MXPA00012481A - Metodo y aparato para una barra de compensacion que aumenta la sensibilidad - Google Patents

Abstract

Un medidor de flujo de Coriolis de un tubo que tiene una barra de compensación que aumenta la sensibilidad del medidor de flujo al flujo de material. El diseño de la barra de compensación disminuye su respuesta del segundo modo de flexión para tener una frecuencia que podría ser menor que la frecuencia de excitación de resonancia del tubo de flujo. La disminución de la frecuencia del segundo modo de flexión de la barra de compensación permite que la respuesta de Coriolis del tubo de flujo que vibra con el flujo de material extienda la fuerza desde el tubo de flujo, a través de una barra de anclaje, hasta la barra de compensación. Estas fuerzas de Coriolis inducen vibraciones de respuesta tipo Coriolis en la barra de compensación, debido a la frecuencia disminuida del segundo modo de flexión de la barra de compensación. La respuesta de Coriolis del medidor de flujo se aumenta, ya que la respuesta tipo Coriolis de la barra de compensación estáfuera de fase con y es aditiva a la deflexión por Coriolis del tubo de flujo.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA UNA BARRA DE COMPENSACIÓN QUE AUMENTA LA SENSIBILIDAD Campo de la Invención Esta invención se refiere a un medidor de flujo de Coriolis de un tubo y en particular, a un método y aparato para un medidor de flujo de Coriolis que tiene una barra de compensación que aumenta la sensibilidad del medidor de flujo al flujo de material.

Problema Los medidores de flujo de Coriolis de un tubo son deseables debido a que eliminan problemas de costo y de taponamiento de tubos múltiples de separación de flujo de los medidores de flujo de Coriolis de doble tubo. Los medidores de flujo de Coriolis de un tubo tienen una desventaja en que su sensibilidad al flujo ha sido menor que la de los medidores de flujo de Coriolis de doble tubo. La sensibilidad al flujo es menor por dos razones. La primera es que para la misma velocidad de flujo, un medidor de flujo de un tubo debe tener un diámetro más grande del tubo de flujo para una velocidad de flujo dada. Esto lo hace más rígido en la flexión y menos sensible a las fuerzas de Coriolis. La segunda razón tiene que ver con los detalles de cómo se Ref: 125605 determina la velocidad de flujo másico. En medidores de flujo de Coriolis de doble tubo tradicionales, los tubos de flujo vibran fuera de fase uno con el otro. Los dos tubos de flujo actúan como una compensación de uno al otro para crear una estructura dinámicamente compensada. Los detectores de velocidad se localizan en dos sitios a lo largo de los tubos de flujo, para detectar la velocidad relativa entre los tubos de flujo. Los detectores de velocidad se localizan usualmente a distancias iguales corriente arriba y corriente abajo de los puntos medios de los tubos. Cada detector de velocidad consiste de un magneto sujetado a un tubo de flujo y una bobina sujetada al otro. El movimiento relativo de la bobina a través del campo magnético produce un voltaje. El movimiento sinusoidal de los tubos de flujo que vibran produce un voltaje sinusoidal en cada detector. Cuando no hay flujo de material, los voltajes de los dos detectores de velocidad están en fase uno con el otro. Con flujo de material, los tubos que vibran se distorsionan por la fuerza de Coriolis del material que se mueve a causa de una diferencia de fase entre los voltajes de los dos detectores. La velocidad de flujo másico es proporcional a esta diferencia de fase. Es importante observar que ambos tubos de flujo se deforman igualmente (para una división igual de flujo) y cada tubo de flujo tiene el mismo desplazamiento de fase que el otro en sitios correspondientes. El magneto detector de velocidad corriente arriba tiene la misma fase que la bobina de velocidad corriente arriba, y ambos tienen la misma fase que el voltaje generado por el par detector magneto-bobina. El detector corriente abajo tiene una fase diferente que el corriente arriba. En medidores de flujo de un tubo, el tubo de flujo que vibra se compensa por medio de una barra de compensación más que por otro tubo de flujo. Los magnetos de los detectores de velocidad (o bobinas) se montan en la barra de compensación como si fuera el segundo tubo de flujo descrito antes. Sin embargo, ya que el material no fluye a través de la_ barra de compensación, no experimenta ninguna fuerza de Coriolis o desplazamiento de fase significante con el flujo. Los detectores de velocidad detectan la velocidad relativa entre el tubo de flujo desfasado y la barra de compensación no desfasada. Las velocidades del tubo de flujo y la barra de compensación en cada detector de velocidad podrían representarse por vectores de velocidad que tienen ángulo y amplitud de fase. La velocidad relativa (y voltaje de salida de cada detector de velocidad) puede determinarse sumando los dos vectores de velocidad. El vector de velocidad del tubo de flujo tiene un desplazamiento de fase debido al flujo de material. El vector de velocidad de la barra de compensación tiene desplazamiento de fase cero. Sumar estos vectores da el desplazamiento de fase neto con el flujo del detector de velocidad. El desplazamiento d« fase neto y tensión de salida de cada detector de velocidad se reduce por la barra de compensación no desfasada. Esta reducción del desplazamiento de fase neto se iguala a una reducción en la sensibilidad de flujo del medidor de flujo. La reducción en la sensibilidad del medidor de flujo debido al desplazamiento de fase cero de la barra de compensación, combinado con la reducción en sensibilidad debido al diámetro más grande del tubo de flujo (uno), resulta en una sensibilidad combinada del medidor de flujo tan baja que perjudica la exactitud y aceptación comercial de los medidores de flujo de un tubo para algunas aplicaciones. EPO 831,306A1 describe un medidor de flujo de Coriolis convenc onal, que tiene un solo tubo de flujo rodeado por una barra de compensación concéntrica. La barra de comper.í--'ación es un miembro cilindrico que tiene una distribución uniforme de masa y de rigidez, excepto para un peso en el centro axial de la barra de compensación. El único propósito del peso es disminuir la frecuencia de resonancia de la barra de compensación en el modo de excitación. El peso no es de efecto en el segundo modo de flexión por Coriolis, ya que está en un • nodo cero de cualquier respuesta de Coriolis posible por la barra de compensación. Sin embargo, la barra de compensación es inactiva vibratoriamente en su frecuencia del segundo modo de flexión, la cual es mucho más alta que su frecuencia de excitación del primer modo de flexión.

Solución Se resuelven el anterior y otros problemas y se logra un avance en el arte por medio de la presente invención, de acuerdo con el método y aparato para que se proporcione un medidor de flujo de Coriolis de un tubo que tiene una barra de compensación que aumenta y amplifica la sensibilidad del medidor de flujo al flujo de material. En los medidores de flujo de Coriolis de un tubo tanto de la presente invención como del arte anterior, la barra de compensación se excita fuera de fase con respecto al tubo de flujo en el primer modo de flexión. La frecuencia de excitación es típicamente la frecuencia de resonancia, tanto de la barra de compensación como del tubo de flujo lleno de material en el primer modo de flexión de cada uno. En los medidores de flujo de Coriolis de un tubo del arte anterior la barra de compensación carece de respuesta significativa a las fueras de Coriolis y deflexiones por Coriolis del tubo de flujo. En la presente, invención el aumento de sensibilidad se logra diseñando la barra de compensación para que responda a las fuerzas de Coriolis del tubo de flujo flexionando, en su segundo modo de flexión, fuera de fase con respecto a las deflexiones del tubo de flujo causadas por las fuerzas de Coriolis aplicadas. Las reivindicaciones independientes 1, 2, 14, y 15, definen un método y aparato que modela los aspectos más amplios de la invención. Con el flujo de material, el tubo de. flujo que vibra se flexa en respuesta a las fuerzas de Coriolis aplicadas. Las vibraciones de excitación del tubo de flujo son sustancialmente más grandes en amplitud que las deflexiones por Coriolis, ya que están en la frecuencia de resonancia del tubo de flujo lleno de material, mientras que las deflexiones por Coriolis se excitan a una frecuencia lejana de la frecuencia de resonancia del tubo de flujo para la forma de modos de deflexión por Coriolis. Las fuerzas de Coriolis se aplican mediante el material que fluye al tubo de flujo en la misma frecuencia que las vibraciones de excitación. La deflexión del tubo de flujo inducida por la fuerza de Coriolis, sin embargo, es de la misma forma que el segundo modo de flexión. La frecuencia de resonancia del segundo modo de flexión del tubo de flujo es mucho más alta que la frecuencia de la aplicación de la fuerza de Coriolis (la frecuencia de excitación) . De esta forma, debido a que la fuerza de Coriolis se aplica a una frecuencia muy retirada de la frecuencia de resonancia de su forma de modos (la segunda flexión) , las deflexiones inducidas por Coriolis en el tubo de flujo son mucho más pequeñas que las deflexiones inducidas por el excitador (primer modo de flexión) . La deflexión pequeña por Coriolis en el segundo modo de flexión del tubo de flujo .es la que produce el retraso de fase entre las dos señales del detector de velocidad en respuesta al flujo de material. Debido a que la deflexión es pequeña, el retraso de fase es pequeño, y la sensibilidad de los medidores de tubo recto del arte anterior al flujo de material es baja. La barra de compensación - de la presente invención se conecta en sus extremos al tubo de flujo por medio de las barras de anclaje, las cuales transmiten las fuerzas vibratorias del tubo de flujo a la barra de compensación. En medidores del arte anterior la barra de compensación, como el tubo de flujo, tienen su frecuencia de resonancia del segundo modo de flexión mucho más alta que el primer modo de flexión o de excitación. Ya que las deflexiones por Coriolis del tubo de flujo son muy pequeñas y se presentan a una frecuencia muy alejada de la frecuencia de resonancia de la segunda flexión de la barra de compensación, las fuerzas transmitidas a la barra de compensación por medio de las barras de anclaje resulta en excitación no significante del segundo modo de flexión de la barra de compensación. Así, mientras en los medidores del arte anterior el tubo de flujo tiene poca respuesta a las fuerzas de Coriolis, la barra de compensación tiene ninguna. El método y aparato de la presente invención involucra desplazar el orden de frecuencia de varias formas de modos de la barra de compensación. Esto puede ser confuso. Los modos de vibración se definen de acuerdo a sus formas, no a su orden de frecuencia. Una regla útil es que el número de modos es igual al número de nodos menos uno. El primer modo tiene dos nodos (en los extremos). El segundo tiene tres (en los extremos y en el centro) . El tercer modo de flexión tiene cuatro nodos, etc.

