PL216207B1 - Method and machine used in force equalization - Google Patents

Method and machine used in force equalization

Info

Publication number
PL216207B1
PL216207B1 PL380885A PL38088504A PL216207B1 PL 216207 B1 PL216207 B1 PL 216207B1 PL 380885 A PL380885 A PL 380885A PL 38088504 A PL38088504 A PL 38088504A PL 216207 B1 PL216207 B1 PL 216207B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
vibrating
flow tube
drive system
flow
component
Prior art date
Application number
PL380885A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL380885A1 (en
Inventor
Gregory Treat Lanham
Robert Barclay Garnett
Anthony William Pankratz
Roger Scott Loving
Original Assignee
Micro Motion
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Micro Motion filed Critical Micro Motion
Priority to PL380885A priority Critical patent/PL216207B1/en
Publication of PL380885A1 publication Critical patent/PL380885A1/en
Publication of PL216207B1 publication Critical patent/PL216207B1/en

Links

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Wynalazek dotyczy przepływomierza Coriolisa i sposobu wyważania przepływomierza Coriolisa, a zwłaszcza równoważenia siły w przepływomierzu Coriolisa.The invention relates to a Coriolis flowmeter and a method of balancing a Coriolis flowmeter, and more particularly to a force balance in a Coriolis flowmeter.

Czujniki z wibrującymi rurkami przepływowymi, takie jak przepływomierze masowe Coriolisa, działają na ogół w ten sposób, że wykrywają ruch wibrującej rurki przepływowej (lub rurek przepływowych), zawierającej określony materiał. Istnieje możliwość określenia własności fizycznych materiału w rurce przepływowej, takich jak masowe natężenie przepływu i gęstość, poprzez obróbkę sygnałów z przetworników ruchu związanych z rurką przepływową. Na rodzaje drgań wibrującego układu napełnionego materiałem na ogół wpływają łącznie masa, sztywność i właściwości tłumiące rurki przepływowej i znajdującego się w niej materiału.Vibrating flow tube sensors, such as Coriolis mass flow meters, generally operate to sense movement of a vibrating flow tube (or flow tubes) containing a particular material. The physical properties of the material in the flow tube, such as mass flow and density, can be determined by processing signals from motion transducers associated with the flow tube. The types of vibration of the vibrating system filled with material are generally influenced by the combined mass, stiffness, and damping properties of the flow tube and the material therein.

W typowym przepływomierzu masowym Coriolisa mogą znajdować się dwie rurki przepływowe połączone rzędowo z rurociągiem lub innym układem transportowym i transportują materiał, np. płyny, zawiesiny i podobne, w układzie. Można uważać, że każda rurka przepływowa cechuje się zespołem naturalnych rodzajów drgań, którymi są, na przykład, tryby prostego zginania, skręcania, promieniowy i sprzężony. W typowym zastosowaniu pomiarowym przepływomierza masowego Coriolisa, wzbudza się wibracje dwóch przepływowych rurek w kształcie litery U, zorientowanych równolegle do siebie, wokół ich końcowych węzłów w pierwszym przesuniętym w fazie trybie zginania. Węzły końcowe na końcach każdej rurki wyznaczają oś zginania każdej rurki. W połowie odległości pomiędzy rurkami przepływowymi istnieje płaszczyzna symetrii. W najbardziej zwykłym rodzaju drgań, ruch rurek przepływowych jest okresowym zginaniem ku sobie i od siebie wokół płaszczyzny symetrii. Wzbudzanie zapewnia się na ogół za pomocą siłownika, np. urządzenia elektromechanicznego, takiego jak wzbudnica akustyczna typu cewkowego, który popycha rurki przepływowe w sposób okresowy w fazach przeciwnych przy częstotliwości rezonansowej rurek.A typical Coriolis mass flowmeter may include two flow tubes in series with a pipeline or other transport system and transport material, e.g., fluids, slurries, and the like, through the system. Each flow tube may be considered to have a set of natural modes of vibration which are, for example, simple bend, twist, radial, and coupled modes. In a typical Coriolis mass flowmeter measuring application, the two U-shaped flow tubes, oriented parallel to each other, are vibrated around their end nodes in a first out-of-phase bending mode. The end nodes at the ends of each tube define the bending axis of each tube. There is a plane of symmetry halfway between the flow tubes. In the most common type of vibration, the movement of the flow tubes is periodically bending toward and away from each other about a plane of symmetry. Excitation is generally provided by an actuator, e.g., an electromechanical device, such as a coil type acoustic exciter, that pushes the flow tubes periodically in opposite phases at the resonant frequency of the tubes.

Podczas przepływu materiału przez wibrujące rurki przepływowe, mierzy się ruch rurek przepływowych za pomocą przetworników ruchu (powszechnie nazywanych przetwornikami przesunięcia) w miejscach rozstawionych wzdłuż rurki przepływowej. Masowe natężenie przepływu można określać mierząc opóźnienie czasowe albo różnice faz pomiędzy ruchem w miejscach usytuowania przetworników przesunięcia. Wielkość mierzonego opóźnienia czasowego jest bardzo mała; często mierzona w nanosekundach. Dlatego konieczne jest, żeby sygnał wyjściowy przetwornika przesunięcia był bardzo dokładny. Dokładność przepływomierza masowego Coriolisa mogą pogarszać nieliniowości i asymetrie w konstrukcji przepływomierza albo niepożądany ruch powodowany siłami zewnętrznymi. Na przykład, przepływomierz masowy Coriolisa z niezrównoważonymi elementami może powodować zewnętrzne drgania swojej obudowy i dołączonego rurociągu z częstotliwością roboczą miernika. Sprzężenie pomiędzy pożądanymi drganiami rurki przepływowej a niepożądanymi drganiami zewnętrznymi całego miernika oznacza, że tłumienie zewnętrznych drgań miernika tłumi drgania rurki przepływowej oraz że sztywna podstawa miernika podwyższa częstotliwość przepływomierza, natomiast miękka podstawa miernika zmniejsza częstotliwość rurki przepływowej. Zmianę częstotliwości rurki przepływowej za pomocą sztywności podstawy obserwowano doświadczalnie w miernikach o wysokiej amplitudzie drgań zewnętrznych. Jest to problemem, ponieważ częstotliwość rurki przepływowej jest używana do określania gęstości płynu. Częstotliwość jest również wskaźnikiem sztywności rurki przepływowej. Zmiany sztywności rurki przepływowej spowodowane sztywności podstawy zmieniają współczynnik wzorcowania miernika. Bezpośrednie sprzężenie pomiędzy drganiami napędowymi i (za pośrednictwem drgań zewnętrznych) lokalnego środowiska powodują również niestabilny sygnał zerowy (sygnał przepływu, kiedy nie ma przepływu).As material flows through the vibrating flow tubes, the movement of the flow tubes is measured with motion transducers (commonly called pick-offs) spaced apart along the flow tube. Mass flow can be determined by measuring the time delay or phase difference between motion at the pick-offs. The magnitude of the measured time delay is very small; often measured in nanoseconds. Therefore, it is necessary that the output of the pick-off converter is very accurate. The accuracy of a Coriolis mass flowmeter can be degraded by nonlinearities and asymmetries in the flowmeter design, or by undesirable movement due to external forces. For example, a Coriolis mass flow meter with unbalanced components can cause its housing and associated piping to vibrate outwardly at the operating frequency of the meter. The coupling between desired flow tube vibration and undesirable external vibration of the entire meter means that damping the external vibration of the meter dampens the vibration of the flow tube and that the rigid meter base increases the frequency of the flowmeter, while the soft base of the meter reduces the frequency of the flow tube. The change in the frequency of the flow tube with the base stiffness was experimentally observed in meters with high external vibration amplitude. This is a problem because the frequency of the flow tube is used to determine the density of the fluid. The frequency is also an indicator of the stiffness of the flow tube. Variation in flow tube stiffness due to base stiffness changes the meter calibration factor. Direct coupling between the drive vibration and (via external vibration) of the local environment also causes an unstable zero signal (flow signal when no flow).

Niepożądane drgania zewnętrzne zakłócają sygnał wyjściowy miernika w stopniu zależnym od sztywności i tłumienia podstawy. Ponieważ właściwości podstawy są na ogół nieznane i mogą się zmieniać w zależności od czasu i temperatury, więc nie można skompensować oddziaływań niezrównoważonych elementów i mogą one znacznie wpływać na parametry miernika. Oddziaływania tych niezrównoważonych drgań i zmiany w podstawie są zmniejszane poprzez stosowanie konstrukcji przepływomierzy, które są zrównoważone. Wspomniane powyżej zrównoważone drgania dotyczą tradycyjnie tylko jednego kierunku drgań: kierunku Z. Kierunek Z jest tym kierunkiem, w jakim przemieszczają się rurki przepływowe, kiedy drgają w przeciwnych fazach. Często kierunek ten jest nazywany kierunkiem napędowym. Do innych kierunków mogą należeć kierunek X wzdłuż rurociągu i kierunek Y prostopadły do kierunków Z i kierunków. Ten układ współrzędnych odniesienia jest ważny i będzie powtarzalnie przywoływany.Unwanted external vibrations interfere with the meter output to an extent depending on the stiffness and damping of the base. As the properties of the base are generally unknown and can change with time and temperature, impacts from unbalanced components cannot be compensated and can significantly affect the performance of the meter. The effects of these unbalanced vibrations and base variations are reduced by using flowmeter designs that are balanced. The above-mentioned balanced vibration traditionally applies to only one direction of vibration: the Z direction. The Z direction is the direction in which the flow tubes move when they vibrate in opposite phases. Often this direction is called the driving direction. Other directions may include the X direction along the pipeline and the Y direction perpendicular to the Z directions and directions. This reference coordinate system is important and will be repeatedly referenced.

PL 216 207 B1PL 216 207 B1

Istnieją również wtórne źródła niepożądanych drgań w kierunku Y wynikające z geometrii rurki. Geometria rurki jest zazwyczaj taka, że środki mas rurek poruszają się ku sobie i od siebie wokół płaszczyzny symetrii. Zatem następuje przeważnie kasowanie momentu oscylacji na rurki (i płynu). W celu uniknięcia ruchu środków mas rurki w kierunku Y, każdy środek masy musi leżeć na swojej odpowiedniej płaszczyźnie, w której znajduje się jego oś zginania i jest równoległy do płaszczyzny symetrii. Płaszczyzny te będą nazywane płaszczyznami równoważenia. Jeżeli płaszczyzna symetrii jest pionowa, środki masy muszą leżeć bezpośrednio nad osiami zginania dla zapewnienia, że następuje kasowanie drgań w kierunku Y.There are also secondary sources of undesirable vibrations in the Y direction due to the geometry of the tube. The geometry of the tube is typically such that the centers of the tubing masses move towards and away from each other about the plane of symmetry. Thus, mostly the oscillation torque on the tubes (and fluid) is reset. In order to avoid movement of the tube's centers of mass in the Y direction, each center of mass must lie on its respective plane containing its bending axis and be parallel to the plane of symmetry. These planes will be referred to as the balance planes. If the plane of symmetry is vertical, the centers of mass must lie directly above the bending axes to ensure vibration cancellation in the Y direction.

