RU125694U1

RU125694U1 - CORIOLIS FLOWMETER

Info

Publication number: RU125694U1
Application number: RU2012136035/28U
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Логиновский; Александр Владимирович Жестков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ЭлМетро Групп"
Priority date: 2012-08-21
Filing date: 2012-08-21
Publication date: 2013-03-10

Abstract

Кориолисов расходомер, содержащий помещенную в корпус систему из двух параллельных измерительных трубок, согнутых каждая в форме перевернутого основанием вверх со скругленными вершинами у основания равнобедренного треугольника, окончания боковых сторон которого, представляющие собой входы и выходы измерительных трубок, закреплены под углом к горизонтали и к друг другу в снабженном системой каналов для соединения измерительных трубопроводов с адаптирующими процесс фланцами манифолде, при этом на нижних концах измерительных трубок - обеих боковых сторонах треугольника - смонтированы ближе к манифолду перемычки для фиксации оси колебания трубок, в средней части основания треугольника, параллельного продольной оси манифолда, размещен элемент возбуждения, а в скругленных вершинах треугольника, представляющих собой точки максимума деформации трубок, смонтированы датчики измерения колебаний, отличающийся тем, что в центре основания треугольника, параллельного продольной оси манифолда, сформирован с выступом перегиб трубок, образующий две равные части, расположенные встречно под углом друг к другу.A Coriolis flowmeter comprising a system of two parallel measuring tubes placed in a housing, each bent in the form of an inverted triangle turned upside down with rounded peaks at the base of an isosceles triangle, the ends of which are the inputs and outputs of the measuring tubes fixed at an angle to the horizontal and to each other to a friend in a channel equipped with a system for connecting the measuring pipelines to the manifold adapting the process flanges, while at the lower ends of the measuring tubes - on both sides of the triangle - jumpers are mounted closer to the manifold to fix the axis of oscillation of the tubes, an excitation element is placed in the middle part of the base of the triangle parallel to the longitudinal axis of the manifold, and vibration measurement sensors mounted at rounded vertices of the triangle, which are the points of maximum deformation of the tubes, differ the fact that in the center of the base of the triangle parallel to the longitudinal axis of the manifold, a bend of the tubes is formed with a protrusion, forming two equal parts located counter at an angle to each other.

Description

Заявляемая полезная модель относится к расходомерам и может найти применение для измерения расхода жидкости или газа в напорных трубопроводах.The inventive utility model relates to flowmeters and may find application for measuring the flow of liquid or gas in pressure pipelines.

Известен Кориолисов расходомер, описанный в международном патенте №US00Re36376E по кл. G01F 1/84 с приоритетным номером PCT/US90/03284, з.08.06.1990, оп. 12.12.1990 и выбранный в качестве прототипа, (см. также основной патент США №5301557 по кл.G01F 1/84).Known Coriolis flowmeter described in international patent No. US00Re36376E CL. G01F 1/84 with priority number PCT / US90 / 03284, 08/08/1990, op. 12/12/1990 and selected as a prototype, (see also the main US patent No. 5301557 for CL G01F 1/84).

Известный расходомер выполнен с возможностью снижения влияния внешних воздействий за счет оптимального расположения датчиков измерения колебаний, используя модальный анализ измерительных трубок с определением шести режимов положения.The known flowmeter is configured to reduce the influence of external influences due to the optimal location of the vibration measurement sensors using a modal analysis of the measuring tubes with the determination of six position modes.

