RU2122182C1 - Device for measuring of mass flow rate of fluid materials - Google Patents
Device for measuring of mass flow rate of fluid materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2122182C1 RU2122182C1 SU4831711A RU2122182C1 RU 2122182 C1 RU2122182 C1 RU 2122182C1 SU 4831711 A SU4831711 A SU 4831711A RU 2122182 C1 RU2122182 C1 RU 2122182C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipeline
- phase
- pipelines
- support means
- measuring
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Известно, что проходящая через вибрирующий циркуляционный трубопровод жидкость вызывает образование сил Кориолиса, которые стремятся скрутить трубопровод в направлении, по существу поперечном направлению потока жидкости, а также и оси, вокруг которой происходит вибрирование или колебание. Известно также, что величина таких сил Кориолиса связана как с массовой скоростью потока проходящей по трубопроводу жидкости, так и с угловой скоростью, с которой происходит колебание трубопровода. It is known that a fluid passing through a vibrating circulation conduit causes the formation of Coriolis forces, which tend to twist the conduit in a direction substantially transverse to the direction of fluid flow, as well as the axis around which vibrations or vibrations occur. It is also known that the magnitude of such Coriolis forces is related both to the mass flow rate of the fluid passing through the pipeline and to the angular velocity at which the pipeline oscillates.
Одной из основных технических проблем, исторически связанной с попытками сконструировать и создать приборы для измерения массовой скорости потока Кориолиса, была необходимость либо точного измерения, либо точного регулирования угловой скорости вибрируемого трубопровода с таким расчетом, чтобы массовую скорость потока проходящей через трубопроводы жидкости можно было рассчитать на основе результатов измерения эффектов, вызываемых силами Кориолиса. Даже в том случае, когда имеется возможность с высокой степенью точности измерить или регулировать угловую скорость трубопровода для потока жидкости, то и тогда все еще оставалась другая важная техническая проблема, а именно проблема точного измерения величины эффектов, вызываемых силами Кориолиса. Эта проблема возникает, в частности, из-за того, что величина генерируемых сил Кориолиса будет очень небольшой по сравнению с другими силами, например, инерцией и демпфированием, и поэтому конечные вызываемые силой Кориолиса эффекты будут очень незначительными. Более того, из-за небольшой величины сил Кориолиса образующиеся от внешних источников эффекты, например, обусловленные близким расположением какого-то машинного оборудования или гидравлическими ударами в линиях транспортировки жидких сред вибрации, могут явиться главной причиной ошибочных определений массовых скоростей потока. Такие источники ошибок, как прерывности в циркуляционных трубах, недостаточно устойчивый монтаж самих труб, использование труб с явно недостаточным воспроизводимым изгибающим поведением из-за их специфических механических свойств и т.д. довольно часто полностью маскируют эффекты, вызываемые образованными силами Кориолиса, что естественно значительно снижает эффективность и практическую ценность использования приборов для измерения массового расхода. One of the main technical problems historically associated with attempts to design and create instruments for measuring the Coriolis mass flow rate was the need to either accurately measure or precisely control the angular velocity of the vibrated pipeline so that the mass flow rate of the liquid passing through the pipelines could be calculated on based on measurements of effects caused by Coriolis forces. Even in the case when it is possible to measure or adjust the angular velocity of the pipeline with a high degree of accuracy for the fluid flow, then another important technical problem still remained, namely the problem of accurately measuring the magnitude of the effects caused by the Coriolis forces. This problem arises, in particular, because the magnitude of the generated Coriolis forces will be very small compared to other forces, for example, inertia and damping, and therefore the final effects caused by the Coriolis force will be very small. Moreover, due to the small magnitude of the Coriolis forces, the effects generated from external sources, for example, due to the proximity of some machinery or hydraulic shocks in the lines of transporting liquid media, can be the main cause of erroneous determinations of the mass flow rates. Sources of errors such as discontinuities in the circulation pipes, insufficiently stable installation of the pipes themselves, the use of pipes with clearly insufficient reproducible bending behavior due to their specific mechanical properties, etc. quite often they completely mask the effects caused by the educated Coriolis forces, which naturally significantly reduces the efficiency and practical value of using mass flow meters.