Istnieje również wtórna siła wibracyjna w kierunku Y wynikająca z elementu napędowego, przetworników przesunięcia i innych mas przymocowanych do wibrującej części rurek przepływowych. Dla uproszczenia, suma tych dodatkowych elementów wibrujących będzie przywoływana jako elementy wibrujące. Jeżeli środek masy elementów wibrujących przymocowanych do każdej rurki przepływowej jest odsunięty od tej płaszczyzny równowagi rurki, to jest wytwarzana siła wibracyjna w kierunku Y. Wynika to z tego, że ruch zginający rurek ma składnik rotacyjny. Jeżeli masa elementu napędowego jest odsunięta od płaszczyzny równowagi w kierunku Z, to składnik obrotowy ruchu rurki powoduje, że masa elementu napędowego ma składnik ruchu w kierunku Y. Źródło ruchu w kierunku Y można zrozumieć wizualizując skrajne odsunięcie masy. Jeżeli jakaś masa jest odsunięta od płaszczyzny równowagi o kąt 45 stopni (mierząc od osi zginania), to podczas jej drgania rotacyjny składnik ruchu powoduje jej równe przesunięcie w kierunku Y i Z. Równo przesunięte masy na dwóch wibrujących rurkach równoważą siły w kierunku Z, ale nie w kierunku Y.There is also a secondary vibration force in the Y direction resulting from the drive member, pick-off transducers, and other masses attached to the vibrating portion of the flow tubes. For simplicity, the sum of these additional vibrating elements will be referred to as vibrating elements. If the center of mass of the vibrating members attached to each flow tube is offset from this tube equilibrium plane, a vibration force is generated in the Y direction. This is because the tube bending motion has a rotational component. If the mass of the drive is offset from the equilibrium plane in the Z direction, the rotational component of the tube movement causes the mass of the drive to have a component of the Y movement. The source of the Y movement can be understood by visualizing the extreme mass offset. If a mass is moved away from the equilibrium plane by an angle of 45 degrees (measured from the bending axis), then during its vibration the rotational component of motion causes it to shift equally in the Y and Z directions. Equally shifted masses on the two vibrating tubes balance the forces in the Z direction, but not in the Y direction

W opisie EP nr 1 248 084 A1 ujawniono rozwiązanie tych problemów drgań w kierunku Y poprzez przytwierdzenie odsuniętej masy ku przeciwległej stronie rurki przepływowej niż masa elementu napędowego tak, żeby doprowadzić łączny środek masy na płaszczyznę równowagi rurki przepływowej.EP 1 248 084 A1 discloses a solution to these Y-direction vibration problems by attaching an offset mass to the opposite side of the flow tube than the actuator mass so as to bring the combined center of mass to the equilibrium plane of the flow tube.

Z amerykańskiego opisu patentowego nr US 4 895 031 znane jest zamocowanie do czujnika dla przepływomierza Coriolisa, przeznaczonego do określania masowego natężenia przepływu płynów przepływających przez bliźniacze rurki wprawiane w wibracje za pomocą układu napędowego, które są odkształcane podczas przepływu płynu, zaś odkształcenie jest mierzone za pomocą czujnika. Zarówno elementu układu napędowego, jak i czujnik są mocowane na każdej z rurek przepływowych w taki sposób, aby konstrukcje stosowane do montażu elementów do rurek przepływowych miały środki ciężkości umieszczone na osiach, wokół których każda z rurek jest odkształcana pod wpływem generowanej siły Coriolisa.It is known from US 4,895,031 to be attached to a sensor for a Coriolis flowmeter designed to determine the mass flow rate of fluids flowing through twin tubes vibrated by a drive system that deformed as the fluid flows, and the strain is measured by sensor. Both the drive components and the sensor are mounted on each of the flow tubes so that the structures used to mount the elements to the flow tubes have centers of gravity on the axes about which each tube is deformed by the generated Coriolis force.

Znane jest również z amerykańskiego opisu patentowego nr US 5 230 254 urządzenie w postaci przepływomierza Coriolisa do pomiaru masowego natężenia przepływu zawierające 12 równoległych względem siebie rurek przepływowych, przy czym dzięki symetrycznej geometrii i wyważonej wagowo charakterystyce układu mechanicznego przepływomierz jest niewrażliwy na wibracje w kierunku osi prostopadłych do osiowej osi symetrii przepływomierza.Also known from US 5,230,254 is a Coriolis flow meter device for mass flow measurement with 12 flow tubes parallel to each other, the symmetric geometry and weight-balanced characteristics of the mechanical system being insensitive to vibrations in the direction of the perpendicular axes. to the axial center line of the flowmeter.

Wtórne niezrównoważone siły wibracyjne można również wytwarzać w kierunku Z, nawet gdy masy są równe i usytuowane na płaszczyznach równowagi rurek przepływowych. Siły te, które są przedmiotem rozważań twórców wynalazku są wytwarzane, kiedy masy przymocowane do rurek przepływowych mają nierówne momenty bezwładności wokół linii łączących każde odpowiednie węzły końcowe rurki (nazywane dalej osiami zginania).Secondary unbalanced vibrational forces can also be created in the Z direction, even when the masses are equal and located on the flow tube equilibrium planes. These forces, which are contemplated by the inventors, are generated when the masses attached to the flow tubes have unequal moments of inertia around the lines joining each of the respective tube end nodes (hereinafter referred to as bending axes).

Przepływomierz Coriolisa, w skład którego wchodzą pierwsza rurka przepływowa i druga rurka przepływowa, wprawiane w drgania w przeciwnych fazach wokół płaszczyzny symetrii, układ napędowy wprawiający w drgania każdą z rurek przepływowych wokół osi zginania łączących węzły końcowe każdej rurki przepływowej, pierwsze elementy wibrujące zawierające pierwszy wibrujący element układu napędowego, korzystnie element cewkowy, przymocowany do pierwszej rurki przepływowej, drugie elementy wibrujące zawierające drugi wibrujący element układu napędowego, korzystnie element magnesowy, przymocowany do drugiej rurki przepływowej, przy czym pierwszy wibrujący element układu napędowego i drugi wibrujący element układu napędowego mają równoważne wymiary i takie położenia, w których moment bezwładności pierwszej rurki przepływowej plus pierwszy wibrujący element układu napędowego jest w przybliżeniu równy momentowi bezwładności drugiej rurki przepływowej plus drugi wibrujący element układu napędowego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że oś zginania pierwszej rurki przepływowej i łączny środek masy pierwszej rurki przepływowej plus pierwszy wibrujący element układu napędowego, korzystnie zawierający element cewkowy, leżą na pierwszej płaszczyźnie równowagi, równoległej do płaszczyzny symetrii oraz oś zginania drugiej rurki przepływowej i łączny środek masy drugiej rurki przepływowej plus drugi wibrujący element ukła4Coriolis flow meter which includes a first flow tube and a second flow tube, vibrated in opposite phases about a plane of symmetry, drive system to vibrate each flow tube about a bending axis connecting the end nodes of each flow tube, first vibrating elements including a first vibrating a drive system member, preferably a coil member attached to the first flow tube, second vibrating members including a second vibrating drive system member, preferably a magnet, attached to the second flow tube, the first vibrating drive system member and the second vibrating drive system member having equivalent dimensions and positions where the moment of inertia of the first flow tube plus the first vibrating component of the drive system is approximately equal to the moment of inertia of the second flow tube plus the second vibrating component of the drive system, in The invention is characterized in that the bending axis of the first flow tube and the combined center of mass of the first flow tube plus the first vibrating component of the drive system, preferably including the coil component, lie on a first equilibrium plane parallel to the symmetry plane and the bending axis of the second flow tube and the combined center mass of the second flow tube plus the second vibrating element of the circuit 4

PL 216 207 B1 du napędowego, korzystnie zawierający element magnesowy, leżą na drugiej płaszczyźnie równowagi, równoległej do płaszczyzny symetrii.The drive shaft, preferably including a magnet, lie on a second equilibrium plane parallel to the plane of symmetry.

Korzystnie, pierwsze i drugie wibrujące elementy układu napędowego są tak zwymiarowane, żeby miały w przybliżeniu równe masy.Preferably, the first and second vibrating components of the drive system are dimensioned to have approximately equal masses.

Korzystnie, pierwszy wibrujący element układu napędowego zawiera element cewkowy elementu napędowego, przymocowany do pierwszej rurki przepływowej, zaś drugi wibrujący element układu napędowego zawiera element magnesowy elementu napędowego, przymocowany do drugiej rurki przepływowej i współosiowo zestrojony z elementem cewkowym.Preferably, the first vibrating drive system member includes a driver coil member attached to the first flow tube, and the second vibrating drive member member includes a drive magnet member attached to the second flow tube and coaxially aligned with the coil member.

Korzystnie, pierwsze elementy wibrujące zawierają ponadto pierwszy element przetwornika przesunięcia oraz drugie elementy wibrujące zawierają drugi element przetwornika przesunięcia.Preferably, the first vibration elements further include a first pickoff element and the second vibration elements include a second pickoff element.

Korzystnie, pierwszy element przetwornika przesunięcia jest przymocowany do pierwszej rurki przepływowej oraz drugi element przetwornika przesunięcia jest przymocowany do drugiej rurki przepływowej.Preferably, the first pickoff element is attached to the first flow tube and the second pickoff element is attached to the second flow tube.

Korzystnie, pierwszy i drugi wibrujące elementy układu napędowego są tak zwymiarowane, że mają w przybliżeniu równe masy.Preferably, the first and second vibrating drive system components are dimensioned such that they have approximately equal masses.

Sposób wyważania przepływomierza Coriolisa zawierającego pierwszą rurkę przepływową i drugą rurkę przepływową wprawiane w drgania w przeciwnych fazach wokół płaszczyzny symetrii, układ napędowy do wprawiania w drgania każdej z rurek przepływowych wokół osi zginania, łączących węzły końcowe każdej rurki przepływowej, pierwsze wibrujące elementy, zawierające pierwszy wibrujący element układu napędowego, a także drugie wibrujące elementy zawierające drugi wibrujący element układu napędowego, który ma równoważne wymiary z wymiarami pierwszego wibrującego elementu układu napędowego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że przymocowuje się za pomocą zgrzewania i/lub spawania pierwszy, wibrujący element układu napędowego, korzystnie zawierający element cewkowy, do pierwszej rurki przepływowej oraz drugi wibrujący element, korzystnie zawierający element magnesowy do drugiej rurki przepływowej, przy czym ustala się położenie pierwszego elementu wibrującego układu napędowego, korzystnie zawierającego element cewkowy i drugiego elementu wibrującego układu napędowego, korzystnie zawierającego element magnesowy, w którym łączny środek masy pierwszej rurki przepływowej i pierwszego wibrującego elementu układu napędowego leży na pierwszej płaszczyźnie równowagi, równoległej do płaszczyzny symetrii oraz łączny środek masy drugiej rurki przepływowej i drugiego wibrującego elementu układu napędowego leży na drugiej płaszczyźnie równowagi, równoległej do płaszczyzny symetrii, a ponadto moment bezwładności pierwszej rurki przepływowej plus pierwszy wibrujący element układu napędowego jest w przybliżeniu równy momentowi bezwładności drugiej rurki przepływowej plus drugi wibrujący element układu napędowego.A method of balancing a Coriolis flowmeter including a first flow tube and a second flow tube vibrated in opposite phases about a plane of symmetry, drive system for vibrating each of the flow tubes about a bending axis connecting the end nodes of each flow tube, first vibrating members including a first vibrating drive system element, and second vibrating elements comprising a second vibrating drive system element having dimensions equivalent to those of the first vibrating drive system element, according to the invention, characterized in that the first vibrating drive system element is secured by welding and / or welding , preferably including a coil member for the first flow tube and a second vibrating member, preferably including a magnet for the second flow tube, locating the first vibrating member of the drive system, preferably hinged an impinging coil member and a second vibrating component of the drive system, preferably including a magnet component, wherein the combined center of mass of the first flow tube and the first vibrating component of the drive system lies on a first equilibrium plane parallel to the symmetry plane and the combined center of mass of the second flow tube and the second vibrating member The drive system lies on a second equilibrium plane parallel to the symmetry plane, and further, the first flow tube moment of inertia plus the first vibrating drive system member is approximately equal to the second flow tube moment of inertia plus the second vibrating drive system member.

Korzystnie, ponadto wytwarza się pierwszy wibrujący element układu napędowego i drugi wibrujący element układu napędowego o w zasadzie równych masach.Preferably, furthermore, a first vibrating driveline component and a second vibrating driveline component are manufactured with substantially equal masses.

Korzystnie, ponadto przy mocowaniu pierwszego wibrującego elementu układu napędowego, korzystnie zawierającego element cewkowy, elementu napędowego do pierwszej rurki przepływowej oraz mocowaniu drugiego wibrującego elementu układu napędowego, zawierającego element magnesowy elementu napędowego do drugiej rurki przepływowej zestraja się go współosiowo z elementem cewkowym.Preferably, furthermore, when attaching the first vibrating component of the drive system, preferably including a coil element, the drive element to the first flow tube and attaching a second vibrating component of the drive system including the magnet of the drive element to the second flow tube, it is aligned coaxially with the coil element.

Korzystnie, ponadto stosuje się pierwszy wibrujący element układu napędowego zawierający pierwszy element przetwornika przesunięcia oraz drugi wibrujący element układu napędowego zawierający drugi element przetwornika przesunięcia, przy czym mocuje się pierwszy element przetwornika przesunięcia do pierwszej rurki przepływowej oraz mocuje się drugi element przetwornika przesunięcia do drugiej rurki przepływowej.Preferably, further there is a first vibrating driveline element including a first pickoff transducer element and a second vibrating driveline component including a second pickoff transducer element, attaching the first pickoff transducer element to the first flow tube and attaching the second pickoff transducer element to the second flow tube. .

