PL206830B1 - Przepływomierz wibracyjny typu Coriolisa - Google Patents

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 206830 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 369329 (51) Int.Cl.

(22) Data zgłoszenia: 19.11.2002 G01F 1/84 (2006.01)

G01F 15/00 (2006.01) (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego:

19.11.2002, PCT/US02/037031 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

05.06.2003,WO03/046486 (54)

Przepływomierz wibracyjny typu Coriolisa (73) Uprawniony z patentu:

EMERSON ELECTRIC CO., St. Louis, US (30) Pierwszeństwo:

26.11.2001, US, 09/994,251 (43) Zgłoszenie ogłoszono:

18.04.2005 BUP 08/05 (72) Twórca(y) wynalazku:

MARTIN ANDREW SCHLOSSER, Boulder, US MARK JAMES BELL, Arvada, US MATTHEW GLEN WHEELER, Arvada, US DANIEL PATRICK MCNULTY, Westminster, US GARY EDWARD PAWLAS, Louisville, US (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:

30.09.2010 WUP 09/10 (74) Pełnomocnik:

rzecz. pat. Anna Słomińska-Dziubek

PL 206 830 B1

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy przepływomierza przepływomierz wibracyjnego typu Coriolisa, to jest urządzenia do pomiaru przepływu materiału procesowego.

Znane jest zastosowanie przepływomierzy masowych wykorzystujących zjawisko Coriolisa do pomiaru przepływu masowego i uzyskania innych informacji dotyczących przepływu materiałów poprzez przewód rurowy, jak podano w opisie patentowym US Nr 4, 491, 025 J. E. Smith'a i innych, z dn. 1. 01. 1985 r. oraz w opisie Re 31,450 J. E. Smith'a z dn. 11. 02. 1982. Przepływomierze posiadają jeden lub więcej przewodów rurowych przepływu w kształcie prostym, zakrzywionym lub nieregularnym. Każdy rurowy przewód przepływowy posiada tryb drgań własnych, na przykład prostego typu giętego albo skrętnego. Każdy rurowy przewód przepływowy wypełniony materiałem jest wzbudzany do oscylacji w rezonansie w jednym z tych trybów drgań własnych. Tryby drgań własnych są częściowo określone przez połączoną masę rurowych przewodów przepływu i materiału wewnątrz rurowych przewodów przepływu. W razie potrzeby, przepływomierz nie musi być wzbudzany w trybie drgań własnych.

Materiał dopływa do przepływomierza z połączonego źródła materiału na stronie wlotowej. Materiał przechodzi poprzez przewód lub przewody rurowe przepływu i jest odprowadzany po stronie wylotowej przepływomierza.

Wzbudnik dostarcza siłę dla oscylacji rurowego przewodu przepływowego. Gdy nie ma przepływu materiału, wszystkie punkty na długości rurowego przewodu przepływowego oscylują w identycznej fazie w pierwszym trybie giętym rurowego przewodu przepływowego. Przyśpieszenia Coriolisa wytwarzają w każdym punkcie rurowego przewodu przepływowego inną fazę względem różnych punktów rurowego przewodu przepływowego. Faza na stronie wlotowej rurowego przewodu przepływowego jest opóźniona względem wzbudnika, a faza na wylotowej stronie jest przyśpieszona względem wzbudnika. Na przewodzie rurowym przepływu umieszczono czujniki przesunięcia wytwarzające sinusoidalne sygnały przedstawiające ruch rurowego przewodu przepływowego. Przesunięcie fazowe pomiędzy dwoma sygnałami przesunięcia jest proporcjonalne do natężenia przepływu masowego dla przepływu materiału.

Znane jest zastosowanie przepływomierzy posiadających różne układy rurowego przewodu przepływowego. Wśród tych układów występuje pojedynczy przewód rurowy, podwójny przewód rurowy, prosty przewód rurowy, zakrzywiony przewód rurowy oraz przewody rurowe o nieregularnym kształcie. Większość przepływomierzy wykonuje się z metalu, na przykład aluminium, stali, stali nierdzewnej i tytanu. Znane są również szklane przewody rurowe przepływu.

Pozytywnymi cechami tytanu w tego typu przepływomierzach jest duża wytrzymałość i mały współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE). Negatywną cechą tytanu są jego właściwości metaliczne i koszt jego wytwarzania. Przy obróbce wafli półprzewodnikowych jony żelaza są zanieczyszczeniem. Jony metalu w styku z powierzchnią wafli obwodu scalonego mogą powodować zwarcie i zniszczenie urządzenia. Przepływomierze tytanowe są także trudne i kosztowne w produkcji.

W stanie techniki takż e proponuje się cał e przepł ywomierze z tworzywa sztucznego, jak również takie, w których tylko przewody rurowe przepływu są z tworzywa sztucznego. Większa część stanu techniki zawiera przypuszczenie, że przepływomierz może być wykonany z materiałów takich, jak stal, stal nierdzewna, tytan lub tworzywo sztuczne. Ten stan techniki nie stanowi wskazówki do ujawnienia, że przepływomierz Coriolisa z tworzywa sztucznego może podawać dokładne informacje wyjściowe w zakresie warunków roboczych, włącznie z temperaturą.

Jedynie zastąpienie przewodem rurowym z tworzywa sztucznego metalowego przewodu rurowego tworzy konstrukcję, która wygląda jak przepływomierz. Jednak ta konstrukcja nie działa jak przepływomierz do wytwarzania dokładnej informacji wyjściowej w użytecznym zakresie warunków roboczych. Założenie, że przepływomierz może być wykonany z tworzywa sztucznego jest niczym innym jak rozważaniem teoretycznym, że tworzywo sztuczne może zastępować metal. Nie jest ujawnione jak przepływomierz z tworzywa sztucznego może być wykonany dla wytworzenia dokładnej informacji w użytecznym zakresie warunków roboczych.

W niektórych zastosowaniach występuje problem taki, że typowy przepływomierz Coriolisa może zanieczyszczać materiał procesu. Jest to niepożądane dla układów, w których przepływomierz musi dostarczać do zastosowania materiał o bardzo wysokim stopniu czystości. Dotyczy to wytwarzania wafli półprzewodnikowych, które wymagają zastosowania materiału procesu pozbawionego zanieczyszczeń zawierających jony migrujące z przewodów toru przepływu materiału procesu. W takich

PL 206 830 B1 zastosowaniach przewody rurowe przepływu mogą być źródłem zanieczyszczeń. Ściany metalowe rurowego przewodu przepływowego mogą uwalniać jony do przepływu materiału procesu. Uwolnione jony mogą spowodować odłamki na waflach półprzewodnikowych powodując ich wadliwość. To samo dotyczy szklanych przewodów rurowych przepływu, które mogą uwalniać jony ołowiu ze szkła do przepływu materiału procesu. Dotyczy to także przewodów rurowych przepływu ukształtowanych z typowych tworzyw sztucznych.

Tworzywo sztuczne kopolimer perfluoroalkoksylowy, określone jako PFA, jest pozbawione tej wady, ponieważ materiał, z którego się składa, nie uwalnia szkodliwych jonów do przepływu materiału. Zastosowanie kopolimeru perfluoroalkoksylowego (PFA) na przewody rurowe przepływu jest zasugerowane w opisie patentowym US Nr 5,918,285 Vanderpol'a. Ta sugestia jest incydentalna w ujawnieniu Vanderpol'a, ponieważ opis patentowy nie przedstawia jakiejkolwiek informacji dotyczącej jak przepływomierz mający rurowy przewód przepływowy z PFA może być wytworzony dla wytworzenia dokładnej informacji o przepływie.

Rurowe przewody przepływowe wyłożone kopolimerem perfluoroalkoksylowym PFA, jak ujawniono w opisie patentowym US Nr 5,403,533 Dieter Meier'a próbuje połączyć korzystne cechy obu technologii z metalu i z tworzywa sztucznego ale stwarza nowe wyzwania, które nie mogły być rozwiązane do niniejszego wynalazku. Metalowe przewody rurowe wyłożone kopolimerem perfluoroalkoksylowym (PFA) umożliwiają migrację jonów metalowych przez cienką powłokę PFA do strumienia przepływu, co powoduje zanieczyszczenie. Także metalowy rurowy przewód przepływowy i wyłożenie PFA mają różne właściwości termiczne. To powoduje, że wyłożenie PFA odłącza się od rurowego przewodu przepływowego tworząc przecieki i problemy z wydajnością. Proces wytwarzania wyłożenia przewodów rurowych przepływu z kopolimeru perfluoroalkoksylowego PFA jest także wyjątkowo kosztowny.