De acuerdo con el método y aparato de la presente invención, la frecuencia del segundo modo de flexión de la barra de compensación se disminuye para que esté cerca al primer modo de flexión (frecuencia de excitación) tanto del tubo de flujo como de la barra de compensación. El primer modo de flexión (excitación) que tiene amplitud de vibración grande tanto en el tubo de flujo como en la barra de compensación, falla al excitar la barra de compensación en el segundo modo de flexión, debido a la diferencia en las formas de modos. En el primer modo de flexión la forma flexionada de la barra de compensación (y tubo de flujo) es tal que los extremos no tienen desplazamiento, mientras que la longitud entre los extremos tiene desplazamiento que aumenta con el desplazamiento máximo que se presenta en el centro. En el segundo modo de flexión, los extremos y centro no tienen desplazamiento con los desplazamientos máximos que se presentan en aproximadamente los puntos de longitud de un cuarto y tres cuartos. Sin embargo, la señal del desplazamiento cambia en el punto del centro para que una mitad de la barra de compensación (o tubo de flujo) tenga desplazamiento positivo, mientras la otra mitad tiene desplazamiento negativo. El resultado de la diferencia en las formas de modos es que mientras la vibración del primer modo de flexión está poniendo energía en una mitad de la barra de compensación, en el segundo modo de flexión, está tomando una cantidad igual de energía de la otra mitad de la barra de compensación. Por lo tanto, el efecto neto es que el segundo modo de flexión no se excita por vibración en el primer modo de flexión, aún cuando las frecuencias de resonancia podrían ser cercanas . La deflexión £,.>r Coriolis del tubo de flujo tiene la misma forma que el segundo modo de flexión, en que el desplazamiento del tubo de flujo tiene una señal opuesta en cualquier lado del punto central del tubo de flujo. Así la deflexión por Coriolis del tubo de flujo es capaz de excitar el segundo modo de flexión de la barra de compensación por vía de las fuerzas transmitidas a través de las barras de anclaje. En la presente invención, la frecuencia de resonancia del segundo modo de flexión de la barra de compensación se hace cerca de la frecuencia de excitación. La excitación dei segundo modo de flexión de la barra de compensación por rnedio de la deflexión por Coriolis del tubo de flujo liega a ser suficiente para causar retraso de fase significativo en la barra de compensación en los sitios del detector de velocidad. Este retraso de fase entre los sitios de la barra de compensación se adiciona al retraso de fase entre los sitios del tubo de flujo correspondientes y aumenta la sensibilidad del medidor al flujo. De acuerdo con una primera modalidad de la • invención, la frecuencia de resonancia del segundo modo de flexión de la barra de compensación está abajo de la frecuencia de excitación del tubp de flujo y de la barra de compensación. Se sabe bien que cuando una frecuencia de resonancia de oscilador mecánico está abajo de la frecuencia de excitación, el oscilador se mueve fuera de fase para el desplazamiento de excitación. Como resultado, la barra de compensación asume una deflexión que está fuera de la fase con la deflexión inducida por Coriolis en el tubo de flujo. Debido a que la fuente de excitación de la barra de compensación para .su segundo modo de flexión son las deflexiones por Coriolis del tubo de flujo, la amplitud de la vibración de las deflexiones del segundo modo de flexión de la barra de compensación aumenta conforme aumenta la fuerza de Coriolis en el tubo de flujo. Estas deflexiones fuera de fase del segundo modo de flexión del tubo de flujo y de la barra de compensación permiten que un detector de velocidad acoplado al tubo de flujo y a la barra de compensación genere señales de salida del retraso de ' fase incrementada (sensibilidad) comparadas a las de los medidores de flujo de Coriolis de un tubo del arte anterior. La reducción de la frecuencia del segundo modo de flexión de la barra de compensación abajo de la frecuencia de excitación se logra por medio de un re-, diseño físico de la barra de compensación que incluye una redistribución de su masa y rigidez. La masa se retira de la porción central de la barra de compensación, la que tiende a aumentar la frecuencia de excitación, mientras que tiene poco impacto en la frecuencia de la segunda flexión. El retiro de la masa tiene poco impacto en la frecuencia del segundo modo de flexión debido a que el segundo modo de flexión tiene poca amplitud cerca del centro. Entonces la masa se adiciona a la barra de compensación cerca de .los sitios del detector de velocidad, lo que disminuye la frecuencia del segundo modo de flexión más que la frecuencia de excitación, debido a que estos son los sitios donde es más grande la amplitud del segundo modo de flexión. La rigidez de la barra de compensación se modifica suavizando en gran parte las regiones de flexión alta en el segundo modo de flexión. Estos sitios están ligeramente hacia el centro de los sitios del detector de velocidad. La remoción de la rigidez en estas áreas reduce en gran parte la frecuencia del segundo modo de flexión, mientras que tiene poco efecto en la frecuencia de excitación, ya que en el modo de excitación hay poca flexión en estas áreas. Finalmente, la rigidez en la sección central de la barra de compensación, entre las áreas suaves, se aumenta para elevar más la frecuencia de excitación, mientras que tiene poco efecto en la frecuencia de la segunda flexión. Estas modificaciones físicas de la barra de compensación pueden reducir su frecuencia del segundo modo de flexión, para que sea menor que su frecuencia del primer modo de flexión (excitación) . Cuando se logra esto, las vibraciones de Coriolis del tubo de flujo se transmiten a partir del tubo de flujo a través de las barras de anclaje hasta los extremos de la barra de compensación. Esto induce las deflexiones tipo Coriolis en la barra de compensación, que están fuera de fase con las deflexiones por Coriolis del tubo de flujo. Estas deflexiones se refieren como "tipo Coriolis" porque asumen una forma de modos que es similar a la de un tubo de flujo que se flexa por la fuerza de Coriolis. El tubo de flujo y la barra de compensación de la presente invención funcionan así como un medidor de flujo de Coriolis de doble tubo, en donde cada uno de los tubos de flujo asume una respuesta vibratoria de Coriolis que está fuera de fase con respecto al otro tubo de flujo. El resultado es que el medidor de un tubo de la presente invención puede tener la sensibilidad al flujo de un medidor de doble tubo. La fase de la vibración del segundo modo de flexión de la barra de compensación, con respecto a la fase de la deflexión por Coriolis del tubo de flujo, depende de la relación de la frecuencia de resonancia del segundo modo de flexión de la barra de compensación a la frecuencia del primer modo de flexión ' (excitación) . La frecuencia del segundo modo de flexión puede ser cualquiera de menor que, igual a, o mayor que la frecuencia del primer modo de flexión (excitación) . Si la frecuencia del segundo modo de flexión es más alta que la frecuencia de excitación, el segundo modo de flexión de la barra de compensación vibra en fase con la vibración inducida por Coriolis del tubo de flujo. Esto tiende a reducir el desplazamiento de fase del detector y la sensibilidad del medidor de flujo. Si la frecuencia del segundo modo de flexión de la barra de compensación está abajo de la frecuencia de excitación, como se discutió antes, el segundo modo de flexión de la barra de compensación vibra fuera de fase con la vibración inducida por Coriolis del tubo de flujo para aumentar el desplazamiento de fase del detector y la sensibilidad del medidor de flujo. La sensibilidad del medidor de flujo se reduce cuando la frecuencia del segundo modo de flexión está arriba de la frecuencia de excitación del primer modo de flexión. La razón de esto es que la vibración por Coriolis del tubo de flujo y la vibración del segundo modo de flexión de la barra de compensación están en fase. Los detectores de velocidad detectan la velocidad relativa entre el tubo de flujo y la barra de compensación, lo que significa que en movimientos en fase tienden a anular uno al otro. Sin embargo, esto puede ser una modalidad útil en ciertas aplicaciones. Si la frecuencia del segundo modo de flexión de la barra de compensación está suficientemente cercana a la frecuencia de excitación del primer modo de flexión, su amplitud y fase pueden hacerse tan grandes como para sobreponer la fase opuesta del tubo de flujo. Esta configuración puede resultar en un medidor de flujo que tiene sensibilidad mejorada. Sin embargo, se prefiere la configuración en la que la frecuencia del segundo modo de flexión de la barra de compensación está abajo de la frecuencia de excitación, debido a que las fases del tubo de flujo y de la barra de compensación se suman y también debido a que la barra de compensación tiende a compensar al tubo de flujo tanto en el modo de excitación como en los modos de Coriolis/segundo de flexión. En medidores de un tubo convencionales, la barra de compensación compensa las fuerzas de vibración del tubo de flujo solo en el primer modo de flexión. La frecuencia del segundo modo de flexión de la barra de compensación está a una frecuencia mucho más alta que el modo de Coriolis del tubo -le flujo. Por lo tanto, el segundo ***modo de flexión no se excita en la barra de compensación. Esto resulta en las fuerzas de Coriolis que no se compensan y que causan que vibre el medidor de flujo. La vibración del medidor puede desplazar la sensibilidad del medidor de flujo y causar errores. La vibración del medidor es una función tanto de la velocidad de flujo como de la firmeza del montaje. Dado que la firmeza del montaje no se conoce en general, este desplazamiento ae sensibilidad no puede predecirse o compensarse . En la presente invención, el segundo modo de vibración de la barra de compensación se excita por el modo de Coriolis el tubo de flujo. Cuando el segundo modo de flexicr está abajo de la frecuencia de excitación, el tubo de flujo y la barra de compensación vibran fuera de fase uno con el otro y las fuerzas de vibración del segundo modo de flexión de la barra de compensación puede anular el efecto de vibración de la fuerza de Coriolis del tubo de flujo. La amplitud de la vibración del segundo modo de la barra de compensación aumenta conforme aumentan las fuerzas de Coriolis. Esto mantiene el mismo grado de compensación para el tubo de flujo en todas las velocidades de flujo. En resumen, el medidor de flujo de Coriolis de la presente invención incluye una barra de compensación, cuyas características físicas permiten tener una frecuencia del segundo modo de flexión que es menor que y cerca a su frecuencia del primer modo de flexión (excitación) . Esto permite que la barra de compensación responda a las deflexiones por Coriolis del tubo de flujo produciendo deflexiones tipo Coriolis de si mismo, las cuales están fuera de fase con las deflexiones por Coriolis del tubo de flujo. Esta relación fuera de fase entre las deflexiones por Coriolis del tubo de flujo y las deflexiones tipo Coriolis de la barra de compensación proporcionan un desplazamiento de fase neto de la salida de cada detector de velocidad y, a su vez, una sensibilidad al flujo comparable a la de un medidor de flujo de Coriolis de doble tubo. Además, la barra de compensación de la presente invención compensa las fuerzas de Coriolis así como las fuerzas de vibración del primer modo de flexión. Un aspecto de la invención es un método y aparato para operar un medidor de flujo de Coriolis que tiene un tubo de flujo, una barra de compensación orientada, substancialmente paralela al tubo de flujo, y medios de barra de anclaje que acoplan la barra de compensación al tubo de flujo, el método comprende los pasos de: fluir material a través del tubo de flujo; hacer vibrar el tubo de flujo y barra de compensación fuera de fase con respecto uno a otro, en un modo de excitación que tiene una frecuencia de excitación substancialmente igual a la frecuencia de resonancia del tubo de flujo lleno de material y la barra de compensación, por medio de lo. cual las deflexiones por Coriolis periódicas se inducen a la frecuencia de excitación en el tubo de flujo que vibra, como un resultado del flujo de material a través del tubo de flujo que vibra, las deflexiones por Coriolis periódicas se caracterizan por regiones de deflexión así como nodos que no tienen deflexión; detectar la velocidad del tubo de flujo para generar señales que representan las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo- de flujo; y derivar información con respecto al material que fluye en respuesta a la generación de las señales; caracterizado porque la barra de compensación tiene una distribución no uniforme de masa y rigidez a lo largo de su longitud, de tal forma que la frecuencia de resonancia de la barra de compensación en un modo de vibración que tiene el mismo número de nodos que las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo está abajo de la frecuencia . de las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo; las deflexiones tipo Coriolis se inducen en la barra de compensación a la frecuencia de excitación en respuesta a las deflexiones por Coriolis del tubo de flujo, las deflexiones tipo Coriolis de la barra de compensación tienen el mismo número de nodos que las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo y representan el modo de vibración por el cual la frecuencia de resonancia de la barra de compensación está abajo de la frecuencia de las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo, las deflexiones tipo Coriolis de la barra de compensación están fuera de fase con las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo y tiene una amplitud proporcional a la magnitud de las fuerzas de Coriolis periódicas en el tubo de flujo que vibra con el flujo de material; y las señales que representan las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo se generan con respecto a las deflexiones tipo Coriolis fuera de fase de la barra de compensación, aumentando así la amplitud de las señales . Otro aspecto es un método y aparato para operar un medidor de flujo de Coriolis que tiene un tubo de flujo, una barra de compensación orientada substancialmente paralela al tubo de flujo, y medios de barra de anclaje que acoplan la barra de compensación al tubo de flujo, el método comprende los pasos de: fluir material a través del tubo de flujo; hacer vibrar el tubo de flujo y barra de compensación fuera de fase con respecto uno a otro, en un modo de excitación que tiene una frecuencia de excitación substancialmente igual a la frecuencia de resonancia del tubo de flujo lleno de material y de la barra de compensación, por medio de lo cual las deflexiones por Coriolis periódicas se inducen a la frecuencia de excitación en el tubo de flujo que vibra, como un resultado del flujo de material a través del tubo de flujo que vibra, las deflexiones por Coriolis periódicas se caracterizan por regiones de deflexión así como nodos que no tienen deflexión; detectar la velocidad del tubo de flujo para generar señales que representan las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo; y derivar información con respecto al material que fluye en respuesta a la generación de las señales; caracterizado porque la barra de compensación tiene una distribución no uniforme de masa y rigidez a lo largo de su longitud, de tal forma que la frecuencia de resonancia de la barra de compensación en un modo de vibración que tiene el mismo número de nodos que las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo está ligeramente arriba de la frecuencia de las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo; las deflexiones tipo Coriolis se inducen en la barra de compensación a la frecuencia de excitación en respuesta a las deflexiones por Coriolis del tubo de flujo, las deflexiones tipo Coriolis de la_ barra de compensación tienen el mismo número de nodos que las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo y representan el modo de vibración por el cual la frecuencia de resonancia de la barra de compensación está ligeramente arriba de la frecuencia de las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo, las deflexiones tipo Coriolis de la barra de compensación están en fase con las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo y tiene una amplitud proporcional a la magnitud de las fuerzas de Coriolis periódicas en el tubo de flujo que vibra con el flujo de material y más grande que la amplitud de las deflexiones por Coriolis del tubo de flujo; y las señales que representan las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo se generan con respecto a las deflexiones tipo Coriolis en fase de la barra de compensación. Otro aspecto es que las deflexiones tipo Coriolis se inducen en la jarra de compensación por fuerzas indicativas de las deflexiones por Coriolis periódicas que se acoplan desde el tubo de flujo a través de la barra de anclaje a la barra de compensación. Otro aspecto es que las deflexiones tipo Coriolis se inducen en la barra de compensación por medio de: extremos del tubo de flujo que se .flexan en respuesta a las deflexiones por Coriolis periódicas para flexar un primer extremo de un medio de barra de anclaje; y un segundo extremo del medio de barra de anclaje que se flexa en respuesta a la flexión del primer extremo . Otro aspecto ts que la distribución no uniforme de masa y rigidez a Lo largo de la longitud de la barra de compensación causa transferencia de elasticidad de la barra de compensación al medio de barra de anclaje, para disminuir una frecuencia de resonancia de las deflexiones tipo Coriolis de la barra de compensación. Otro aspecto comprende el paso de disminuir la frecuencia de resonancia del modo de vibración tipo • Coriolis de la barra de compensación por la provisión de al menos una porción flexible de la barra de compensación, junto con la provisión de masa incrementada en al menos otra porción de la barra de compensación . Otro aspecto comprende el paso de proporcionar un vacío en al menos una porción de la barra de compensación . Otro aspecto comprende el paso de disminuir la frecuencia de resonancia del modo de vibración tipo Coriolis de la barra de compensación, por la. provisión de porciones flexibles de la barra de compensación en sitios de momento de flexión alto de la barra de compensación en el modo de vibración tipo Coriolis. Otro aspecto es que el arreglo es tal que los nodos del extremo del tubo de flujo que vibra y de la barra de compensación se localizan en los medios de barra de anclaj e . Otro aspecto comprende proporcionar secciones de desplazamiento de la barra de compensación y secciones flexibles de la barra de compensación que no comprenden una sección de desplazamiento. Otro aspecto es que el modo de excitación comprende un primer modo de flexión y en donde el modo de vibración tipo Coriolis de la barra de compensación comprende un segundo modo de flexión de la barra de . compensación . Otro aspecto comprende proporcionar una porción central de la barra de compensación y una porción flexible en cada lado de la porción central de la barra de compensación, junto con la provisión de masa incrementada en cada lado de la porción central. Otro aspecto comprende proporcionar porciones flexibles de la barra de compensación en sitios de momento de flexión alto de la barra de compensación y masa incrementada en sitios de amplitud vibratoria alta en el segundo modo de flexión. Otro aspecto comprende: un medidor de flujo de Coriolis que tiene un tubo de flujo adaptado para recibir un flujo de material; una barra de compensación orientada sustancialmente paralela al tubo de flujo; medios de barra de anclaje que acoplan la barra de compensación al tubo de flujo; medios de excitación arreglados para hacer vibrar el tubo de flujo y la barra de compensación en oposición de fase en un modo de excitación que tiene una frecuencia sustancialmente igual a la frecuencia de resonancia del tubo de flujo lleno de material y de la barra de compensación, de tal forma que las deflexiones por Coriolis periódicas se inducirán a la frecuencia de excitación en el tubo de flujo que vibra cuando el material está fluyendo a través de él, las deflexiones por Coriolis periódicas se caracterizan por regiones de deflexiones así como nodos que no tienen deflexión; medios para detectar la velocidad del tubo de flujo para generar señales que representan las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo; y medios para derivar información de flujo de material en respuesta a la generación de las señales; caracterizado porque la barra de compensa.ción tiene una estructura que proporciona una distribución no uniforme de masa y rigidez a lo largo de la longitud de la barra de compensación, de tal forma que la frecuencia de resonancia de la barra de compensación en un modo de vibración que tiene el mismo número de nodos que las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo está abajo de la frecuencia de las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo, por medio de lo cual las deflexiones tipo Coriolis se inducirán en la barra de compensación a la frecuencia de excitación en respuesta a las deflexiones por Coriolis del tubo de flujo, las deflexiones tipo Coriolis de la barra de compensación tienen el mismo número de nodos que las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo y representan el modo de vibración por el cual la frecuencia de resonancia de la barra de compensación está abajo de la frecuencia de las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo, las deflexiones tipo Coriolis de la barra de compensación están fuera de fase con las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo y tienen una amplitud proporcional a la magnitud de las fuerzas de Coriolis periódicas del tubo de flujo que vibra con el flujo de material; y los medios de generación de señales generan las señales que representan las deflexiones po:r Coriolis periódicas del tubo de flujo con referencia a las deflexiones tipo Coriolis fuera de fase de la barra de compensación, aumentando así la amplitud de las señales generadas . Otro aspecto comprende un medidor de flujo de Coriolis que tiene: un tubo de flujo adaptado para recibir un flujo de material; una barra de compensación orientada sustancialmente paralela al tubo de flujo; medios de barra de anclaje que acoplan la barra de compensación al tubo de flujo; medios de excitación arreglados para hacer vibrar el tubo de flujo y la barra de compensación en oposición de fase en un modo de excitación que tiene una frecuencia sustancialmente igual a la frecuencia de resonancia del tubo de flujo lleno de material y de la barra de compensación, de tal forma que las deflexiones por Coriolis periódicas se inducirán a la frecuencia de excitación en el tubo de flujo que vibra cuando el material está fluyendo a través de él, las deflexiones por Coriolis periódicas se caracterizan por regiones de deflexiones así como nodos que no tienen deflexión; medios para generar señales que representan las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo.de flujo; y medios para derivar información de flujo de material en respuesta a la generación de las señales; caracterizado porque la barra de compensación tiene una estructura que proporciona una distribución no uniforme de masa y rigidez a lo largo de la longitud de la barra de compensación, de tal forma que la frecuencia de resonancia de la barra de compensación en un modo de vibración que tiene el mismo número de nodos que las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo está ligeramente arriba de la frecuencia de las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo, por medio de lo cual las deflexiones tipo Coriolis se inducirán en la barra de compensación a la frecuencia de excitación en respuesta a las deflexiones por Coriolis del tubo de flujo, las deflexiones tipo Coriolis de la barra de compensación tienen el mismo número de nodos que las deflexiones por Coriolis periódicas del tuic J de flujo y las deflexiones tipo Coriolis representan un modo de vibración por el cual la frecuencia de resonancia de la barra de compensación está ligeramente arriba de la frecuencia de las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo, las deflexiones tipo Coriolis de la barra de compensación están en fase con las deflex.iones por Coriolis periódicas del tubo de flujo y tienen una amplitud proporcional a la magnitud de las fuerzas de Coriolis periódicas del tubo de flujo que vibra con el flujo de material y más grande que la amplitud de las deflexiones por Coriolis del tubo de flujo; y los medios de generación de señales generan las señales que representan la combinación de las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo y las deflexiones tipo Coriolis de la barra de compensación.