Механическая конструкция и способ измерения, которые среди прочих преимуществ отличаются тем, что (а) устраняют необходимость в измерении или регулировании величины угловой скорости вибрирующего циркуляционного трубопровода в случае использования прибора для измерения массовой скорости потока Кориолиса; (б) совместно обеспечивают требуемые чувствительность и степень точности измерения эффектов, вызываемых силами Кориолиса, и (в) сводят к минимуму восприимчивость к многим ошибкам, которые были типичны для уже известных приборов для измерения массовой скорости потока, раскрываются в патентах США NN Re 31450, озаглавленном "Способ и устройство для измерения скорости потока" и выданным 29 ноября 1983 г., 4422338, озаглавленным "Способ и устройство для измерения скорости потока" и выданным 27 декабря 1983 г. и 4491025, озаглавленным "Устройство для измерения массовой скорости потока с параллельным потоком сил Кориолиса" и выданным 1 января 1985 г. Раскрываемые в этих патентах механические устройства объединяют изогнутые непрерывные циркуляционные трубопроводы, в которых нет чувствительных к давлению соединений или секций, например, сильфонов, резиновых соединительных элементов или прочих деформируемых в условиях давления частей. Эти циркуляционные трубопроводы прочно закрепляются на своих впускных и выпускных концах, причем их изогнутые части заделаны одним своим концом в опоре. Например, в устройствах для измерения скорости потока по упомянутым выше патентам трубопроводы привариваются или припаиваются твердым припоем к опоре, чтобы они колебались пружинистым образом вокруг осей, которые располагаются по существу рядом с цельными монтажными точками установки трубопроводов, или, как это описано в патенте США N 4491025, по существу в точках прочно закрепленных пластин, предназначенных для жесткого крепления двух или более трубопроводов в точках, расположенных перед монтажными точками. The mechanical design and the measurement method, which, among other advantages, differ in that (a) eliminate the need to measure or control the magnitude of the angular velocity of the vibrating circulation pipe in the case of using a device for measuring the Coriolis mass flow rate; (b) together provide the required sensitivity and accuracy of the measurement of effects caused by Coriolis forces, and (c) minimize the susceptibility to many errors that were typical of the already known instruments for measuring the mass flow rate, are disclosed in US patents NN Re 31450, entitled "Method and device for measuring the flow velocity" and issued November 29, 1983, 4422338, entitled "Method and device for measuring the flow velocity" and issued December 27, 1983 and 4491025, entitled "Device for measuring mass a new flow rate with a parallel flow of Coriolis forces and issued on January 1, 1985. The mechanical devices disclosed in these patents combine curved continuous circulating pipelines in which there are no pressure-sensitive joints or sections, for example, bellows, rubber connectors, or other deformable under conditions pressure parts. These circulating pipelines are firmly fixed at their inlet and outlet ends, and their curved parts are sealed with one of their ends in the support. For example, in flow rate measuring devices of the aforementioned patents, pipelines are welded or brazed to a support so that they oscillate in a springy manner around axes that are substantially adjacent to the integral mounting points of the piping installation, or, as described in US Pat. 4,491,025, essentially at the points of firmly fixed plates intended for rigidly fastening two or more pipelines at points located in front of the mounting points.
