrar la cubierta medidora. De acuerdo con la presente invención, la función de torsión se concentra en la barra de unión y se remueve sustancialmente del tubo de flujo y de la barra de balance. Una importancia de la estructura como un resorte se puede determinar por la cantidad de energía de torsión que se almacena en estado flexionado. Si un área almacena muy poca energía de torsión, tiene muy poco impacto sobre la frecuencia del sistema. La ecuación para la energía de torsión, E = 1/2 k X2 muestra que la energía de torsión puede volverse significativa si la rigidez, k, se vuelve muy pequeña. Cuando esto se realiza, la estructura se comporta como una tira que tuviera una bisagra o separación en la posición de un resorte muy suave. La energía de torsión también se puede volver insignificante en una región al volver la deflexión de torsión, x, muy pequeña. Esto se puede hacer ya sea al reducir la carga localmente o al hacer la rigidez del resorte, k, tan grande que la carga falle en plegar al miembro. Cuando se realiza esto, la estructura se comporta tan rígida que existe un enlace rígido en la posición de la rigidez elevada. Ambos métodos se utilizan para remover la función de torsión del flujómetro del tubo de flujo y la barra de balance. La barra de balance y el tubo de flujo aún permanecen importantes a la dinámica del sistema, pero únicamente con elementos de masa.