Otro aspecto es que los medios de vibración acoplan fuerzas indicativas de las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo a través de los medios de barra de anclaje a la barra de compensación para • inducir las deflexiones tipo Coriolis en la barra de compensación . Otro aspecto es que las deflexiones por Coriolis periódicas en el tubo de flujo causan: flexión de los extremos del tubo de flujo en respuesta a las deflexiones por Coriolis periódicas para flexar un primer extremo de la barra de anclaje; y flexión de un segundo extremo de la barra de anclaje en respuesta a la flexión del primer extremo para inducir las deflexiones tipo Coriolis en la barra de compensación. Otro aspecto comprende adicionar masa en regiones de amplitud vibratoria alta en las deflexiones tipo Coriolis y porciones flexibles de la barra de compensación en sitios de momento de flexión alto de las deflexiones tipo Coriolis. Otro aspecto es que el modo de excitación comprende un primer modo de flexión y en donde el modo de vibración inducido de la barra de compensación comprende un segundo modo de flexión.

Otro aspecto comprende una porción central rígida y una masa adicionada en cada lado de la porción central rígida. Otro aspecto comprende porciones flexibles de la barra de compensación en cualquier lado de la porción, central rígida. Otro aspecto comprende un vacío en la porción central para elevar la frecuencia de excitación. Otro aspecto es que la porción flexible comprende fuelles. Otro aspecto es que la distribución no uniforme de masa y rigidez a lo largo de la longitud de la barra de compensación reduce la elasticidad de la barra de compensación y la frecuencia del segundo modo de flexión de la vibración de la barra de compensación. Otro aspecto comprende miembros de desplazamiento en la barra de compensación y miembros flexibles en cada porción de la barra de compensación que no comprenden un miembro de desplazamiento. Otro aspecto es que el arreglo es tal que el nodo del extremo vibratorio de al menos un tubo de flujo y de barra de compensación se localizan en la barra de anclaje . Otro aspecto comprende • un tubo de flujo sustancialmente recto y una barra de compensación sustancialmente recta. Otro aspecto comprende un tubo de flujo que tiene una porción curveada y una barra de compensación que tiene una porción curveada. Otro aspecto es que el modo de vibración inducido comprende el segundo modo de flexión de la barra de compensación .

Descripción de los Dibujos Las anteriores y otras ventajas de las características de la invención podrían entenderse mejor a partir de la siguiente descripción detallada de la misma, tomada en conjunción con los dibujos en los que : La Figura 1 es un diagrama vectorial de un medidor de flujo de Coriolis de un tubo del arte anterior. La Figura 2 describe un tubo de flujo que gira. La Figura 3 describe un tubo de flujo que vibra. La Figura 4 describe las fuerzas de Coriolis aplicadas al tubo de flujo de la Figura 3. La Figura 5 describe la respuesta de Coriolis del tubo de flujo de la Figura 3. La Figura 6 describe un medidor de flujo de Coriolis de tubo recto. Las Figuras 7 y 8 describen las características vibratorias de Coriolis de un medidor de flujo de Coriolis de un tubo de la presente invención. Las Figuras 9 y 10 describen las curvas de respuesta a la frecuencia del medidor de flujo de la presente invención. Las Figuras 11 y 12 diagramas vectoriales del medidor de flujo de Coriolis de un tubo de la presente invención . La Figura 13 describe la forma de modos y momentos de flexión del primer modo de flexión de la barra de compensación de la presente invención. La Figura 14 descríbela forma de modos y momentos de flexión del segundo modo de flexión ae la barra de compensación de la presente invención. La Figura 15 describe una modalidad de la presente invención . Las Figuras 16 y 17 describen las características de la respuesta vibratoria del medidor de flujo de Coriolis de la Figura 15. La Figura 18 describe una modalidad alternativa del medidor de flujo de Coriolis de la presente invención.