За счет придания подобной конфигурации циркуляционным трубопроводам и при каких-то условиях потока жидкости возникает механическая ситуация, в которой противодействующие образованным силам Кориолиса в вибрирующихся трубопроводах силы будут по существу линейными пружинящими силами. Силы Кориолиса, которым противодействуют по существу линейные пружинящие силы, отклоняют или скручивают вибрирующие трубопроводы, по которым проходит жидкость, вокруг осей, расположенных между и в основном на одинаковом расстоянии от тех частей упомянутых трубопроводов, в которых обнаруживаются силы Кориолиса. Величина подобных отклонений будет функцией величины образованных сил Кориолиса и линейных пружинящих сил, противодействующих образованным силам Кориолиса. Кроме того, эти прочно установленные непрерывные трубопроводы спроектированы таким образом, чтобы они имели резонансные частоты вокруг осей вибрации (которые располагаются по существу в точках расположения пластин жесткого крепления), причем эти частоты отличаются и предпочтительно должны быть ниже резонансных частот вокруг осей, относительно которых действуют силы Кориолиса. By imparting a similar configuration to the circulation pipelines and under some conditions of fluid flow, a mechanical situation arises in which the forces opposing the formed Coriolis forces in the vibrating pipelines are essentially linear spring forces. Coriolis forces, which are counteracted by essentially linear spring forces, deflect or twist the vibrating pipelines through which the fluid passes, around axes located between and basically at the same distance from those parts of the pipelines in which Coriolis forces are detected. The magnitude of such deviations will be a function of the magnitude of the formed Coriolis forces and the linear spring forces that counteract the formed Coriolis forces. In addition, these solidly installed continuous conduits are designed so that they have resonant frequencies around the axes of vibration (which are located essentially at the points where the rigid mount plates are located), these frequencies being different and preferably lower than the resonant frequencies around the axes relative to which they act Coriolis forces.
В соответствующей литературе уже были описаны различные специфические формы прочно закрепленных изогнутых циркуляционных трубопроводов. В частности, в патенте США N Re 31450, колонка 5, строки 10-11 описываются в общем-то U-образные трубопроводы, "которые снабжены опорами, которые по существу сходятся, расходятся или просто скошены". Известны также прямые прочно закрепленные трубопроводы, которые работают на основе тех же общих принципов, что и изогнутые трубопроводы. The relevant literature has already described various specific forms of firmly fixed curved circulation pipes. In particular, US Pat. No. Re 31,450,
Как уже отмечали выше, силы Кориолиса образуются тогда, когда жидкость проходит через трубопроводы, которые в этот момент начинают вибрировать или колебаться. Следовательно, в условиях потока жидкости одна часть такого трубопровода, на которую воздействуют силы Кориолиса, будет отклоняться (т. е. будет скручиваться), чтобы продвинуться вперед по направлению продвижения самого напорного трубопровода и как бы выйти вперед по отношению к другой части трубопровода, на которую в данный момент воздействуют силы Кориолиса. Временная или фазовая зависимость между тем, когда первая часть вибрирующего трубопровода, отклоненная силами Кориолиса, уже прошла предварительно выбранную точку на траектории вибрирования трубопровода, и до момента, когда вторая часть этого же трубопровода проходит соответствующую предварительно выбранную точку на этой же траектории, является функцией массовой скорости потока жидкости, проходящей через трубопровод. Эту временную разность можно измерить с помощью различных датчиков, в том числе с помощью оптических датчиков, которые раскрываются в уже упоминавшемся патенте США N Re 31450, с помощью электромагнитных датчиков скорости, которые описываются в патентах США NN 4422338 и 4491025, или с помощью датчиков позиции либо ускорения, которые также раскрываются в патенте США N 4422338. В патенте США N 4491025 описывается вариант двойного циркуляционного трубопровода с параллельными маршрутами потока жидкости и с датчиками для измерения временной разности. В этом последнем варианте используется конструкция прибора для измерения массовой скорости потока с силами Кориолиса, которая работает по принципу камертона. As already noted above, Coriolis forces are formed when the fluid passes through pipelines, which at this moment begin to vibrate or oscillate. Consequently, under conditions of fluid flow, one part of such a pipeline, which is affected by Coriolis forces, will deviate (i.e., twist) in order to advance forward in the direction of advancement of the pressure pipe itself and, as it were, go forward relative to the other part of the pipeline, which is currently being affected by Coriolis forces. The time or phase dependence between when the first part of the vibrating pipeline, deflected by the Coriolis forces, has already passed a preselected point on the pipeline vibration path, and until the second part of the same pipeline passes the corresponding preselected point on the same path, is a mass function fluid flow rate through the pipeline. This time difference can be measured using various sensors, including using optical sensors that are disclosed in the already mentioned US patent N Re 31450, using electromagnetic speed sensors, which are described in US patent NN 4422338 and 4491025, or using position sensors or accelerations, which are also disclosed in US Pat. No. 4,422,338. US Pat. No. 4,491,025 describes a variant of a double circulation pipe with parallel liquid flow paths and with sensors for measuring the time difference. In this latter embodiment, the design of the device is used to measure the mass flow velocity with Coriolis forces, which operates on the principle of a tuning fork.