De acuerdo con una posible- modalidad preferida de la presente invención, el tubo de flujo se remueve de la función de torsión al remover la porción media del tubo del flujo y sustituirla con fuelles flexibles. Los fuelles tienen una velocidad de torsión tan baja que almacenan muy poca energía pese a su elevada deflexión. Esta sección media suave del tubo de flujo permite que se deforme como dos vigas en voladizo rígidas acopladas de manera suelta y sus extremos por los fuelles. El momento de plegado en la porción dinámica del tubo de flujo se remueve de manera que es efectiva por los fuelles que las mitades de tubo de flujo en cada lado del fuelle experimentan muy poca deformación (permanecen relativamente rectos) . La mayor parte de la deformación de torsión y el almacenamiento de energía de torsión se remueve de la parte dinámica del tubo de flujo. Debido a que el tubo de flujo debe ser continuo y no puede terminar en las barras de unión, el tubo de flujo termina (externo a las barras de unión e interno a los extremos de la cubierta) doblado en la medida en que las secciones debido a en voladizo rígidas del tubo de flujo se doblan. Estas secciones de tubo de flujo (a continuación denominadas salientes de tubo) almacenan energía de torsión conforme se pliegan. En la modalidad óptima de la presente invención, sustancialmente toda la energía de torsión está contenida en las barras de unión. La energía de torsión de esta manera se remueve de las salientes del tubo mediante el uso de fuelles en las salientes de tubo las 'cuales eliminan la energía de torsión de la misma manera en que lo hacen los fuelles de tubo de flujo central. La totalidad de la función de torsión para el tubo de flujo en la presente invención es causada, por medio de tres fuelles, para que resida en la barra de unión. La barra de balance de la presente invención también se remueve de la función de torsión puesto que también se fabrica de un material muy flexible en su centro. Al igual que el tubo de flujo, el resto de la barra de balance se fabrica rígida. La barra de balance no se extiende sobrepasando las barras de unión en sus extremos y por lo tanto no necesita fuelles de extremo. La combinación de la parte suave en el centro y el resto rígido remueve efectivamente la barra de balance de la función de torsión del medidor. El resultado de remover el tubo de flujo y la barra de balance de la función de torsión del medidor, es que la función de torsión se concentra casi exclusivamente en la barra de unión. La concentración de la función de torsión del flujómetro en las barras de unión es ventajosa puesto que las barras de unión son de una longitud relativamente corta y comprenden efectivamente resortes cortos. El flujómetro de la presente invención está balanceado de manera que los nodos de extremo los cuales separan dinámicamente el resorte de tubo de flujo del resorte de la barra de balance residen en la barra de unión. Cada extremo de nodo por lo tanto separa la porción corta del resorte efectivo el cual actúa sobre el tubo de flujo de la porción corta del resorte efectivo el cual actúa sobre la barra de balance. Los cambios en la densidad de material provocan ligeras desviaciones en las posiciones nodales las cuales (debido a que los resortes son demasiado cortos) provocan que un resorte sea significativamente más corto y rígido y que el otro sea significativamente más largo y suave. La conservación de momento dicta que la posición nodal se mueve hacia el miembro con masa aumentada. Para un material más denso, los nodos se mueven hacia el tubo de flujo mientras que para un material menos denso, estos se mueven hacia la barra de balance. El resultado es que para un material más denso, el resorte de tubo de flujo (localizado en la barra de unión) se vuelve más rígido y el resorte en la barra de balance (que también se localiza en la barra de unión) se vuelve más suave. Este cambio sirve para mantener los dos miembros a frecuencias resonantes iguales. Inversamente, para un material menos denso, los nodos se mueven hacia la barra de balance, y los resortes de tubo de flujo se vuelven más suaves y los resortes de la barra de balance se vuelven más rígidos, y se mantienen frecuencias resonantes iguales. Cuando el tubo de flujo y la barra de balance tienen frecuencias resonantes iguales, actúan como balanceadores dinámicos sintonizados uno del otro. Como tales, ajustan sus amplitudes de vibración relativa de manera que se conserva el momento sin involucrar una vibración significativa de -la cubierta o la tubería. El balance se mantiene al alterar las tasas de resorte o de torsión de los miembros vibratorios en vez de las masas. Esto tiene una gran ventaja sobre la técnica anterior en que una vibración reducida de la cubierta y la tubería reduce el cambio en la sensibilidad del medidor sin montajes rígidos. Se ha establecido anteriormente que, en los medidores de la técnica anterior, el desplazamiento nodal con densidad de material produce un cambio ligero (insignificante) en las tasas de torsión junto con un cambio mayor en la distribución de masa. La razón es que las barras de balance de los medidores de la técnica anterior son tubos que no tienen orificios (US 5,365,794) o tienen orificios muy pequeños (EP 0831306A1) a través de los cuales sobresalen los imanes de captación y de impulsión. Esta geometría de barra de balance tiene una rigidez de plegado casi constante a través de su longitud. Además, el momento de plegado en el modo impulsor tiene tres máximos; uno en cada extremo y otro en el centro. La combinación de rigidez uniforme y un máximo de momento de plegado en el centro de la barra de balance significa que se almacena en esta región una gran cantidad de la energía de torsión de la barra de balance. La posición de la barra de balance central está suficientemente lejos de los nodos de extremo de manera que el movimiento nodal debido a un cambio de densidad de fluido no afecta la energía del resorte en el centro de la barra' de balance . El movimiento nodal no lleva a cabo la función de resorte en la vecindad de la barra de unión y vuelve a un miembro ligeramente más suave y el otro ligeramente más rígido, pero el cambio no es suficiente para tener un impacto mayor en la tasa de torsión de la barra de balance. Sin un cambio significativo en la tasa de torsión, los medidores de la técnica anterior tienen un movimiento nodal suficiente de manera que los nodos dejan la barra de unión y se mueven ya sea dentro de la barra de balance (para un fluido de baja densidad) o dentro del tubo de flujo (para un fluido de alta densidad) . De cualquier manera, la cubierta vibra en fase ya sea con el tubo de flujo o con la barra de balance con el fin de conservar el momento. Por el contrario, la presente invención produce un desplazamiento ligero en la distribución de masa junto con un desplazamiento mayor en las tasas de torsión. Son necesarias dos características de diseño para mantener en un mínimo la relación de la masa del medidor. La primera es la concentración de la torsión del flujómetro en la vecindad de los nodos de extremo. La otra es que la conexión del sistema dinámico de tubo de flujo/barra de balance a la cubierta (o al mundo, si no se utiliza cubierta) debe ser en puntos sin amplitud de vibración. Las únicas regiones en el sistema dinámico en las cuales no hay amplitud de vibración son, por supuesto, los extremos de los nodos. Los extremos de los nodos están dentro de la barra de unión y desplazan la- posición con densidad de material. El diseño de la estructura que conecta el sistema dinámico a la cubierta (a continuación denominado como la articulación de conexión de cubierta) por lo tanto es crítica para mantener la amplitud de vibración de la cubierta casi en cero. El diseño específico de los enlaces de conexión de cubierta de la presente invención dependen del diseño de la barra de balance . Las barras de unión después toman la forma de anillos circulares los cuales se extienden desde el diámetro exterior del tubo de flujo al diámetro interior de la barra de balance. La barra de unión (anillos) son de longitud axial limitada de manera que tienen la rigidez apropiada para impartir la frecuencia resonante deseada a la estructura dinámica del flujómetro. Las barras de unión se localizan en los extremos de la barra de balance . Dada esta geometría óptima, se determina la naturaleza de la deformación de cada barra de unión. El medidor se equilibra de manera que la posición nodal en cada extremo del medidor esté dentro de la barra de unión. La superficie interior de la barra de unión (anillo) se mueve dentro del tubo de flujo y la superficie exterior se mueve con la barra de balance. Por lo tanto, cada nodo consiste de una superficie cilindrica entre la superficie exterior de la barra de unión y la superficie interior. Hacia afuera de la superficie nodal. el material de la barra de unión oscila en fase con la barra de balance e incrementa su amplitud de oscilación con la distancia desde la superficie nodal. Dentro de la superficie nodal, el material de barra de unión oscila en fase con el tubo de flujo y también tiene una amplitud mayor con la distancia desde la superficie nodal. El material de barra de unión por lo tanto se observa que se pliega en corte, como si fuera un resorte torsional. La superficie nodal separa la torsión de la barra de balance efectiva de la torsión de tubo de flujos activo. Cuando la relación de amplitud entre el tubo de flujo y la barra de balance cambia debido a un cambio en la densidad del material, la superficie nodal cilindrica se mueve hacia adentro o hacia afuera, cambiando su diámetro. Esto cambia las longitudes de "torsión" relativas y mantiene una igualdad en las frecuencias naturales de los dos miembros activos pese a los cambios de masa del tubo de flujo. La transferencia de masa entre el tubo de flujo y la barra de balance que se presenta con este desplazamiento nodal es insignificante y la masa de la cubierta no necesita estar involucrada. Los enlaces de conexión de cubierta deben soportar la estructura dinámica del medidor dentro de la cubierta sin provocar vibración de la cubierta. La barra de balance y los extremos del tubo de flujo se comportan rígidamente con la mayor parte de la deflexión que se presenta en las barras de unión. Pivotan en cada extremo alrededor de ejes de pivote comunes. En los ejes de pivote no hay translación del exterior de la barra de balance sino que existe una oscilación rotacional. Eh la modalidad preferida, las articulaciones de conexiones de cubierta se unen al exterior de los extremos de barra de balance en los ejes de pivote. Al volverlos rígidos en la translación en la dirección de vibración, pueden sostener la estructura dinámica sin impartir vibración a la cubierta. Al fabricar las articulaciones de conexión de cubierta suaves en torsión, se puede evitar la energía de torsión fuera de la barra de unión. En la modalidad preferida, las articulaciones de conexión de cubierta son estructuras en forma de mariposa plana que se extienden a lo largo de los ejes de pivote entre el exterior de la barra de balance y el interior de la cubierta. Existen cuatro de ellas, una en cada lado de cada extremo de la barra de balance. El plano de las articulaciones se orienta perpendicular al eje del tubo. Esta geometría vuelve a la conexión entre la estructura dinámica y la cubierta rígida en la dirección de la vibración del tubo de flujo/barra de balance. La "cintura de la forma de mariposa, la cual se encuentra aproximadamente a la mitad entre la barra de balance y la cubierta, vuelve a la conexión entre la barra de balance y la cubierta suave en torsión y disminuye la energía de resorte torsional en las articulaciones. El documento EP 0 759 542 Al describe un flujómetro Coriolis que comprende: un tubo de flujo (10 ) y una barra (1101) de balance orientadas sustancialmente paralelas entre si; un ' medio de barra (1101) de unión conecta las porciones de extremo de la barra de balance al tubo de flujo; el tubo (104) de flujo tiene una función de resorte y una función de masa; la barra (1101) de balance tiene una función de resorte y una función de masa; una masa de referencia (1401) ,- un medio (1701) para conectar la masa de referencia al medio de barra de unión; un medio impulsor (D) para hacer vibrar la barra de balance y el tubo de flujo transversalmente fuera de fase uno con respecto al otro; el medio impulsor es efectivo para establecer un nodo vibracional en uno de los medios de barra de unión (1001) y la barra (1101) de balance o el tubo (104) de flujo; y el nodo vibracional actúa para separar la función de resorte o torsión del tubo de flujo de la función de resorte o torsión de la barra de balance. En resumen, la presente invención mantiene el balance dinámico pese a los cambios en la densidad del material al alterar las tasas de torsión relativas en vez de la distribución de masa. Se realiza esto al concentrar la torsión estructural en la vecindad de los extremos de los nodos. La estructura dinámica es soportada en el caso por articulaciones a lo largo de los ejes de pivote de tubo de flujo/barra de balance. Estas articulaciones son rígidas en traslación en la dirección de vibración, pero suaves en cuanto a torsión. Se puede ver que un aspecto de la invención incluye un flujómetro Coriolis que tiene un balance dinámico mejorado; el flujómetro Coriolis incluye: un tubo (104) de flujo y una barra (1101) de balance orientada sustancialmente paralelas entre si; el medio de barra de unión (1001) conecta porciones de extremo de la barra de balance al tubo de flujo; el tubo (104) de flujo tiene una función de resorte y una función de masa; la barra (1101) de balance tiene una función de resorte y una función de masa; una cubierta (1401) ,- un medio (1701) de articulación de conexión de cubierta para conectar la cubierta al medio de barra de unión; un medio (D) impulsor para hace vibrar la barra de balance y el tubo de flujo transversalmente fuera de fase uno con respecto al otro; el medio impulsor es efectivo para establecer un nodo vibracional en uno del medio (1001) de barra de unión, la barra (1101) de balance o el tubo (104) de flujo; el nodo vibracional separa' la función de torsión del tubo de flujo de la función de torsión de la barra de balance; CARACTERIZADO PORQUE: una porción (1002) media flexible longitudinal de la barra de balance tiene flexibilidad aumentada en comparación con el resto de la barra de balance; la porción media flexible de la barra de balance concentra la función de resorte de la barra de balance próxima al nodo vibracional; la concentración de la función de resorte de la barra de balance próxima al nodo vibracional cambia la función de torsión de la barra de balance en respuesta a la presencia de materiales de densidades diferentes en el tubo de flujo en tiempos diferentes; los 'cambios en la función de resorte de la barra de balance mantienen un balance dinámico mejorado del flujómetro Coriolis cuando los materiales de densidades diferentes pasan a través del tubo de flujo en tiempos diferentes. Otros aspectos son que la porción media flexible de la barra de balance comprende una porción (2402) recortada de la barra de balance . Un aspecto adicional del flujómetro Coriolis comprende además : una porción (1003) media -flexible longitudinal del tubo de flujo que tiene flexibilidad aumentada en comparación con el resto 'del tubo de flujo; la porción media flexible del tubo de flujo concentra la función de torsión del tubo de flujo próxima al nodo vibracional; la concentración de la función de resorte del tubo de flujo cambia la función de resorte del tubo de flujo en respuesta a la presencia de materiales de densidades diferentes en el tubo de flujo en tiempos diferentes; los cambios en la función de torsión del tubo de flujo mantienen además un balance dinámico mejorado del flujómetro Coriolis cuando los materiales de densidades diferentes pasan a través del tubo de flujo en tiempos diferentes; un aspecto adicional es que la porción media flexible del tubo de flujo incluye fuelles (1003) . Un aspecto adicional es que la cubierta (1401) rodea a la barra (1101) de balance y al tubo (104) de flujo, y al medio (100) de barra de unión; la cubierta tiene un eje longitudinal sustancialmente paralelo a la barra de balance y al tubo de flujo; y el medio de articulación de conexión de cubierta conecta al medio de barra de unión con la cubierta para evitar la translación del medio de barra de unión con respecto a la cubierta. Un aspecto adicional es que el medio (1701) de articulaciones de conexión de cubierta comprende una primera y segunda articulaciones de conexión de cubierta, cada una de las cuales tiene una superficie sustancialmente plana orientada sustancialmente perpendicular a un eje longitudinal de la barra de balance y conformado para permitir una rotación del medio de barra de unión con respecto a la cubierta mientras evita una translación del medio de barra de unión con respecto a la cubierta; la rotación del medio de barra de unión es alrededor de un eje perpendicular al eje longitudinal de la barra de balance y el tubo de flujo y se extiende desde el medio de barra de unión a la cubierta. Un aspecto adicional es que la superficie sustancialmente plana de cada una de la primera y segunda articulaciones de conexión de cubierta es sustancialmente en forma de reloj de arena de manera que define un primer extremo (1704) y una porción (170 ) media estrecha y un segundo extremo (1703) . Un aspecto adicional es que el primer extremo (1704) de cada una de la primera y segunda articulaciones de conexión de cubierta se conectan al medio de barra de unión y el segundo extremo se conecta a la porción 'de pared interior de la cubierta; la 'porción media de cada articulación de conexión de cubierta tiene una tasa de resorte torsional baja de manera que permite la rotación del medio de barra de unión con respecto a la cubierta; la porción media es de resistencia suficiente para evitar una translación del medio de barra de unión con respecto a la cubierta. Un aspecto adicional es que cada una de la primera y segunda articulaciones de conexión de cubierta incluye además un miembro ( 901) de refuerzo que define una superficie plana conectada entre la barra de balance y las articulaciones de conexión de cubierta; el miembro de refuerzo tiene un primer lado fijo a una superficie exterior de la barra de balance con el primer lado alineado sustancialmente paralelo al eje longitudinal de la barra de balance,- el miembro de refuerzo tiene un segundo lado sustancialmente perpendicular al primer lado y fijo a la superficie sustancialmente plana de cada articulación de conexión de cubierta; el miembro de refuerzo es efectivo para incrementar la frecuencia vibracional lateral de la barra de balance mientras deja sustancialmente sin afectar la frecuencia vibracional impulsora impartida a la barra de balance en una dirección perpendicular a la frecuencia vibracional lateral .