Las Figuras 19, 20 y 21 describen las características vibratorias de un medidor de flujo conceptual de Coriolis de tubo recto. Las Figuras 22, 23 y 24 describen las características vibratorias de un posible medidor de flujo de Coriolis de tubo recto de la presente invenció . La Figura 25 describe una modalidad alternativa de un medidor de flujo de Coriolis de tubo recto de la presente invención. La Figura 26 describe un medidor de flujo de Coriolis que modela la presente invención y que tiene un tubo de flujo curveado y que rodea la barra de compensación.

Descripción Detallada El método y aparato de la presente invención supera el problema de sensibilidad baja en medidores de flujo de un tubo por la provisión de una barra de compensación que amplifica la sensibilidad del medidor de flujo. Para entender cómo se hace esto es necesario entender la naturaleza de la fuerza de Coriolis en el tubo de flujo, la deformación que esto produce en el tubo de flujo, y cómo resulta la deformación en el desplazamiento de fase a lo largo del tubo de flujo. La Figura 1 se describe después y es un diagrama vectorial de las velocidades vibratorias del medidor de flujo de la Figura 6. La Figura 2 muestra un tubo 202 a través del cual está fluyendo material como si girara en sentido contrario a las manecillas del reloj sobre su extremo 201. La fuerza de Coriolis por unidad de longitud del tubo 202 puede derivarse de la ecuación de aceleración de Coriolis Ac y de la ley de Newton. La aceleración de Coriolis podría expresarse como: ? = velocidad angular v = velocidad del fluido La Fuerza de Coriolis podría expresarse como: J ? .=2?f (? x v) M = masa del fluido p = densidad del fluido ya que para el fluido M = p At t At = área de flujo del tubo l - longitud del tubo = 2pA.( ? x v ) pero: ?V= M M velocidad de flujo másico La fuerza de Coriolis Fe es uniforme a lo largo de la longitud del tubo 202, debido a que cada parte del tubo 200 está girando a la misma velocidad y la velocidad de flujo másico es igual en todo el tubo de flujo . La Figura 3 muestra un tubo de flujo recto 300 que está libre de girar sobre cada extremo 301 y 302 pero se fija en la traslación en los extremos 301 y 302. El tubo de flujo 300 vibra por medio del excitador D en el primer modo de flexión en su frecuencia de resonancia, como una cuerda de guitarra, mientras el material fluye a través de él. Conforme el tubo de flujo pasa a través de su posición recta (desplazamiento cero) 303 descendente, su mitad izquierda gira en el sentido de las manecillas del reloj mientras que su mitad derecha gira en sentido contrario a las manecillas del reloj . Las rotaciones disminuyen conforme se aproxima al centro del tubo. El centro no gira sino solamente traslada. La distribución espacial de las fuerzas de Coriolis en el tubo de flujo 300 que pasa a través del desplazamiento cero 303 se muestra en la Figura 4. La fuerza de Coriolis está en direcciones opuestas en las dos mitades debido que son opuestas las direcciones de rotación del tubo. La fuerza de Coriolis disminuye a cero en el centro debido a que la rotación del tubo disminuye a cero en el centro. Otra diferencia principal entre el tubo que vibra 300 de la Figura 3 y el tubo que gira 202 de la Figura 2, es que el tubo que vibra 300 no gira continuamente, sino se para e invierte la dirección. En la inversión de la dirección de la vibración, las rotaciones son cero y la fuerza de Coriolis en el tubo completo es cero. El resultado es que la magnitud de las fuerzas de Coriolis de la Figura 4 varían sinusoidalmente con el tiempo, con el máximo que se presenta conforme la vibración del tubo de flujo va hasta amplitud cero y velocidad máxima, como se muestra en la Figura 4. La fuerza de Coriolis se presenta en el tubo de flujo completo conforme el tubo de flujo alcanza su amplitud de vibración máxima y velocidad cero en el primer modo de flexión (excitación) . La frecuencia de la aplicación sinusoidal de la fuerza de Coriolis para el tubo de flujo es la misma que la frecuencia a la que está vibrando; es decir, la frecuencia de vibración del primer modo de flexión (excitación) del tubo de flujo. El tubo de flujo 300 se flexiona en respuesta a la fuerza de Coriolis periódica como se muestra en la Figura 5. La línea sólida muestra la forma (exagerada en gran parte) que el tubo toma en respuesta a la fuerza de Coriolis conforme el tubo pasa hacia abajo hasta desplazamiento cero en el modo de excitación. Las líneas punteadas muestran la forma que el tubo toma conforme se mueve hacia arriba hasta desplazamiento cero en el modo de excitación. Observar que. el único punto en el tubo de flujo que de hecho está pasando a través de cero en este instante es el punto medio del tubo. La forma de la Figura 5 es similar a la forma del segundo modo de flexión. Sin embargo, esto es solo una coincidencia. La frecuencia del segundo modo de flexión del tubo de flujo es mucho más alta que la frecuencia a la que se aplica la fuerza de Coriolis de la Figura 4 (la frecuencia del primer modo de flexión) . Dado que el tubo de flujo se está excitando por fuerzas de Coriolis muy abajo de su frecuencia de resonancia de la segunda flexión, esta Coriolis causa la deformación de la Figura 5 y la fuerza de Coriolis de la Figura 4 se presenta en fase una con la otra. El tubo de flujo 300 asume por lo tanto la forma de la Figura 5 conforme cruza el cero del eje de desplazamiento 303 en su modo de vibración de excitación (primera flexión). El flujo de material sobrepone la vibración inducida por Coriolis de la Figura 5 en la vibración de excitación de la Figura 3. Esto se muestra en la Figura 6. Ambas vibraciones se presentan en la frecuencia de excitación del primer modo de flexión; pero están desfasadas una de la otra por noventa grados. El desplazamiento máximo inducido por Coriolis (líneas sólidas) se presenta cuando el primer modo de flexión está en desplazamiento cero a lo largo del eje 303. El desplazamiento por Coriolis llega a ser cero cuando el primer modo de flexión está en desplazamiento máximo (líneas punteadas) . La Figura 6 es análoga a la Figura 4 en que representa el estado del tubo de flujo hasta que las deflexiones por Coriolis se refieren al momento que el tubo de flujo 300 cruza el eje cero 303. En este momento, y solo en este momento, las fuerzas de Coriolis y las deflexiones inducidas por Coriolis están en una amplitud máxima. Como ya se explicó para la Figura 4, las fuerzas de Coriolis disminuyen y al fin llegan a ser cero cuando la deflexión del tubo de flujo 300 alcanza su máximo, ya sea en una dirección ascendente o descendente. En este momento, la velocidad del tubo de flujo es cero y por lo cual están las fuerzas de Coriolis aplicadas y la deflexión por Coriolis resultante. Así, la respuesta de Coriolis sinusoidal mostrada en la Figura 5 varía sinusoidalmente en amplitud a la frecuencia de excitación conforme el tubo de flujo 300 vibra sinusoidalmente en su primer modo de flexión, entre su deflexión positiva máxima y negativa por medio de la señal de excitación. La amplitud del desplazamiento de Coriolis mostrado en las Figuras 5 y 6 se exagera en gran parte por claridad. La amplitud es en realidad mucho menor que la amplitud del primer modo de flexión del tubo de flujo 300, debido a que el primer modo de flexión se excita a la frecuencia de resonancia del tubo de flujo y el modo de Coriolis no lo es. De esta manera, las deformaciones por Coriolis mostradas en todas las figuras se exageran en gran parte. El retraso de fase asociado con flujo de material en medidores del arte anterior es el resultado de la superposición del primer modo de flexión (excitación) y la deflexión por Coriolis del tubo de flujo. En la Figura 5 puede verse que el detector de velocidad de la derecha SR cruza el desplazamiento cero antes que el detector de velocidad de la izquierda SL. Puede decirse que el detector de la izquierda y su tensión de salida retrasa la fase del detector de la derecha y su tensión de salida. Recíprocamente, puede decirse que el detector de la derecha SR dirige la fase del detector de la izquierda SL. La diferencia de fase (o retraso) es proporcional a la amplitud del desplazamiento inducido por Cor:.?..is que es, a su vez, proporcional a la velocidad de flujo másico. La presente invención involucra desplazar el orden de frecuencia de varias formas de modos de la barra de compensación. Los modos de vibración se definen de acuerdo a sus formas, no su orden de frecuencia. El primer modo de flexión se referirá en lo sucesivo como el mostrado en la Figura 3. El segundo modo de flexión será de la forma mostrada en la Figura 5. Una regla útil es que el numere de modos es igual al número de nodos menos uno. El piimer modo tiene dos nodos (en los extremos). El secundo tiene tres (en los extremos y en el centro) . El ercer modo de flexión tiene cuatro nodos, etc. En medidores de flujo de Coriolis de un tubo convencionales, Da barra de compensación solo vibra en el primer modo de flexión y carece de alguna respuesta a las fuerzas de Coriolis en el tubo de flujo. La Figura 6 muestra un medidor de flujo de Coriolis de un tubo 600 que tiene un tubo de flujo 601 y una barra de compensación 602 conectada por la barra de anclaje 603 • y 604 en los extremos de la barra de compensación 602. Las líneas sólidas de la Figura 6 muestran el tubo de flujo 601 y la barra de compensación 602 que cruzan el eje de desplazamiento cero 303 en el primer modo de flexión (excitación) con el material de flujo. Ninguna deflexión por Coriolis aparece en la barra de compensación 602 en la Figura 6. Las líneas punteadas muestran el tubo de flujo y la barra de compensación en la amplitud descendente de su vibración en el primer modo de flexión (excitación). La Figura 1 es un diagrama vectorial que describe las velocidades vibratorias generadas por el medidor de flujo de Coriolis convencional de un tubo recto como se representa en la Figura 6. La respuesta del tubo de flujo en el detector de velocidad de la derecha SR es el vector 103 que tiene un adelanto de fase, f del tubo, representado por el ángulo entre el vector 103 y el eje real 102. La velocidad vibratoria de la barra de compensación no desplaza en fase del eje 102, ya que la barra de compensación no se afecta por las fuerzas de Coriolis generales en el tubo de flujo. El vector de la barra de compensación (106) se muestra a lo largo de su eje real 102 y se denomina VBarra comp. La suma de vectores de las velocidades del tubo de flujo y de la barra de compensación es 105. El vector 105 tiene un ángulo de fase fnet que representa las velocidades y fases del . vector combinado del tubo de flujo y la barra de compensación. Observar que el ángulo de fase neta de salida del detector de la derecha SR es menor que el ángulo de fase del tubo solo. La reducción en el ángulo de fase (y sensibilidad) se debe a la carencia de desplazamiento de fase de la barra de compensación en medidores convencionales de un tubo. Una modalidad de la presente invención, como se muestra en la Figura 7, proporciona una barra de compensación cuya frecuencia de resonancia del segundo modo de flexión está ligeramente abajo de la frecuencia de excitación del primer modo de flexión. La deflexión inducida por Coriolis del tubo de flujo 601 excita el segundo modo de flexión en la barra de compensación 602, por medio de las barras de anclaje 603 y 604. La amplitud de la vibración de la barra de compensación 602 en su segundo modo de flexión es proporcional a la amplitud de la deflexión por Coriolis del tubo de flujo 601, y de esta forma es proporcional a la velocidad de flujo del material. La amplitud de vibración de la barra de compensación 602 en su segundo modo de flexión, en la Figura 7, también es una función de la separación entre la frecuencia del primer modo de flexión (excitación) y la frecuencia de resonancia del segundo modo de flexión de la barra de compensación. A más cerca esté la frecuencia del segundo modo de flexión de la barra de compensación a la frecuencia del primer modo de flexión (excitación) , más grande será la amplitud vibratoria de la barra de compensación en su segundo modo de flexión. Esta relación se muestra en detalle en la Figura 9, la cual es una gráfica de la amplitud vibratoria de la barra de compensación en su segundo modo de flexión con respecto a la relación entre la frecuencia del primer modo de flexión (excitación) y la frecuencia de resonancia del segundo modo de flexión de la barra de compensación 602. El eje x 902 indica la relación entre la frecuencia del primer modo de flexión (excitación) y la frecuencia de resonancia del segundo modo de flexión de la barra de compensación. El eje y 901 representa el factor de amplificación de la respuesta de Coriolis de la barra de compensación 602. Como puede verse, la respuesta de Coriolis inducida en la barra de compensación 602 está en un máximo cuando la relación entre la frecuencia de excitación y la frecuencia de resonancia del segundo modo de flexión de la barra de compensación es 1.0. La respuesta de Coriolis 904 de la barra de compensación disminuye hacia cero desde su máximo, conforme la relación de dos frecuencias en la Figura 9 llega a ser más grande que 1.0. La respuesta de Coriolis de la barra de compensación también disminuye desde su máximo conforme la relación de estas dos frecuencias llega a ser menor que uno. La Figura 9 muestra que cuando las dos frecuencias están relativamente cerca, la amplitud vibratoria Abb de la barra de compensación, en su segundo modo de flexión, puede ser mucho más alta que la amplitud inducida por Coriolis del tubo de flujo 601. Como se describió subsecuentemente, la modalidad preferida de la presente invención opera el medidor de flujo de Coriolis bajo condiciones en las que la frecuencia de resonancia del segundo modo de flexión es ligeramente inferior que la frecuencia del primer modo de flexión (excitación). Bajo tales condiciones la relación de frecuencia es ligeramente mayor que uno. Para otra modalidad, la relación entre las dos frecuencias podría ser ligeramente menor que uno. En ese momento, el medidor de flujo de Coriolis se opera para que su respuesta 904, en la Figura 9, esté ligeramente a la izquierda de la abscisa 903 que representa una relación de 1.0.