Według wynalazku, przepływomierz wibracyjny typu Coriolisa, zawierający podstawę i tor przepływu mokrego materiału obejmujący zespół rurowego przewodu przepływowego mający części końcowe połączone z podstawą, wzbudnik zamocowany do zespołu rurowego przewodu przepływowego i zespół czujnikowy zamocowany do zespoł u rurowego przewodu przepł ywowego, przy czym zespół czujnikowy jest podłączony do elektroniki miernika do przejmowania sygnału i wytwarzania wyjściowej informacji dotyczącej przepływu materiału procesowego, charakteryzuje się tym, że cały tor przepływu mokrego materiału przepływomierza Coriolisa, zawierający zespół rurowego przewodu przepływowego, jest ukształtowany z materiału, takiego jak kopolimer perfluoroalkoksylowy (PFA).

Zespół rurowego przewodu przepływowego zawiera jeden, zasadniczo prosty, rurowy przewód przepływowy.

Zespół czujnikowy zawiera źródło światła i detektor optyczny, przy czym źródło światła i detektor optyczny są oddalone od rurowego przewodu przepływowego i są usytuowane po przeciwnych stronach tego rurowego przewodu przepływowego, a wibrujący rurowy przewód przepływowy jest usytuowany pomiędzy źródłem światła i optycznym detektorem.

Podstawa jest u-kształtna i ma dolną powierzchnię i parę stojących do góry boków, a każdy ze stojących do góry boków ma otwory usytuowane współosiowo do umieszczania zespołu rurowego przewodu przepływowego.

Podstawa jest stałym prostokątnym elementem tworzącym równoległościan, a rurowy przewód przepływowy jest połączony z zewnętrznymi bokami w formie słupków przymocowanymi do górnej powierzchni podstawy.

Wlot zespołu rurowego przewodu przepływowego jest połączony z wlotowym przewodem rurowym, a wylot zespołu rurowego przewodu przepływowego jest połączony z wlotem powrotnego przewodu rurowego, przy czym powrotny przewód rurowy jest połączony z podstawą i rozciąga się przez boki podstawy i powrotny przewód rurowy jest dostosowany do łączenia z wylotowym przewodem rurowym.

Masa podstawy jest co najmniej 100 do 1000 razy większa niż masa jednego rurowego przewodu przepływowego z materiałem procesowym.

Na podstawie jest zamocowany zespół stabilizatora dynamicznego w pobliżu punktów węzłowych do utrzymania tych punktów węzłowych.

Zespół stabilizatora dynamicznego zawiera aktywny stabilizator dynamiczny sterowany poprzez zmianę sygnałów z elektroniki miernika.

Zespół rurowego przewodu przepływowego zawiera rurowe przewody przepływowe pierwszy i drugi połączone z podstawą i usytuowane równolegle do siebie.

PL 206 830 B1

Rurowe przewody przepływowe pierwszy i drugi są połączone w szereg względem przepływu materiału.

Rurowe przewody przepływowe pierwszy i drugi są połączone równolegle względem przepływu materiału.

Z podstawą jest połączony powrotny przewód rurowy przepływu, ustawiony równolegle do rurowych przewodów przepływowych pierwszego i drugiego.

Zespół rurowych przewodów przepływowych zawiera pojedynczy rurowy przewód przepływowy, a do koń ców tego jednego rurowego przewodu przepł ywowego jest przytwierdzona masywna podstawa, zaś z masywną podstawą jest połączony wlotowy łącznik rurowy, do którego jest zamocowany wlot tego jednego rurowego przewodu przepływowego przymocowany do wlotowego łącznika rurowego, przy czym za pomocą wlotowego łącznika rurowego jest szczelnie połączony wlot pojedynczego rurowego przewodu przepływowego z wylotem wlotowego przewodu rurowego i we wlotowym łączniku rurowym jest umieszczona pierwsza śruba ustalająca, zaś do pojedynczego rurowego przewodu przepływowego jest przytwierdzony wzbudnik, natomiast wylot tego jednego rurowego przewodu przepływowego jest przymocowany do pośredniego łącznika rurowego, a z jednym rurowym przewodem przepływowym są połączone, po przeciwnych stronach wzbudnika, dwa czujniki przesunięcia, które to czujniki przesunięcia są połączone za pomocą przewodów z elektroniką miernika.

Z masywną podstawą jest połączony powrotny przewód rurowy równoległ y do jednego rurowego przewodu przepływowego, a części końcowe tego jednego rurowego przewodu przepływowego i tego rurowego przewodu powrotnego są sklejone z masywną podstawą , natomiast wylot jednego rurowego przewodu przepływowego i wlot rurowego przewodu powrotnego są połączone za pośrednictwem pośredniego przewodu rurowego poprzez pośrednie łączniki rurowe, a także z masywną podstawą jest połączony wylotowy łącznik rurowy, do którego jest przymocowany wylot rurowego przewodu powrotnego, przy czym wylotowy łącznik rurowy szczelnie łączy wylot rurowego przewodu powrotnego z wlotem wylotowego przewodu rurowego i w wylotowym łączniku rurowym jest umieszczona druga śruba ustalająca.

Zespół rurowego przewodu przepływowego ma wysoką giętkość, a jego sztywność jest zasadniczo niższa niż sztywność zespołu rurowego przewodu przepływowego ukształtowanego z metalu i szkł a.

Zespół rurowego przewodu przepływowego ma grubość ścian zasadniczo mniejszą niż średnica wewnętrznej części zespołu rurowego przewodu przepływowego, przez który płynie materiał.

Zespół rurowego przewodu przepływowego ma zasadniczo stałą średnicę.

Zespół rurowego przewodu przepływowego jest podatny na odchylenie od częstotliwości wzbudzania na całej osiowej długości aktywnej części zespołu rurowego przewodu przepływowego i na odchylenie Coriolisa na całej osiowej długości aktywnej części zespołu rurowego przewodu przepływowego.

Przepływomierz typu Coriolisa, według wynalazku, posiadający co najmniej jeden rurowy przewód przepływowy wykonany z tworzywa sztucznego kopolimeru perfluoroalkoksylowego (PFA) i połączony ze wzbudnikiem i z co najmniej jednym czujnikiem, zapewnia dokładne informacje wyjściowe w zakresie warunków roboczych przepływu materiału bardzo wysoka czystość odpowiednia do zastosowania takiego, jak wytwarzanie półprzewodników i tym podobnych, które wymagają, aby przepływ materiału był pozbawiony zanieczyszczeń na poziomie jonowym.

Tor przepływu skonstruowany całkowicie z kopolimeru perfluoroalkoksylowego (PFA) ma wiele zalet przewodów rurowych wykładanych tytanem i PFA, bez ich wad. Kopolimer perfluoroalkoksylowy (PFA) jest fluoropolimerem o bardzo wysokiej odporności chemicznej, małym uwalnianiu jonów, niskim wytwarzaniu cząstek i jest możliwy do wytworzenia przy małym nakładzie kosztów. Materiał PFA jest wytrzymały i może być wytłaczany w postać wysokojakościowych, cienkościennych rurek. Cienkościenne rurki z PFA mają giętną sztywność umożliwiającą wysoką wrażliwość na szybkość przepływu masowego i ulepszoną podatność na dynamiczne oddziaływanie sprężyste pomiędzy przewodem rurowym przepływu i przewodem rurowym procesu. Materiał i fizyczne cechy kopolimeru perfluoroalkoksylowego (PFA) zapewniają większe amplitudy drgań rury przy wyższych poziomach naprężeń, co powoduje prawie nieskończenie długą trwałość zmęczeniową. Także, wyższa amplituda drgań zapewnia zastosowanie mniejszych przetworników niskomasowych, które z kolei polepszają czułość na gęstość i odporność na zmianę zawieszenia.