Известный Кориолисов расходомер (фиг.3 в описании к патенту №5301557) содержит помещенную в корпус 140 систему из двух параллельных измерительных трубок 112, согнутых каждая в форме перевернутого основанием вверх равнобедренного треугольника со скругленными вершинами у основания, окончания боковых сторон которого, представляющие собой входы и выходы измерительных трубок, закреплены в манифолде 232, образуя П-образную конструкцию с перекладиной в верхней части. Горизонтальная часть трубок 112 параллельна продольной оси манифолда 232. Манифолд 232 фиксирует положение трубок 112 и имеет систему каналов для соединения измерительных трубопроводов с адаптерами процесса, например, с фланцами 236. Манифолд 232 имеет форму цилиндра, сопряженного со стороны трубок с П-образным корпусом 230.На боковых сторонах измерительных трубок 112 смонтированы ближе к манифолду 232 перемычки 122, фиксирующие оси колебания трубок, в середине их горизонтальных частей размещены элемент 114 возбуждения колебаний, а в скругленных вершинах у основания треугольника (в точках максимума деформации трубки под воздействием кориолисовых сил) установлены датчики 118 измерения колебаний. Таким образом, датчики измерения колебаний расположены по краям верхней части трубок, а элемент возбуждения закреплен между ними по центру.Known Coriolis flowmeter (figure 3 in the description of patent No. 5301557) contains placed in the housing 140 a system of two parallel measuring tubes 112, each bent in the form of an inverted isosceles triangle with rounded vertices at the base, the ends of the sides of which are inputs and the outputs of the measuring tubes are fixed in the manifold 232, forming a U-shaped design with a crossbar in the upper part. The horizontal part of the tubes 112 is parallel to the longitudinal axis of the manifold 232. Manifold 232 fixes the position of the tubes 112 and has a system of channels for connecting the measuring pipelines with process adapters, for example, flanges 236. Manifold 232 has the shape of a cylinder mated from the tubes with a U-shaped body 230 .On the lateral sides of the measuring tubes 112, jumpers 122 are mounted closer to the manifold 232, fixing the oscillation axes of the tubes, an oscillation excitation element 114 is placed in the middle of their horizontal parts, and in rounded vertices ah at base of the triangle (at the points of maximum deformation of the tube under the influence of Coriolis forces) installed sensors 118 measure oscillations. Thus, the vibration measurement sensors are located at the edges of the upper part of the tubes, and the excitation element is fixed between them in the center.

За счет элементов возбуждения колебаний трубки приводятся в режим вынужденных колебаний на первой резонансной частоте. Жидкостные потоки, проходя через трубки, изменяют режим колебаний на резонансной частоте. Резонансная частота трубок зависит от полной массы трубок, и, следовательно, от плотности проходящей через них жидкости. Движение жидкости в трубках, при их колебаниях, приводит к возникновению сил Кориолиса, которые вызывают деформацию трубок.Due to the elements of the excitation of oscillations, the tubes are brought into forced oscillation at the first resonant frequency. Liquid flows passing through the tubes change the mode of oscillations at the resonant frequency. The resonant frequency of the tubes depends on the total mass of the tubes, and therefore on the density of the fluid passing through them. The movement of fluid in the tubes, when they fluctuate, leads to the emergence of Coriolis forces, which cause the deformation of the tubes.

Известный расходомер имеет высокую чувствительность, однако недостатком такой конструкции является неудовлетворительная виброустойчивость за счет недостаточно жесткой конструкции трубок.The known flow meter has high sensitivity, however, the disadvantage of this design is the unsatisfactory vibration resistance due to the insufficiently rigid design of the tubes.

Задачей заявляемой полезной модели является повышение виброустойчивости сенсора кориолисового расходомера при обеспечении высокой чувствительности.The objective of the claimed utility model is to increase the vibration resistance of the sensor of the Coriolis flowmeter while ensuring high sensitivity.

Поставленная задача решается тем, что в Кориолисовом расходомере, содержащем помещенную в корпус систему из двух параллельных измерительных трубок, согнутых каждая в форме перевернутого основанием вверх со скругленными вершинами у основания равнобедренного треугольника, окончания боковых сторон которого, представляющие собой входы и выходы измерительных трубок, закреплены под углом к горизонтали и к друг другу в снабженном системой каналов для соединения измерительных трубопроводов с адаптирующими процесс фланцами манифолде, при этом на нижних концах измерительных трубок - обеих боковых сторонах треугольника - смонтированы ближе к манифолду перемычки для фиксации оси колебания трубок, в средней части основания треугольника, параллельного продольной оси манифолда, между трубками размещен элемент возбуждения, а в скругленных вершинах треугольника, представляющих собой точки максимума деформации трубок, смонтированы датчики измерения колебаний, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, в центре основания треугольника, параллельного продольной оси манифолда, сформирован с выступом перегиб трубок, образующий две равные части, расположенные встречно под углом друг к другу.The problem is solved in that in a Coriolis flowmeter containing a system of two parallel measuring tubes placed in the housing, each bent in the form of a base turned upside down with rounded vertices at the base of an isosceles triangle, the ends of which are the inputs and outputs of the measuring tubes, fixed at an angle to the horizontal and to each other in a channel equipped with a system for connecting the measuring pipelines to the process adapting flanges of the manifold, at On the lower ends of the measuring tubes — on both sides of the triangle — jumpers are mounted closer to the manifold for fixing the axis of oscillation of the tubes, in the middle part of the base of the triangle parallel to the longitudinal axis of the manifold, an excitation element is placed between the tubes, and in the rounded vertices of the triangle, which are the maximum points tube deformations, vibration measurement sensors are mounted, ACCORDING TO THE USEFUL MODEL, in the center of the base of the triangle parallel to the longitudinal axis of the manifold, formed with a protrusion th bend tubes forming two equal parts disposed oppositely at an angle to each other.