La fase de la vibración del segundo modo de flexión de la barra de compensación con respecto a la fase de la deflexión por Coriolis del tubo de flujo depende de la relación de su frecuencia de resonancia del segundo modo de flexión a la frecuencia del primer modo de flexión (excitación), como se muestra en la Figura 10. Recordar que no es el modo de excitación el que excita la segunda flexión en la barra de compensación, sino más bien la deflexión por Coriolis del tubo de flujo que se presenta en la frecuencia de excitación. Si la frecuencia de resonancia del segundo modo de excitación de la barra de compensación es más alta que la frecuencia del primer modo de flexión (excitación) (relación menor de 1.0), entonces el segundo modo de la barra de compensación vibra en fase con la. vibración por Coriolis del tubo de flujo, como se muestra en la Figura 8. Si la frecuencia del segundo modo de la barra de compensación está abajo de la frecuencia de excitación (relación mayor de 1.0), entonces el segundo modo de la barra de compensación vibra fuera de fase con la vibración por Coriolis del tubo de flujo, como se muestra en la Figura 7. Cuando el segundo modo de flexión de la barra de compensación está fuera de fase con la deflexión por Coriolis del tubo de flujo como en la Figura 7, tanto el magneto como la bobina del detector de velocidad de la izquierda SL retrasan el punto medio del tubo de flujo, mientras que tanto el magneto como la bobina . del detector de velocidad de la derecha SR adelantan el punto medio del tubo. La señal de salida de cada detector ya no tiene su fase reducida por el desplazamiento de fase cero de la barra de compensación (Figura 1), como en los medidores de flujo del arte anterior. Además, la amplitud de la vibración del segundo modo de flexión de la barra de compensación 602 (y así el desplazamiento de fase del detector de velocidad) puede incrementarse en gran parte diseñándola para que su frecuencia de resonancia sea cercana a la frecuencia de excitación. Esto resulta en un aumento grande en la sensibilidad del medidor de flujo . El diagrama vectorial para un medidor de flujo de Coriolis, que tiere su frecuencia del segundo modo de flexión de la barra de compensación ligeramente abajo de la frecuencia del primer modo de flexión (excitación), se muestra en la Figura 11. El eje x 1102 representa el componente de velocidad real de un vector. El eje y 1101 representa el componente imaginario de ui. vector. El vector de velocidad de la barra de compensación es 1103. El vector de velocidad del tubo de flujo es 1104 y, como puede verse, el desplazamiento de fase f del tubo del vector 1104 del tubo de flujo es menor que el desplazamiento de fase Fbarra co p del vector 1103 de la barra de compensación. La • señal de salida neta del detector de velocidad SR es la suma de vectores (fase y amplitud) del vector 1103 de la barra de compensación y el vector 1104 del tubo de flujo. El vector 1105 representa la señal de salida neta del detectcr de velocidad SR, y tiene una diferencia de fase fn?t con respecto al eje x. Dado que la fase neta del detector SR es mayor que la fase del tubo de flujo, esta geometría se ve que tiene una sensibilidad más grande que los medidores del arte anterior de la Figura 6, cuyo diagrama vectorial se muestra en la Figura 1. La Figura 8 muestra una modalidad donde la frecuencia del segundo modo de flexión de la barra de compensación está ligeramente arriba de la frecuencia de excitación del primer modo de flexión. El tubo de flujo 601 y la barra de compensación 602 se excitan fuera de fase uno con otro en el primer modo de flexión, resultando en que están en fase con el segundo modo de flexión de Coriolis. Esto causa que las dos partes de cada detector de velocidad (el magneto y la bobina) se anulen una a otra en fase. En la Figura 8 el componente del detector de velocidad de la derecha SR en el tubo de flujo ya ha cruzado el cero (adelanto de fase) , mientras que el componente de SR en la barra de compensación aún no ha cruzado el cero (retraso de fase). Cuando se suman estos dos vectores de velocidad, . como están para la salida de voltaje del detector, el adelanto y retraso de fase tienden a anular uno al otro. Lo mismo es verdadero para el detector de la izquierda SL. El resultado es una reducción en la sensibilidad del medidor de flujo. La Figura 12 ilustra la suma de vectores para una barra de compensación que tiene su frecuencia del segundo modo de flexión ligeramente arriba de la frecuencia de excitación del primer modo de flexión. El vector de velocidad 1204 del componente del detector de la derecha en el tubo de flujo se aparta del eje x 1202 por el ángulo FtUbo- El vector de velocidad 1203 del componente del detector de la derecha en la barra de compensación se muestra en el cuarto cuadrante y se aparta del eje x por el ángulo fbarra comp- La suma de vectores del vector 1204 del tubo de flujo y el vector 1203 de la barra de compensación es el vector 1205 y se aparta del eje x 1202 por el ángulo Fneto« Como puede verse, la fase neta del vector -1205 está ahora en el cuarto cuadrante negativo. La fase negativa de la barra de compensación adicionada a la fase positiva del tubo de flujo fue suficiente para reducir la fase (y sensibilidad) en la región negativa. Lo que esto realmente significa es que el flujo positivo de material resultará en un flujo indicado en la dirección negativa. Esto puede tratarse cambiando el signo en la velocidad de flujo indicada, pero hay otra razón por la cual tener la frecuencia de la segunda flexión de la barra de compensación ligeramente arriba de la frecuencia de excitación es menos preferida. También se prefiere la configuración de la Figura 7 en la que la frecuencia del segundo modo de flexión de la barra de compensación está abajo de la frecuencia del modo de excitación para mejorar la compensación del medidor de flujo. En esta configuración la._fuerza de Coriolis en el tubo de flujo 601 puede compensarse por la respuesta del segundo modo de flexión de la barra de compensación. En medidores de flujo de Coriolis de un tubo convencionales, la barra de compensación compensa dinámicamente las fuerzas de inercia en el tubo de flujo solo en el primer modo de flexión (excitación) . El segundo modo de flexión de la barra de compensación está a una frecuencia mucho más alta que la deformación por Coriolis del tubo de flujo (que se presenta a la frecuencia de excitación) . Por lo tanto, el segundo modo de flexión no se excita en la barra de compensación de los medidores de flujo de Coriolis de un tubo del arte anterior. Esto resulta en las fuerzas de Coriolis que no se compensan como en la Figura 6 y se presenta vibración del medidor de flujo. La amplitud de la vibración, que es una función tanto de la velocidad de flujo como de la rigidez del montaje, puede causar un desplazamiento en la sensibilidad del medidor de flujo, de un desplazamiento en la distancia entre los detectores de velocidad y los nodos del extremo de la vibración. Dado que la rigidez del montaje no se conoce en general, el desplazamiento de sensibilidad no puede predecirse o compensarse. En el medidor de flujo de Coriolis de la presente invención, el segundo modo de flexión de la barra de compensación se excita por las deflexiones por Coriolis del tubo de flujo. Cuando la frecuencia del segundo modo de flexión de la barra de compensación está abajo de la frecuencia de excitación del primer modo de flexión, los dos modos vibran fuera de fase uno con el otro, y las fuerzas de vibración inerciales del segundo modo de flexión de la barra de compensación anulan en gran parte el efecto de vibración de la fuerza de Coriolis en el tubo de flujo como se muestra en la Figura 7. Debido a que la fuente de excitación de la barra de compensación para su segundo modo de flexión es la deflexión por Coriolis del tubo de flujo, la amplitud de la vibración del segundo modo de flexión de la barra de compensación aumenta conforme aumenta la fuerza de Coriolis en el tubo de flujo. Esto proporciona el mismo grado de compensación dinámica en todas las velocidades de flujo. Hasta ahora se han discutido dos modalidades: la que tiene la frecuencia del segundo modo de flexión de la barra de compensación arriba de la frecuencia del primer modo de flexión (excitación) , y la modalidad preferida que tiene la frecuencia del segundo modo de flexión de la barra de compensación abajo de la frecuencia del primer modo de flexión (excitación). La tercera posibilidad es tener las dos frecuencias iguales. Esto es posible, y es la modalidad más sensible y más compensada. Sin embargo, tiene un problema principal. El tubo de flujo y la barra de compensación se excitan en su primer modo de flexión (que ahora es igual a la frecuencia del segundo modo de flexión de la barra de compensación) . La vibración de la frecuencia del primer modo de flexión cambia con la densidad del material que fluye debido a que la masa asociada con el tubo de flujo cambia con la densidad del material de flujo. Sin embargo, la frecuencia del segundo modo de flexión de la barra de compensación no cambia significativamente con la densidad del fluido porque no contiene fluido. Esto produce una situación en la que las dos frecuencias (excitación y segunda flexión) se igualan solo para una densidad de material. Para materiales más ligeros, la frecuencia del segundo modo de flexión de la barra de compensación está abajo de la frecuencia del primer modo de flexión (excitación) y p ^. materiales más pesados está arriba de la frecuencia del primer modo de flexión (excitación). Para material ligero, el tubo de flujo y la barra de compensación vibran entonces fuera de fase en el segundo modo de flexión por Coriolis; para el material pesado vibran en fase en el segundo modo de flexión por Coriolis. Además, la amplificación de la sensibilidad del medidor de flujo varía en gran parte con la densidad del material cuando la frecuencia del segundo modo de flexión de la barra de compensación está en la vecindad inmediata de la frecuencia de excitación (Figura 9). Este desplazamiento de la sensibilidad del medidor de flujo puede compensarse electrónicamente basándose en la frecuencia. Sin embargo, para estabilidad alta del medidor de flujo, el mejor diseño tiene la frecuencia del segundo modo de flexión de la barra de compensación suficientemente abajo de la frecuencia del modo de excitación del primer modo de flexión, que no anticipa que la densidad del fluido contenido puede causar que se igualen las frecuencias. El mejor diseño también tiene las • frecuencias suficientemente cercanas para excitar la barra de compensación en su segundo modo de flexión.