Przykładowy przepływomierz ma pojedynczy rurowy przewód przepływowy z tworzywa sztucznego PFA, połączony do wzbudzania wibracji z masywną metalową podstawą, która wibracyjnie rówPL 206 830 B1 noważy punkty węzłowe rurowego przewodu przepływowego. Podstawa ma kształt U, a rurowy przewód przepływowy z tworzywa sztucznego rozciąga się przez współosiowe otwory w dwóch ramionach tej U-kształtnej konstrukcji. Rurowy przewód przepływowy z tworzywa sztucznego jest zamocowany do otworów w podstawie za pomocą odpowiedniego kleju, takiego jak, cyjanoakrylowego, także nazywanego Loctite 420. Środek rurowego przewodu przepływowego w kierunku wzdłużnym jest przytwierdzony do elektromagnetycznego wzbudnika, który przejmuje sygnał uruchamiający z odpowiedniej elektroniki miernika i wywołuje wibracje rurowego przewodu przepływowego poprzecznie do wzdłużnej osi rurowego przewodu przepływowego. Czujniki, które wyczuwają odpowiedź Coriolisa wibrującego rurowego przewodu przepływowego z przepływem materiału mogą być typu konwencjonalnej kombinacji elektro-magnetycznej z magnesami przymocowanymi do rurowego przewodu przepływowego i cewką przymocowaną do podstawy. W alternatywnym przykładzie, czujniki są urządzeniami optycznymi, które wysyłają i przejmują wiązkę światła modulowaną przez wibracje rurowego przewodu przepływowego. Zastosowanie czujników optycznych ma taką zaletę, że eliminuje się ciężar czujników magnetycznych z wibrującego rurowego przewodu przepływowego. To zwiększa czułość na gęstość. Wzbudnik jest źródłem ciepła, które może podwyższać temperaturę tworzywa sztucznego, rozszerzać tworzywo sztuczne i zmniejszać dokładność wytwarzanej informacji wyjściowej. W tym przykładzie, wzbudnik jest korzystnie przymocowany na wierzchu rurowego przewodu przepływowego podczas użycia. Taki układ montażowy ma tę korzyść, że ciepło wytworzone przez wzbudnik wypromieniowuje do góry od rurowego przewodu przepływowego.

Magnesy związane z wzbudnikiem i czujnikami przesunięcia mają małą masę, ponieważ są one małe i nie mają nadbiegunników. Magnesy i cewki są zoptymalizowane w celu zmniejszenia magnesów możliwie jak najbardziej (obniżenia ich masy). Jest wybrany materiał magnesu o możliwie największym natężeniu pola na jednostkę masy. Stosuje się geometrię rurową dla osiągnięcia wymaganego ruchu przy możliwie najmniejszej sile wzbudzania. Kopolimer perfluoroalkoksylowy (PFA) ma naturalnie niskie tłumienie tak, że wewnętrzna siła wzbudzająca jest niska z powodu wyboru tego materiału na przewody rurowe przepływu. Wszystkie te czynniki sprzyjają osiągnięciu części przetwornika o niskiej masie na przewody rurowe przepływu. Jest korzystne, ponieważ zmniejsza fizyczne obciążenie przewodu rurowego i zwiększa dokładność na wyjściu przepływomierza.

Jeden rurowy przewód przepływowy zawiera niezrównoważoną konstrukcję, której wibracje są zminimalizowane poprzez masywną podstawę. Stosunek masy podstawy do masy jednego rurowego przewodu przepływowego z tworzywa sztucznego z masą jego materiału magnetycznego, rzędu 3000 do 1, powoduje, ze konstrukcja podstawy dla rurowego przewodu przepływowego jest ciężka, o wadze około 5,85 kg, plus masa magnesów i materiału w sumie wynosząca około 3 gramy. Chociaż masa 5,85 kg minimalizuje wibracje w punktach węzłowych rurowego przewodu przepływowego, nie jest korzystne zwiększanie ciężaru wyposażenia, które jest częścią przepływomierza. Te wibracje są zminimalizowane przez stosowanie dynamicznych stabilizatorów lub aktywnych dynamicznych stabilizatorów. Aktywny dynamiczny stabilizator przenosi sygnały do elektroniki miernika, która analizuje sygnały i zawraca sygnał sterujący do aktywnego stabilizatora dynamicznego w celu zmniejszenia niepożądanych wibracji. To ma korzyść taką, że cały ciężar konstrukcji podstawy może być zmniejszony od 5,85 kg do około 0,9 kg.

Przepływomierz typu Coriolisa może być realizowany przy użyciu dwóch przewodów rurowego przepływu wibrujących w przeciwnej fazie. Te dwa przewody rurowe przepływu mogą być albo proste albo być u-kształtne lub mogą mieć kształt nieregularny. Dwa przewody rurowe przepływu są korzystne w zastosowaniu, ponieważ zapewnia dynamicznie zrównoważoną konstrukcję i zmniejsza masę podstawy wymaganą do montowania przewodów rurowego przepływu.

Dodatkowo korzystne jest zastosowanie urządzenia pomiaru temperatury. W korzystnym przykładzie stosuje się oporowe urządzenie temperaturowe przymocowane do rurowego przewodu przepływowego. Jeżeli jest pożądane, temperatura może być mierzona przy użyciu urządzenia pomiaru temperatury na podczerwień. Korzyściami tego urządzenia jest to, że jest bezstykowe i może być usytuowane poza przewodem rurowym przepływu, co zmniejsza jego masę. Urządzenie pomiaru temperatury może być zamontowane w czujniku do innego przewodu rurowego przenoszącego przepływ, który nie jest przewodem rurowym wibrującym.

Przepływomierz ze stojącymi wewnętrznymi i zewnętrznymi parami boków i jednym rurowym przewodem przepływowym rozciągającym się przez współosiowe otwory w tych bokach zapewnia nieruchome pod względem wibracji punkty węzłowe aktywnej części rurowego przewodu przepływowego. Ta konstrukcja zapewnia dynamicznie zrównoważoną konstrukcję mającą jeden rurowy prze6

PL 206 830 B1 wód przepływowy z wibracją w punktach węzłowych aktywnej części rurowego przewodu przepływowego, która jest tłumiona przez wewnętrzną parę stojących do góry boków.

Inny korzystny przepływomierz zawiera masywną podstawę mającą stojące boki i dwa przewody rurowego przepływu połączone w szereg względem przepływu materiału procesowego. To połączenie jest realizowane za pomocą krótkiego układu rur u-kształtnych z kopolimeru perfluoroalkoksylowego (PFA) na jednym końcu podstawy. Ten krótki układ rur u-kształtnych łączy koniec wylotowy pierwszego rurowego przewodu przepływowego z końcem wlotowym drugiego rurowego przewodu przepływowego, który jest usytuowany na podstawie równolegle do pierwszego rurowego przewodu przepływowego. Przy tym układzie, wlotowy koniec pierwszego rurowego przewodu przepływowego i wylotowy koniec drugiego rurowego przewodu przepł ywowego są usytuowane w tej samej stojącej ścianie masywnej podstawy. Te dwa przewody rurowego przepływu są wibrowane poprzez oddzielne wzbudniki w przeciwnych fazach. Każdy rurowy przewód przepływowy ma swoje dwa czujniki przesunięcia wykrywające odpowiedź Coriolisa rurowego przewodu przepływowego z przepływem materiału.