Korzystnie, wytwarza się pierwszy i drugi element przetwornika przesunięcia o w przybliżeniu równych masach.Preferably, the first and second pickoff elements are manufactured with approximately equal masses.

Korzystne skutki niniejszego wynalazku polegają na poprawie równowagi struktury przepływomierza Coriolisa poprzez skonstruowanie elementów wibracyjnych tak, że moment bezwładności każdego elementu jest równy momentowi bezwładności innego elementu napędowego. Wyrażenie na moment bezwładności obiektu jest następujące:The advantage of the present invention is to improve the structural balance of the Coriolis flowmeter by designing the vibrating elements so that each element's moment of inertia is equal to the other drive element's moment of inertia. The expression for the object moment of inertia is as follows:

I = Ir r · δη = MR2 (4) gdzie: I = moment bezwładności, m = masa, r = odległość od osi obrotu elementu do przyrostu masy δη, M = masa całkowita elementu, R = promień ruchu obrotowego elementu.I = Ir r · δη = MR 2 (4) where: I = moment of inertia, m = mass, r = distance from the axis of rotation of the element to the mass gain δη, M = total mass of the element, R = radius of the element's rotation.

PL 216 207 B1PL 216 207 B1

Na moment bezwładności silnie wpływa odległość (człon r), który jest członem kwadratowym. Dla elementu napędowego w przepływomierzu Coriolisa oś obrotu jest nieznana, ponieważ rurki głównie się zginają, a nie wirują. Na szczęście, dopóki geometria miernika jest symetryczna (równe masy na równych miejscach) wybór osi obrotu nie ma znaczenia. Według twierdzenia o równoległych osiach, moment bezwładności wokół osi jest równy momentowi bezwładności wokół osi równoległej przechodzącej przez środek masy plus masa razy odległość pomiędzy dwiema osiami do kwadratu. Jeżeli ustalimy równe momenty bezwładności dwóch elementów napędowych wokół dowolnych osi symetrycznych, to odległości od tych dowolnych osi do środka mas elementów napędowych są równe i, przy równych masach, następuje kasowanie członu równoległej osi. Oznacza to, że dla ustalenia równych momentów bezwładności elementów napędowych, trzeba tylko mieć środki masy usytuowane symetrycznie i momenty bezwładności wokół środków masy równe sobie.The moment of inertia is strongly influenced by the distance (term r), which is a square term. For the drive element in a Coriolis flowmeter, the axis of rotation is unknown because the tubes mainly bend rather than spin. Fortunately, as long as the gauge geometry is symmetrical (equal masses in equal places), the choice of the axis of rotation does not matter. According to the parallel axis theorem, the moment of inertia about an axis is equal to the moment of inertia about a parallel axis passing through the center of mass plus the mass times the distance between the two axes squared. If we establish equal moments of inertia of two driving elements around any symmetrical axes, then the distances from any of these axes to the center of masses of the driving elements are equal and, for equal masses, the parallel axis term is deleted. This means that, in order to establish equal moments of inertia of the drive elements, it is only necessary to have symmetrically situated centers of mass and the moments of inertia around the centers of mass equal to each other.

Elementy składowe elementu napędowego i cewka ze swoimi elementami montażowymi są wytwarzane w sposób rozłożony tak, że masa magnesu i jej elementów montażowych jest równa masie cewki i jej elementów montażowych. Ponadto magnes i jego elementy oraz cewka i jej elementy są skonfigurowane i zamontowane tak, że środki masy tych elementów po połączeniu z ich odpowiednimi środkami masy rurek znajdują się na płaszczyznach równowagi rurek. Ich momenty bezwładności wokół ich środka mas są również wykonane tak, żeby były równe. Wytworzenie obu tych elementów (cewki i magnesu) tak, żeby miały równą masę i umieszczenie połączonych środków masy na płaszczyźnie równowagi przyczynia się do zmniejszenia niepożądanych drgań wewnątrz przepływomierza. Wytworzenie tych dwóch elementów tak, że mają równe momenty bezwładności, przyczynia się do dalszego zmniejszenia niepożądanych drgań.The components of the drive element and the coil with its mounting elements are produced in a distributed manner such that the mass of the magnet and its mounting elements is equal to the mass of the coil and its mounting elements. In addition, the magnet and its components and the coil and its components are configured and mounted such that the centers of mass of these components, when connected to their respective centers of mass of the tubes, lie on the equilibrium planes of the tubes. Their moments of inertia about their center of mass are also made to be equal. Making both of these components (the coil and the magnet) equal in mass and placing the combined centers of mass on the equilibrium plane helps to reduce undesirable vibrations within the flowmeter. Manufacturing the two elements so that they have equal moments of inertia further reduces undesirable vibrations.

Jednakże, czasami jest trudno ustalić równe momenty bezwładności tych elementów wokół ich środków masy. W takich sytuacjach można zastosować alternatywne podejście. Ponieważ zarówno masa, jak moment oddziałują na równowagę miernika w kierunku Z, mały moment bezwładności dla jednej rurki można zrównoważyć większą masą na tej samej rurce. W istocie rzeczy w technice tej stosuje się twierdzenie o osiach równoległych do zrównoważenia momentów bezwładności wokół osi obrotu (o przyjętym położeniu).However, it is sometimes difficult to establish equal moments of inertia for these elements about their centers of mass. In such situations, an alternative approach can be taken. Since both the mass and the moment act on the balance of the gauge in the Z direction, a small moment of inertia for one tube can be counterbalanced by a larger mass on the same tube. In fact, this technique uses the Parallel Axis theorem to balance the moments of inertia about the axis of rotation (with the assumed position).

Podsumowując powyższe, można zauważyć, że element napędowy według wynalazku zawiera element magnesowy i element cewkowy. Można ponadto zauważyć, że elementy zawierające element magnesowy i urządzenie zawierające element cewkowy są wytwarzane i montowane na swoich odpowiednich rurkach przepływowych w taki sposób, że masa elementu napędowego jest równa masie elementu cewkowego; że element magnesowy i cewkowy mają swoje łączne (z rurką przepływową) środki masy na swoich odpowiednich płaszczyznach równowagi; oraz że element magnesowy i element cewkowy mają równe momenty bezwładności wokół ich środków masy. Montaż takiego cewkowego elementu napędowego do dolnej części pierwszej rurki przepływowej oraz montaż elementu magnesowego do dolnej części drugiej rurki przepływowej zapewnia dynamicznie zrównoważoną strukturę, która wprawia rurki przepływowe w drgania w przeciwnych fazach i hamuje wytwarzanie niepożądanych drgań wewnętrznych.Summarizing the above, it can be seen that the drive member of the invention comprises a magnet member and a coil member. It can further be seen that the elements comprising the magnet element and the device containing the coil element are manufactured and mounted on their respective flow tubes such that the mass of the drive element is equal to the mass of the coil element; that the magnet and coil elements have their combined (flow tube) centers of mass on their respective equilibrium planes; and that the magnet element and the coil element have equal moments of inertia about their centers of mass. Mounting such a drive coil to the bottom of the first flow tube and mounting a magnet to the bottom of the second flow tube provides a dynamically balanced structure that vibrates the flow tubes in opposite phases and inhibits the generation of undesirable internal vibrations.

Dalej, według wynalazku, przetworniki przesunięcia są projektowane, wytwarzane i montowane na rurkach przepływowych w taki sam sposób jak opisano dla elementu napędowego. Innymi słowy, każdy przetwornik przesunięcia ma element magnesowy przymocowany do drugiej rurki przepływowej i elementy rozłożone, które są elementami zrównoważonymi dynamicznie, które nie przyczyniają się w sposób znaczący do wytwarzania niepożądanych sił wibracyjnych wewnątrz przepływomierza.Further, according to the invention, the pick-offs are designed, manufactured and mounted on the flow tubes in the same way as described for the driver. In other words, each pick-off transducer has a magnet attached to the second flow tube and the exploded elements that are dynamically balanced elements that do not contribute significantly to creating undesirable vibrational forces within the flowmeter.

Jednym z aspektów wynalazku jest przepływomierz Coriolisa, w skład którego wchodzą: pierwsza rurka przepływowa i druga rurka przepływowa przystosowane do drgań w przeciwnych fazach wokół płaszczyzny symetrii, układ napędowy przystosowany do wprawiania w drgania każdej rurki przepływowej wokół osi łączących węzły końcowe każdej rurki przepływowej, pierwsze elementy wibrujące zawierające pierwszy wibrujący element układu napędowego przymocowany do wspomnianej pierwszej rurki przepływowej, a także drugie elementy wibrujące zawierające drugi wibrujący element układu napędowego przymocowany do wspomnianej drugiej rurki przepływowej. Wspomniane pierwszy i drugi wibrujące elementy układu napędowego mają równoważne wymiary i położenia takie, że momenty bezwładności wspomnianej pierwszej rurki przepływowej plus pierwszego wibrującego elementu układu napędowego są w przybliżeniu równe momentom bezwładności wspomnianej drugiej rurki przepływowej plus wspomnianego drugiego wibrującego elementu układu napędowego.One aspect of the invention is a Coriolis flow meter that includes: a first flow tube and a second flow tube adapted to vibrate in opposite phases about a plane of symmetry, an actuator adapted to vibrate each flow tube about the axis connecting the end nodes of each flow tube, first vibrating members including a first vibrating drive system member attached to said first flow tube, and second vibrating members including a second vibrating drive system member attached to said second flow tube. Said first and second vibrating drive system members have equivalent dimensions and positions such that the moments of inertia of said first flow tube plus the first vibrating drive system member are approximately equal to the moments of inertia of said second flow tube plus said second vibrating drive system member.

Wynalazek wyróżnia się tym, że węzły końcowe wspomnianej pierwszej rurki przepływowej i łączny środek masy wspomnianej pierwszej rurki przepływowej plus wspomnianego pierwszego wi6The invention is distinguished in that the end nodes of said first flow tube and the combined center of mass of said first flow tube plus said first flow tube.

PL 216 207 B1 brującego elementu układu napędowego leżą na pierwszej płaszczyźnie równowagi równoległej do wspomnianej płaszczyzny symetrii oraz węzły końcowe wspomnianej drugiej rurki przepływowej i łączny środek masy wspomnianej drugiej rurki przepływowej plus wspomnianego drugiego wibrującego elementu układu napędowego leżą na drugiej płaszczyźnie równowagi równoległej do wspomnianej płaszczyzny symetrii.The rotating component of the drive system lies on a first equilibrium plane parallel to said symmetry plane, and the end nodes of said second flow tube and the combined center of mass of said second flow tube plus said second vibrating component of the drive system lie on a second equilibrium plane parallel to said symmetry plane. .

Zalecane jest, aby wspomniane pierwszy i drugi wibrujące elementy układu napędowego miały takie wymiary, żeby miały w przybliżeniu równe masy, a ponadto wspomniany pierwszy wibrujący element układu napędowego zawiera element cewkowy elementu napędowego przymocowany do wspomnianej pierwszej rurki przepływowej oraz wspomniany drugi wibrujący element układu napędowego zawiera element magnetyczny wspomnianego elementu napędowego przymocowany do wspomnianej drugiej rurki przepływowej i zestrojony współosiowo ze wspomnianym elementem cewkowym.Preferably, said first and second vibrating drive system members are dimensioned to have approximately equal masses, and further said first vibrating drive system member includes a drive member coil member attached to said first flow tube and said second vibrating drive system member includes a magnetic element of said drive element attached to said second flow tube and aligned with said coil element.

Dodatkowo, wspomniane pierwsze wibrujące elementy mogą zawierać ponadto pierwszy element przesunięcia i wspomniane drugie wibrujące elementy mogą zawierać drugi element przesunięcia, zaś wspomniany pierwszy element przesunięcia może być przymocowany do wspomnianej pierwszej rurki przepływowej oraz wspomniany drugi element przesunięcia może być przymocowany do wspomnianej drugiej rurki przepływowej.Additionally, said first vibrating members may further comprise a first offset element and said second vibrating elements may include a second offset element, and said first offset element may be attached to said first flow tube and said second offset element may be attached to said second flow tube.