Detalles de Diseño. La descripción anterior ha tratado la relación deseada de la frecuencia del segundo modo de flexión de la barra de compensación a la frecuencia de excitación del primer modo de flexión. Las modalidades preferidas tienen la frecuencia del segundo modo de flexión suficientemente abajo de la frecuencia de excitación del primer modo de flexión, para que los materiales de densidad alta no causen que se crucen las dos frecuencias. Tener la frecuencia del segundo modo de flexión abajo de la frecuencia de excitación del primer modo de flexión es una situación única que se llamaría algo imposible. Los detalles de diseño por medio de los cuales esto se realiza son los siguientes. Los dos factores que determinan la frecuencia de resonancia de una estructura que vibra son masa y la relación de curvatura. La ecuación para la frecuencia de resonancia es: Donde : k = relación de curvatura M = masa Para obtener la frecuencia del segundo modo de flexión abajo de la frecuencia del primer modo de flexión (excitación), deben hacerse cambios a la barra de compensación convencional que tanto aumentan su frecuencia del primer modo de flexión (excitación) como disminuyen su frecuencia del segundo modo de flexión. Aumentar la masa y disminuir la relación de. curvatura (rigidez) sirven para disminuir la frecuencia. Para disminuir la frecuencia de resonancia del segundo modo de flexión, para que esté más abajo que la frecuencia de excitación del primer modo de flexión, requiere que la masa y la rigidez de la barra de compensación se modifiquen en áreas donde tienen más significancia en un modo que en otro. Cambiar la masa en áreas de amplitud de vibración baja tiene poco efecto. Asimismo cambiar la rigidez, k, en áreas de momento de flexión bajo tiene poco efecto.

Las Figuras 13 y 14 muestran las formas de modos y los diagramas de momento de flexión del primero y segundo modos de flexión de la barra de compensación 1301. Para suavizar (disminuir) k en el segundo'modo de flexión sin suavizar k en el primer modo de flexión, la rigidez de la barra de compensación 1301 puede reducirse en las áreas donde su momento de flexión está cerca de cero en el primer modo de flexión y alto en el segundo modo de flexión. Las líneas punteadas i e ii de las Figuras 13 y 14 muestran estos dos sitios que son 1306 y 1308. Disminuir la rigidez, k, de la barra de compensación 1301 en los sitios 1306 y 1308 tiene poco efecto en la frecuencia del primer modo de flexión de la Figura 13, ya que el tubo de flujo es relativamente recto y tiene un momento de flexión bajo en estos sitios en el primer modo de flexión. Así, disminuir la rigidez y los sitios 1306 y 1308 no afectan la frecuencia del primer modo de flexión (excitación) . Sin embargo, como se muestra en la Figura 14, los sitios 1306 y 1308 tienen un momento de flexión alto para el segundo modo de flexión. De esta forma, disminuir la rigidez o relación de curvatura de la barra de compensación en sus sitios 1306 y 1308 disminuye la frecuencia del segundo modo de flexión. La frecuencia del primer modo de flexión de la barra de compensación 1301 puede elevarse incrementando su rigidez en las áreas donde tiene un momento de flexión alto en su primer modo de flexión, y donde el segundo modo de flexión tiene un momento de flexión cerca de cero. La línea iii de la Figura 14 muestra que este sitio es 1307. Una inspección de las Figuras 13 y 14 indica que en el sitio 1307, la barra de compensación 1301 tiene un momento de flexión alto en su primer modo de flexión de la Figura 13, y un momento de flexión bajo en su segundo modo de flexión de la Figura 14. Así, una barra de compensación que tiene una rigidez incrementada en el área 1307 tendrá una frecuencia de excitación más alta, mientras deja la frecuencia del segundo modo de flexión de la Figura 14 sin afectar. Para disminuir más la frecuencia del segundo modo de flexión con respecto a la frecuencia del primer modo de flexión, la masa de la barra de compensación 1301 puede incrementarse en las áreas que tiene amplitud alta en el segundo modo de flexión y amplitud baja en el primer modo de flexión. Estos son los sitios i e ii en las Figuras 13-17. También, disminuir la masa en la porción de la línea iii de la barra de compensación 1301 en las Figuras 13-17 eleva la frecuencia de excitación sin impactar la frecuencia del segundo modo de flexión. Como puede verse en las Figuras 13 y 14, la amplitud de la vibración para el primer modo de flexión es alta en el sitio 1307 mientras que la amplitud de la vibración para el segundo modo de flexión es bajo, como se muestra en la Figura 14. Así, retirar algo de la masa del sitio 1307 de la barra de compensación aumenta la frecuencia de excitación pero no afecta la frecuencia del segundo modo de flexión. La Figura 15 muestra una modalidad de este diseño. La rigidez de la barra de compensación 1503 se reduce removiendo material de las porciones 1508 y 1509, en cualquier lado de su elemento de la región central 1506. Esto eleva la frecuencia de excitación solo ligeramente, mientras que disminuye considerablemente la frecuencia de la segunda flexión. La masa 1504 y 1505 también se adiciona a la barra de compensación 1503 exterior de la región de rigidez reducida 1508 y 1509. Esto disminuye más la frecuencia del segundo modo de flexión. La masa se retira de la porción central 1506 de la barra de compensación 1503 que deja un vacío 1507. La Figura 16 muestra la forma de modos de excitación resultante y la Figura 17 muestra la forma del segundo modo de flexión por Coriolis resultante para el medidor de flujo de la Figura 15. La Figura 18 muestra otra modalidad de la invención que usa fuelles 1808 y 1809 para reducir la rigidez de la barra de compensación. La modalidad de la Figura 18 es similar a la de las Figuras 15, 16 y 17 en que tiene un elemento central 1806 comparable al elemento 1506 en la Figura 5. La modalidad de la Figura 18 tiene además un área de masa reducida 1807 comparable al elemento 1507 en la Figura 15. También tiene masas adicionadas 1504 y 1505 comparables a las masas adicionadas de la Figura 15. Los fuelles flexibles 1808 y 1809 de la Figura 18 tienen -igidez reducida comparable a los elementos 1508 y 1509 en la Figura 15. Estas características de la modalidad de la Figura 18 sirven para elevar la frecuencia de excitación y disminuir la frecuencia del segundo modo de flexión de la misma manera que es el caso para la modalidad de la Figura 15. Estas características de diseño descritas para las Figuras 15-18 pueden llevar a lo más a la frecuencia del segundo modo de flexión de la barra de compensación 1503 abajo de la frecuencia del primer modo de flexión (excitación). Esto puede ilustrarse asumiendo que la sección central ae la barra de compensación 1503 no tiene masa, y las áreas de rigidez reducida de la barra de compensación ao tienen rigidez. En el caso más extremo, la sección central de la barra de compensación puede menospreciarse completamente y la barra de compensación 15C3 se comporta como dos vigas cantilever independientes 1511 (Figura 19). La forma del primer modo de flexión (excitación) se ve entonces como la Figura 20 y la forma del segundo modo de flexión por Coriolis se ve como la Figura 21. No hay diferencia en • las formas de la barra de compensación entre el modo de excitación y el segundo modo de flexión, excepto que en el modo de excitación de la Figura 20, los dos extremos de la viga de la barra de compensación 1511 están en fase y en el segundo modo de flexión de la Figura 21 están fuera de fase uno con el otro. Dado que los extremos de la barra no se conectan, su relación de fase de uno con el otro no hace diferencia para sus frecuencias de resonancia. Así el segundo modo de flexión (fuera de fase) de la Figura 21 tiene una frecuencia igual al primer modo de flexión (e.n fase) de la Figura 20. La característica de diseño final necesaria para disminuir la frecuencia del segundo modo de flexión abajo de la frecuencia de excitación podría lograrse alterando la rigidez de la curvatura de la barra de compensación, para que tenga menos rigidez en el segundo modo de flexión que en el primer modo de flexión. La esencia de esta característica de diseño es que la barra de compensación se hace extremadamente rígida (excepto para las dos zonas de rigidez reducida 1508 y 1509 de la Figura 22), para que la mayoría de la flexión se presente en la barra de anclaje 1502. La rigidez neta de la barra de compensación 1503 llega a ser entonces una función de la relación de la amplitud de la vibración entre la barra de compensación 1503 y el tubo de flujo 1501. La barra de compensación se hace rígida en los elementos 1511. Esto tiene el efecto de remover la curvatura efectiva de la barra de compensación 1503 y concentrar la curvatura en la barra de anclaje 1502, para que la curvatura sea adyacente a los nodos del extremo. Mover la localización nodal puede tener entonces un efecto significante en la relación de curvatura de la barra de compensación. En la Figura 22 el tubo de flujo 1501 y la barra de compensación 1503 tienen amplitudes de vibración del modo de excitación iguales. La Figura 23 muestra la misma amplitud del modo de excitación de la barra de compensación en conjunción con una amplitud de vibración del tubo de flujo cerca de cero. En ambas figuras, la barra de anclaje 1502 tiene un plano de nodo estacionario 2201 entre el tubo de flujo 1501 y la barra de compensación 1503. El plano de nodo estacionario 2201 es un plano de vibración cero y no vibra con el tubo de flujo ni con la barra de compensación. En la Figura 22, debido a amplitudes de vibración iguales, el plano de nodo estacionario 2201 se localiza aproximadamente a la mitad entre el tubo de flujo 1501 y la barra de compensación 1503. En la Figura 23, el tubo de flujo 1501 tiene una amplitud de vibración mucho menor (y una masa más grande) y por lo tanto, el plano de nodo estacionario 2201 en la barra de anclaje 1502 se localiza muy cerca del tubo de flujo 1501. Según se refiera a la dinámica del sistema, el plano de nodo estacionario 2201 marca el extremo de la región de curvatura de la barra de compensación 1503 en cada barra de anclaje 1502. La curvatura efectiva más baja de la barra de compensación 1503 de la Figura 22 da una rigidez efectiva más alta que la curvatura efectiva más grande de la barra de compensación 1503 de la Figura 23. Con la mayoría de la función de la barra de compensación 1503 rediseñada en las barras de anclaje 1502, resulta una relación de amplitud más alta de tubo de flujo/barra de compensación en una región de curvatura efectiva más corta y más rígida de la barra de compensación que una relación de amplitud más baja. Diseñando así el medidor, para que tenga una relación de amplitud más alta de tubo de flujo/barra de compensación en el primer modo de flexión (excitación que en el segundo modo de flexión por Coriolis, puede resultar en el segundo modo de flexión por Coriolis que tiene una frecuencia de resonancia inferior que el primer modo de flexión (excitación) . Esto se explica después . La relación de amplitud de vibración en el modo de excitación se determina por la masa y rigidez de los dos miembros que vibran. Si el tubo de flujo 1501 y la barra de compensación 1503 tienen frecuencias de resonancia iguales (y deben ser para un medidor de flujo compensado dinámicamente), entonces la siguiente relación es verdadera: También, se cumple la ley de conservación de momentum: Mt Vt - Mj bb bb Puede demostrarse a partir de estas dos leyes que la relación de amplitud de vibración es el inverso de la relación másica y también que la relación másica y la relación de rigidez deben ser iguales: _ M "? lbbubb. _ K "*bt b Por lo tanto, para la barra de compensación 1503 para tener una amplitud de vibración menor que la del tubo de flujo 1501, la barra de compensación necesita tener una masa y rigidez más altas que las del tubo de flujo. La frecuencia de excitación se eleva arriba de la frecuencia del segundo modo de flexión por Coriolis de la siguiente manera. La relación de amplitud de vibración en el primer modo de flexión entre el tubo de flujo 1501 y la barra de compensación 1503 se vuelve alta. Esto se logra haciendo a la barra de compensación 1503 y sus elementos 1511 pesados y rígidos comparados con el tubo de flujo 1501. El resultado es que el plano de nodo estacionario 2201 en la barra de anclaje 1502 está cerca de la barra de compensación 1503. Esto hace a la relación de curvatura de la barra de compensación 1503 alta (en el modo de excitación) . Sin embargo, en el segundo modo de flexión por Coriolis la relación de amplitud es inversa. La amplitud de la deflexión por Coriolis del tubo de flujo es baja debido a que no se excita en su frecuencia de resonancia por la fuerza de Coriolis. La amplitud de la barra de compensación en el segundo modo de flexión es alta debido a que se excita por la deflexión por Coriolis del tubo de flujo 1501 a o cerca de su frecuencia de resonancia del segundo modo de flexión. La relación de la amplitud de vibración de tubo de flujo/barra de compensación en el segundo modo de flexión por Coriolis es de esta manera baja y resulta en planos de nodo estacionario que están cercanos al tubo de flujo 1501. Esto hace a las curvaturas de la barra de compensación relativamente grandes y la relación de curvatura de la barra de compensación baja en el segundo modo de flexión por Coriolis. Esto disminuye la frecuencia del segundo modo de flexión. El segundo modo de flexión por Coriolis con la relación de amplitud baja se muestra en la Figura 24. Debido a que la relación de amplitud es alta en el modo de excitación y es baja en el segundo modo de flexión por Coriolis, las curvaturas de la barra de compensación (que reside en la barra de anclaje 1502) son más rígidas en el modo de excitación que en el segundo modo de flexión por Coriolis. Esto permite al segundo modo de flexión tener realmente una frecuencia más baja que el primer modo de excitación de la f exión. En resumen, na cuatro características de diseño que caracterizar, la presente invención. Primero, la rigidez de la barra de compensación 1503 se reduce en ambos lados de su región central 1506. Esto reduce la frecuencia de resonancia de la segunda flexión de la barra de compensación. Esto se hace por los elementos 1508 y 1509 que son flexibles y que tienen una relación de curvatura baja. Segundo, la masa de la barra de compensación 1503 se reduce en su región central 1506 y aumenta inmediatamente afuera de las regiones de rigidez reducida 1508 y 1509. Esto eleva la frecuencia de excitación y disminuye la frecuencia del segundo modo de flexión. Tercero, la barra de compensación 1503 se hace rígida en sus elementos de viga 1511 para que mucha de la curvatura de la estructura que vibra se presente en la barra de anclaje 1502. Esto causa que la rigidez de la curvatura de la barra de compensación llegue a ser una función de la relación de la amplitud de vibración entre el tubo de flujo y la barra de compensación. Cuarto, la masa y rigidez relativas del tubo de flujo 1501 y barra de compensación 1503 es tal que la relación de la amplitud de vibración (tubo de flujo/barra de compensación) es más alta en el modo de excitación que en el segundo modo de flexión por Coriolis. Esto permite que el segundo modo de flexión de la barra de compensación tenga una frecuencia de resonancia ligeramente menor que el primer modo de flexión (excitación). Podría ser no necesario emplear todas estas características de diseño para efectuar el aumento de sensibilidad de un medidor de flujo de Coriolis que modela la presente invención. Solo es necesario emplear suficientemente estas características para reducir la frecuencia del segundo modo de flexión de la barra de compensación 1503 que está abajo de la frecuencia de excitación. Las modalidades de la invención descritas antes tienen la forma de un solo tubo recto con una barra de compensación paralela al lado del tubo de flujo. Esto se ha hecho solo para claridad de los conceptos inventivos. Los principios y características de diseño de la invención aplican igualmente a un medidor de flujo de Coriolis de un tubo con una barra de compensación concéntrica (Figura 25), así como a medidores de flujo de un tubo curveado (Figura 26) con barras de compensación concéntricas. La modalidad preferida es la de un tubo recto con barra de compensación concéntrica de la Figura 25. La Figura 25 y Figura 26, por claridad, tienen la mitad del frente de la barra de compensación removida, para que pueda verse el tubo de flujo. La Figura 25 es la modalidad más simple y más compacta. La barra de compensación que aumenta la sensibilidad 2503 incrementa la sensibilidad en el punto donde su exactitud puede competir con los medidores de flujo de Coriolis de tubo curveado. La modalidad de la Figura 25 es similar a la de las Figuras 22-24, excepto que la barra de compensación 2503 es concéntrica con y rodea al tubo de flujo 2501. La barra de compensación 2503 se conecta en sus extremos por medio de barras de anclaje 2502 al tubo de flujo 2501. La porción central de la barra de compensación 2503 es de peso ligero debido al vacío 2507. Las secciones 2508 y 2509 son de rigidez reducida. La barra de compensación 2503 también tiene elementos de masa adicionada 2504 y 2505 que corresponden a los elementos 1504 y 1505 de las Figuras 22-24. Este diseño de la modalidad de la Figura 25 permite que la frecuencia del segundo modo de flexión de la barra de compensación 2503 sea ligeramente inferior que la frecuencia del primer modo de flexión (excitación) y proporciona las mismas ventajas descritas formalmente para la modalidad de las Figuras 22-24. La Figura 26 describe la modalidad que es similar en la mayoría de aspectos a los la Figura 25, excepto que el tubo de flujo 2601 y su barra de compensación concéntrica 2603 no son rectos, pero en vez son curvos hacia arriba de la horizontal en las porciones 2615 y 2616, a partir de las cuales se extiende hacia arriba hasta que hacen la transición de vertical a horizontal en las áreas 2617 y 2618. La porción central 2606 de la barra de anclaje 2603 tiene un área de masa baja 2607 que comprende un vacío y elementos alargados 2608 y 2609, los cuales tienen adicionalmente una relación de curvatura baja. Los elementos 2604 y 2605 proporcionan masa adicional de la misma forma que lo hacen los elementos 2504 y 2505 de la modalidad de la Figura 25, y de la misma forma que lo hacen los elementos 1504 y 1505 de la modalidad de la Figura 22-24. En la Figura 25, el elemento electrónico del medidor 2420 aplica señales de excitación por vía de la trayectoria 2423 al excitador D, el cual coopera con un magneto adyacente M para hacer vibrar el tubo de flujo 2501 y la barra de compensación 2503 fuera de fase uno con el otro a una frecuencia de excitación de resonancia. Con flujo de material en el tubo de flujo que vibra, las fuerzas de Coriolis se aplican al tubo de flujo para flexar su porción del lado izquierdo con respecto a su porción del lado derecho que se conoce bien en el arte. Estas deflexiones por Coriolis se detectan por el detector del lado izquierdo SL y el detector del lado derecho SR. Las señales que representan las deflexiones por Coriolis se aplican en las trayectorias 2421 y 2422 al medidor electrónico 2420 que procesa las señales de la forma convencional • para generar la información de salida que pertenece al material que fluye. Esta información se aplica a la trayectoria 2424 y podría incluir densidad del material, velocidad de flujo del material, etc. En la Figura 25, el excitador D, detector de la izquierda SL y detector de la derecha SR comprende cada uno el par bobina/magneto, con los magnetos que se designan M y se unen al tubo de flujo próximos a la bobina SL, D y SR de cada par bobina/magneto. La modalidad de la Figura 26 se asocia similarmente con un elemento electrónico (no mostrado) comparable al medidor electrónico 2420. La modalidad de la Figura 26 tiene similarmente un excitador D, un detector de la izquierda SL y un detector de la derecha .SR (no se muestran todos) desde el punto de vista de la Figura 26, ya que el tubo de flujo vibra en un plano transversal a la presentación de la Figura 26. Desde este punto de vista, solo el magneto de la izquierda M asociado con el detector SL (no mostrado) y el magneto del centro M asociado con el excitador D (no mostrado) y el magneto del lado derecho M asociado con el detector SR (no mostrado) podrían verse en la Figura 26. Se entenderá expresamente que la invención reivindicada no es para limitar la descripción de la modalidad preferida, sino que abarca otras modificaciones y alteraciones dentro del alcance del concepto inventivo.