Podsumowując, przepływomierz Coriolisa według wynalazku jest korzystny poprzez to, że zapewnia pomiar i dostarczenie bardzo czystego materiału procesowego. Ten poziom czystości jest zapewniony poprzez zastosowanie rurowego przewodu przepływowego z tworzywa sztucznego kopolimeru perfluoroalkoksylowego (PFA), które jest lepsze niż metale i szkło, ponieważ uniemożliwia przechodzenie jonów z materiału rurowego przewodu przepływowego do materiału procesowego. Materiał procesowy może typowo stanowić zawiesina, która jest związkiem organicznym stosowanym jako środek polerski w wytwarzaniu wafli w przemyśle półprzewodnikowym. Ta operacja polerowania służy do zapewnienia płaskiej powierzchni wafli. Operacja polerowania może trwać około godziny i podczas niej zawiesina musi być pozbawiona jakichkolwiek zanieczyszczeń. Osadzenia nawet pojedynczego niepożądanego jonu na waflu półprzewodnikowym może spowodować zwarcie całego lub części wafla i uczynić go bezuż ytecznym.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia przykład wykonania przepływomierza według wynalazku, w widoku perspektywicznym; Fig. 2 - przepływomierz według fig. 1, w widoku z góry; Fig. 3 - przepływomierz według fig. 1, w widoku z przodu; fig. 4 - przepływomierz, w przekroju 4-4 według fig. 2; Fig. 5 - alternatywny przykład wykonania przepływomierza według wynalazku mającego dwa elementy podstawy, w widoku perspektywicznym; Fig. 6 - dynamicznie zrównoważony przepływomierz mający podstawę w kształcie U; Fig. 7 i 8 przedstawiaj ą przepł ywomierz mają cy optyczne czujniki; Fig. 9 i 10 przedstawiają przepł ywomierz mający dynamiczne stabilizatory; Fig. 11 przedstawia przepływomierz mający dwa przewody rurowe przepływu zasadniczo w kształcie U; Fig. 12 i 13 przedstawiają inny przykład wykonania przepływomierza mającego dwa dynamicznie zrównoważone proste przewody rurowe przepływu; Fig. 14 - alternatywny przykład wykonania mający jeden rurowy przewód przepływowy i żadnej rury powrotnej; Fig. 15 alternatywny przykład wykonania dwóch przewodów rurowych przepływu uruchamianych do drgań w przeciwnych fazach; Fig. 16 - alternatywny przykł ad wykonania maj ą cy jeden rurowy przewód przepływowy.

Fig. 1 przedstawia pierwszy możliwy przykład wykonania wynalazku w widoku perspektywicznym i opisuje przepływomierz 100 posiadający rurowy przewód przepływowy 102 wprowadzony poprzez boki 117 i 118 podstawy 101. Do rurowego przewodu przepływowego 102 są dołączone czujniki przesunięcia LPO i RPO oraz wzbudnik D. Do przepływomierza 100 doprowadza się przepływ materiału procesowego z wlotowego przewodu rurowego 104 i kieruje się ten przepływ poprzez wlotowy łącznik rurowy 108 do rurowego przewodu przepływowego 102. Przepływomierz 100 ma podstawę 101 posiadającą boki 117 i 118, które mają boczne ściany 119 i 120 i przednią ścianę 116. Za pomocą wzbudnika D wibruje się rurowy przewód przepływowy 102 wraz z przepływającym materiałem z częstotliwością rezonansową. Może on być także wibrowany z częstotliwością nierezonansową. Czujniki przesunięcia LPO i RPO wykrywają powstające odchylenia Coriolisa i podają sygnały przedstawiające odchylenia Coriolisa przewodami 112 i 114 do elektroniki 121 miernika. Elektronika 121 miernika odbiera sygnały czujników przesunięcia, określa przesunięcie fazowe między nimi i dostarcza informację wyjściową dotyczącą przepływu materiału torem wyjściowym 122 do nie pokazanego obwodu użytkowego. Przepływ materiału odbywa się z rurowego przewodu przepływowego 102 i poprzez pośredni przewód rurowy 106, który zmienia kierunek przepływu materiału do powrotnego przewodu rurowego 103, poprzez wylotowy łącznik rurowy 107 do wylotowego przewodu rurowego 105, którym odprowadza przepływ materiału do wykorzystania przez użytkownika. Wykorzystanie przez użytkownika może obejmować urządzenie w procesie technologicznym półprzewodników. Materiał procesowy może być gęstwą półPL 206 830 B1 przewodnika, którą nakłada się na powierzchnię wafla półprzewodnikowego dla utworzenia płaskiej powierzchni. Zastosowany w przewodzie rurowym przepływu pokazanym na fig. 1 kopolimer perfluoroalkoksylowy (PFA) zapewnia, że materiał procesowy jest wolny od zanieczyszczeń, na przykład jonów, jakie mogą być przenoszone ze ścian metalowych lub szklanych przewodów rurowych przepływu. W otworach blokujących 130 są umieszczone śruby 411 do utwierdzania elementu 111 do podstawy 101, jak pokazano na fig. 4. Cała wibrująca konstrukcja przepływomierza Coriolisa z fig. 1 może być ukształtowana z kopolimeru perfluoroalkoksylowego (PFA).

W zastosowaniu rurowy przewód przepływowy 102 ma małą średnicę, w przybliżeniu połowę średnicy słomki używanej do napojów gazowanych oraz pomijalny ciężar, przykładowo 0,8 grama, plus 0,5 grama materiału procesowego. To wyklucza ciężar magnesów. Każdy z magnesów związanych z czujnikami oraz wzbudnikiem mają w sumie masę 0,2 g tak, łączna masa rurowego przewodu przepływowego 102, zamocowanych magnesów i materiału procesowego wynosi około 2 gramy. Wibrujący rurowy przewód przepływowy 102 jest konstrukcją dynamicznie niezrównoważoną. Podstawa 101 jest masywna i waży około 5,4 kg. Daje to iloraz mas podstawy względem wypełnionego materiałem rurowego przewodu przepływowego około 3000. Podstawa o takiej masie wystarcza dla absorbowania wibracji wytwarzanych przez dynamicznie niezrównoważony rurowy przewód przepływowy 102.

Łączniki rurowe 107, 108, 109 i 110 łączą przewody rurowe wlotowy 104 i wylotowy 105 i pośredni przewód rurowy 106 z końcami rurowego przewodu przepływowego 102 i rurowego przewodu powrotnego 103. Te łączniki rurowe 107, 108, 109 i 110 pokazano szczegółowo na fig. 4. Łączniki rurowe posiadają część nieruchomą 111, która ma gwint 124. Część ruchomą łączników rurowych 107, 108, 109 i 110 nakręca się na gwinty zewnętrzne 124 dla połączenia odnośnych przewodów rurowych z nieruchomym korpusem łącznika rurowego, którego częścią jest sześciokątna nakrętka 111. Łączniki rurowe 107, 108, 109 i 110 pracują w sposób podobny do dobrze znanych łączników miedzianych rurek z rozwalcowanym końcem, dla połączenia przewodów rurowych 104, 105 i 106 z końcami rurowego przewodu przepływowego 102 i powrotnego przewodu rurowego 103. Szczegóły dotyczące łączników rurowych pokazano na fig. 4. Czujnik temperatury RTD wykrywa temperaturę powrotnego przewodu rurowy 103 i przekazuje sygnały reprezentujące wykrytą temperaturę torem 125 do elektroniki 121 miernika.

Fig. 2 przedstawia przepływomierz 100 według fig. 1, w rzucie z góry. Każdy z czujników przesunięcia LPO i RPO oraz wzbudnik D posiadają cewkę C. Wszystkie te elementy zawierają ponadto magnes, który jest zamocowany do spodniej części rurowego przewodu przepływowego 102, jak pokazano na fig. 3. Każdy z tych elementów posiada ponadto podstawę, jak na przykład 143 dla wzbudnika D, a także cienki pasek materiału, jak na przykład 133 dla wzbudnika D. Cienki pasek materiału może zawierać płytkę obwodu drukowanego, do której zamocowano cewkę C i końcówki uzwojenia. Czujniki przesunięcia LPO i RPO również posiadają odpowiadający element podstawy oraz cienki pasek zamocowane do wierzchu elementu podstawy. Taki układ ułatwia montaż wzbudnika lub czujników w zabiegach klejenia magnesu M do spodniej strony rurowego przewodu przepływowego z kopolimeru perfluoroalkoksylowego (PFA), klejenia cewki C do płytki obwodu drukowanego 133 (dla wzbudnika D), ustawienie otworu w cewce C wokół magnesu M, przesunięcie cewki C w górę tak, aby magnes M całkowicie wszedł w otwór w cewce, po czym ustawienie elementu podstawy 143 poniżej płytki obwodu drukowanego 133 i przyklejenie lub przykręcenie tych elementów do siebie tak, aby spód podstawy 143 był zamocowany do powierzchni masywnej podstawy 101. Na fig. 2 pokazano zewnętrzny gwint 124 łączników rurowych 107, 108, 109 i 110. Wewnętrzne szczegóły każdego z tych elementów pokazano na fig. 4. Otwór 132 służy do wprowadzenia przewodów elektrycznych 112, 113 i 114. Elektronika 121 miernika według fig. 1 nie jest pokazana na fig. 2, dla zmniejszenia złożoności rysunku. Należy jednakże rozumieć, że przewody elektryczne 112, 113 i 114 przechodzą przez otwór 132, podążając dalej torem 123 według fig. 1 do elektroniki miernika 121 według fig. 1.