Korzystnie, wspomniane pierwszy i drugi wibrujące elementy układu napędowego mają takie wymiary, żeby miały w przybliżeniu równe masy.Preferably, said first and second vibrating components of the drive system are dimensioned so as to have approximately equal masses.

Wynalazek obejmuje także sposób wyważania przepływomierza Coriolisa odnoszący się do działania przepływomierza Coriolisa, w skład którego wchodzą pierwsza rurka przepływowa i druga rurka przepływowa przystosowane do drgań w przeciwnych fazach wokół płaszczyzny symetrii, układ napędowy przystosowany do wprawiania w drgania każdej rurki przepływowej wokół osi łączących węzły końcowe każdej rurki przepływowej.The invention also includes a method for balancing a Coriolis flowmeter relating to the operation of a Coriolis flowmeter that includes a first flow tube and a second flow tube adapted to vibrate in opposite phases about a symmetry plane, an actuator adapted to vibrate each flow tube about the axes connecting the end nodes. each flow tube.

Sposób obejmuje mocowanie pierwszych wibrujących elementów zawierających pierwszy wibrujący element układu napędowego do wspomnianej pierwszej rurki przepływowej, mocowanie drugich wibrujących elementów zawierających drugi wibrujący element układu napędowego do wspomnianej drugiej rurki przepływowej, nadawanie wymiarów i umieszczanie wspomnianych pierwszego i drugiego wibrujących elementów układu napędowego tak, żeby miały równoważny wymiar i położenie takie, że momenty bezwładności wspomnianej pierwszej rurki przepływowej plus wspomnianego pierwszego wibrującego elementu układu napędowego były w przybliżeniu równe momentowi bezwładności wspomnianej drugiej rurki przepływowej plus wspomnianego drugiego wibrującego elementu układu napędowego.The method includes securing first vibrating members including a first vibrating drive system member to said first flow tube, securing second vibrating members including a second vibrating drive system member to said second flow tube, dimensioning and positioning said first and second vibrating drive system members to fit. equivalent dimension and position such that the moments of inertia of said first flow tube plus said first vibrating component of the drive system approximately equal to the moments of inertia of said second flow tube plus said second vibrating component of the drive system.

Ponadto, sposób według wynalazku obejmuje etapy umieszczania węzłów końcowych wspomnianej pierwszej rurki napędowej i łącznego środka masy wspomnianej pierwszej rurki przepływowej plus wspomnianego pierwszego wibrującego elementu układu napędowego na pierwszej płaszczyźnie równowagi równoległej do wspomnianej płaszczyzny symetrii oraz umieszczania węzłów końcowych wspomnianej drugiej rurki napędowej i łącznego środka masy wspomnianej drugiej rurki przepływowej plus wspomnianego drugiego wibrującego elementu układu napędowego na drugiej płaszczyźnie równowagi równoległej do wspomnianej płaszczyzny symetrii.Further, the method of the invention comprises the steps of placing the end nodes of said first drive tube and the combined center of mass of said first flow tube plus said first vibrating component of the drive system on a first equilibrium plane parallel to said symmetry plane, and placing the end nodes of said second drive tube and combined center of mass. of said second flow tube plus said second vibrating component of the drive system on a second equilibrium plane parallel to said symmetry plane.

W zalecanym wariancie sposobu przewidziane jest nadawanie wymiarów wspomnianym pierwszemu i drugiemu wibrującym elementom układu napędowego tak, żeby miały w przybliżeniu równe masy.In a preferred variant of the method, provision is made for dimensioning said first and second vibrating drive system elements so that they have approximately equal masses.

Korzystnie, w skład tego sposobu wchodzą dodatkowo etapy mocowania wspomnianych pierwszych wibrujących elementów układu napędowego zawierających element cewkowy elementu napędowego do wspomnianej pierwszej rurki przepływowej oraz mocowania wspomnianych drugich wibrujących elementów układu napędowego zawierających element magnesowy wspomnianego elementu napędowego do wspomnianej drugiej rurki przepływowej i zestrojonej współosiowo ze wspomnianym elementem cewkowym.Preferably, the method further comprises the steps of attaching said first vibrating drive system members including a coil element of the drive member to said first flow tube and securing said second vibrating drive system members including a magnet member of said drive member to said second flow tube and aligned with said flow tube. coil element.

Ponadto, zaleca się, aby wspomniany pierwszy wibrujący element układu napędowego zawierał dodatkowo pierwszy element przesunięcia i że w skład wspomnianego drugiego wibrującego elementu układu napędowego wchodzi ponadto drugi element przesunięcia, przy czym w skład wspomnianego sposobu wchodzą ponadto etapy mocowania pierwszego elementu przesunięcia do wspomnianej pierwszej rurki przepływowej oraz mocowania drugiego elementu przesunięcia do wspomnianej drugiej rurki przepływowej.Moreover, it is preferable that said first vibrating drive system member further comprises a first offset member and that said second vibrating drive system member further comprises a second offset member, said method further comprising the steps of attaching the first offset member to said first tube. flow tube and attaching a second slide member to said second flow tube.

Korzystnie, w skład tego sposobu wchodzi takie nadawanie wymiarów wspomnianym pierwszemu i drugiemu elementowi przesunięcia, żeby miały w przybliżeniu równe masy.Preferably, this method comprises dimensioning said first and second translation elements so as to have approximately equal masses.

PL 216 207 B1PL 216 207 B1

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia konwencjonalny, znany z dotychczasowego stanu techniki, przepływomierz Coriolisa, fig. 2 - typowy element napędowy do znanego z dotychczasowego stanu techniki przepływomierza Coriolisa, fig. 3 - przepływomierz Coriolisa w przykładzie wykonania według wynalazku, w rzucie perspektywicznym, fig. 4 - przepływomierz Coriolisa z fig. 4, z usuniętą częściowo powłoką zewnętrzną, fig. 5 - rurki przepływowe i pręty kotwiczące przepływomierza Coriolisa z fig. 3, fig. 6 - element napędowy D przepływomierza Coriolisa z fig. 3, w rzucie perspektywicznym, fig. 7 - rurki przepływowe z fig. 4, przymocowane do elementów napędowych w przykładzie wykonania według wynalazku, w przekroju pionowym, fig. 8 - szczegóły elementu napędowego D przymocowanego do pierwszej i drugiej rurki przepływowej oraz fig. 9 - szczegóły przetworników przesunięcia i sposób, w jaki są one umocowane do rurek przepływowych.Figure 1 shows a conventional prior art Coriolis flowmeter, Figure 2 is a typical drive for a prior art Coriolis flowmeter, Figure 3 is a Coriolis flowmeter in an example. Fig. 4 shows the Coriolis flowmeter of Fig. 4 with the outer sheath partially removed; Fig. 5 shows the flow tubes and anchor rods of the Coriolis flowmeter of Fig. 3; Fig. 6 shows the Coriolis flowmeter driver D of Fig. 4. Fig. 3 is a perspective view of Fig. 7 the flow tubes of Fig. 4 attached to the driving means in an embodiment of the invention in vertical section, Fig. 8 details of the driving member D attached to the first and second flow tubes and Figure 9 shows details of the pick-offs and how they are attached to the flow tubes.

Szczegółowy opis wynalazkuDetailed description of the invention

Na figurach 1-9 i w poniższym opisie przedstawiono konkretne przykłady mające na celu wykazanie osobom biegłym w tej dziedzinie sposobu wytwarzania i używania najlepszego układu według wynalazku. Dla celów wskazania zasad wynalazku uproszczono lub pominięto niektóre konwencjonalne aspekty. Osoby biegłe w tej dziedzinie zorientują się w możliwych odmianach tych przykładów, które mieszczą się w zakresie wynalazku. Osoby biegłe w tej dziedzinie zorientują się, że opisane poniżej właściwości można łączyć ze sobą na różne sposoby w celu utworzenia wielu odmian wynalazku. W wyniku tego wynalazek nie jest ograniczony do opisanych poniżej konkretnych przykładów, ale tylko przez zastrzeżenia i ich równoważniki.Figures 1-9 and the following description provide specific examples to show those skilled in the art how to produce and use the best system of the invention. Some conventional aspects have been simplified or omitted for purposes of illustrating the principles of the invention. Those skilled in the art will appreciate possible variations of these examples that fall within the scope of the invention. It will be appreciated by those skilled in the art that the features described below can be combined in various ways to form many variations of the invention. As a result, the invention is not limited to the specific examples described below, but only by the claims and their equivalents.

Na figurze 1 pokazano przepływomierz Coriolisa 5 zawierający zespół 10 przepływomierza i zespół elektronicznego 120 miernika. Zespół 120 elektronicznego miernika jest połączony z zespołem przepływomierza 10 za pomocą przewodów 100 dla zapewnienia gęstości, masowego natężenia przepływu, objętościowego natężenia przepływu, sumarycznego przepływu masowego, temperatury i innych informacji po ścieżce 126. Powinno być oczywiste dla osób biegłych w tej dziedzinie, że wynalazek można używać w dowolnego typu przepływomierzach Coriolisa bez względu na liczbę elementów napędowych, rurek przepływowych lub trybu roboczego drgań (wibracji).Figure 1 shows a Coriolis flow meter 5 including the flow meter assembly 10 and the electronic meter assembly 120. Electronic meter assembly 120 is connected to flow meter assembly 10 by conduits 100 to provide density, mass flow, volumetric flow, total mass flow, temperature, and other path information 126. It should be apparent to those skilled in the art that the invention can be used with any type of Coriolis flowmeter regardless of the number of drive elements, flow tubes, or vibration mode of operation.

W skład zespołu miernika 10 wchodzi para kołnierzy 101 i 101'; kolektory 102 i 102'; element napędowy D; czujniki przetwornika przesunięcia LPO, RPO; oraz rurki przepływowe 103A i 103B. Element napędowy D i czujniki przetwornika przesunięcia 105 i 105' są połączone z rurkami przepływowymi 103A i 103B.The gauge assembly 10 includes a pair of flanges 101 and 101 '; collectors 102 and 102 '; drive element D; LPO, RPO displacement transducer sensors; and flow tubes 103A and 103B. The driver D and pickoff sensors 105 and 105 'are connected to flow tubes 103A and 103B.

Kołnierze 101 i 101' są przymocowane do kolektorów 102 i 102' . Kolektory 102 i 102' są przymocowane do przeciwległych końców elementu dystansowego 106. Element dystansowy 106 utrzymuje odstęp pomiędzy kolektorami 102 i 102' w celu zapobiegnięcia niepożądanym wibracjom w rurkach przepływowych 103A i 103B. Kiedy zespół przepływomierza 10 jest włożony w układ rurociągowy (nie pokazany), w którym płynie materiał, który jest mierzony, materiał wpływa w zespół przepływomierza 10 przez kołnierz 101, przepływa przez kolektor wlotowy 102, który kieruje całą ilość materiału do wlotów rurek przepływowych 103A i 103B, płynie przez rurki przepływowe 103A i 103B i wraca do kolektora wylotowego 102', którym wypływa z zespołu miernika 10 przez kołnierz 101'.Flanges 101 and 101 'are attached to manifolds 102 and 102'. The collectors 102 and 102 'are attached to the opposite ends of the spacer 106. The spacer 106 maintains the spacing between the collectors 102 and 102' to prevent undesirable vibrations in the flow tubes 103A and 103B. When the flow meter assembly 10 is inserted into a piping system (not shown) in which the material being measured is flowing, the material flows into the flow meter assembly 10 through the collar 101, flows through the inlet manifold 102, which directs the entire amount of material to the inlets of the flow tubes 103A and 103B, flows through flow tubes 103A and 103B and returns to exhaust manifold 102 'where it exits meter assembly 10 through flange 101'.

Rurki przepływowe 103A i 103B są wybrane i odpowiednio zmontowane z kolektorem wlotowym 102 i kolektorem wylotowym 102' tak, żeby otrzymać w przybliżeniu taki sam rozkład masy, momentów bezwładności oraz modułów sprężystości względem osi zginania, odpowiednio W-W i W'-W'. Te osie zawierają węzły końcowe rurek (punkty stacjonarne) dla każdej rurki przepływowej. Rurki przepływowe biegną na zewnątrz z kolektorów w sposób w przybliżeniu równoległy.Flow tubes 103A and 103B are selected and suitably assembled with the inlet manifold 102 and the exhaust manifold 102 'so as to obtain approximately the same distribution of mass, moments of inertia, and modulus of elasticity with respect to the bending axis W-W and W'-W', respectively. These axes contain the tube end nodes (stationary points) for each flow tube. The flow tubes run outward from the collectors in an approximately parallel fashion.