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

Claims (29)

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

1. Un método para operar un medidor de flujo de

Coriolis que tiene un tubo de flujo, una barra de compensación orientada substancialmente paralela al tubo de flujo, y medios de barra de anclaje que acoplan la barra de compensación al tubo de flujo, el método comprende los pasos de: fluir material a través del tubo de flujo; hacer vibrar el tubo de flujo y barra de compensación fuera de fase con respecto uno _a otro en un modo de excitación, que tiene una frecuencia de excitación substancialmente igual a la frecuencia de resonancia del tubo de flujo lleno de material y de la barra de compensación, por medio de lo cual las deflexiones por Coriolis periódicas se inducen a la frecuencia de excitación en el tubo de flujo que vibra, como un resultado del flujo de material a través del tubo de flujo que vibra, las deflexiones por Coriolis periódicas se caracterizan por regiones de deflexión así como nodos que no tienen deflexión; detectar la velocidad del tubo de flujo para generar señales que representan las deflexiones por

Coriolis periódicas del tubo de flujo; y derivar información con respecto al material que fluye en respuesta a la generación de las señales; caracterizado porque la barra de compensación tiene una distribución no uniforme de masa y rigidez a lo largo de su longitud, de tal forma que la frecuencia de resonancia de la barra de compensación en un modo de vibración que tiene el mismo número de nodos que las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo está abajo de la frecuencia de las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo; las deflexiones tipo Coriolis se inducen en la barra de compensación a la frecuencia de excitación en respuesta a las deflexiones por Coriolis del tubo de flujo, las deflexiones tipo Coriolis de la barra de compensación tienen el mismo número de nodos que las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo y representan el modo de vibración por el cual la frecuencia de resonancia de la barra de compensación está abajo de la frecuencia de las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo, las deflexiones tipo Coriolis de la barra de compensación están fuera de fase con las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo y tienen una amplitud proporcional a la magnitud de las fuerzas de Coriolis periódicas en el tubo de flujo que vibra con el flujo de material; y las señales que representan las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo se generan con respecto a las deflexiones tipo Coriolis fuera de fase de la barra de compensación, aumentando así la amplitud de las señales . 2. Un método para operar un medidor de flujo de Coriolis que tiene un tubo de flujo, una barra de compensación orientada substancialmente paralela al tubo de flujo, y medios de barra de anclaje que acoplan la barra de compensación al tubo de flujo, el método comprende los pasos de: fluir material a través del tubo de flujo.; hacer vibrar el tubo de flujo y barra de compensación fuera de fase con respecto uno a otro en un modo de excitación que tiene una frecuencia de excitación substancialmente igual a la frecuencia de resonancia del tubo de flujo lleno de material y de la barra de compensación, por medio de lo cual las deflexiones por Coriolis periódicas se inducen a la frecuencia de excitación en el tubo de flujo que vibra, como un resultado del flujo de material a través del tubo de flujo que vibra, las deflexiones por Coriolis periódicas se caracterizan por regiones de deflexión así como nodos que no tienen deflexión; detectar la velocidad del tubo de flujo para generar señales que representan las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo; y derivar información con respecto al material que fluye en respuesta a la generación de las señales; caracterizado porque la barra de compensación tiene una distribución no uniforme de masa y rigidez a lo largo de su longitud, de tal forma que la frecuencia de resonancia de la barra de compensación en un modo de vibración que tiene el mismo número de nodos que las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo está ligeramente arriba de la frecuencia de las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo.de flujo; las deflexiones tipo Coriolis se inducen en la barra de compensación a la frecuencia de excitación en respuesta a las deflexiones por Coriolis del tubo de flujo, las deflexiones tipo Coriolis de la barra de compensación tienen el mismo número de nodos que las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo, y representan un modo de vibración por el cual la frecuencia de resonancia de la barra de compensación está ligeramente arriba de la frecuencia de las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo, las deflexiones tipo Coriolis de la barra de compensación están en fase con las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo y tienen una amplitud proporcional a la magnitud de las fuerzas de Coriolis periódicas en el tubo de flujo que vibra con el flujo de material y más grande que la amplitud de las deflexiones por Coriolis del tubo de flujo; y las señales que representan las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo se generan con respecto a las deflexiones tipo Coriolis en fase de la barra de compensación. 3. El método de la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque las deflexiones tipo Coriolis se inducen en la barra de compensación por fuerzas indicativas de las deflexiones por Coriolis periódicas, que se acoplan desde el tubo de flujo a través de la barra de anclaje hasta la barra de compensación.