Un "aspecto adicional es que el flujómetro Coriolis incluye además salientes (1404) de tubo de flujo para conectar una porción de extremo del tubo de flujo próxima al medio de barra de unión a los extremos de la cubierta. Un aspecto adicional es que las salientes de tubo de flujo incluyen fuelles (2201) próximos a la barra de unión; los fuelles son efectivos para disminuir la función de torsión de las salientes de tubo de flujo para aislar el medio de barra de unión dinámicamente de los extremos de cubierta. Un aspecto adicional es que el flujómetro Coriolis comprende además : un medio sensor (SR, SL) colocado próximo al tubo de flujo para detectar perturbaciones Coriolis del tubo de flujo generado por el flujo de material a través del tubo de flujo mientras el tubo de flujo vibra por el medio impulsor; el medio detector es efectivo en respuesta a detectar señales de salida de generación que representan por lo menos una característica del material que fluye. Un aspecto adicional es que la cubierta rodea a la barra de balance y el tubo de flujo y el medio de barra de unión; la cubierta tiene un eje longitudinal sustancialmente paralelo a la barra de balance y al tubo de flujo; el ' medio (1701) de unión de conexión de cubierta conecta el medio de barra de unión a una porción de pared interior de la cubierta para evitar la translación del medio de barra de unión con respecto a la cubierta durante una vibración fuera de fase de la barra de balance y el tubo de flujo uno con respecto al otro; el medio de conexión de cubierta tiene forma de reloj de arena para permitir la rotación del medio de barra de unión con respecto a la cubierta y al mismo tiempo evitar la translación del medio de barra de unión con respecto a la cubierta; la rotación del medio de barra de unión es aproximadamente un eje perpendicular a un eje longitudinal de la barra de balance y la cubierta; una porción media flexible de la barra de balance incluye un recorte (2402) para concentrar la función de resorte de la barra de balance próxima al nodo vibracional; una porción media flexible del tubo de flujo incluye fuelles (1003) para concentrar la función de resorte del tubo de flujo próxima a los nodos vibracionales; la concentración de la función de resorte cambia la tasa de torsión de la barra de balance y el tubo de flujo en respuesta a la presencia de materiales de densidades diferentes en el tubo de flujo en tiempos diferentes; las salientes (1404) de tubo de flujo conectan porciones de extremo del tubo de flujo próximas al medio de barra de unión a los extremos de la cubierta; las salientes de tubo de flujo incluyen fuelles que se aproximan al medio de barra de unión para reducir la tasa de torsión de las salientes de tubo de flujo para aislar la barra de unión dinámicamente de los extremos de cubierta; el medio de barra de unión contiene sustancialmente la totalidad de la función de torsión del flujómetro Coriolis para mantener un balance dinámico del flujómetro Coriolis al alterar la relación de tasa de torsión de los segmentos del medio de barra de unión mientras que los materiales de diferentes densidades están existentes en el tubo de flujo; y un medio sensor (SL, SR) colocado próximo al tubo de flujo para detectar oscilaciones Coriolis del tubo de flujo generadas por el tubo de flujo de material a través del tubo de flujo mientras el tubo de flujo vibra por el medio impulsor; el medio sensor es efectivo en respuesta para detectar generación de señales de salida que representan por lo menos una característica del material que fluye. Un aspecto adicional es que el medio de enlace de conexión tiene una superficie sustancialmente plana orientada sustancialmente perpendicular a un eje longitudinal de la barra de balance y conformada para permitir la rotación del medio de barra de unión con respecto a la cubierta y al mismo tiempo evitar la translación del medio de barra de unión con respecto a la cubierta; la rotación del medio de barra de unión es alrededor de un eje perpendicular al eje longitudinal del tubo de flujo y se extiende desde el medio de barra de unión a la cubierta; un primer extremo del medio de unión de conexión de cubierta se conecta al medio de barra de unión y el segundo extremo se conecta a la porción de pared interior de la cubierta; una porción media del medio de enlace de conexión de cubierta tiene una baja tasa de resorte torsional para permitir una rotación del medio de barra de unión con respecto a la cubierta; la porción media es de resistencia suficiente para evitar una translación del medio de barra de unión con respecto a la cubierta; el medio de enlace de conexión de cubierta incluye además un miembro (2901) de refuerzo que define una superficie plana conectada entre la barra de balance y el medio de enlace de conexión de cubierta; el miembro de refuerzo tiene un primer lado fijo a una superficie exterior de la barra de balance con el primer lado alineado sustancialmente paralelo al eje longitudinal de la barra de balance; el miembro de refuerzo tiene un segundo lado sustancialmente perpendicular al primer lado y fijo a una superficie sustancialmente plana del medio de enlace de conexión de cubierta; el miembro de cubierta es efectivo para incrementar la frecuencia vibracional lateral de la barra de balance mientras deja sustancialmente sin afectar una frecuencia vibracional impulsora impartida a la barra de balance en una dirección perpendicular a la frecuencia vibracional lateral.

Un aspecto adicional incluye un método para balancear dinámica un flujómetro Coriolis que comprende una barra (1101) de balance y un tubo (104) de flujo orientados sustancialmente paralelos entre si; el medio (1001) de barra de unión se conecta a una cubierta (1401) de flujómetro y a porciones de extremo de la barra de balance y al tubo de flujo; el método comprende las etapas de: hacer vibrar la barra de balance y el tubo de flujo transversalmente fuera de fase uno con respecto al otro para colocar un nodo vibracional sobre uno de la barra de balance y el miembro de barra de unión o el tubo de flujo; el nodo vibracional actúa para separar la función de resorte del tubo de flujo de la función de torsión de la barra de balance; CARACTERIZADO PORQUE: se proporciona una porción (2402) media de la barra de balance que tiene mayor flexibilidad que el resto de la barra de balance; se concentra la función de resorte de la barra de balance próxima al nodo; la etapa de concentrar los cambios de la función de resorte de la barra de balance en respuesta a la presencia de materiales de densidades diferentes en el tubo de flujo en tiempos diferentes; la etapa de cambiar la función de torsión proporciona un balance dinámico mejorado del flujómetro Coriolis en respuesta a la presencia de material de densidades diferentes en el tubo de flujo en un tiempo diferente.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La invención se puede comprender de mejor manera mediante una lectura de la siguiente descripción detallada tomada junto con los dibujos, en los cuales: Las figuras 1, 2 y 3 describen características vibracionales de un flujómetro Coriolis de tubo recto de la técnica anterior. Las figuras 4, 5, 6, 7 y 8 describen las características vibracionales de resortes agrupados/estructuras de masa. La figura 9 describe un flujómetro Coriolis de la técnica anterior. La figura 10 describe la barra de balance y la estructura de torsión o de resorte de tubo de flujo de la presente invención. Las figuras 11, 12, 13, 1 , 15 y 16 describe detalles adicionales de la barra de unión, la barra de balance y la estructura de tubo de flujo de la presente invención. Las' figuras 17, 18, 19, 20 y 21 describen detalles adicionales de las articulaciones de conexión de cubierta de la presente invención. La figura 22 describe una saliente de flujo de una saliente de extensión de la presente invención. Las figuras 23, 24, 25, 26, 27 y 28 describen detalles de una primera y segunda posibles modalidades ejemplares de la presente invención. Las figuras 29 y 30 describen una modalidad alternativa de las articulaciones que conectan la barra de unión de las figuras 18 a 21.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Descripción de las figura 1 y 2 La figura 1 presenta un tubo 104 de flujo Coriolis que se hace vibrar por el impulsor D localizado en el centro 101 del tubo 104 y que funciona bajo condiciones sin flujo de manera que genera posiciones de nodo 10 y 103. El tubo 104 de flujo se asocia con un sensor SL, izquierdo y un sensor SR derecho. La línea 106 discontinua es el eje de desplazamiento cero del tubo 10 de flujo. La línea 107 discontinua es opuesta a la extremidad de deflexión del tubo 104 de flujo. La figura 2 presenta el mismo flujómetro que funciona bajo una condición de flujo. Al hacer vibrar los flujómetros Coriolis de tubo de flujo, la fuerza Coriolis del material que fluye deforma la conformación del tubo 10 de flujo vibrator. Esta deformación, la cual se exagera en gran medida como el elemento 108 en la figura 2, provoca posiciones diferentes a lo largo del tubo 104 de flujo para que vibre con fases ligeramente diferentes. Cada punto a lo largo del tubo de flujo vibrador experimenta movimiento sinusoidal; pero durante el flujo de material, los puntos no alcanzan sus desplazamientos máximos o desplazamientos cero simultáneamente. El centro del tubo de flujo vibrador no experimenta cambio de fase con flujo, mientras que las posiciones hacia el extremo de entrada experimentan cantidades cada vez mayores de retraso de fase y las posiciones hacia el extremo de salida del tubo de flujo experimentan cantidades cada vez mayores de fase de conducción. Los puntos que tienen un retraso de fase máximo y una conducción por lo tanto están en los extremos de entrada y de salida de la porción vibradora del tubo de flujo. Estos extremos se definen por nodos, o posiciones de amplitud de vibración cero. Se establece la suposición de que el nodo 102 de extremo está en la entrada del tubo 104 de flujo mientras que el nodo 103 de extremo se coloca en la salida del tubo 104 de flujo. La porción del tubo de flujo a la izquierda de su parte media 101 tiene un retraso de fase en donde cada punto en esta porción del tubo 104 de flujo pasa a través de su eje 106 de desplazamiento cero después de que el punto correspondiente en el lado derecho del tubo 104 de flujo pasa a través del eje 106 de desplazamiento cero. La diferencia en la fase entre las dos posiciones en el tubo 104 de flujo es el medio por el cual se determina la tasa de flujo. Los sensores SL y SR de velocidad (o de desplazamiento o de aceleración) se localizan en dos posiciones a lo largo del tubo 104 de flujo. El retardo de tiempo (diferencia de fase divida entre la frecuencia de tubo de flujo) entre las ondas de seno de salida de los sensores es directamente proporcional a la tasa "de flujo de masa a través del tubo 104 de flujo. La diferencia de fase y el retardo de tiempo entre "las señales de salida de los sensores puede ser más grande en los nodos 102 y 103 de extremo. La localización de los sensores de velocidad SL y SR en los nodos 102 y 103 teóricamente produciría el medidor más sensible. Sin embargo, no hay amplitud de vibración que se detecte en los nodos 102 y 103 puesto que no se mueven. Por lo tanto, una posición de compromiso para los sensores de velocidad SL y SR se elige de manera que tiene suficiente separación de los nodos 10 y 103 para una sensibilidad razonable (diferencia de fases) y una amplitud de señal suficiente para proporcionar una onda de seno detectada fácilmente. Estas posiciones de compromiso habitualmente están a la mitad entre los nodos de extremo 102 y 103 y el impulsor D localizado centralmente. Un cambio en las posiciones en los nodos 102 y 103 de extremo, con respecto a la posición de los sensores SL y SR de velocidad fijos cambia la sensibilidad del medidor al flujo. Conforme los nodos se mueven hacia los sensores de velocidad, o hacia afuera, alejándose de los sensores de velocidad, el retardo de fase y por lo tanto la sensibilidad del medidor cambia. Las posiciones de los nodos 102 y 103 de extremo de tubo de flujo se determinan por el diseño estructural del medidor pero las posiciones de nodo se pueden alterar por desequilibrio del medidor.