Rurki przepływowe 103A-B są napędzane przez element napędowy D w przeciwnych fazach względem ich odpowiednich osi zginania W i W' i, jak to się nazywa, w pierwszym trybie zginania przepływomierza. W skład elementu napędowego może wchodzić jedno z wielu dobrze znanych urządzeń, takie jak magnes zamontowany do rurki przepływowej 103A i znajdująca się naprzeciwko cewka zamontowana do rurki przepływowej 103B. Przez przeciwległą cewkę przepuszcza się prąd przemienny w celu wywołania oscylacji obu rurek w przeciwnych fazach. Odpowiedni sygnał napędowy jest doprowadzany przez zespół elektroniczny 120 miernika za pomocą przewodu 110 do elementu napędowego D. Opis na fig. 1 służy głównie jako przykład działania przepływomierza Coriolisa i nie jest przeznaczony do ograniczania istoty niniejszego wynalazku.The flow tubes 103A-B are driven by the drive element D at opposite phases to their respective bending axes W and W 'and, as is called, in the first bending mode of the flowmeter. The driver may include one of a number of well known devices, such as a magnet mounted to flow tube 103A and an opposing coil mounted to flow tube 103B. An alternating current is passed through the opposite coil to cause the two tubes to oscillate in opposite phases. The corresponding drive signal is provided by meter electronics 120 via lead 110 to drive member D. The description in FIG. 1 is primarily an example of a Coriolis flowmeter and is not intended to limit the spirit of the present invention.

Zespół elektroniczny 120 miernika przenosi sygnały z czujnika, odpowiednio, na przewody 111 i 111'. Zespół elektroniczny 120 miernika wytwarza sygnał napędowy w przewodach 110, który powoduje, że element napędowy D wywołuje oscylacje rurek przepływowych 103A i 103B w przeciwnychMeter electronics 120 transmits signals from the sensor to lines 111 and 111 ', respectively. Meter electronics 120 produces a drive signal on leads 110 that causes driver D to oscillate flow tubes 103A and 103B on opposite sides.

PL 216 207 B1 fazach. Zespół elektroniczny 120 miernika przetwarza lewy i prawy sygnał prędkości z przetworników przesunięcia LPO, RPO w celu obliczenia masowego natężenia przepływu. Ścieżka 126 zapewnia środki wejściowe i wyjściowe, co umożliwia zespołowi elektronicznemu 120 współdziałanie z operatorem.In phases. The meter electronics 120 processes the left and right velocity signals from the pickoffs LPO, RPO to compute a mass flow rate. The track 126 provides input and output means that allow electronic unit 120 to interact with an operator.

Na figurze 2 pokazano układ napędowy D w zalecanym przykładzie wykonania przepływomierza Coriolisa 5. W zalecanym przykładzie wykonania, element napędowy D będący zespołem cewki i magnesu. Osoba biegła w tej dziedzinie zauważy, że można stosować inne typy układów napędowych, takie jak piezoelektryczny.Figure 2 shows drive system D in a preferred embodiment of a Coriolis flowmeter 5. In a preferred embodiment, drive member D is a coil and magnet assembly. One skilled in the art will appreciate that other types of drive systems, such as piezoelectric, can be used.

W skład elementu napędowego D wchodzi zespół magnesowy 210 i zespół cewkowy 220. Wsporniki 211 wychodzą na zewnątrz w przeciwległych kierunkach od zespołu magnesowego 210 i zespołu cewkowego 220. Wsporniki 211 są skrzydełkami, które wychodzą na zewnątrz z płaskiej podstawy i mają w przybliżeniu krzywoliniową krawędź 290 na spodniej stronie, która jest uformowana tak, żeby wchodziła w nią rurka przepływowa 103A lub 103B. Zakrzywiona krawędź 290 wsporników 211 jest następnie spawana lub w inny sposób mocowana do rurek przepływowych 103A i 103B w celu przymocowania elementu napędowego D do przepływomierza Coriolisa 5.The driver D includes a magnet assembly 210 and a coil assembly 220. Brackets 211 extend outward in opposite directions from magnet assembly 210 and coil assembly 220. Brackets 211 are wings that extend out of a flat base and have an approximately curved edge 290. on the underside which is formed to receive flow tube 103A or 103B. The curved edge 290 of the supports 211 is then welded or otherwise attached to the flow tubes 103A and 103B to attach the driver D to the Coriolis flow meter 5.

Zespół magnesowy 210 ma zworę 202 magnesu jako podstawę. Wsporniki 211 wychodzą z pierwszej strony zwory 202 magnesu. Ściany 213 i 214 wychodzą na zewnątrz z zewnętrznych krawędzi drugiej strony zwory 202 magnesu. Ściany 213 i 214 sterują kierunkiem pola magnetycznego magnesu 203 w kierunku prostopadłym do zwojów cewki 204.The magnet assembly 210 has a magnet armature 202 as a base. Brackets 211 extend from the first side of the armature 202 of the magnet. Walls 213 and 214 extend outward from the outer edges of the second side of the magnet armature 202. The walls 213 and 214 control the direction of the magnetic field of the magnet 203 in a direction perpendicular to the turns of the coil 204.

Magnes 203 jest w przybliżeniu magnesem cylindrycznym mającym pierwszy i drugi koniec. Magnes 203 jest wstawiony w tuleję magnesu (nie pokazaną). Tuleja magnesu i magnes 203 są przymocowane do drugiej powierzchni zwory 202 magnesu w celu osadzenia magnesu 203 w zespole 210 magnesu. Typowo, magnes 203 ma biegun (nie pokazany) przymocowany do jego drugiej strony. Biegun magnesu (niepokazany) jest kapturkiem wstawionym w drugi koniec magnesu 203 w celu kierowania pól magnetycznych w cewkę 204.The magnet 203 is a substantially cylindrical magnet having first and second ends. Magnet 203 is inserted into a magnet sleeve (not shown). The magnet sleeve and the magnet 203 are attached to the second surface of the magnet armature 202 to seat the magnet 203 in the magnet assembly 210. Typically, the magnet 203 has a pole (not shown) attached to its other side. A magnet pole (not shown) is a cap inserted into the other end of the magnet 203 to direct the magnetic fields into the coil 204.

W skład zespołu cewkowego 220 wchodzi cewka 204 i szpulka 205 cewki. Szpulka 205 cewki jest przymocowana do wspornika 211. Szpulka 205 cewki ma korpus wystający z pierwszej powierzchni, wokół której jest nawinięta cewka 204. Cewka 204 jest zamontowana na szpulce 205 cewki naprzeciwko magnesu 203. Cewka 204 jest połączona z przewodem 110, którym płyną do cewki 204 prądy przemienne. Prądy przemienne powodują, że cewka 204 i magnes 203 przyciągają i odpychają się nawzajem, co z kolei powoduje oscylacje rurek przepływowych 103A i 103B w kierunkach przeciwległych do siebie.The coil assembly 220 includes a coil 204 and a coil spool 205. The spool 205 of the spool is attached to the bracket 211. The spool 205 of the spool has a body extending from a first surface around which the spool 204 is wound. The spool 204 is mounted on spool 205 of the spool opposite the magnet 203. The spool 204 is connected to a conductor 110 that flows into the spool. 204 alternating currents. Alternating currents cause coil 204 and magnet 203 to attract and repel each other which in turn causes flow tubes 103A and 103B to oscillate in opposite directions.

Na figurze 3 pokazano przepływomierz Coriolisa 300 w przykładzie wykonania według wynalazku. W skład przepływomierza 300 wchodzi element dystansowy 303 obejmujący dolną część rurek przepływowych 301, 302, które są połączone wewnętrznie na swoich lewych końcach z kołnierzem 304 za pośrednictwem jego szyjki 308 i które są połączone na swoich prawych końcach za pośrednictwem szyjki 320 z kołnierzem 305 i kolektorem 307. Na fig. 3 pokazano również wylot 306 kołnierza 305, lewy przetwornik przesunięcia LPO, prawy przetwornik przesunięcia RPO i element napędowy D. Prawy przetwornik przesunięcia RPO jest pokazany z pewną szczegółowością i zawiera strukturę magnesową 315 i strukturę cewkową 316. Element 314 znajdujący się u dołu elementu dystansowego 303 kolektora jest otworem, W który mogą wchodzić przewody 100 zespołu elektronicznego 120 miernika, które biegną do wnętrza elementu napędowego D i przetworników przesunięcia LPO i RPO. Przepływomierz 300 jest przystosowany w trakcie używania do łączenia za pośrednictwem kołnierzy 304 i 305 z rurociągiem lub podobnym zespołem.Figure 3 shows a Coriolis flow meter 300 in an embodiment of the present invention. The flow meter 300 includes a spacer 303 including the lower portion of the flow tubes 301, 302 which are connected internally at their left ends to the collar 304 via its neck 308 and which are connected at their right ends via a neck 320 to the collar 305 and a manifold. 307. Figure 3 also shows the outlet 306 of flange 305, a left pickoff LPO, a right RPO pickoff and driver D. The right RPO pickoff is shown in some detail and includes a magnet structure 315 and a coil structure 316. A member 314 located on at the bottom of the manifold spacer 303 is an opening that can receive leads 100 of meter electronics 120 that extend into driver D and pickoffs LPO and RPO. The flow meter 300 is adapted in use to be connected via flanges 304 and 305 to a pipeline or the like.

Na figurze 4 pokazano przepływomierz 300 w częściowym przekroju perspektywicznym. Na rzucie tym usunięto przednią część elementu dystansowego 303 kolektora tak, że można zobaczyć wewnętrzne części względem elementu dystansowego kolektora. Do części, które pokazano na fig. 4, ale nie na fig. 3, należą zewnętrzne końcowe pręty wspornikowe 401 i 404, wewnętrzne pręty wspornikowe 402 i 403, prawe końcowe otwory wylotowe 405 i 412 rurek przepływowych, rurki przepływowe 301 i 302, zakrzywione sekcje 414, 415, 416 i 417 rurek przepływowych. W trakcie używania, rurki przepływowe 301 i 302 drgają wokół swoich osi zginania W i W'. Zewnętrzne końcowe pręty wspornikowe 401 i 404 oraz wewnętrzne pręty wspornikowe 402 i 403 pomagają określić położenie osi zginania W i W'. Element 406 jest uchwytem montażowym dla przewodów przymocowanych do elementu napędowego D i przetworników przesunięcia LPO i RPO, których nie pokazano na fig. 4 w celu minimalizacji złożoności. Powierzchnia 411 jest wlotem przepływomierza; powierzchnia 306 jest wylotem przepływomierza.Figure 4 shows the flow meter 300 in a cutaway perspective view. In this view, the front portion of the manifold spacer 303 is removed so that the internal portions relative to the manifold spacer can be seen. Parts shown in Fig. 4 but not in Fig. 3 include outer end support bars 401 and 404, inner support bars 402 and 403, right end outlet ports 405 and 412 of flow tubes, flow tubes 301 and 302, curved Sections 414, 415, 416, and 417 of the flow tubes. In use, the flow tubes 301 and 302 vibrate about their bending axes W and W '. The outer end cantilever bars 401 and 404 and the inner cantilever bars 402 and 403 help determine the position of the bending axes W and W '. Component 406 is a mounting fixture for cables attached to driver D and pickoffs LPO and RPO, which are not shown in Fig. 4 to minimize complexity. The surface 411 is the inlet of the flow meter; surface 306 is the outlet of the flowmeter.

PL 216 207 B1PL 216 207 B1

Elementy 405 i 412 są wewnętrzną powierzchnią prawych końców rurek przepływowych 301 i 302. Pokazano, że osie zginania W i W' biegną wzdłuż długości przepływomierza 300.Features 405 and 412 are the inside surface of the right ends of the flow tubes 301 and 302. The bending axes W and W 'are shown to extend along the length of the flow meter 300.