Наличие перегиба снижает чувствительность к вибрации, однако жесткость конструкции в этом направлении не влияет на основные точностные показатели расходомера, что дает возможность повысить жесткость центральной части трубки, что в свою очередь позволяет уменьшить ее колебания под воздействием внешних сил (например, вибрации).The presence of kink reduces the sensitivity to vibration, however, the rigidity of the structure in this direction does not affect the main accuracy of the flowmeter, which makes it possible to increase the rigidity of the central part of the tube, which in turn allows to reduce its fluctuations under the influence of external forces (for example, vibration).

Технический результат - повышение жесткости измерительных трубок, обеспечивающее повышение виброустойчивости расходомера. Заявляемый Кориолисовый расходомер обладает новизной по сравнению с прототипом, отличаясь от него таким существенным признаком как наличие в центре горизонтального участка измерительных трубок перегиба-выступа с образованием двух равных частей, расположенных под углом друг к другу.The technical result is an increase in the stiffness of the measuring tubes, providing increased vibration resistance of the flow meter. The inventive Coriolis flowmeter has a novelty in comparison with the prototype, differing from it by such an essential feature as the presence in the center of the horizontal section of the measuring tubes of the bend-protrusion with the formation of two equal parts located at an angle to each other.

Заявляемый Кориолисов расходомер может найти широкое применение при измерении объема или массы жидкостей или газов путем пропускания их через измерительные устройства непрерывным потоком, а потому соответствует критерию «промышленная применимость»The inventive Coriolis flow meter can be widely used in measuring the volume or mass of liquids or gases by passing them through measuring devices in a continuous stream, and therefore meets the criterion of "industrial applicability"

Полезная модель иллюстрируется чертежами, где показаны на:The utility model is illustrated by drawings, which show:

фиг.1 - общий вид расходомера со снятым корпусом;figure 1 - General view of the flowmeter with the housing removed;

фиг.2 - графическое представление результатов конечного элементного расчета жесткости трубки кориолисового расходомера в направлении оси симметрии в прототипе и в заявляемом техническом решении.figure 2 is a graphical representation of the results of the final elemental calculation of the stiffness of the tube of the Coriolis flowmeter in the direction of the axis of symmetry in the prototype and in the claimed technical solution.

Расходомер содержит систему 1 из двух параллельных измерительных трубок 2 и 3, согнутых каждая в форме перевернутого основанием вверх со скругленными вершинами у основания равнобедренного треугольника, окончания боковых сторон которого, представляющие собой входы и выходы измерительных трубок 1, закреплены под углом к горизонтали и к друг другу в снабженном системой каналов для соединения измерительных трубопроводов манифолде 4 с адаптирующими процесс фланцами 5. На нижних концах измерительных трубок 2 и 3 - обеих боковых сторонах треугольника - смонтированы ближе к манифолду 4 перемычки 6 для фиксации оси колебания трубок 2 и 3. По оси симметрии А-А′ в средней части основания треугольника, параллельного продольной оси манифолда на измерительных трубках 2 и 3 выполнен небольшой перегиб с выступом, и размещен между ними элемент 7 возбуждения колебаний. В скругленных вершинах треугольника, представляющих собой точки максимума деформации под воздействием кориолисовых сил системы 1 измерительных трубок, размещены датчики 8 и 9 измерения колебаний.The flow meter contains a system 1 of two parallel measuring tubes 2 and 3, each bent in the form of an inverted base upside down with rounded peaks at the base of an isosceles triangle, the ends of which sides, which are the inputs and outputs of the measuring tubes 1, are fixed at an angle to the horizontal and to each other to a friend in a manifold 4 equipped with a system of channels for connecting the measuring pipes to the manifold 4 with process adapting flanges 5. At the lower ends of the measuring tubes 2 and 3, on both sides of the triangular bog - mounted 4 jumpers 6 closer to the manifold to fix the axis of oscillation of tubes 2 and 3. Along the axis of symmetry A-A ′ in the middle part of the base of the triangle parallel to the longitudinal axis of the manifold on the measuring tubes 2 and 3, a small bend with a protrusion was made, and placed between them element 7 excitation of oscillations. In the rounded vertices of the triangle, which are the points of maximum deformation under the influence of the Coriolis forces of the measuring tube system 1, sensors 8 and 9 of the vibration measurement are placed.