Descripción de la figura 3 La figura 3 describe un tubo 104 de flujo conectado por las placas 301 de extremo a una cubierta 304A circundante. El tubo 104 de flujo vibra y tiene cierta amplitud. Si la cubierta 30 A es estacionaria, los nodos se encuentran en las posiciones nodales deseadas 102 y 103. Después se afirma que la estructura está balanceada dinámicamente. Sin embargo, en la figura 3, la cubierta 304A también vibra en la misma frecuencia, pero 180 grados fuera de fase con respecto al tubo 104 de flujo (una situación común para un tubo de flujo desequilibrado) . Las líneas 106 y 304A discontinuas representan el tubo de flujo no flexionado y la posición de cubierta. Sin embargo, las posiciones 102 y 103 nodales deseadas en las placas 301 no son los nodos verdaderos debido a la vibración de la cubierta. Los nodos verdaderos ahora están en las posiciones 302 y 303 en el tubo 104 de flujo en donde la vibración del tubo 104 de flujo y la amplitud en relación a la cubierta 304 es igual de opuesta a la amplitud de vibración de la cubierta. Por lo tanto, la amplitud de vibración total en los nodos 302 y 303 es cero. Se puede ver que las posiciones nodales 302 y 303 en la figura 3 se han movido hacia adentro en el tubo 104 de flujo desde las placas 301 debido a que la cubierta vibra fuera de fase con el tubo 104 de flujo. El desplazamiento en la posición nodal con respecto a los sensores SL y SR de posición fija alteran la sensibilidad del flujómetro al flujo y esto es indeseable. Cori el fin de mantener los nodos 102 y 103 en sus puntos de diseño dentro de las placas 301 de extremo, es necesario evitar que la cubierta 304A vibre. Esto se realiza fácilmente para una densidad de material única (que fluye) al contrabalancear el sistema de masa de torsión o de resorte del tubo 104 de flujo con otro sistema de masa de torsión de la misma frecuencia resonante.

Descripción de las figuras 4, 5 y 6 El sistema masa de torsión simplificado de la figura 4 ilustra la manera en que funciona el contrabalanceo. Dos masas agrupadas, m1 y m2, se conectan por un resorte sin masa ideal con una tasa de torsión k. Cuando la masa m1 y m2 es separada por jalado y liberada, vibra 180 grados fuera de fase una de otra en la misma frecuencia resonante. La ley de conservación de momento requiere que la masa multiplicada por la velocidad en una dirección sea igual a la masa multiplicada por la velocidad en la dirección opuesta o p?1V1=m2V2. Puesto que la velocidad de vibración es proporcional a la amplitud dé vibración, rrijA^nijAj en donde Ax y A2 son amplitudes de vibración. En términos sencillos, la masa grande m2 debe tener una amplitud de vibración pequeña en comparación con p^. También se colig'e que existe un nodo N que tiene un movimiento cero en el resorte. La posición del nodo en N divide el resorte en dos longitudes que tienen longitudes I1/I2=A1A2. Puesto que la posición del nodo N es fija, cada parte del resorte se comporta como si estuviera sujetada a una pared en vez de estarlo a otra parte del resorte . Las dos mitades de un sistema vibratorio de dos cuerpos (en ambos lados de un nodo de resorte N) deben tener la misma frecuencia resonante. La frecuencia resonante es igual a la raíz cuadrada de (rigidez/masa) o: Ecuación 1 ft~.

Las dos mitades del sistema de la figura 4 deben tener la misma relación de rigidez respecto a masa, puesto que: Ecuación 2 fi-'. m2 También es posible determinar que la relación de rigidez respecto a masa debe ser constante y basada en las relaciones entre la rigidez del resorte, la longitud y .la amplitud de vibración. El resorte de la figura 4 se divide en dos resortes 'kj y k2 por el nodo N. La rigidez k de un resorte es inversamente proporcionan a su longitud, o k1/k2=I2/Il. Puesto que I1/I2=A1/A2 y m1A1=m2A2 por sustitución, encontramos que k1/m1=k2/m2. Si el sistema de masa de resorte de la figura 4 representa un flujómetro Coriolis de tubo de flujo único balanceado tradicionalmente, entonces m representa la masa del tubo 104 de flujo y m2 la masa de la barra de balance. La cubierta 304 se conecta al mismo en el nodo N como en la figura 5. Puesto que el nodo N no tiene movimiento, la cubierta 304 no vibra. En la figura 6, se ha agregado una masa adicional ?m a pi! para representa un material de mayor densidad en el tubo de flujo j. ' La conservación de momento aún se aplica, de manera que la posición nodal N se mueve hacia mt a una posición Nd que comprende una nueva posición nodal, Esto provoca que la cubierta 304, la cual se conecta en N (el cual ya no es un nodo) , vibre con m2, con una amplitud de vibración de manera que la suma de los momentos en cada lado del nuevo nodo Nd es cero. Puesto que el caso es generalmente de una masa mucho más grande que cualquiera de m1 o m2, el nodo no necesita moverse muy lejos de N a Nd en la figura 6 para hacer vibrar la cubierta 304 con amplitud suficiente para conservar el momento. Si se remueve la masa de m1 en vez de agregarla a la misma, entonces el nodo se movería de N a la derecha y la cubierta 304 vibraría con p^ en vez de m2. En resumen, los flujómetros de tubo único de la técnica anterior, un cambio en la masa en el tubo 104 de flujo (mj) resulta en un cambio suficiente en la posición nodal para provocar que la masa de la cubierta vibre en fase ya sea con mj o m2, con suficiente amplitud de vibración para conservar el momento. Puesto que la masa de la cubierta es grande, el cambio en la posición nodal es pequeño, la amplitud de vibración de la cubierta es pequeña, el cambio y la sensibilidad del medidor con la densidad del material es pequeño. Sin embargo, el cambio de sensibilidad con densidad de material es lo suficientemente grande para degradar la precisión requerida de un flujómetro Coriolis en algunas aplicaciones. Lo mismo se puede considerar como una masa de referencia que se conecta a una barra de balance, el tubo de flujo y la barra de unión. La presente invención mejora significativamente con respecto al método de balanceo de tubo tradicional al alterar la rigidez de ^ y k2 en vez de involucrar a la masa de la cubierta en el balanceo. En el enfoque tradicional, el resorte de la estructura del flujómetro se distribuye a través del tubo de flujo, el tubo de balance y la estructura de conexión tal como las barras 301 de unión. El movimiento de los nodos de extremo 102 y 103 de posición con un cambio de densidad de material en el tubo 104 de flujo es muy pequeño en comparación con la longitud efectiva de "resorte"; por lo tanto los movimientos nodales son de muy poco impacto para alterar las tasas de torsión efectivas ^ y k¡ y no son adecuadas para obtener un balance dinámico en la estructura sin involucrar una masa de cubierta. Recuérdese que: Ecuación 3 En la técnica anterior, el medio principal para conservar el momento es una transferencia de la masa 304 de la cubierta que se mueve con el miembro ligero. Por lo tanto, igualmente se obtiene cuando: Ecuación 4 kj k2 Descripción de las figuras 7 y 8 Como se muestra en las figuras 7 y 8, la presente invención utiliza un resorte 701 extremadamente corto en el área nodal dé manera que cualquier movimiento en la posición nodal debido al desequilibrio dinámico provoca un cambio relativamente grande en las tasas de los resortes individuales, kj y k2. Al alterar las tasas de resorte, se mantiene el equilibrio dinámico y la transferencia de masa requerida y la se reduce la longitud del desplazamiento de posición nodal. Esto reduce la vibración de la cubierta y el cambio en la sensibilidad del medidor con densidad de material . La figura 8 es un agrandamiento de la región de resorte de la figura 7. Muestra la manera en la que el nodo se desplaza una distancia corta desde la posición 801 a 802 para volver a ganar un balance dinámico después de que la masa ?m se ha agregado a mj. También muestra la manera en que esta distancia corta es significativa en comparación con la longitud corta del resorte. El resorte j se acorta y se vuelve rígido mientras que el resorte k2 se alarga y se suaviza permitiendo un balance del medidor con un desplazamiento nodal mucho menor y en una agitación de la cubierta, en comparación hacia el resorte se hubiera extendido a través de la estructura, como en la técnica anterior. La diferencia entre el enfoque de balance convencional y el de la presente invención se ilustra por medio de la igualdad de la frecuencia resonante entre los elementos de flujómetro que se mantiene pese a un cambio en una de las masas . Recuérdese de la ecuación 2 que : *-.' *' Cuando la masa ?m se agrega a la masa del tubo de flujo m1# por ejemplo mediante un cambio en la densidad de material, el método de balanceo de la técnica anterior mantiene la igualdad al agregar masa de la cubierta a la masa de barra de balance. La cubierta vibra bajo esta condición.