Na figurze 5 przedstawiono rzut czołowy rurek przepływowych 301 i 302, które pokazano jako odchylone na zewnątrz od siebie pod wpływem elementu napędowego D (którego nie pokazano na fig. 5) . Na fig. 5 pokazano również zarówno wewnętrzne pręty wspornikowe 402 i 403, jak i zewnętrzne pręty wspornikowe 401 i 404 wraz z otworami wylotowymi 405 i 412. Wygląd odchylenia na zewnątrz rurek przepływowych 301, 302 pokazano w przesadzie dla ułatwienia zrozumienia jego działania. W trakcie używania odchylenia rurek przepływowych przez element napędowy D są tak małe co do wielkości, że nie można ich wykryć ludzkim okiem. Pokazano również osie zginania W i W' dla rurek przepływowych 301 i 302.Figure 5 is an end view of the flow tubes 301 and 302 shown tilted outwardly from each other by a driving member D (which is not shown in Figure 5). FIG. 5 also shows both the inner cantilever bars 402 and 403 and the outer cantilever bars 401 and 404 with the outlet openings 405 and 412. The outward appearance of the flow tubes 301, 302 is shown exaggerated to facilitate understanding of its operation. In use, the deflections of the flow tubes through the driver D are so small in size that they cannot be detected by the human eye. The bending axes W and W 'for the flow tubes 301 and 302 are also shown.

Na figurze 6 pokazano element napędowy D, który ma sekcję cewkową lub element cewkowy C i sekcję magnesową lub element magnesowy M. Sekcję cewkową C pokazano jako mającą koniec 601 śruby (nie pokazanej), który biegnie osiowo przez całą sekcję cewkową C. Powierzchnia 614 jest osiowym zewnętrznym końcem sekcji cewkowej C. Element 602 jest elementem dystansowym cewki, który otacza sekcję cewkową C. Powierzchnia 603 jest m elementem dystansowym. Element 604 podtrzymuje przewody (niepokazane), które są połączone z końcami uzwojenia cewki sekcji cewkowej C. Element 605 jest zewnętrzną powierzchnią szpulki cewki. Element 606 jest powierzchnią, wokół której są nawinięte przewody sekcji cewkowej C. Elementem 608 są przewody zawierające sekcję cewkową C.Figure 6 shows a drive component D that has a coil section or coil component C and a magnet section or magnet component M. The coil section C is shown as having a screw end 601 (not shown) that extends axially through the entire coil section C. Surface 614 is the axial outer end of the coil section C. Feature 602 is a coil spacer that surrounds the coil section C. Area 603 is a spacer. Feature 604 supports wires (not shown) that connect to the ends of the coil winding of coil section C. Feature 605 is the outer surface of the coil spool. Feature 606 is the surface around which the conductors of the coil section C. are wound. Feature 608 is the conductors containing the coil section C.

W skład prawej sekcji magnesowej wchodzi zwora 609, cylindryczny wspornik magnesowy 610, który otacza wewnętrzny magnes, powierzchnia przejściowa 612, przeciwwaga i wsporniki 613 magnesu oraz powierzchnia 611 na lewym końcu wspornika 613 magnesu.The right magnet section includes an armature 609, a cylindrical magnet support 610 that surrounds the inner magnet, a transition surface 612, a counterweight and magnet supports 613, and a surface 611 at the left end of the magnet support 613.

W trakcie używania cewka 608 jest zasilana sinusoidalnym sygnałem z zespołu elektronicznego 120 miernika przewodami 110. Pole wytwarzane przez zasilaną cewkę 608 współdziała z polem magnetycznym na końcu magnesu w celu wywołania osiowego ruchu elementu cewkowego C i elementu magnesowego M w przeciwnych fazach pod wpływem sygnału zasilającego z zespołu elektronicznego 120 miernika. W trakcie tego działania, prawa część końcowa elementu cewkowego C na fig. 6 zawierająca cewkę 608 i powierzchnia 607 poruszają osiowo tam i z powrotem zworę 609 magnesu. Jak pokazano na fig. 8, górna powierzchnia elementu dystansowego 602 cewki jest przymocowana do dolnej powierzchni rurki przepływowej 301. W podobny sposób górna powierzchnia wspornika 610 magnesu jest przymocowana do dolnej powierzchni rurki przepływowej 302. Oscylacyjny ruch elementu cewkowego i elementu magnesowego elementu napędowego D powoduje podobny ruch oscylacyjny rurek przepływowych 301 i 302 w celu wprawienia ich w drgania w przeciwnych fazach pod wpływem sygnału napędowego na ścieżce 110.In use, coil 608 is energized with a sinusoidal signal from meter electronics 120 through conductors 110. The field produced by energized coil 608 interacts with a magnetic field at the end of a magnet to cause coil C and magnet element M to move axially in opposite phases upon the drive signal from meter electronic assembly 120. In this operation, the right end portion of the coil element C in Figure 6 including the coil 608 and the surface 607 axially back and forth the armature 609 of the magnet. As shown in Figure 8, the top surface of the coil spacer 602 is attached to the bottom surface of the flow tube 301. In a similar manner, the top surface of the magnet support 610 is attached to the bottom surface of the flow tube 302. The oscillating movement of the coil and the magnet member of the driver D causes similar oscillating movement of the flow tubes 301 and 302 to oscillate them in opposite phases due to a drive signal on path 110.

Na figurze 7 przedstawiono rurki przepływowe 301 i 302 w przekroju poprowadzonym wokół ich środkowej części osi wzdłużnej jak również przekrój przez elementy elementu cewkowego C, elementu magnesowego M, elementu napędowego D. Górna powierzchnia elementu dystansowego cewki 602 jest przymocowana do dolnej powierzchni rurki przepływowej 301. Górna powierzchnia elementu wspornikowego 610 magnesu jest przymocowana do dolnej powierzchni rurki przepływowej 302. Element dystansowy cewki 602 i wspornik magnesowy 610 mogą być przymocowane do rurek przepływowych techniką lutowania twardego i/lub spawania punktowego. Wewnątrz dystansowego elementu 602 cewki znajduje się śruba 701 z końcem 601, która biegnie do wewnątrz przez element dystansowy 603 i kończy się w elemencie 606. Element 606 jest przymocowany do elementu 704, który zawiera powierzchnię, wokół której jest nawinięta cewka 608 z fig. 6.Figure 7 shows the flow tubes 301 and 302 as a cross section taken about their center of the longitudinal axis as well as a section through the elements of the coil element C, the magnet element M, the drive element D. The upper surface of the coil spacer 602 is attached to the lower surface of the flow tube 301. The top surface of the magnet support member 610 is attached to the bottom surface of the flow tube 302. Coil spacer 602 and the magnet support 610 may be attached to the flow tubes by brazing and / or spot welding. Inside the coil spacer 602 is a screw 701 with an end 601 that extends inward through the spacer 603 and ends at the component 606. The component 606 is attached to the component 704 which includes a surface around which the coil 608 of Fig. 6 is wound. .

Element magnesowy M elementu napędowego D zawiera na swoim zewnętrznym prawym końcu element 702. Lewy koniec magnesu M ma postać elementu 703; środkowa część magnesu M jest elementem 710. Prawa część stanowiąca element 702 znajduje się wewnątrz przeciwwagi 613. Kiedy cewka składowa C elementu napędowego D jest zasilana, prawa część elementu cewkowego C i lewa część 703 elementu magnesowego M drgają osiowo do wewnątrz i na zewnątrz względem siebie i takie działanie powoduje podobne drgania do wewnątrz i na zewnątrz rurek przepływowych 301 i 302.The magnetic element M of the drive element D comprises an element 702 at its right outer end. The left end of the magnet M is formed as an element 703; center of magnet M is element 710. Right portion 702 is inside counterweight 613. When component coil C of drive D is energized, right portion C and left portion 703 of magnet M vibrate axially inward and outward relative to each other. and this action causes similar vibrations inward and outward of the flow tubes 301 and 302.

Kiedy element napędowy D wprawia w drgania rurki przepływowe 301 i 302, rurka przepływowa 301 drga wokół osi zginania W', przy czym równocześnie rurka przepływowa 302 drga wokół osi zginania W. Pokazano to wyraźniej na fig. 4 i 5. Linia pionowa 716 znajduje się W płaszczyźnie równowagi dla rurki przepływowej 301. W płaszczyźnie równowagi i linii pionowej 716 znajduje się oś zginania W', przy czym płaszczyzna ta jest równoległa do płaszczyzny symetrii 708. Pionowa linia 717 znajduje się w płaszczyźnie równowagi dla rurki przepływowej 302. W płaszczyźnie równowagi z liniąWhen the drive element D vibrates the flow tubes 301 and 302, the flow tube 301 vibrates about the bend axis W 'while the flow tube 302 vibrates about the bend axis W. This is shown more clearly in Figures 4 and 5. A vertical line 716 is shown. In the equilibrium plane for the flow tube 301. There is a bending axis W 'in the equilibrium plane and the vertical line 716, the plane is parallel to the symmetry plane 708. The vertical line 717 is in the equilibrium plane for the flow tube 302. In the equilibrium plane z line

PL 216 207 B1 pionową 717 znajduje się oś zginania W, przy czym płaszczyzna ta jest również równoległa do płaszczyzny symetrii 708, która znajduje się w połowie odległości pomiędzy płaszczyznami równowagi zawierającymi pionowe linie 716 i 717.In vertical 717 there is a bending axis W, this plane also being parallel to a symmetry plane 708 which is halfway between the equilibrium planes containing the vertical lines 716 and 717.

Rurki przepływowe 301 i 302 drgają podobnie jak kamerton wokół ich odpowiednich osi zginania W' i W. Jednakże, same dwie rurki przepływowe nie są strukturą doskonale wyważoną dynamicznie i dlatego można przyjąć, że wytwarzają niski poziom niepożądanych drgań wewnątrz przepływomierza Coriolisa, którego stanowią część.The flow tubes 301 and 302 vibrate like a tuning fork about their respective bending axes W 'and W. However, the two flow tubes themselves are not a dynamically perfectly balanced structure and therefore may be assumed to produce a low level of undesirable vibration within the Coriolis flowmeter of which they are part.

Na figurze 7 pokazano osie zginania W' i W usytuowane nieco wewnętrznie w stosunku do osi centralnych 706 i 707 rurek przepływowych 301 I 302. Te osie zginania W' i W znajdują się często na osiach centralnych 706 i 707 rurek przepływowych. Jednakże, według niniejszego wynalazku, jak pokazano na fig. 7, osie zginania W' i W są pokazane w pewnym odstępie od osi centralnych 706 i 707 rurek przepływowych, ze względu na masę i sztywność struktur, do których są przymocowane. Środki mas 712 i 715 rurek przepływowych (pomijając przymocowane elementy) znajdują się na osiach centralnych 706 i 707 rurek. Ponieważ rurki wyginają się do wewnątrz, ich środki masy 715 i 712 przemieszczają się po obwodowych drogach wokół osi zginania W' i W. Zatem, można zauważyć, że w miarę jak środki mas zbliżają się do swoich odpowiednich płaszczyzn równowagi 716 i 717, również one przemieszczają się nieco ku górze. Podobnie, w miarę jak środki masy 715 i 712 rurek przepływowych przemieszczają się od swoich odpowiednich płaszczyzn równowagi 716 i 717, przemieszczają się one w dół. O ile nie zostaną zrównoważone, ten pionowy ruch środków masy 715 i 712 rurek mógłby spowodować wstrząsy miernika w kierunku Y.Figure 7 shows the bending axes W 'and W positioned somewhat inward with respect to the center axes 706 and 707 of the flow tubes 301 and 302. These bending axes W' and W are often found on the center axes 706 and 707 of the flow tubes. However, in accordance with the present invention, as shown in Fig. 7, the bending axes W 'and W are shown spaced apart from the center axes 706 and 707 of the flow tubes due to the mass and stiffness of the structures to which they are attached. The centers of the masses 712 and 715 of the flow tubes (excluding the attached items) are located on the center axes of the tubes 706 and 707. As the tubes bend inward, their centers of mass 715 and 712 move along circumferential paths about the bending axes W 'and W. Thus, it can be seen that as the centers of mass approach their respective equilibrium planes 716 and 717, they too they move slightly upwards. Similarly, as the mass centers 715 and 712 of the flow tubes move away from their respective equilibrium planes 716 and 717, they move downward. Unless balanced, this vertical movement of the tubing centers of mass 715 and 712 could cause the meter to shake in the Y direction.