4. El método de la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque las deflexiones tipo Coriolis se inducen en la barra de compensación por medio de: extremos del tubo de flujo que se flexan en respuesta a las deflexiones por Coriolis periódicas para flexar un primer extremo de un medio de barra de anclaje; y un segundo extremo del medio de barra de anclaje que se flexa en respuesta a la flexión del primer extremo .

5. El método de la reivindicación 1 o. 2, caracterizado porque la distribución no uniforme de masa y rigidez a lo largo de la longitud de la barra de compensación causa transferencia de elasticidad de la barra de compensación al medio de barra de anclaje, para disminuir una frecuencia de resonancia de las deflexiones tipo ^.riolis de la barra de compensación.

6. El método de la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque comprende además el paso de disminuir la frecuencia de resonancia del modo de vibración tipo Coriolis de la barra de compensación, por la provisión cíe al menos una porción flexible de la barra de compensación junto con la provisión de masa incrementada en ai menos otra porción de la barra de compensación .

7. El método de la reivindicación 6, caracterizado porque comprende además el paso de proporcionar un vacío en al menos una porción de la barra de compensación .

8. El método de la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el método comprende el paso de disminuir la frecuencia de resonancia del modo de vibración tipo Coriolis de la barra de compensación, por la provisión de porciones flexibles de la barra de compensación en sitios de momento de flexión alto de la barra de compensación eff el modo de vibración tipo Coriolis .

9. El método de la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque además el arreglo es tal que los nodos del extremo del tubo de flujo que vibra y la barra de compensación se localizan en los medios de barra de anclaje .

10. El método de la reivindicación 9, caracterizado porque comprende proporcionar secciones de desplazamiento de la barra de compensación y secciones flexibles de la barra de compensación que no comprenden una sección de desplazamiento.

11. El método de la reivindicación. 1 o 2, caracterizado porque el modo de excitación comprende un primer modo de flexión, y porque el modo de vibración tipo Coriolis de la barra de compensación comprende un segundo modo de flexión de la barra de compensación.

12. El método de la reivindicación 11, caracterizado porque comprende además proporcionar una porción central de la barra de compensación y una porción flexible en cada lado de la porción central de la barra de compensación, junto con la provisión de masa incrementada en cada lado de la porción central.

13. El método de la reivindicación 11, caracterizado porque comprende además proporcionar porciones flexibles de la barra de compensación en sitios de momento de flexión alto de la barra de compensación, y masa incrementada en sitios de amplitud, vibratoria alta en el segundo modo de flexión.

14. Un medidor de flujo de Coriolis que comprende: un tubo de flujo adaptado para recibir un flujo de material; una barra de compensación orientada sustancialmente paralela al tubo de flujo; medios de barra de anclaje que acoplan la barra de compensación al tubo de flujo; medios de excitación arreglados para hacer vibrar el tubo de flujo y la barra de compensación en.oposición de fase, en un modo de excitación que tiene una frecuencia sustancialmente igual a la frecuencia de resonancia del tubo de flujo lleno de material y de la barra de compensación, de tal forma que las deflexiones por Coriolis periódicas se inducirán a la frecuencia de excitación en el tubo de flujo que vibra cuando el material está fluyendo a través de él, las deflexiones por Coriolis periódicas se caracterizan por regiones de deflexiones así como nodos que no tienen deflexión; medios para detectar la velocidad del tubo de flujo para generar señales que representan las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo; y medios para derivar información de flujo de material en respuesta a la generación de las señales; caracterizado porque la barra de compensación tiene una estructura que proporciona una distribución no uniforme de masa y rigidez a lo largo de la longitud de la barra de compensación, de tal forma que la frecuencia de resonancia de la barra de compensación en un modo de vibración que tiene el mismo número de nodos que las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo está abajo de la frecuencia de las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo, por medio de lo cual las deflexiones tipo Coriolis se inducirán en la barra de compensación a la frecuencia de excitación en respuesta a las deflexiones por Coriolis del tubo de flujo, las deflexiones tipo Coriolis de la barra de compensación tienen el mismo número de nodos que las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo y representan el modo de vibración por el cual la frecuencia de resonancia de la barra de compensación está abajo de la frecuencia - de las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo, las deflexiones tipo Coriolis de la barra de compensación están fuera de fase con las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo y tienen una amplitud proporcional a la magnitud de las fuerzas de Coriolis periódicas del tubo de flujo que vibra con el flujo de material; y los medios de generación de señales generan las señales que representan las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo con referencia a las deflexiones tipo Coriolis fuera de fase de la barra de compensación, aumentando así la amplitud de las señales generadas .

15. Un medidor de flujo de Coriolis que comprende: un tubo de flujo adaptado para recibir un flujo de material ; una barra de compensación orientada sustancialmente paralela al tubo de flujo; medios de barra de anclaje que acoplan la barra de compensación al tubo de flujo; medios de excitación arreglados para hacer vibrar el tubo de flujo y la barra de compensación en oposición de fase, en un modo de excitación que tiene una frecuencia sustancialmente igual a la frecuencia de resonancia del tubo de flujo lleno de material y de la barra de compensación, de tal forma que las deflexiones por Coriolis periódicas se inducirán a la frecuencia de excitación en el tubo de flujo que vibra cuando el material está fluyendo a través de él, las deflexiones por Coriolis periódicas se caracterizan por regiones de deflexiones así como nodos que no tienen deflexión; medios para generar señales que representan las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo; y medios para derivar información de flujo de material en respuesta a la generación de las señales; caracterizado porque la barra de compensación tiene una estructura que proporciona una distribución no uniforme de masa y rigidez a lo largo de la longitud de la barra de compensación, de tal forma que la frecuencia de resonancia de la barra de compensación en un modo de vibración que tiene el mismo número de nodos que las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo está ligeramente arriba de la frecuencia de las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo, por medio de lo cual las deflexiones tipo Coriolis se inducirán en la barra de compensación a la frecuencia de excitación en respuesta a las deflexiones por Coriolis del tubo de flujo, las deflexiones tipo Coriolis de la barra de compensación tienen el mismo número de nodos que las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo y las deflexiones tipo Coriolis representan un modo de vibración por el cual la frecuencia de resonancia de la barra de compensación está ligeramente arriba de la frecuencia de las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo, las deflexiones tipo Coriolis de la barra de compensación están en fase con las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo y tienen una amplitud proporcional a la magnitud de las fuerzas de Coriolis periódicas del tubo de flujo que vibra con el flujo de material y más grande que la amplitud de las deflexiones por Co .olis del tubo de flujo; y los medios de generación de señales generan las señales que representan la combinación de las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo y las deflexiones tipo Coriolis de la barra de compensación .

16. El medidor de flujo de Coriolis de la reivindicación 14 o 15, caracterizado porque los medios de vibración acoplan fuerzas indicativas de las deflexiones por Coriolis periódicas del tubo de flujo, a través de los medios de barra de anclaje, a la barra de compensación para inducir las deflexiones tipo Coriolis en la barra de compensación.

17. El medidor de flujo de Coriolis de la reivindicación l i o 15, caracterizado porque las deflexiones por Coriolis periódicas en el tubo de flujo causan: flexión de los extremos del tubo de flujo en respuesta a las deflexiones por Coriolis periódicas para flexar un primer extremo de la barra de anclaje; y flexión de un segundo extremo de la barra de anclaje en respuesta a la flexión del primer extremo para inducir las deflexiones tipo Coriolis en la barra de compensación.

18. El medidor de flujo de Coriolis de la reivindicación 14 o 15, caracterizado porque comprende adicionar masa en regiones de amplitud vibratoria alta en las deflexiones tipo Coriolis y porciones flexibles de la barra de compensación en sitios de momento de flexión alto de las deflexiones tipo Coriolis.

19. El medidor de flujo de Coriolis de la reivindicación 14 o 15, caracterizado porque el modo de excitación comprende un primer modo de flexión y en donde el modo de vibración inducido de la barra de compensación comprende un segundo modo de flexión.

20. El medidor de flujo de Coriolis de la reivindicación 19, caracterizado porque comprende una porción central rígida y una masa adicionada en cada lado de la porción central rígida.

21. El medidor de flujo de Coriolis de la reivindicación 20, caracterizado porque comprende porciones flexibles de la barra de compensación en sitios en cualquier lado de la porción central rígida.

22. El medidor de flujo de Coriolis de la reivindicación 20, caracterizado porque comprende un vacío en la porción central para elevar la frecuencia de excitación.

23. El medidor de flujo de Coriolis de la reivindicación 20, caracterizado porque la porción flexible comprende fuelles.

24. El medidor de flujo de Coriolis de la reivindicación 22, caracterizado porque la distribución no uniforme de masa y rigidez a lo largo de la longitud de la barra de compensación reduce la elasticidad de la barra de compensación y la frecuencia del segundo modo de flexión de vibración de la barra de compensación.

25. El medidor de flujo de Coriolis de la reivindicación 14 o 15, caracterizado porque comprende miembros de desplazamiento en la barra de compensación y miembros flexibles en cada porción de la barra de compensación que no comprenden un miembro de desplazamiento.

26. El medidor de flujo de Coriolis de la reivindicación 14 o 15, caracterizado porque el arreglo es tal que el nodo del extremo vibratorio de al menos un tubo de flujo y barra de compensación se localizan en la barra de anclaje.

27. El medidor de flujo de Coriolis de la reivindicación 14 o 15, caracterizado porque comprende un tubo de flujo sustancialmente recto y una barra de compensación sustancialmente recta.

28. El medidor de flujo de Coriolis de la reivindicación 14 o 15, caracterizado porque comprende un tubo de flujo que tiene una porción curveada y una barra de compensación que tiene una porción curveada.

29. El medidor de flujo de Coriolis de la reivindicación 14 o 15, caracterizado porque el modo de vibración inducido comprende el segundo modo de flexión de la barra de compensación. MÉTODO Y APARATO PARA UNA BARRA DE COMPENSACIÓN QUE AUMENTA LA SENSIBILIDAD RESUMEN DE LA INVENCIÓN Un medidor de flujo de Coriolis de un tubo que tiene una barra de compensación que aumenta la sensibilidad del medidor de flujo al flujo de material. El diseño de la barra de compensación disminuye su respuesta del segundo modo de flexión para tener una frecuencia que podría ser menor que la frecuencia de excitación de resonancia del tubo de flujo. La disminución de la frecuencia del segundo modo de flexión de la barra de compensación permite que la respuesta de Coriolis del tubo de flujo que vibra con el flujo de material extienda la fuerza desde el tubo de flujo, a través de una barra de anclaje, hasta la barra de compensación. Estas fuerzas de. Coriolis inducen vibraciones de respuesta tipo Coriolis en la barra de compensación, debido a la frecuencia disminuida del segundo modo de flexión de la barra de compensación. La respuesta de Coriolis del medidor de flujo se aumenta, ya que la respuesta tipo Coriolis de la barra de compensación está fuera de fase con y es aditiva a la deflexión por Coriolis del tubo de flujo.