Ecuación 5 *? m. +ÍSm m^+m Esta ecuación requiere que la masa de la cubierta esté involucrada directamente en el balanceo. La presente invención mantiene la igualdad de la relación de rigidez respecto a masa al alterar las tasas de torsión kx y k2 de la estructura del flujómetro en respuesta a la masa agregada ?m: Ecuación 6 ?*,_ ?*: +?m " Esta ecuación no involucra la masa de la cubierta y en vez de esto, altera la rigidez de ka y k2 para obtener el balanceo. Esta cubierta no vibra significativamente, puesto que no está involucrada en obtener un balance dinámico.

Descripción de' la figura 9 La figura 9 muestra un tubo de flujo de flujómetro de la técnica anterior típico y una barra de balance en su estado deformado. En la técnica anterior, el tubo 104 de flujo y la barra 901 de balance son esencialmente de una rigidez uniforme a lo largo de sus longitudes y se deforman a través de sus longitudes. El resorte del sistema se dispersa a través de la estructura. En este contexto, el término "resorte" se refiere a un volumen de metal que se deforma elásticamente en respuesta a una fuerza aplicada. Almacena energía conforme se deforme y regresa la energía nuevamente al sistema conforme se relaja. La totalidad de la estructura de la figura 9 por lo tanto actúa ' como un resorte grande . El desplazamiento de localización nodal, debido a que es muy pequeño en relación a la longitud grande del resorte, altera muy poco la longitud efectiva y por lo tanto la rigidez efectiva del resorte ya sea al tubo de flujo o a la barra de balance.

Descripción de la figura 10 Uno de los detalles de diseño de la presente invención el cual permite que la tasa de resorte de balanceo de un flujómetro, en vez de un balanceo de masa, es la localización del resorte próximo a los nodos de extremo de tubo de flujo. La figura 10 describe una modalidad conceptual de la estructura que comprende la presente invención. Esta estructura localiza la función de resorte del flujómetro presentado en la figura 10 en la vecindad de los nodos 102 y 103 del tubo 104 de flujo y la barra 1004 de balance al crear porciones medias 1002 y 1003 tanto del tubo 104 de flujo como de la barra 1004 de balance que es muy fácil que se pliegue. Esto se realiza mediante el uso de un material menos rígido en los centros del tubo 104 de flujo y una barra 1004 de balance, tal como caucho, o una geometría menos rígida. Esta porción media comprende fuelles 1003 en el tubo 104 de flujo y una región 1002 estrechadc nacia "abajo en la barra 1004 de balance. Estas áreas centrales "suaves" concentran el plegado de los elementos 104 y 1004 en esta región central. Debido a que la tasa de torsión es demasiado baja en estas regiones centrales, la energía de resorte o de torsión se concentra en las regiones en donde el tubo 104 de flujo se conecta a la barra 1004 de balance. Esta área es la barra 1001 de unión en la figura 10. Las porciones rectas del tubo 104 de flujo y la barra 1004 de balance son rígidas y libres de moverse, sin embargo, no forman resortes efectivos puesto que sus porciones centrales suaves remueven los momentos de plegado de estos elementos rígidos. Si las regiones centrales 1002 y 1003 de la barra de balance y el tubo de flujo son lo suficientemente flexibles, entonces su rigidez es demasiado baja de manera que se vuelve insignificante en la dinámica del sistema de masas de resorte o de torsión. El resorte total k1; después se concentra y se vuelve igual al de la barra 1001 de unión. La figura 11 muestra una vista en sección de la barra 1001 de unión en un extremo de un flujómetro que tiene un tubo 104 de flujo y una barra 1101 de balance (comparable a 1004) . La figura 12 muestra (exagerado en gran medida) la deformación en la barra 1001 de unión que resulta cuando el tubo 104 de flujo y la barra 1101 de balance tienen amplitudes vibracionales aproximadamente iguales. El nodo (área que no experimenta movimiento) en este caso es una superficie 1104 cilindrica (líneas discontinuas) aproximadamente a la mitad entre el tubo 104 de flujo y la barra 1101 de balance de la pared. La figura 13 muestra la deformación que resulta cuando la barra 1101 de balance tiene una amplitud de vibración mucho más grande que el tubo 104 de flujo. Esta situación resulta de un material de densidad muy alta en el tubo 104 de flujo. El material denso tiende a disminuir la frecuencia y la amplitud de vibración del tubo 104 de flujo (recuérdese la conservación del momento) . Se puede ver que el cilindro 1104 nodal se ha movido muy cerca al tubo 104 de flujo debido a la amplitud disminuida del tubo de flujo. Esto provoca que el resorte efectivo de tubo de flujo se vuelva corto y rígido, y disminuye la caída en la frecuencia resonante del tubo de flujo. Simultáneamente, el resorte efectivo de barra de balance se ha alargado y suavizado. Esto provoca que la frecuencia resonante de la barra de balance también disminuya. Cuando se diseña apropiadamente, el desplazamiento en la tasa ?k de resorte con la barra 1001 de unión es justo la suficiente para balancear la masa adicional del material de alta densidad en el tubo de flujo. Las frecuencias resonantes después disminuyen en cantidades iguales y permanecen iguales sin que se involucre la masa de la cubierta. Todo esto es deseable debido a que la amplitud de vibración de la cubierta cambia la sensibilidad del medidor.

Hasta ahora se ha establecido la suposición de que la amplitud vibracional relativa del tubo 104 de flujo en comparación con la amplitud vibracional de la barra 1101 de balance disminuye con un material denso y se incrementa con un material ligero. Con la barra de balance y el tubo de flujo con frecuencias resonantes iguales debido al desplazamiento de la tasa de torsión, esta suposición se justifica. Si la barra de balance se visualiza como un balanceador dinámico sujetado al tubo de flujo en los nodos de extremo deseados, es evidente con facilidad que cualquier movimiento en las posiciones nodales deseadas dentro de la barra 1001 de unión bombea energía al interior del balanceador dinámico formado por la barra 1101 de balance e incrementa su amplitud hasta que la fuerza de reacción del balanceador dinámico suprime el movimiento nodal. Si la masa se coloca sobre el tubo 104 de flujo, el balanceador dinámico (la barra de balance) disminuye su frecuencia resonante para mantener la igualdad de frecuencia e incrementa su amplitud hasta que la posición del cilindro 1004 nodal es estacionario. Si se remueve la masa del tubo 104 de flujo, el balanceador dinámico (barra de balance) incrementa su frecuencia resonante y disminuye su amplitud justo en la cantidad correcta.

Descripción de las figuras 14 a 21. '29 y 30 La presente invención mantiene un balance dinámico al alterar la rigidez de resorte relativa en vez de transferir masas entre el tubo de flujo vibratorio, la barra de balance y los miembros de cubierta. Es capaz de llevar a cabo esto al concentrar la función de resorte localmente alrededor del área 1104 nodal fija dentro de la barra 1001 de unión. Las figuras 11, 12 y 13 muestran como esto se lleva a cabo de manera que no se afecta la sensibilidad del flujómetro. Sin embargo, estos ignoran, con fines de sencillez, un factor de complicación ilustrado en las figuras 14 y 15. Las figuras 14 y 15 describen una cubierta 1401 de flujómetro que tiene porción 1405 de extremo de la cubierta 1401 la cual contiene una barra 1101 de balance, un tubo 104 de flujo y una barra 1001 de unión. El tubo 104 de flujo y la barra 1101 de balance se interconectan en el extremo de la barra 1101 de balance por la barra 1001 de unión. En la figura 14, la amplitud víbracional del tubo 104 de flujo es mucho más grande que la amplitud 1101 de la barra de balance. En la figura 15, la amplitud de la barra 1101 de balance es mucho mayor que la amplitud 104 de tubo de flujo. Estas situaciones pueden equilibrar un medidor que tenga un material ligero (figura 14) 'y un material denso (figura 15) respectivamente .