Fig. 3 przedstawia czujniki przesunięcia LPO, RPO i wzbudnik D z magnesem M zamocowanym do spodniej strony rurowego przewodu przepływowego 102, i cewkę C zamocowaną do podstawy każdego z elementów LPO, RPO i wzbudnika D.

Fig. 4 przedstawia przekrój 4-4 według fig. 2. Fig. 4 pokazuje wszystkie elementy według fig. 3 oraz dalsze szczegóły łączników rurowych wlotowego 108 i pośredniego 109. Na fig. 4 pokazano ponadto otwory 402, 403 i 404 w podstawie 101. Górny koniec każdego z otworów dochodzi do dolnej powierzchni podstawy czujników przesunięcia LPO, RPO i wzbudnika D. Z każdym z tych elementów jest związana cewka C i magnes M, również pokazane na fig. 4. W celu zmniejszenia złożoności rysunku elektronika miernika 121 według fig. 1 nie jest pokazana na fig. 3 i 4. Element 405 we wlotowym

PL 206 830 B1 łączniku rurowym 108 tworzy wlot rurowego przewodu przepływowego 102, element 406 w pośrednim łączniku rurowym 109 tworzy wylot rurowego przewodu przepływowego 102. Nieruchomy korpus 111 wlotowego łącznika rurowego 108 posiada gwint zewnętrzny 409 współpracujący z dobranym gwintem w podstawie 101. Nieruchoma część pośredniego łącznika rurowego 109 po prawej stronie jest podobnie wyposażona i połączona za pomocą gwintu 409 z nieruchomym korpusem 111 usytuowanym w bloku 401 podstawy 101. Nieruchoma część 111 wlotowego łącznika rurowego 108 posiada ponadto część gwintowaną 124 połączoną gwintowo z ruchomą częścią 415 wlotowego łącznika rurowego 108. Podobnie wykonany jest pośredni łącznik rurowy 109. Nieruchomy korpus 111 wlotowego łącznika rurowego 108 posiada ponadto po swej lewej stronie stożkowy króciec 413, który wraz z ruchomym elementem 415 pełni rolę łącznika do przewodów z rozwalcowanym końcem, wciskając prawy koniec przewodu rurowego doprowadzenia 104 na stożkowy króciec 413 nieruchomego korpusu 111. Tworzy to połączenie wciskane, które szczelnie mocuje rozwalcowany koniec wlotowego przewodu rurowego 104 na stożkowej części wlotowego króćca 413 nieruchomego elementu 111 wlotowego łącznika rurowego 108. Wlot rurowego przewodu przepływowego 102 jest umieszczony w nieruchomym korpusie 111, gdzie jest wyrównany z zewnętrzną powierzchnią króćca 413. W ten sposób materiał procesowy doprowadzany przez wlotowy przewód rurowy 104 dochodzi do wlotu 405 rurowego przewodu przepływowego 102. Materiał procesowy przepływa w prawo poprzez rurowy przewód przepływowy 102 do nieruchomego korpusu 111 pośredniego łącznika rurowego 109, gdzie wylot 406 rurowego przewodu przepływowego 102 jest wyrównany z końcem wylotowego króćca 413. Tworzy to szczelne zamocowanie wylotu rurowego przewodu przepływowego 102 do wylotowego łącznika rurowego 109. Łączniki rurowe 107, 110 na fig. 1 są identyczne do opisanych szczegółowo łączników rurowych 108 i 109 z fig. 4.

Na fig. 5 zilustrowano przepływomierz 500 jako alternatywny przykład wykonania wynalazku, podobny do przykładu wykonania z fig. 1, z wyjątkiem tego, że podstawa przepływomierza 500 nie jest jedną częścią i zawiera oddzielne boki 517 i 518. Rurowy przewód przepływowy 502 i przewód rurowy powrotny 503 przechodzą przez boki 517, 518 do łączników rurowych 507, 508, 509, 510, które są porównywalne pod każdym względem z łącznikami rurowymi 107, 108, 109, 110 z fig. 1. Boki 517, 518 podstawy przepływomierza 500 są oddzielne i każdy ma masę wystarczającą do zminimalizowania wibracji wywoływanych przez wzbudnik D na dynamicznie niezrównoważoną konstrukcję zawierającą rurowy przewód przepływowy 502. Boki 517, 518 podstawy są oparte na powierzchni 515 elementu 516, który podpiera boki 517, 518 podstawy.

Wszystkie elementy pokazane na fig. 5 pracują zasadniczo w taki sam sposób jak elementy z fig. 1. Ta odpowiedniość jest pokazana poprzez oznaczenie każdego elementu, który różni się tylko pierwszą cyfrą liczby oznaczającej ten element. Tak, więc, wlotowy przewód rurowy 104 na fig. 1 odpowiada wlotowemu przewodowi rurowemu 504 na fig. 5.

Fig. 6 ujawnia jeszcze jeden alternatywny przykład wykonania wynalazku stanowiącego przepływomierz 600, który różni się od przykładu wykonania na fig. 1 tym, że przepływomierz 600 ma dwa aktywne rurowe przewody przepływowe 602 i 603, które stanowią dynamicznie zrównoważoną konstrukcję niewymagającą tak masywnej podstawy jak podstawa 101 na fig. 1. Podstawa 601 może mieć znacznie mniejszą masę niż ta z fig. 1. Przepływomierz 600 ma łączniki rurowe 607-610 porównywalne do łączników rurowych 107-110 z fig. 1. Ponadto, ma on dodatkowe łączniki rurowe 611,612. Materiał procesu doprowadza się do przepływomierza 600 z wlotowego przewodu rurowego 604. Materiał przechodzi przez wlotowy łącznik rurowy 608 do lewego końca rurowego przewodu przepływowego 602. Pierwszy rurowy przewód przepływowy 602 przechodzi przez drugi bok 618 podstawy 601 i pośredni łącznik rurowy 609, gdzie jest połączony z dodatkowym rurowym przewodem 615, który jest ukształtowany w pętlę zawracającą do pierwszego dodatkowego łącznika rurowego 607 do drugiego rurowego przewodu przepływowego 603. Drugi rurowy przewód przepływowy 603 jest wprawiany w wibracje w przeciwnej fazie do pierwszego rurowego przewodu przepływowego 602 za pomocą wzbudnika D. Odpowiedź Coriolisa wibrujących rurowych przewodów przepływowych 602 i 603 jest wyczuwana przez czujniki LPO i RPO i przenoszona przez przewody, nie pokazane, do elektroniki miernika, także nie pokazanej w celu zminimalizowania złożoności rysunku.

Drugi rurowy przewód przepływowy 603 rozciąga się na prawo i przechodzi przez łącznik rurowy 610 do pośredniego przewodu rurowego 606, który jest ukształtowany w pętlę zawracającą do pośredniego łącznika rurowego 611, rurowego przewodu powrotnego 616, wylotowego łącznika rurowego 612 i do wylotowego przewodu powrotnego 605, który dostarcza przepływ materiału do procesu końcowego użytkownika.

PL 206 830 B1

Przepływomierz 600 jest korzystny poprzez to, że stanowi on dynamicznie zrównoważoną konstrukcję rurowych przewodów przepływowych 602 i 603 ukształtowanych z kopolimeru perfluoroalkoksylowego (PFA). Dynamicznie zrównoważona konstrukcja jest korzystna poprzez to, że nie jest konieczna masywna podstawa 101 z fig. 1. Podstawa 601 może mieć typową masę i wibrujące rurowe przewody przepływowe 602 i 603 z kopolimeru perfluoroalkoksylowego (PFA) dla zapewnienia informacji wyjściowych dotyczących przepływu materiału. Przewody rurowe przepływu z PFA zapewniają to, że przepływ materiału ma bardzo wysoki poziom czystości.