Element napędowy typowego przepływomierza również ma masę, która jest dynamicznie niewyważona, kiedy jest przymocowana do rurek przepływowych typowego przepływomierza Coriolisa. Taki element napędowy pokazano na fig. 2 i można go zobaczyć jako zawierający pierwszą strukturę 220, która jest przymocowana do pierwszej rurki przepływowej i drugą strukturę 210, która jest przymocowana do drugiej rurki przepływowej. Taki element napędowy dodaje znaczną masę do struktury drgającej rurek przepływowych. Również ten element napędowy dodaje masę w taki sposób, że całość tej masy znajduje się w przestrzeni pomiędzy dwiema rurkami przepływowymi. W skład tej masy wchodzą elementy 204, 203, 205, 213 i 214 elementu napędowego z fig. 2.The driver of a conventional flowmeter also has a mass that is dynamically unbalanced when attached to the flow tubes of a conventional Coriolis flowmeter. Such a drive member is shown in Fig. 2 and can be seen comprising a first structure 220 that is attached to the first flow tube and a second structure 210 that is attached to the second flow tube. Such a drive element adds considerable mass to the vibrating structure of the flow tubes. Also, this drive element adds mass such that all of this mass is in the space between the two flow tubes. This mass includes the elements 204, 203, 205, 213 and 214 of the drive element of Fig. 2.

Jeżeli struktura elementu napędowego z fig. 2 zostałaby dodana do rurek przepływowych 301, 302, zamiast elementu napędowego według wynalazku, istnieje prawdopodobieństwo, że przepływomierz pozostałby niezrównoważony, ponieważ środki mas elementów elementu napędowego z fig. 2 znalazłyby się pomiędzy środkami promieniowymi, tj. osiami centralnymi 706 i 707 rurek przepływowych 301 i 302. Te środki masy leżałyby daleko od wewnętrznej strony płaszczyzny równowagi 716 i 717. Ze względu na to położenie, środki masy elementów elementu napędowego mogłyby przemieścić się w dół, kiedy rurki przemieszczałyby się ku sobie i w górę, kiedy przemieszczałyby się od siebie. Mogłoby to skasować niewyważenie dynamiczne w kierunku y samych rurek, ale, niestety, w przypadku znanych dotychczas elementów napędowych, efekt odsadzenia elementu napędowego przewyższa efekt odsadzenia środka masy rurki przepływowej od płaszczyzny równowagi. To niewyważenie dynamiczne mogłoby z kolei wytworzyć znaczną ilość niepożądanych drgań w takim przepływomierzu.If the drive member structure of Fig. 2 were added to the flow tubes 301, 302 instead of the drive member of the invention, it is likely that the flow meter would remain unbalanced because the centers of mass of the drive member elements of Fig. 2 would be between radial centers, i.e., axes. the centerlines 706 and 707 of the flow tubes 301 and 302. These centers of mass would lie far from the inner side of the equilibrium plane 716 and 717. Due to this position, the centers of mass of the driver components could move downward as the tubes moved toward each other and upward. when they would move away from each other. This could cancel the dynamic imbalance in the y direction of the tubes themselves, but unfortunately with hitherto known drive elements, the effect of the driver element being offset exceeds that of the center of mass of the flow tube away from the equilibrium plane. This dynamic imbalance could in turn create a significant amount of undesirable vibration in such a flowmeter.

Element napędowy D według wynalazku zawiera element cewkowy C i element magnesowy M, które są przymocowane do dolnej części odpowiedniej jednej z rurek przepływowych 301 i 302 w taki sposób, aby umożliwić rurkom przepływowym działanie z minimalnymi niepożądanymi drganiami. Osiąga się to według wynalazku konstruując, wytwarzając i konfigurując element cewkowy C i element magnesowy tak, że każdy z nich zawiera dynamicznie wyważoną strukturę mającą równe i identyczne właściwości bezwładnościowe. Elementy są przymocowane indywidualnie do dolnej części rurki przepływowej 301 i 302. Są one usytuowane w osiowym zestrojeniu ze sobą tak, że magnes ma wspólną oś centralną, która umożliwia dwóm elementom drgania w przeciwnych fazach wzdłuż ich wspólnej osi. Przymocowanie napędowego elementu cewkowego C z jego środkiem masy 718 do rurki przepływowej 301 z jej środkiem masy 715 wytwarza łączny środek masy 727, który leży na płaszczyźnie równowagi 716. Podobnie, przymocowanie napędowego elementu magnesowego M z jego środkiem masy 713 do rurki przepływowej 302 z jej środkiem masy 712 wytwarza łączny środek masy 714, który leży na płaszczyźnie równowagi 717. Umieszczenie łącznych środków masy na płaszczyznach równowagi 716 i 717 zapewnia, że dodatkowe elementy nie zakłócają równowagi wibracyjnej miernika, a zatem nie wytwarzają żadnych niepożądanych drgań w kierunku Y.The drive element D of the invention comprises a coil element C and a magnet element M, which are attached to the bottom of the respective one of the flow tubes 301 and 302 in such a way as to allow the flow tubes to operate with minimum undesirable vibration. This is achieved in accordance with the invention by constructing, fabricating and configuring the coil element C and the magnet element such that each comprises a dynamically balanced structure having equal and identical inertia properties. The elements are attached individually to the lower portion of the flow tube 301 and 302. They are arranged in axial alignment with each other such that the magnet has a common central axis which allows the two elements to vibrate in opposite phases along their common axis. Attaching the drive coil C with its center of mass 718 to the flow tube 301 with its center of mass 715 produces a combined center of mass 727 that lies on the equilibrium plane 716. Likewise, attaching the drive magnet M with its center of mass 713 to the flow tube 302 from therein. The center of mass 712 produces a combined center of mass 714 which lies on the equilibrium plane 717. The placement of the combined centers of mass on the equilibrium planes 716 and 717 ensures that the additional elements do not disturb the vibratory balance of the meter and therefore do not generate any undesirable vibration in the Y direction.

PL 216 207 B1PL 216 207 B1

Element cewkowy C i element magnesowy M elementu napędowego są skonstruowane, wytwarzane i skonfigurowane tak, żeby miały właściwości wibracyjne opisane poniżej. Po pierwsze, masa elementu cewkowego C jest wykonana tak, żeby była równa masie elementu magnesowego M elementu napędowego D. Środek masy 718 cewki i środek masy 713 magnesu są takie, żeby znajdowały się w równej odległości od osi zginania W' i W. Następnie, moment bezwładności jest skonfigurowany dla elementu cewkowego C i elementu magnesowego M tak, żeby moment bezwładności każdego z nich był w przybliżeniu równy. Moment bezwładności każdego z tych elementów może być wyrażony wzorem:The coil element C and the magnet element M of the drive element are designed, manufactured and configured to have the vibration properties described below. First, the mass of the coil element C is made to be equal to the mass of the magnet M of the drive element D. The coil center of mass 718 and the magnet center of mass 713 are such that they are equidistant from the bending axes W 'and W. Then, the moment of inertia is configured for the coil element C and the magnet element M such that the moment of inertia of each is approximately equal. The moment of inertia of each of these elements can be expressed by the formula:

I = I r3 · δη (4) gdzie: I = moment bezwładności elementu, m = masa każdego elementu przyrostowego, r = odległość każdego elementu przyrostowego od środka masy elementu.I = I r 3 · δη (4) where: I = moment of inertia of element, m = mass of each incremental element, r = distance of each incremental element from the center of mass of the element.

W końcu, środek masy każdego elementu napędowego, tj. elementu cewkowego C i elementu magnesowego M jest umieszczony tak, żeby łączne środki masy każdego elementu napędowego i odpowiadającej mu rurki przepływowej znajdowały się na płaszczyznach równowagi 716 i 717. Skonstruowanie elementu napędowego według tych zasad zapewnia dynamicznie wyważoną strukturę, która umożliwia wprawianie rurek przepływowych w drgania w przeciwnych fazach z równoczesnym unikaniem wytwarzania niepożądanych drgań.Finally, the center of mass of each actuator, i.e., coil C and magnet M, is positioned such that the combined centers of mass of each actuator and its corresponding flow tube are on the equilibrium planes 716 and 717. Constructing the actuator according to these principles ensures a dynamically balanced structure that allows the flow tubes to vibrate in opposite phases while avoiding the generation of undesirable vibrations.

Na figurze 8 przedstawiono szczegóły elementu napędowego D z fig. 6 i 7, kiedy jest przymocowany do dolnych części rurek przepływowych 301 i 302. Na fig. 8 pokazano koniec 601 śruby, która przechodzi przez element cewkowy (cewkę). Ponadto, pokazano na nim powierzchnię końcową 614 sekcji cewkowej i pokrywę 602 elementu dystansowego cewki, powierzchnię 603 cewki, zacisk 604 przewodów. Na fig. 8 pokazano również elementy 609, 610, 612 i 613 elementu magnesowego M. Na fig. 8 pokazano przewody 806 i 807 wychodzące ze wspornika 802 do końcówek 604 cewki. Przewody 806 i 807 są połączone przewodami 110 (nie pokazanymi) w celu doprowadzania sygnału zasilającego 110 z zespołu elektronicznego 120 miernika do sekcji cewkowej C. Wsporniki 801, 802, 803, 804 i 805 są wspornikami montażowymi do podtrzymywania przewodów 806 i 807. Element dystansowy 610 magnesu jest przymocowany do dolnej części rurki przepływowej 302 w taki sam sposób jak element dystansowy 602 cewki jest przymocowany do dolnej części rurki przepływowej 301.Figure 8 shows details of the driver D of Figures 6 and 7 when attached to the lower portions of the flow tubes 301 and 302. Figure 8 shows the end 601 of a screw that passes through the coil element. In addition, it shows the end surface 614 of the coil section and the coil spacer cover 602, the coil surface 603, the wire clip 604. Fig. 8 also shows elements 609, 610, 612, and 613 of magnet element M. Fig. 8 shows conductors 806 and 807 extending from support 802 to coil terminals 604. Wires 806 and 807 are connected by wires 110 (not shown) for delivering a power signal 110 from meter electronics 120 to coil section C. Brackets 801, 802, 803, 804, and 805 are mounting brackets for supporting wires 806 and 807. Spacer. 610 of the magnet is attached to the bottom of the flow tube 302 in the same way as the coil spacer 602 is attached to the bottom of the flow tube 301.

Opis fig. 9Description of Fig. 9

Na figurze 9 pokazano kolejne szczegóły przetworników przesunięcia RPO i LPO z fig. 3, przymocowanych do górnej części rurek przepływowych 301 i 302. Każdy z przetworników przesunięcia ma element cewkowy C i element magnesowy M w taki sam sposób, jak w elemencie napędowym D. Element cewkowy C ma element dystansowy 315 przymocowany do górnej części rurki przepływowej 301; element magnesowy M ma element dystansowy 316 przymocowany do górnej części rurki przepływowej 302. Przetwornik przesunięcia RPO ma przewody 907, które są połączone ze ścieżkami przewodzącymi 111 i 111' z fig. 1 za pomocą środków nie pokazanych szczegółowo na fig. 9. Przewody te są podtrzymywane za pomocą wspornika 906. Element cewkowy C ma element 902 i 904 do podtrzymywania przewodów cewki, jak również ma ponadto osiowo wewnętrzną powierzchnię końcową 903. Element magnesowy M ma wewnętrzną część końcową 905, która odpowiada elementowi 609 elementu magnesowego M z fig. 6.Figure 9 shows further details of the pickoffs RPO and LPO of Figure 3 attached to the top of the flow tubes 301 and 302. Each pickoff has a coil element C and a magnet element M in the same manner as in the driver D. coil C has a spacer 315 attached to the top of the flow tube 301; the magnet M has a spacer 316 attached to the top of the flow tube 302. The RPO pickoff has leads 907 that are connected to the conductive tracks 111 and 111 'of Fig. 1 by means not shown in detail in Fig. 9. supported by a bracket 906. The coil element C has members 902 and 904 for supporting the coil conductors, and also further has an axially inner end surface 903. The magnet member M has an inner end portion 905 which corresponds to member 609 of the magnet member M in Fig. 6.

Przetworniki przesunięcia RPO i LPO są skonstruowane, skonfigurowane i wykonane w taki sam sposób jak opisano dla elementu napędowego tak, że każdy element ma równe masy, środki mas na płaszczyznach równowagi i równe momenty bezwładności. Zapewnia to, że części przetworników przesunięcia zawierają dynamicznie wyważone struktury, które mogą być przymocowane do rurek przepływowych jak pokazano tak, żeby umożliwić działanie rurek przepływowych w sposób, który nie wytwarza niepożądanych drgań.The RPO and LPO pickoffs are constructed, configured, and fabricated in the same manner as described for the drive component such that each component has equal masses, centers of mass on the equilibrium planes, and equal moments of inertia. This ensures that the pick-off transducer portions contain dynamically balanced structures that can be attached to the flow tubes as shown so as to allow the flow tubes to operate in a manner that does not generate undesired vibration.