Las figuras 14 y 15 difieren de las figuras 11, 12 y 13 en que el tubo 104 de flujo se pliega en el segmento 1404 de tubo de flujo entre la barra 1001 de unión y el extremo 1405 de cubierta en respuesta al momento de torsión aplicado al tubo 104 de flujo en la región de la barra 1001 de unión. El momento de torsión es el resultado de las amplitudes vibracionales relativas del tubo 104 de flujo y la barra 1101 de balance. El flujómetro se puede diseñar de manera que para una densidad de material dada, el momento de torsión aplicado a la barra 1101 de balance a la barra de unión es igual y opuesto al momento de torsión aplicado al tubo 10 de flujo (figura 16) . Sin embargo, conforme cambia la densidad del material, la relación de amplitud entre el tubo 104 de flujo y la barra 1101 de balance cambia, y el momento de torsión se desequilibra. Este momento de torsión es resistido por las articulaciones 1701 de conexión de cubierta (figura 17) y el extremo 1405 de cubierta, en donde el segmento 1404 de tubo de flujo penetra en el mismo, lo que resulta en fuerzas iguales y opuestas Fx y F2. Ahora se puede apreciar el motivo por el cual las articulaciones 1701 de conexión de cubierta deben ser de translación rígida en la dirección de vibración. Las articulaciones 1701 de conexión de cubierta deben resistir la fuerza F de las posiciones nodales menos deseadas que son forzadas a trasladarse por Fl y la totalidad de la estructura se vuelve desequilibrada. El extremo 1405 de cubierta y las articulaciones 1701 de conexión de cubierta transfieren las fuerzas a la cubierta 1401 la cual' es extremadamente rígida y en donde cada una de las fuerzas se cancelan entre si, lo que resulta en que no hay fuerzas de agitación sobre la cubierta. Cuando ambos extremos de la cubierta 1401 se toman en consideración (figura 19) , los momentos sobre la cubierta 1401 también se cancelan. Las articulaciones 1701 de conexión de cubierta tienen un criterio de diseño específico impuesto sobre las mismas. Deben ser lo suficientemente rígidas de manera que eviten movimiento relativo significativo entre la región nodal de la barra 1001 de unión y la cubierta 1401. Simultáneamente, deben ser lo suficientemente flexibles en torsión de manera que los extremos de la barra 1101 de balance sean libres de girar sin almacenar una energía de resorte significativa en las articulaciones 1701 de conexión. Si la energía de resorte se almacena en las articulaciones 1701 de conexión de cubierta, sería externo al área nodal y degradaría el funcionamiento de autobalanceo del medidor. Un posible diseño preferido de las articulaciones de conexión es en forma de mariposa o de reloj de arena, como en las figuras 17 y 20. La sección 1702 central estrecha permite flexibilidad en la torsión pero no en la translación. Los extremos amplios 1703 y 1704 proporcionan rigidez suficiente para resistir las fuerzas translacionales . La sección 1702 central no necesita ser amplia para resistir las fuerzas translacionales debido a que los momentos de plegado que acompañan a las fuerzas de translación en la articulación van a cero en el centro de la articulación, como se muestra 'en el diagrama de momento de plegado de la figura 21. Las articulaciones 1701 de conexión de cubierta también se pueden utilizar para resolver otro problema de diseño. El tubo 10 de flujo y la barra 1101 de balance son impulsadas para que vibren en una frecuencia resonante una opuesta a la otra. Son impulsados para vibrar en una dirección que, junto con el eje del tubo, define un plano denominado el plano de impulsión, El tubo de flujo y la barra de balance también tienen un modo de vibración en el cual vibran en una dirección perpendicular al plano de impulsión. Debido a la simetría axial del tubo de flujo, la barra de unión y la barra de balance, es probable que la frecuencia del modo de vibración perpendicular este muy cerca de la frecuencia impulsora. Esta separación estrecha de frecuencia puede provocar problemas de medición, y debe evitarse. Una manera de incrementar la separación de frecuencia entre el modo de impulsión y el modo perpendicular es colocar refuerzos delgados de metal entre las articulaciones de conexión de cubierta y la barra de balance, como se muestra en la figura 29 y en la figura 30. Los refuerzos 2901 se sujetan a las articulaciones 1701 de conexión de cubierta y a la barra 1101 de balance. Esta orientación vuelve rígidas las articulaciones de conexión de cubierta a la deflexión de doblado requerida en él modo perpendicular. Por lo tanto, vuelven más rígida el montaje de la barra de balance e incrementan la frecuencia en el modo perpendicular. Debido a que los refuerzos son delgados, no incrementan significativamente la rigidez torsional de las articulaciones de conexión de cubierta o incrementan la frecuencia en el modo de impulsión. Además, no tienen impacto en la rigidez de las articulaciones de conexión de cubierta en la translación en la dirección de impulsión. El momento de torsión aplicado a la saliente 1404 de tubo por las fuerzas F y F2 provoca otro problema en que cada una de las salientes de tubo se pliega en respuesta al momento de torsión. Esta flexión de la saliente 1404 de tubo de flujo externa a la barra 1103 de unión es una extensión significativa de la función de resorte del tubo de flujo alejándose del área nodal. Como se ha discutido previamente, es deseable concentrar la función de resorte o de torsión del medidor en la vecindad del nodo. Esta extensión de la estructura de resorte degrada el equilibrio de resorte de torsión del medidor.

Descripción de las figuras 22-26 La energía de resorte almacenada en la saliente 1404 de tubo se reduce al reducir la tasa de torsión de la saliente 1404 de tubo de flujo mediante la provisión de un material más suave o una geometría más suave tal" como los fuelles 2201 en la figura 22. Los fuelles 2201 reducen la energía de torsión en la saliente 1404 del tubo de manera que se concentra adicionalmente en las regiones de la barra 1001 de unión. El fuelle 2201 también reduce en gran medida las fuerzas de momento de torsión aplicadas a la cubierta 1401 por las salientes 1404 de tubo. Reducen estas fuerzas al permitir que la región 1001 de barra de unión pivote libremente. A partir de una perspectiva de autobalanceo, el diseño de la figura 22 y, con la cubierta removida, la figura 23 es una modalidad preferida de la presente invención. La figura 23 muestra un flujómetro similar al de la figura 22, pero sin que se muestre la cubierta 1401. En particular, la estructura de flujómetro mostrada en la figura 23 comprende un tubo 104 de flujo que tiene un fuelle 1003 en su sección media y de un fuelle 2201 en sus secciones de saliente 1404 de tubo. El tubo 104 de flujo está rodeado por una barra 1101 de balance que tiene una porción 2402 recortada de centro flexible definida por la sección 1002 reducida que interconecta las porciones izquierda y derecha de la barra 1101 de balance. La estructura de la figura 23 incluye además articulaciones 1701 de conexión de cubierta. La estructura de la figura 23 por lo tanto se prefiere en aplicaciones en las cuales el criterio principal es el balance dinámico. El balance dinámico se obtiene por la estructura de la figura 23 puesto que concentra la estructura de resorte del tubo 104 de flujo y la barra 1101 de balance en las barras 1001 de unión próximas a los nodos de extremo. En algunas aplicaciones, el fuelle puede generar algunas de las características que hacen deseable un flujómetro de tubo de flujo recto ?'?ni<t . El fuci l cn if-íVi! ?c lam i.n internamente. Esto vuelve a los fuelles inaceptables en aplicaciones de alimentos, por ejemplo, en donde es necesario que la totalidad de la superficie interna del tubo de flujo pueda ser limpiable y sometida a inspección. En casos en donde es deseable tener un tubo 104 de flujo de un diámetro y material uniformes y continuos, la región central del tubo 104 de flujo y las regiones 1404 de saliente de tubo no se fabrican suaves para plegado. Aún es ventajoso realizar la región 1002 central de la barra 1101 de balance suave en el plegado y utilizar articulaciones 1701 de conexión de cubierta en las barras 1001 de unión. La figura 24 es similar a la figura 3, excepto que el tubo 104 de flujo carece del fuelle 2201 y 1003 de la figura 23. La modalidad de la figura 24 se puede preferir en aplicaciones en donde el interior del tubo 104 de flujo debe ser uniforme y continuo. Por lo tanto, el tubo 104 de flujo de la figura 24 no tiene la flexibilidad proporcionada "por el fuelle 2201 y 1003 de la figura 23.

El flujómetro de la figura 24 se balancea de manera que el nodo aún se encuentra en la región de barra 1001 de unión. Además, el resorte de la barra 1101 de balance aún se concentra en la barra 1001 de unión próxima al nodo, como en la figura 23. En el lado del tubo 104 de flujo del nodo, la porción de barra 104 de unión del resorte de tubo de flujo ahora está en serie con un resorte relativamente suave y distribuido (el tubo de flujo de plegado) . Cuando se coloca una masa adicional en el tubo de flujo, la posición nodal se mueve hacia el tubo de flujo y suaviza significativamente el resorte de la barra 1101 de balance como se describe en lo anterior para la figura 13. Sin embargo, la torsión del tubo de flujo neta consiste de una torsión de tubo de flujo suave y una porción del resorte o la torsión de la barra 1001 de unión rígida en serie. Los resortes en serie agregan tasas similares a los resistores en paralelo; domina el suave (o el menor resistor) .