Fig. 7 ujawnia widok z góry przepływomierza 700 porównywalnego do przepływomierza 100 z fig. 1. Różnica pomiędzy tymi dwoma przykładami wykonania jest taka, że w przepływomierzu 700 jest wykorzystany optyczny detektor jako czujniki LPO RPO. Szczegóły tych optycznych detektorów są pokazane na fig. 8. Zawierają one źródło światła LED i fotodiodę razem z przewodem rurowym przepływu 702, umieszczonymi pomiędzy LED i fotodiodą. W położeniu spoczynkowym rurowego przewodu przepływowego, nominalna ilość światła przechodzi z LED do fotodiody w celu wytworzenia nominalnego sygnału wyjściowego. Ruch do dołu rurowego przewodu przepływowego zwiększa ilość światła otrzymywanego przez fotodiodę. Ruch do góry rurowego przewodu przepływowego zmniejsza ilość światła otrzymywanego przez fotodiodę. Ilość światła otrzymanego przez fotodiodę jest przetwarzana na wyjściowy prąd wskazujący wielkość wibracji Coriolisa rurowego przewodu przepływowego 702 związanego z LED i źródłem światła. Wyjście fotodiod jest przeprowadzane przez przewody 730 i 732 do elektroniki miernika, niepokazana na fig. 7 w celu zmniejszenia złożoności rysunku. Przykład wykonania z fig. 7 jest poza tym identyczny pod każdym względem z przykładem wykonania z fig. 1 i zawiera wlotowy przewód rurowy 704, wylotowy przewód rurowy 705 łącznie z łącznikami rurowymi 707-710, przewodem rurowym przepływu 702 i wylotowym przewodem przepływu 703. Części przepływomierza 700 i ich odpowiedniki na fig. 1 dla ułatwienia porównania są oznaczone jedną różniącą się cyfrą początkową w oznaczeniu każdego elementu.

Fig. 9 ujawnia przepływomierz 900, który odpowiada przepływomierzowi 100 z fig. 1 z wyjątkiem tego, że przepływomierz 900 jest wyposażony w dynamiczne stabilizatory 932 i 933. Podstawa 901 jest mniejsza i ma mniejszą masę niż podstawa 101 z fig. 1. Dynamiczne stabilizatory przeciwdziałają wibracjom wywieranym na elementy 917 i 918 podstawy 901 przez dynamicznie niezrównoważoną konstrukcję zawierającą drgający rurowy przewód przepływowy 902 wypełniony materiałem. W przykładzie wykonania z fig. 1, te wibracje są absorbowane przez masywną podstawę 101. W tym przykładzie wykonania, rurowy przewód przepływowy wypełniony materiałem z dołączonymi magnesami waży około 2 gram, podczas gdy podstawa waży około 5,4 kg. To ogranicza zakres komercyjnych zastosowań rurowego przewodu przepływowego z fig. 1, ponieważ górna granica wielkości i masy rurowego przewodu przepływowego 102 napełnionego materiałem jest ograniczona przez masę podstawy, która musi być zapewniona w celu zaabsorbowania niezrównoważonych wibracji. Stosując stosunek 3000 do 1 pomiędzy masą podstawy i masą rurowego przewodu przepływowego wypełnionego materiałem, wzrost o jeden funt masy rurowego przewodu przepływowego wypełnionego materiałem wymaga wzrostu masy podstawy 45,5 o 1350 kg. To istotnie ogranicza zastosowania handlowe, w których przepływomierza 100 z fig. 1.

Przepływomierz 900 z fig. 9 ma szerszy zakres komercyjnych zastosowań, ponieważ dynamiczne stabilizatory 932 i 933 są przymocowane do boków 917 i 918 w celu absorbowania większości wibracji wywieranych na boki przez dynamicznie niezrównoważony wibrujący rurowy przewód przepływowy 902. W praktyce, stabilizatory dynamiczne (DB) mogą być dowolnego typu włącznie z typowym układem masy i sprężyny, jak jest to dobrze znane w stanie techniki stabilizatorów dynamicznych.

Fig. 10 przedstawia przepływomierz 1000, który jest identyczny jak przepływomierz 900 z wyjątkiem tego, że dynamiczne stabilizatory z fig. 10 są typu aktywnego (ADB) i są oznaczone 1032 i 1033. Te aktywne dynamiczne stabilizatory są sterowane poprzez zmianę sygnałów z elektroniki 1021 miernika przez tory 1023, 1024, 1025 i 1026. Elektronika 1021 miernika przejmuje sygnał poprzez tor 1003 z aktywnego stabilizatora dynamicznego 1032 przedstawiający wibracje przyłożone przez dynamicznie niezrównoważony rurowy przewód przepływowy 1002 do boku 1017. Elektronika miernika przejmuje te sygnały i wytwarza sygnał sterujący, który jest dostarczany przez tor 1024 do aktywnego stabilizatora dynamicznego 1032 w celu przeciwdziałania wibracjom rurowego przewodu przepływowego. Działając w ten sposób, aktywny stabilizator dynamiczny 1032 może być sterowany w celu zmniejszenia wibracji boku 1017 do wymaganej wielkości tak, że masa podstawy 1001 może mieć akceptowalny poziom masy dla zastosowania handlowego przepływomierza 1000. Aktywny stabilizator dynamiczny 1033

PL 206 830 B1 zamontowany na wierzchu boku 1018 podstawy 1001 działa w ten sam sposób jak opisano dla aktywnego stabilizatora dynamicznego zamontowanego do boku 1017.

Fig. 11 ujawnia jeszcze inny alternatywny przykład wykonania stanowiący przepływomierz 1100 mający podwójne rurowe przewody przepływowe 1101, 1102, które są zasadniczo U-kształtne i mają prawe części boczne 1103, 1104 i lewe części boczne 1105, 1106. Dolne odcinki części bocznych są połączone tworząc segmenty „Y 1107 i 1108, które mogą być połączone z odpowiednią podstawą, niepokazaną w celu zmniejszenia złożoności rysunku. Podwójne przewody rurowego przepływu przepływomierza 1100 wibrują jako dynamicznie zrównoważone elementy wokół osi W-W i W-W’ płytek wspornikowych 1109 i 1110. Rurowe przewody przepływowe 1101 i 1102 są wzbudzane w przeciwnej fazie przez wzbudnik D przymocowany do wierzchniej części rurowego przewodu przepływowego w kształcie U. Odchylenia Coriolisa wywierane przez wibrujące przewody rurowego przepływu napełnione materiałem są wyczuwane przez prawy czujnik RPO i lewy czujnik LPO. Elektronika 1121 miernika działa podając sygnał poprzez tor 1123 w celu spowodowania przez wzbudnik D wibracji rurowych przewodów przepływowych 1101, 1102 w przeciwnych fazach. Odpowiedź Coriolisa odczytana przez czujniki LPO i RPO jest przenoszona przez tory 1122, 1124 do elektroniki 1121 miernika, która przetwarza sygnały i wytwarza informacje o przepływie materiału, które są przenoszone poprzez tor wyjściowy 1124 do obwodu docelowego, nie pokazany.

Fig. 12 i 13 ujawnia dynamicznie zrównoważony przepływomierz 1200 mający dwa rurowe przewody przepływowe 1201 i 1202, które są wprawiane w wibracje w przeciwnej fazie przez wzbudnik D. Rurowe przewody przepływowe przejmują przepływ materiału, wzbudnik D wprawia w wibracje rurowe przewody przepływowe w przeciwnej fazie w odpowiedzi na sygnał napędowy otrzymany przez tor 1223 z elektroniki 1221 miernika. Odpowiedź Coriolisa rurowych przewodów przepływowych wypełnionych materiałem jest wyczuwana przez czujniki LPO i RPO, a ich wyjściowy sygnał jest dostarczany przewodami 1221 i 1224 do elektroniki miernika, która przetwarza otrzymane sygnały dla wytworzenia informacji o przepływie materiału, który jest dostarczony torem wyjściowym 1225 do obwodu stosowania, nie pokazany.