Wyraźnie można zrozumieć, że zastrzeżony wynalazek nie ma być ograniczony do opisu zalecanego przykładu wykonania wynalazku, ale obejmuje inne modyfikacje i odmiany mieszczące się w zakresie istoty idei według wynalazku.It is clearly understood that the claimed invention is not intended to be limited to the description of the preferred embodiment of the invention, but that other modifications and variations are within the scope of the spirit of the invention.

Claims (11)

Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Przepływomierz Coriolisa, w skład którego wchodzą pierwsza rurka przepływowa i druga rurka przepływowa, wprawiane w drgania w przeciwnych fazach wokół płaszczyzny symetrii, układ napę121. Coriolis flowmeter consisting of a first flow tube and a second flow tube, vibrated in opposite phases around the plane of symmetry, a tension system. PL 216 207 B1 dowy wprawiający w drgania każdą z rurek przepływowych wokół osi zginania łączących węzły końcowe każdej rurki przepływowej, pierwsze elementy wibrujące zawierające pierwszy wibrujący element układu napędowego, korzystnie element cewkowy, przymocowany do pierwszej rurki przepływowej, drugie elementy wibrujące zawierające drugi wibrujący element układu napędowego, korzystnie element magnesowy, przymocowany do drugiej rurki przepływowej, przy czym pierwszy wibrujący element układu napędowego i drugi wibrujący element układu napędowego mają równoważne wymiary i takie położenia, w których moment bezwładności pierwszej rurki przepływowej plus pierwszy wibrujący element układu napędowego jest w przybliżeniu równy momentowi bezwładności drugiej rurki przepływowej plus drugi wibrujący element układu napędowego, znamienny tym, że oś zginania (W) pierwszej rurki przepływowej (301) i łączny środek masy (727) pierwszej rurki przepływowej (301) plus pierwszy wibrujący element układu napędowego; korzystnie zawierający element cewkowy (C) leżą na pierwszej płaszczyźnie równowagi (716), równoległej do płaszczyzny symetrii (708) oraz oś zginania (W') drugiej rurki przepływowej (302) i łączny środek masy (714) drugiej rurki przepływowej (301) plus drugi wibrujący element (M) układu napędowego, korzystnie zawierający element magnesowy (M), leżą na drugiej płaszczyźnie równowagi (717), równoległej do płaszczyzny symetrii (708).Each flow tube vibrates about the bending axis connecting the end nodes of each flow tube, first vibrating members including a first vibrating drive system member, preferably a coil member attached to the first flow tube, second vibrating members including a second vibrating drive system member of the drive system, preferably a magnet attached to the second flow tube, the first vibrating component of the drive system and the second vibrating component of the drive system having equivalent dimensions and positions such that the moment of inertia of the first flow tube plus the first vibrating component of the drive system is approximately equal to the moment of inertia of the first flow tube plus the first vibrating component of the drive system. of the inertia of the second flow tube plus a second vibrating drive system component characterized in that the bending axis (W) of the first flow tube (301) and the combined center of mass (727) of the first flow tube (301) plus the first vibrating system component n driving; preferably including the coil element (C) lie on a first equilibrium plane (716) parallel to the symmetry plane (708) and the bending axis (W ') of the second flow tube (302) and the combined center of mass (714) of the second flow tube (301) plus the second vibrating element (M) of the drive system, preferably including a magnet (M), lie on a second equilibrium plane (717) parallel to the symmetry plane (708). 2. Przepływomierz Coriolisa według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwsze i drugie wibrujące elementy układu napędowego są tak zwymiarowane, żeby miały w przybliżeniu równe masy.2. The Coriolis flow meter of claim 1; The method of claim 1, characterized in that the first and second vibrating components of the drive system are dimensioned to have approximately equal masses. 3. Przepływomierz Coriolisa według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy wibrujący element układu napędowego zawiera element cewkowy (C) elementu napędowego, przymocowany do pierwszej rurki przepływowej (301), zaś drugi wibrujący element układu napędowego zawiera element magnesowy (M) elementu napędowego, przymocowany do drugiej rurki przepływowej (302) i współosiowo zestrojony z elementem cewkowym (C).3. A Coriolis flow meter as defined in claim 3; The drive system as claimed in claim 1, wherein the first vibrating drive system member includes a driver coil member (C) attached to the first flow tube (301), and the second vibrating drive system member includes a drive member magnet (M) attached to the second flow tube (301). 302) and coaxially aligned with the coil element (C). 4. Przepływomierz Coriolisa według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwsze elementy wibrujące zawierają ponadto pierwszy element przetwornika przesunięcia (602) oraz drugie elementy wibrujące zawierają drugi element przetwornika przesunięcia (610).4. The Coriolis flow meter of claim 1; The vibration device of claim 1, wherein the first vibration members further include a first pickoff member (602) and the second vibration members include a second pickoff member (610). 5. Przepływomierz Coriolisa według zastrz. 4, znamienny tym, że pierwszy element przetwornika przesunięcia (602) jest przymocowany do pierwszej rurki przepływowej (301) oraz drugi element przetwornika przesunięcia (610) jest przymocowany do drugiej rurki przepływowej (302).5. The Coriolis flow meter of claim 1, The method of claim 4, wherein the first pickoff element (602) is attached to the first flow tube (301) and the second pickoff element (610) is attached to the second flow tube (302). 6. Przepływomierz Coriolisa według zastrz. 5, znamienny tym, że pierwszy i drugi wibrujące elementy układu napędowego są tak zwymiarowane, że mają w przybliżeniu równe masy.6. The Coriolis flow meter of claim 1, The method of claim 5, characterized in that the first and second vibrating components of the drive system are dimensioned such that they have approximately equal masses. 7. Sposób wyważania przepływomierza Coriolisa zawierającego pierwszą rurkę przepływową i drugą rurkę przepływową wprawiane w drgania w przeciwnych fazach wokół płaszczyzny symetrii, układ napędowy do wprawiania w drgania każdej z rurek przepływowych wokół osi zginania, łączących węzły końcowe każdej rurki przepływowej, pierwsze wibrujące elementy, zawierające pierwszy wibrujący element układu napędowego, a także drugie wibrujące elementy zawierające drugi wibrujący element układu napędowego, który ma równoważne wymiary z wymiarami pierwszego wibrującego elementu układu napędowego, znamienny tym, że przymocowuje się za pomocą zgrzewania i/lub spawania pierwszy wibrujący element układu napędowego, korzystnie zawierający element cewkowy (C), do pierwszej rurki przepływowej (301) oraz drugi wibrujący element, korzystnie zawierający element magnesowy (M) do drugiej rurki przepływowej (302), przy czym ustala się położenie pierwszego elementu wibrującego układu napędowego, korzystnie zawierającego element cewkowy (C) i drugiego elementu wirującego układu napadowego, korzystnie zawierającego element magnesowy (M), w którym łączny środek masy (727) pierwszej rurki przepływowej (301) i pierwszego wibrującego elementu układu napędowego leży na pierwszej płaszczyźnie równowagi (716), równoległej do płaszczyzny symetrii (708) oraz łączny środek masy (714) drugiej rurki przepływowej (302) i drugiego wibrującego elementu układu napędowego leży na drugiej płaszczyźnie równowagi (717), równoległej do płaszczyzny symetrii (708), a ponadto moment bezwładności pierwszej rurki przepływowej (301) plus pierwszy wibrujący element układu napędowego jest w przybliżeniu równy momentowi bezwładności drugiej rurki przepływowej (302) plus drugi wibrujący element układu napędowego.A method of balancing a Coriolis flowmeter including a first flow tube and a second flow tube vibrated in opposite phases about a symmetry plane, drive system to vibrate each of the flow tubes about a bending axis, connecting the end nodes of each flow tube, first vibrating members, including a first vibrating component of the drive system, and a second vibrating element comprising a second vibrating element of the drive system having dimensions equivalent to those of the first vibrating element of the drive system, characterized in that the first vibrating element of the drive system is secured by welding and / or welding, preferably comprising a coil member (C) for the first flow tube (301) and a second vibrating member, preferably including a magnet (M) for the second flow tube (302), positioning the first vibrating member of the drive system, preferably including a coil element (C) and a second rotating panic system element, preferably including a magnet element (M), wherein the combined center of mass (727) of the first flow tube (301) and the first vibrating element of the drive system lies on the first equilibrium plane (716). parallel to the symmetry plane (708) and the combined center of mass (714) of the second flow tube (302) and the second vibrating component of the drive system lies on a second equilibrium plane (717) parallel to the symmetry plane (708), and the first flow tube moment of inertia (301) plus the first vibrating component of the drive system is approximately equal to the moment of inertia of the second flow tube (302) plus the second vibrating component of the drive system. 8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że ponadto wytwarza się pierwszy wibrujący element układu napędowego i drugi wibrujący element układu napędowego o w zasadzie równych masach.8. The method according to p. The method of claim 7, further comprising producing a first vibrating drive system element and a second vibrating drive system element with substantially equal masses. 9. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że ponadto przy mocowaniu pierwszego wibrującego elementu układu napędowego, korzystnie zawierającego element cewkowy (C), elementu napędowego do pierwszej rurki przepływowej (301) oraz mocowaniu drugiego wibrującego elementu ukłaPL 216 207 B1 du napędowego, zawierającego element magnesowy (M) elementu napędowego do drugiej rurki przepływowej (302) zestraja się go współosiowo z elementem cewkowym (C).9. The method according to p. The drive element of claim 7, further characterized in that, when securing the first vibrating element of the drive system, preferably including a coil element (C), the drive element to the first flow tube (301) and securing a second vibrating element of the drive system including a magnet element (M) the drive element for the second flow tube (302) is aligned coaxially with the coil element (C). 10. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że ponadto stosuje się pierwszy wibrujący element układu napadowego zawierający pierwszy element (602) przetwornika przesunięcia oraz drugi wibrujący element układu napędowego zawierający drugi element (610) przetwornika przesunięcia, przy czym mocuje się pierwszy element (602) przetwornika przesunięcia do pierwszej rurki przepływowej (301) oraz mocuje się drugi element (610) przetwornika przesunięcia do drugiej rurki przepływowej (302).10. The method according to p. The method of claim 7, further comprising a first vibrating panic device component comprising a first pickoff transducer component (602) and a second vibrating drive component component (610) comprising a second pickoff transducer component (610), securing the first pickoff transducer component (602) to the first. the flow tube (301); and the second pick-off transducer element (610) is attached to the second flow tube (302). 11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że wytwarza się pierwszy i drugi element (602, 610) przetwornika przesunięcia o w przybliżeniu równych masach.11. The method according to p. The method of claim 10, wherein the first and second pick-off transducer elements (602, 610) are of approximately equal masses.
PL380885A 2004-04-16 2004-04-16 Method and machine used in force equalization PL216207B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL380885A PL216207B1 (en) 2004-04-16 2004-04-16 Method and machine used in force equalization

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL380885A PL216207B1 (en) 2004-04-16 2004-04-16 Method and machine used in force equalization

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL380885A1 PL380885A1 (en) 2007-04-02
PL216207B1 true PL216207B1 (en) 2014-03-31

Family

ID=43014765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL380885A PL216207B1 (en) 2004-04-16 2004-04-16 Method and machine used in force equalization

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL216207B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
PL380885A1 (en) 2007-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5205474B2 (en) Coriolis flow meter with improved balance system
CA2522243C (en) Method and apparatus for force balancing of a coriolis flow meter
KR100987103B1 (en) Method and apparatus for force balancing
JP4939408B2 (en) Split balance weights to eliminate density effects on flow
KR101563863B1 (en) A flow meter including a balance member
KR101388637B1 (en) Method and apparatus for coupling a case to a vibrating flow meter
PL216207B1 (en) Method and machine used in force equalization
JP5753527B2 (en) Coriolis flow meter and method of operating the same
RU2351901C2 (en) Method and means for equalisation
RU2348906C2 (en) Parted counterpoising loads for elimination of density effect on measuring of flux rate
RU2316734C2 (en) Method and device for balancing coriolis flow meter
PL210330B1 (en) Method and apparatus for force balancing of a coriolis flow meter