Por lo tanto, un resorte de 100 libras por pulgada en serie con un resorte de 10 libras por pulgada resulta en una tasa de torsión neta de 9.1 libras por pulgada. Si el resorte más rígido se cambia a 130 libras por pulgada como puede ocurrir con el movimiento nodal, la serie neta que resultaría movimiento nodal, la serie neta que 'resultaría sería una tasa de torsión de (1661 g/cm) 9.3 libras por pulgada. Por lo tanto, un cambio de 30% en la rigidez del resorte rígido parece generar únicamente un cambio de % en la rigidez de los resortes combinados. La tasa de torsión del tubo 104 de flujo neto de esta manera es dominada por la torsión del tubo de flujo suave y el cambio de posición nodal en el resorte de la barra 1001 de unión tiene poco efecto sobre la tasa de la función de resorte del tubo 104 de flujo neto. La función de resorte de tubo 104 de flujo de la figura 24 se ilustra de manera conceptual en las figuras 25 y 26. En la figura 25, la masa del tubo 104 de flujo está representada por ml . El resorte de tubo de flujo neto está representado por kl, el cual es una serie de adiciones del resorte de tubo 104 de flujo distribuido suave y la porción rígida de la barra 1001 de unión a la izquierda del nodo N. La barra 1101 de mayor balance está representada por la masa m2 cuyo resorte k2 se concentra en la barra 1001 de unión. El nodo de esta estructura en la condición balanceada está representado por el nodo N en la posición 2501. En la figura 26, se agrega masa ?m al tubo 104 de flujo, de manera que cuando se introduce material pesado dentro del tubo de flujo, provoca que el nodo N se desplace a la izquierda, a la posición 2601. Este desplazamiento nodal provoca un desplazamiento significativo en la longitud del resorte y la tasa de torsión del segmento de resorte k2 del resorte de la barra 1101 de balance. El resorte de tubo 104 de flujo, sin embargo, está constituido de un resorte distribuido suave en el tubo de flujo el cual no cambia la longitud en serie con el resorte rígido corto de la barra de unión en el lado del tubo de flujo de la nueva posición nodal. Aunque el componente de la barra 1001 de unión se acorta significativamente por el movimiento nodal, el resorte de tubo distribuido domina la tasa de torsión y el desplazamiento nodal hace poca diferencia al tubo 104 de flujo en cuanto a la rigidez total del resorte. Esta geometría de la figura 4 por lo tanto es un compromiso con respecto a mantener un equilibrio con el cambio en la densidad de material. La barra 1101 de balance puede cambiar su tasa de torsión, pero el tubo 104 de flujo debe cambiar su masa al mover la cubierta 1401. El resultado es que la cubierta vibra. Sin embargo, el movimiento de la cubierta es mucho menor que en los medidores de la técnica anterior, debido a que el cambio de rigidez en la barra 1101 de balance reduce la transferencia de masa necesaria. Esta reducción en la vibración de la cubierta resulta en un cambio más pequeño en la posición nodal y una mejora en la precisión en el flujómetrs, en comparación con la técnica anterior. La ecuación de frecuencia resonante ilustra la manera en que esta modalidad (sin fuelle en el tubo de flujo) de la presente invención, aún resulta en una agitación menor de la cubierta en comparación con los "medidores de la técnica anterior. k, m-3 +A—m ' xl Esta ecuación difiere de la solución tradicional (ecuación 4) en el término ?k. La presencia de este término significa que la masa de la cubierta necesita involucrarse menos (amplitud de vibración) con el fin de balancear la ecuación y el medidor. Las figuras 27 y 28 describen la estructura de la totalidad de un flujómetro Coriolis que constituye la presente invención. La figura 27 comprende la modalidad en donde el tubo 104 de flujo no incluye un fuelle. La modalidad de la figura 28 es similar a la de la figura 27, excepto que la porción central del tubo 104 de flujo y las áreas de salientes 1404 de tubo incluyen el fuelle 2201 y 1003. Ambas modalidades muestran el extremo 1405 de cubierta conectado por el elemento 2702 a un reborde 2701 por medio del cual los flujómetros de las figuras 27 y 28 se pueden conectar a una fuente de material tal como una tubería en su entrada y a un receptor de material en su extremo de salida.

Ambas modalidades de la figura 27 y 28 incluyen un impulsor D en la porción media del tubo 104 de flujo y un sensor izquierdo SL y SR para detectar . movimientos representativos de las vibraciones Coriolis de la estructura de tubo de flujo/barra de balance lo cual, a su vez, es indicativo de la tasa de flujo de material a través del flujómetro. Se debe entender expresamente que la invención reivindicada no se limita a la descripción de la modalidad preferida sino que abarca otras modificaciones y alteraciones dentro del alcance y espíritu del concepto inventivo. Por lo tanto, el término "material" como se utiliza en la presente, es aplicable a cualquier sustancia que fluya tal como suspensiones, líquidos y gases incluyendo cualquier combinación de los mismos. 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 convencional para la manufactura de los objetos o productos a que la misma se refiere.

Claims (23)

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

1. Un flujómetro Coriolis, que comprende: un tubo de flujo (104) y una barra (1101) de balance orientadas sustancialmente paralelas entre si; un medio de barra (1001) de unión conecta las porciones de extremo de la barra de balance al tubo de flujo; el tubo (104) de flujo tiene una función de resorte y una función de masa; la barra (1101) de balance tiene una función de resorte y una función de masa; una cubierta (1401) ; un medio (1701) de articulación de conexión de cubierta para conectar la cubierta al medio de barra de unión; un medio impulsor (D) para hacer vibrar la barra de balance y el tubo de flujo transversalmente fuera de fase uno con respecto al otro; el medio impulsor es efectivo para establecer un nodo vibracional en uno de los medios de barra de unión (1001) y la barra (1101) de balance del tubo (104) de flujo,- el nodo vibracional actúa para separar la función de resorte o torsión del tubo de flujo de la función de resorte o torsión de 'la barra de balance; CARACTERIZADO PORQUE: una porción (1002) media flexible longitudinal de la barra de balance tiene flexibilidad aumentada en comparación con el resto de la barra de balance; la porción media flexible de la barra de balance concentra la función de resorte de la barra de balance próxima al nodo vibracional; la concentración de la función de resorte de la barra de balance próxima al nodo vibracional cambia la función de resorte de la barra de balance en respuesta a la presencia de materiales de densidades diferentes en el tubo de flujo en tiempos diferentes; los cambios en la función de resorte de la barra de balance mantienen un balance dinámico mejorado del flujómetro Coriolis cuando los materiales de densidades diferentes pasan a través del tubo de flujo en tiempos diferentes.

2. El flujómetro Coriolis, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la porción media flexible de la barra de balance comprende una porción recortada de la barra de balance.

3. El flujómetro Coriolis, de conformidad con. la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además: una porción (1003) media flexible longitudinal del tubo de flujo que tiene flexibilidad aumentada en comparación con el resto del tubo de flujo; la porción media flexible del tubo de flujo concentra la función de resorte del tubo de flujo próxima al nodo vibracional; la concentración de la función de resorte del tubo de flujo cambia la función de resorte del tubo de flujo en presencia de materiales de densidades diferentes en el tubo de flujo en tiempos diferentes; los cambios en la función de resorte del tubo de flujo mantienen además un balance dinámico mejorado del flujómetro Coriolis cuando los materiales de densidades diferentes pasan a través del tubo de flujo en tiempos diferentes.

4. El flujómetro Coriolis, de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la porción media flexible del tubo de flujo incluye un fuelle (1003) .

5. El flujómetro Coriolis, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cubierta (1401) circunda a la barra (1101) de balance y al tubo (104) de flujo y el medio (100) de barra de unión; la cubierta tiene un eje longitudinal sustancialmente paralelo a la barra de balance y el tubo de flujo; y el medio de articulación de conexión de cubierta conecta el medio de barra de unión a la cubierta para evitar la translación del medio de barra de unión con respecto a la cubierta.

6. El flujómetro Coriolis, de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el medio (1701) de articulación de conexión de cubierta comprende una primera y segunda articulaciones de conexión de cubierta, cada una de las cuales tiene una superficie sustancialmente plana orientada sustancialmente de manera perpendicular a un eje longitudinal de la barra de balance y conformada para permitir la rotación del medio de barra de unión con respecto a la cubierta y al mismo tiempo evitar la translación del medio de barra de unión con respecto a la cubierta; la rotación del medio de barra de unión es alrededor de un eje perpendicular al eje longitudinal de la barra de un balance y el tubo de flujo, y se extiende desde el medio de barra de unión a la cubierta.

7. El flujómetro Coriolis, de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la superficie sustancialmente plana de cada una de la primera y segunda articulaciones de conexión de cubierta tiene sustancialmente forma de reloj de arena de manera que define un primer extremo (1704) y una porción media estrecha (1702) y un segundo extremo (1703) .

8. El flujómetro Coriolis, de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el primer extremo (1704) de cada una de la primera y segunda articulaciones de conexión de cubierta se conectan al medio de barra de unión, y el segundo extremo se conecta a una porción de pared interior de la cubierta; la porción media de cada articulación de conexión de cubierta tiene una tasa de resorte torsional baja de manera que permite la rotación del medio de barra de unión con respecto a la cubierta; la porción media es de resistencia suficiente para evitar una translación del medio de barra de unión con respecto a la cubierta.

9. El flujómetro Coriolis, de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque cada una de la primera y segunda articulaciones de conexión de cubierta incluye además un miembro (2901) de cubierta* que define una superficie plana conectada entre la barra de balance y las articulaciones de conexión de cubierta; el miembro de refuerzo tiene un primer lado fijo a una superficie exterior de la barra de balance con el primer lado alineado sustancialmente paralelo al eje longitudinal de la barra de balance; el miembro de refuerzo tiene un segundo lado sustancialmente perpendicular al primer lado y fijo a la superficie sustancialmente plana de cada articulación de conexión de cubierta; el miembro de refuerzo es efectivo para incrementar la frecuencia vibracional lateral de la barra de balance mientras deja sustancialmente sin alteraciones la frecuencia vibracional impulsora impartida a la barra de balance en una dirección perpendicular a la frecuencia vibracional lateral.