Fig. 14 przedstawia alternatywny przykład wykonania przepływomierza 1400 według wynalazku, zawierający masywną podstawę 1401 mającą parę wystających do góry zewnętrznych boków 1443 i 1444, jak również parę wystających do góry wewnętrznych boków 1417 i 1418. Jeden rurowy przewód przepływowy 1402 wystaje z wylotowego łącznika rurowego 1409 po prawej stronie. Rurowy przewód przepływowy 1402 jest wprawiany w wibracje przez wzbudnik D powodując odchylenia Coriolisa materiału wibrującego rurowego przewodu przepływowego, które jest odczytywane przez czujniki LPO i RPO przekazujące sygnały przez wskazane tory do elektroniki miernika 1421, która funkcjonuje w ten sam sposób jak wcześniej opisany dla fig. 1. Czujnik temperatury RTD wyczuwa temperaturę rurowego przewodu przepływowego wypełnionego materiałem i przekazuje tę informację torem 1425 do elektroniki 1421 miernika.

Przepływomierz z fig. 14 różni się od tego z fig. 1 pod dwoma istotnymi względami. Pierwszy jest taki, że w przykładzie wykonania z fig. 14 jest tylko jeden rurowy przewód przepływowy 1402. Przepływ materiału przechodzi przez ten rurowy przewód przepływowy od wlotowego łącznika rurowego 1408, a wylot rurowego przewodu przepływowego jest połączony poprzez wylotowy łącznik rurowy 1409 z wylotowym przewodem rurowym 1406 do dostarczania do użytkownika. Przykład wykonania z fig. 14 nie ma rurowego przewodu powrotnego porównywalnie z elementem 103 z fig. 1.

Także masywna podstawa 1401 ma dwie pary wystających do góry boków, podczas gdy w przykładzie wykonania z fig. 1 masywna podstawa 101 ma tylko jedną parę wystających do góry boków 117 i 118. Jedna para boków na fig. 1 pełni funkcję węzła wibracyjnego o zerowym ruchu, jak również elementu montażowego łączników rurowych 107-110. Na fig. 14, para wewnętrznych boków 1417 i 1418 pełni funkcję węzła wibracyjnego o zerowym ruchu dla końców części aktywnej rurowego przewodu przepływowego 1402. Para stojących do góry zewnętrznych boków 1443 i 1444 służy do montowania łączników rurowych 1408 i 1409 po lewej i po prawej stronie.

Podczas użycia, materiał procesu jest przejmowany z wlotowego przewodu rurowego 1404 połączonego ze złączem rurowym 1408. Wlot rurowego przewodu przepływowego 1402 jest także połączony z wlotowym łącznikiem rurowym 1408. Rurowy przewód przepływowy 1402 przeprowadza przepływ materiału procesowego na prawo przez dwie pary boków do wylotowego łącznika rurowego 1409, do którego jest dołączony wylotowy przewód rurowy 1406.

Numery części na fig. 14 nie wymienione powyżej są analogiczne do odpowiadających im elementów na wcześniejszych figurach, włącznie z fig. 1.

PL 206 830 B1

Fig. 15 przedstawia alternatywny przykład wykonania przepływomierza 1500 według wynalazku, który jest podobny pod wieloma względami do przykładu z fig. 1. Główną różnicą jest to, że w przepływomierzu 1500, tylny rurowy przewód przepływowy 1503 nie jest nieruchomy jak powrotny przewód rurowy 103 z przykładu wykonania z fig. 1. Przeciwnie do tego, na fig. 15, tylny rurowy przewód przepływowy 1503 jest poddawany wibracjom za pomocą wzbudnika DA powodując odchylenia Coriolisa wibrującego przewodu rurowego z przepływem materiału odczytywane przez czujniki LPOA i RPOA. Ich sygnały wyjściowe są przekazywane torem 1542 i 1544 do elektroniki 1521 miernika, która przejmuje te sygnały jak również sygnały z czujników LPO i RPO rurowego przewodu przepływowego 1502 dla wytwarzania informacji o przepływie materiału.

Materiał procesowy przepływa na prawo na fig. 15 przez rurowy przewód przepływowy 1502 przepływomierza 1500 i przepływa na lewo przez tylny rurowy przewód przepływowy 1503. To odwrócenie fazy odnośnych czujników może być skompensowane przez odwrócenie połączeń czujników LPOA i RPOA tak, że sygnały Coriolisa z wszystkich czujników otrzymane przez elektronikę 1521 miernika są dodawane dla zwiększenia czułości miernika.

Części pokazane na fig. 15 nie wymienione powyżej są identyczne w działaniu do odpowiadających im elementów na fig. 15.

Fig. 16 przedstawia alternatywny przykład wykonania przepływomierza 1600, który jest podobny do przykładu z fig. 14. Ma on podstawę 1601, przednią powierzchnię 1616 i boki zewnętrzne 1643, 1644. Różni się on tym, że boki wewnętrzne 1417 i 1418 z fig. 14 są zastąpione wewnętrznymi bokami 1617 i 1618 w postaci sterczących do góry słupków montażowych. Także zewnętrzne boki 1643 i 1645 mają postać sterczących do góry słupków montażowych zastępujących ściany 1443 i 1445 z fig. 14. Zewnętrzne boki 1643 i 1645 zapobiegają obrotowi rurowego przewodu przepływowego 1602 wokół osi wewnętrznych boków 1617 i 1618. Łączniki rurowe 1608 i 1609 są alternatywne i jeżeli jest konieczne rurowy przewód przepływowy 1602 może wystawać na zewnątrz przez zewnętrzne boki 1643 i 1645 i zastępować wlotowy przewód rurowy 1604 i wylotowy przewód rurowy 1402. Rurowy przewód przepływowy może być połączony z przodu i z tyłu do wyposażenia użytkownika. Zewnętrzne boki 1643 i 1645 służą jako elementy montażowe łączników rurowych 1608 i 1609, gdy są one zastosowane.

Należy wyraźnie podkreślić, że zastrzegany wynalazek nie jest ograniczony do opisu korzystnych przykładów wykonania, ale obejmuje inne modyfikacje i alternatywy w zakresie i istocie myśli wynalazczej. Na przykład, przykłady wykonania przepływomierza mogą być uruchamiane w odwrotnej orientacji, jeżeli jest wymagane, aby wzbudnik D był usytuowany na wierzchu wibrującego rurowego przewodu przepływowego, co umożliwiło by przechodzenie ciepła wzbudnika do góry od rurowego przewodu przepływowego. To umożliwia lepszą izolację rurowego przewodu przepływowego przed termicznym stresem, który może pogorszyć dokładność lub dane wyjściowe przepływomierza. Także ujawniony przepływomierz Coriolisa ma zastosowanie inne niż tu przedstawione. Na przykład ujawniony przepływomierz Coriolisa może być zastosowany w użyciu, w którym, przepływający materiał procesowy jest korozyjny, taki jak kwas azotowy, i jest nieodpowiedni do stosowania przy innych przepływomierzach mających metalowy tor mokrego przepływu. Wszystkie przykłady wykonania przepływomierza Coriolisa ujawnione w niniejszym mogą być całkowicie ukształtowane z tworzywa sztucznego, takiego jak kopolimer perfluoroalkoksylowy (PFA).

Claims (19)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Przepływomierz wibracyjny typu Coriolisa, zawierający podstawę i tor przepływu mokrego materiału obejmujący zespół rurowego przewodu przepływowego mający części końcowe połączone z podstawą, wzbudnik zamocowany do zespołu rurowego przewodu przepływowego i zespół czujnikowy zamocowany do zespołu rurowego przewodu przepływowego, przy czym zespół czujnikowy jest podłączony do elektroniki miernika do przejmowania sygnału i wytwarzania wyjściowej informacji dotyczącej przepływu materiału procesowego, znamienny tym, że cały tor przepływu mokrego materiału przepływomierza Coriolisa (100, 500, 600, 700, 900, 1000, 1100, 1400, 1500, 1600), zawierający zespół rurowego przewodu przepływowego (102; 502; 602; 702; 902; 1002, 1102; 1202; 1402; 1502; 1602), jest ukształtowany z materiału, takiego jak kopolimer perfluoroalkoksylowy (PFA).