Устройство работает следующим образом. Измеряемая среда протекает через систему 1 измерительных трубок 2 и 3 в одном направлении. В системе трубок 2, 3 при этом возбуждаются колебания на первой резонансной частоте. Из-за колебаний, на среду, протекающую по трубкам 2 и 3, начинает действовать сила Кориолиса, действие которой передается на стенки трубок 2 и 3. Под воздействием силы Кориолиса измерительные трубки 2 и 3 начинают деформироваться и их деформация приводит к запаздыванию одной стороны (например 10) трубки относительно другой (например 11). Это запаздывание пропорционально массовому расходу среды через систему 1 трубок 2 и 3. Таким образом, измеряя время запаздывания одной стороны трубок от другой, можно оценивать расход через трубки 2 и 3.The device operates as follows. The measured medium flows through the system 1 of measuring tubes 2 and 3 in one direction. In the tube system 2, 3, vibrations are excited at the first resonant frequency. Due to fluctuations, the Coriolis force begins to act on the medium flowing through the tubes 2 and 3, the action of which is transmitted to the walls of the tubes 2 and 3. Under the influence of the Coriolis force, the measuring tubes 2 and 3 begin to deform and their deformation leads to a delay in one side ( for example 10) tubes relative to another (for example 11). This delay is proportional to the mass flow rate of the medium through the system 1 of tubes 2 and 3. Thus, by measuring the delay time of one side of the tubes from the other, it is possible to estimate the flow rate through tubes 2 and 3.

Если измерительные трубки 2 и 3 расходомера абсолютно одинаковы и симметричны, то действие внешних вибраций всего расходомера в целом может вызвать только совместное и одинаковое колебание измерительных трубок 2 и 3. Таким образом, в идеальном случае, внешние вибрации не должны влиять на время запаздывания сторон трубок. Фактически же невозможно создать абсолютно одинаковые и симметричные трубки, поэтому влияние внешней вибрации всегда есть.If the measuring tubes 2 and 3 of the flowmeter are absolutely identical and symmetrical, then the action of the external vibrations of the entire flowmeter as a whole can only cause the joint tubes of 2 and 3 to vibrate in the same way. Thus, ideally, external vibrations should not affect the delay time of the sides of the tubes . In fact, it is impossible to create absolutely identical and symmetrical tubes, so there is always the effect of external vibration.

В направлении оси симметрии трубки (А или А′) чувствительность к вибрации снижена за счет наличия перегиба-выступа, так как жесткость конструкции в этом направлении не влияет на основные точностные показатели расходомера. Для увеличения жесткости трубки в этом направлении сделан изгиб трубки в месте пересечения трубки с плоскостью симметрии А-А′ величиной 170-178 градусов. Как показывает расчет (см. рис 2), при изгибе 174 градуса жесткость трубки в направлении оси увеличивается на 13%.In the direction of the axis of symmetry of the tube (A or A ′), the sensitivity to vibration is reduced due to the presence of an inflection-protrusion, since the rigidity of the structure in this direction does not affect the basic accuracy of the flowmeter. To increase the stiffness of the tube in this direction, a bend of the tube was made at the intersection of the tube with the plane of symmetry A-A ′ of 170-178 degrees. As the calculation shows (see Fig. 2), with a bend of 174 degrees, the stiffness of the tube in the direction of the axis increases by 13%.

В сравнении с прототипом заявляемый расходомер является более виброустойчивым при сохранении необходимой точности измерений.In comparison with the prototype of the inventive flow meter is more vibration resistant while maintaining the necessary measurement accuracy.

Claims

A Coriolis flowmeter comprising a system of two parallel measuring tubes placed in a housing, each bent in the form of an inverted triangle turned upside down with rounded peaks at the base of an isosceles triangle, the ends of which are the inputs and outputs of the measuring tubes fixed at an angle to the horizontal and to each other to a friend in a channel equipped with a system for connecting the measuring pipelines to the manifold adapting the process flanges, while at the lower ends of the measuring tubes - on both sides of the triangle - jumpers are mounted closer to the manifold to fix the axis of oscillation of the tubes, an excitation element is placed in the middle part of the base of the triangle parallel to the longitudinal axis of the manifold, and vibration measurement sensors mounted at rounded vertices of the triangle, which are the points of maximum deformation of the tubes, differ in that in the center of the base of the triangle parallel to the longitudinal axis of the manifold, a bend of the tubes is formed with a protrusion, forming two equal parts located counter at an angle to each other.