10. El flujómetro Coriolis, de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque incluye además salientes (1404) de tubo de flujo para conectar una porción de extremo del tubo de flujo próxima al medio de barra de unión a los extremos de la cubierta.

11. El flujómetro Coriolis, de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque las salientes de tubo de flujo incluyen un fuelle ( 201) próximo a la barra de unión; los fuelles son efectivos para disminuir la función de resorte de las salientes de tubo de flujo para aislar el medio de barra de unión dinámicamente de los extremos de cubierta.

12. El flujómetro Coriolis, de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque comprende además: un medio sensor (SR, SL) colocado próximo al tubo de flujo para detectar perturbaciones Coriolis del tubo de flujo generado por el flujo de material a través del tubo de flujo mientras el tubo de flujo vibra por el medio impulsor,- el medio detector es efectivo en respuesta a detectar señales de salida de generación que representan por lo menos una característica del material que fluye.

13. El flujómetro Coriolis, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende: la cubierta rodea a la barra de balance y el tubo de flujo y al medio de barra de unión; la cubierta tiene un eje longitudinal sustancialmente paralelo a la barra de balance y al tubo de flujo; el medio (1701) de unión de articulación de conexión de cubierta conecta el medio de barra de unión a una porción de pared interior de la cubierta para evitar la translación del medio de barra de unión con respecto a la cubierta durante una vibración fuera de fase de la barra de balance y el tubo de flujo uno con respecto al otro; el medio de conexión de cubierta tiene forma de reloj de arena para permitir la rotación del medio de barra de unión con respecto a la cubierta y al mismo tiempo evitar la translación del medio de barra de unión con respecto a la cubierta; la rotación del medio de barra de unión es alrededor de un eje perpendicular a un eje longitudinal de la barra de balance y la cubierta; una porción media flexible de la barra de balance incluye un recorte (2402) para concentrar la función de resorte de la barra de balance próxima al nodo vibracional; una porción media flexible del tubo de flujo incluye fuelles (1003) para concentrar la función de resorte desde el tubo de flujo próxima a los nodos vibracionales; la concentración de la función de resorte cambia la tasa de torsión de la barra de balance y el tubo de flujo en respuesta a la presencia de materiales de densidades diferentes en el tubo de flujo en tiempos diferentes; las salientes (1404) de" tubo de flujo conectan porciones de extremo del tubo de flujo próximas al medio de barra de unión a los extremos de la cubierta; las salientes de tubo de flujo incluyen fuelles que se aproximan al medio de barra de unión para reducir la tasa de resorte de las salientes de tubo de flujo para aislar la barra de unión dinámicamente de los extremos de cubierta; el medio de barra de unión contiene sustancialmente la totalidad de la función de resorte del flujómetro Coriolis para mantener un balance dinámico del flujómetro Coriolis al alterar la relación de la tasa de resorte de los segmentos del medio de barra de unión mientras que los materiales de diferentes densidades están existentes en el tubo de flujo; y un medio sensor (SL, SR) colocado próximo al tubo de flujo para detectar oscilaciones Coriolis del tubo de flujo generadas por el tubo de flujo de material a través del tubo de flujo y al mismo tiempo el tubo de flujo vibra por el medio impulsor; el medio sensor es efectivo en respuesta para detectar generación de señales de salida que representan por lo menos una característica del material que fluye.

14. El flujómetro Coriolis, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende: un medio de articulación de conexión que tiene una superficie sustancialmente plana orientada sustancialmente perpendicular" a un eje longitudinal de la barra de balance y conformada para permitir la rotación del medio de barra de unión con respecto a la cubierta y al mismo tiempo evitar la translación del medio de barra de unión con respecto a la cubierta; la rotación del medio de barra de unión es alrededor de un eje perpendicular al eje longitudinal del tubo de flujo y se extiende desde el medio de barra de unión a la cubierta; un primer extremo del medio de articulación de cubierta se conecta al medio de barra de unión y el segundo extremo se conecta a la porción de pared interior de la cubierta; una' porción media del medio de articulación de conexión de cubierta tiene una tasa de resorte torsional baja para permitir una rotación del medio de barra de unión con respecto a la cubierta; la porción media es de resistencia suficiente para evitar una translación del medio de barra de unión con respecto a la cubierta; el medio de enlace de articulación de conexión de cubierta incluye además un miembro (2901) de refuerzo que define una superficie plana conectada entre la barra de balance y el medio de enlace de conexión de cubierta; el miembro de refuerzo tiene un primer lado fijo a una superficie exterior de la barra de balance con el primer lado alineado" sustancialmente paralelo al eje longitudinal de la barra de balance; el miembro de refuerzo tiene un segundo lado sustancialmente perpendicular al primer lado y fijo a una superficie sustancialmente plana del medio de enlace de conexión de cubierta; el miembro de refuerzo es efectivo para incrementar la frecuencia vibracional lateral de la barra de balance mientras se deja sustancialmente sin alterar la frecuencia vibracional impulsora impartida a la barra de balance en una dirección perpendicular a la frecuencia vibracional lateral.

15.' Un método de equilibrar dinámicamente un flujómetro Coriolis que comprende una barra (1101) de balance y un tubo (104) de flujo orientados sustancialmente paralelos entre si; un medio (1001) de barra de unión se conecta a la cubierta (1401) de flujómetro y a las porciones de extremo de la barra de equilibrio y al tubo de flujo; el método comprende las etapas de: hacer vibrar la barra de balance y el tubo de flujo transversalmente fuera de fase uno con respecto al otro para colocar un nodo vibracional sobre uno de la barra de balance y el medio de barra de unión o el tubo de flujo,- el nodo vibracional actúa para separar la función de resorte del tubo de flujo de la función de resorte de la barra de balance ; CARACTERIZADO PORQUE: se proporciona una porción (2402) media de la barra de balance que tiene mayor flexibilidad que el resto de la barra de balance; se concentra la función de resorte de la barra de balance próxima al nodo; la etapa de concentrar los cambios de la función de resorte de la barra de balance en respuesta a la presencia de materiales de densidades diferentes en el tubo de flujo en tiempos diferentes; la etapa de cambiar la función de resorte proporciona un balance dinámico mejorado del flujómetro Coriolis en respuesta a la presencia de material de densidades diferentes en el tubo de flujo en un tiempo diferente.

16. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la etapa de concentración incluye la etapa de incluir una función de recorte en la porción media de la barra de balance.

17. El método de " conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque comprende además la etapa: proporcionar una porción media longitudinal del tubo de flujo que tiene mayor flexibilidad que el resto del tubo de flujo; concentrar la función de resorte del tubo de flujo próxima al nodo vibracional ,- la etapa de concentrar la función de resorte de tubo de flujo cambia la función de resorte del tubo de flujo en respuesta a la presencia de materiales de densidades diferentes en el tubo de flujo en tiempos diferentes; la etapa de cambiar la función de resorte del tubo de flujo proporciona además un balance dinámico mejorado del flujómetro Coriolis en respuesta a la presencia de material de densidades diferentes en el tubo de flujo en un tiempo diferente .

18. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la etapa de concentración incluye la etapa de proporcionar un fuelle en la porción media del tubo de flujo.

19. El flujómetro Coriolis, de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el método comprende además las etapas de : rodear la barra de balance y el tubo de flujo y el medio de barra de unión con la cubierta de manera que el eje longitudinal de la cubierta sea sustancialmente paralelo a la barra de balance y al tubo de flujo; y conectar el medio de barra de brazo a una porción de pared interior de la cubierta para evitar la translación del medio de barra de unión con respecto a la cubierta en respuesta a la vibración fuera de fase de la barra de balance y al tubo de flujo con respecto uno del otro.

20. El flujómetro Coriolis, de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque comprende además un medio de articulación de conexión de cubierta, en donde el medio de articulación de conexión de cubierta comprende una primera y segunda articulaciones de conexión de cubierta, cada una de las cuales está conformada para permitir la rotación de p la barra de unión con respecto a la cubierta y al mismo tiempo evitar la translación del medio de barra de unión con respecto a la cubierta; el método incluye además la etapa de hacer girar el medio de barra de unión con respecto a cada articulación de conexión de cubierta alrededor de un -ej e perpendicular a un eje longitudinal de la barra de balance y el tubo de flujo.

21. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque cada articulación de conexión de cubierta tiene forma de reloj de arena y en donde la etapa de girar incluye la etapa de hacer girar cada articulación de conexión de cubiertas de manera que la primera porción de cada articulación de conexión de cubierta gira con respecto a una segunda porción de cada articulación de conexión de cubierta en respuesta a la rotación del medio de barra de unión, en donde una porción de fuelle estrecha de cada articulación de conexión de cubierta tiene forma de reloj de arena para facilitar la rotación.

22. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque incluye además las etapas de conectar una porción de extremo del tubo de flujo próxima al medio de barra de unión vía las salientes de tubo de flujo a los extremos (1405) de la cubierta.

23. El método de - conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque incluye además la etapa de utilizar fuelles en las salientes de tubo de flujo próximas a la barra de unión para reducir la función de resorte de la saliente de tubo de flujo para aislar el medio de barra de unión dinámicamente de los extremos de cubierta.