   PL 206 830 B1
2. 2. Przepł ywomierz Coriolisa według zastrz. 1, znamienny tym, ż e zespół rurowego przewodu przepływowego (102; 502; 702; 902; 1002; 1402; 1502; 1602) zawiera jeden, zasadniczo prosty, rurowy przewód przepływowy.
3. 3. Przepływomierz Coriolisa według zastrz. 1, znamienny tym, że zespół czujnikowy (RPO, LPO) zawiera źródło światła (727) i detektor optyczny (728), przy czym źródło światła (727) i detektor optyczny (728) są oddalone od rurowego przewodu przepływowego (702) i są usytuowane po przeciwnych stronach tego rurowego przewodu przepływowego (702), a wibrujący rurowy przewód przepływowy (702) jest usytuowany pomiędzy źródłem światła (727) i optycznym detektorem (728).
4. 4. Przepływomierz Coriolisa według zastrz. 1, znamienny tym, że podstawa (101, 601, 701, 901, 1001, 1501, 1601) jest u-kształtna i ma dolną powierzchnię i parę stojących do góry boków (117, 118, 517, 518; 617, 618; 717, 718; 917, 918; 1017, 1018; 1517, 1518; 1642, 1644), a każdy ze stojących do góry boków (117, 118; 517, 518; 617, 618; 717, 718; 917, 918; 1017, 1018; 1517, 1518; 1642, 1644) ma otwory (416) usytuowane współosiowo do umieszczania zespołu rurowego przewodu przepływowego (102; 502; 602; 702; 902; 1002, 1102; 1202; 1502; 1602).
5. 5. Przepływomierz Coriolisa według zastrz. 4, znamienny tym, że podstawa (1601) jest stałym prostokątnym elementem tworzącym równoległościan, a rurowy przewód przepływowy (1602) jest połączony z zewnętrznymi bokami (1642, 1644) w formie słupków przymocowanymi do górnej powierzchni (1615) podstawy (1601).
6. 6. Przepływomierz Coriolisa według zastrz. 4, znamienny tym, że wlot zespołu rurowego przewodu przepływowego (102; 502; 702; 902; 1002, 1102; 1502) jest połączony z wlotowym przewodem rurowym (104, 504, 704, 904, 1004, 1504), a wylot zespołu rurowego przewodu przepływowego (102, 502; 702; 902; 1002, 1102, 1502) jest połączony z wlotem powrotnego przewodu rurowego (103, 503, 703, 903, 1003, 1103, 1503), przy czym powrotny przewód rurowy (103, 503, 703, 903, 1003, 1103, 1503) jest połączony z podstawą (101, 501, 701, 901, 1001, 1101, 1501) i rozciąga się przez boki (117, 118; 517, 518; 717, 718; 917, 918; 1017, 1018; 1517, 1518) podstawy (101, 501, 701, 901, 1001, 1101, 1501) i powrotny przewód rurowy (103, 503, 703, 903, 1003, 1103, 1503) jest dostosowany do łączenia z wylotowym przewodem rurowym (105, 505, 705, 905, 1005, 1505).
7. 7. Przepływomierz Coriolisa według zastrz. 6, znamienny tym, że masa podstawy (101, 501, 701, 901, 1001, 1101, 1501) jest co najmniej 100 do 1000 razy większa niż masa jednego rurowego przewodu przepływowego (102; 502; 702; 902; 1002, 1102; 1502) z materiałem procesowym.
8. 8. Przepływomierz Coriolisa według zastrz. 7, znamienny tym, że na podstawie (901, 1001) jest zamocowany zespół stabilizatora dynamicznego (DE, ADB) w pobliżu punktów węzłowych do utrzymania tych punktów węzłowych.
9. 9. Przepływomierz Coriolisa według zastrz. 8, znamienny tym, że zespół stabilizatora dynamicznego (ADB) zawiera aktywny stabilizator dynamiczny sterowany poprzez zmianę sygnałów z elektroniki (1521) miernika.
10. 10. Przepływomierz Coriolisa według zastrz. 1, znamienny tym, że zespół rurowego przewodu przepływowego zawiera rurowe przewody przepływowe pierwszy (602, 1101) i drugi (603, 1102) połączone z podstawą (601) i usytuowane równolegle do siebie.
11. 11. Przepływomierz Coriolisa według zastrz. 10, znamienny tym, że rurowe przewody przepływowe pierwszy (602) i drugi (603) są połączone w szereg względem przepływu materiału.
12. 12. Przepływomierz Coriolisa według zastrz. 10, znamienny tym, że rurowe przewody przepływowe pierwszy (1101) i drugi (1102) są połączone równolegle względem przepływu materiału.
13. 13. Przepływomierz Coriolisa według zastrz. 10, znamienny tym, że z podstawą (601) jest połączony powrotny przewód rurowy (616) przepływu, ustawiony równolegle do rurowych przewodów przepływowych pierwszego (602) i drugiego (603).
14. 14. Przepływomierz Coriolisa według zastrz. 1, znamienny tym, że zespół rurowych przewodów przepływowych (102) zawiera pojedynczy rurowy przewód przepływowy (102), a do końców tego jednego rurowego przewodu przepływowego (102) jest przytwierdzona masywna podstawa (101), zaś z masywną podstawą (101) jest połączony wlotowy łącznik rurowy (108), do którego jest zamocowany wlot (405) tego jednego rurowego przewodu przepływowego (102) przymocowany do wlotowego łącznika rurowego, przy czym za pomocą wlotowego łącznika rurowego (108) jest szczelnie połączony wlot pojedynczego rurowego przewodu przepływowego (102) z wylotem wlotowego przewodu rurowego (104) i we wlotowym łączniku rurowym (108) jest umieszczona pierwsza śruba ustalająca (130), zaś do pojedynczego rurowego przewodu przepływowego (102) jest przytwierdzony wzbudnik (D), natomiast wylot tego jednego rurowego przewodu przepływowego (102) jest przymocowany do poPL 206 830 B1 średniego łącznika rurowego (109), a z jednym rurowym przewodem przepływowym (102) są połączone, po przeciwnych stronach wzbudnika (D), dwa czujniki przesunięcia (LPO, RPO), które to czujniki przesunięcia (LPO, RPO) są połączone za pomocą przewodów (123) z elektroniką (121) miernika.
15. 15. Przepływomierz Coriolisa według zastrz. 14, znamienny tym, że z masywną podstawą (101) jest połączony powrotny przewód rurowy (103) równoległy do jednego rurowego przewodu przepływowego (102), a części końcowe tego jednego rurowego przewodu przepływowego (102) i tego rurowego przewodu powrotnego (103) są sklejone z masywną podstawą (101), natomiast wylot jednego rurowego przewodu przepływowego (102) i wlot rurowego przewodu powrotnego (103) są połączone za pośrednictwem pośredniego przewodu rurowego (106) poprzez pośrednie łączniki rurowe (109, 110), a także z masywną podstawą (101) jest połączony wylotowy łącznik rurowy (107), do którego jest przymocowany wylot rurowego przewodu powrotnego (103), przy czym wylotowy łącznik rurowy (107) szczelnie łączy wylot rurowego przewodu powrotnego (103) z wlotem wylotowego przewodu rurowego (105) i w wylotowym łączniku rurowym (107) jest umieszczona druga śruba ustalająca (130).
16. 16. Przepływomierz Coriolisa według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zespół rurowego przewodu przepływowego (102) ma wysoką giętkość, a jego sztywność jest zasadniczo niższa niż sztywność zespołu rurowego przewodu przepływowego ukształtowanego z metalu i szkła.
17. 17. Przepływomierz Coriolisa według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zespół rurowego przewodu przepływowego (102) ma grubość ścian zasadniczo mniejszą niż średnica wewnętrznej części zespołu rurowego przewodu przepływowego (102), przez który płynie materiał.
18. 18. Przepływomierz Coriolisa według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zespół rurowego przewodu przepływowego (102) ma zasadniczo stałą średnicę.
19. 19. Przepływomierz Coriolisa według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zespół rurowego przewodu przepływowego (102) jest podatny na odchylenie od częstotliwości wzbudzania na całej osiowej długości aktywnej części zespołu rurowego przewodu przepływowego (102) i na odchylenie Coriolisa na całej osiowej długości aktywnej części zespołu rurowego przewodu przepływowego (102).