В упомянутых выше конструкциях измерительного прибора датчики обычно устанавливаются в симметрично расположенных позициях вдоль впускных и выпускных частей циркуляционного трубопровода, которые гарантируют приемлемую чувствительность, которая и дает возможность соответствующим датчикам выполнять измерения, которые выдают результаты относительно массовой скорости потока с точностью в пределах ± 0,2%. In the aforementioned instrument designs, the sensors are usually mounted in symmetrical positions along the inlet and outlet parts of the circulation pipe, which guarantee acceptable sensitivity, which enables the respective sensors to perform measurements that give results relative to the mass flow rate with an accuracy of ± 0.2 %
Пользователи этих приборов вполне удовлетворены чувствительностью и степенью точности этих приборов, но хотели бы дальнейшего их совершенствования в плане их общей устойчивости, включая нулевую устойчивость, чтобы можно было свести к минимуму техобслуживание и профилактический ремонт этих приборов в заводских условиях, в частности повторную калибровку этих приборов. Как правило, неустойчивость измерительных приборов является результатом восприимчивости таких приборов к нежелательной передаче механической энергии от источников, которые будут внешними по отношению к этим приборам. Подобные воздействия могут также оказать отрицательное влияние на нулевую (т.е. измеренное значение без потока жидкой среды) устойчивость расходомеров или приборов для измерения массовой скорости потока. The users of these devices are quite satisfied with the sensitivity and degree of accuracy of these devices, but would like to further improve them in terms of their overall stability, including zero stability, so that maintenance and preventive repair of these devices in the factory can be minimized, in particular, recalibration of these devices . Typically, the instability of measuring devices is the result of the susceptibility of such devices to unwanted transmission of mechanical energy from sources that will be external to these devices. Such effects can also have a negative effect on the zero (i.e., measured value without flow of a liquid medium) stability of flowmeters or devices for measuring the mass flow rate.
Дальнейшим шагом на пути дальнейшего совершенствования таких трубопроводов является увеличение продолжительности сроков службы трубопроводов за счет еще большего сокращения возможных источников и причин усталостного разрушения. Точно также и создание герметичных воздухонепроницаемых корпусов для измерительных приборов расширит сферу их применения для работы с вредными и опасными материалами при довольно значительных давлениях, которые иногда могут достигать 1000 фунтов на кв. дюйм (70,3 кг/см2) или даже выше. Однако и в случае уравновешивания и сбалансирования достижимого номинального давления с соображениями себестоимости изготовления такого корпуса, его практическое использование в описанных выше ситуациях даст возможность поддерживать номинальное давление вокруг этого измерительного прибора по меньшей мере на уровне 300 фунтов на кв. дюйм (21,09 кг/см2) для трубопроводов с внешним диаметром примерно до 2,5 дюймов (63,5 мм), а для трубопроводов большего внешнего диаметра - на уровне до 150 фунтов на кв. дюйм (10,5 кг/см2).A further step towards the further improvement of such pipelines is to increase the pipeline service life by further reducing the possible sources and causes of fatigue failure. In the same way, the creation of airtight, airtight housings for measuring instruments will expand the scope of their application for working with hazardous and hazardous materials at fairly significant pressures, which can sometimes reach 1000 psi. inch (70.3 kg / cm 2 ) or even higher. However, even in the case of balancing and balancing the achievable nominal pressure with considerations of the cost of manufacturing such a housing, its practical use in the situations described above will make it possible to maintain the nominal pressure around this measuring device at least at 300 psi. inch (21.09 kg / cm 2 ) for pipelines with an external diameter of up to about 2.5 inches (63.5 mm), and for pipelines with a larger external diameter, up to 150 psi. inch (10.5 kg / cm 2 ).
Краткое изложение сущности изобретения. Summary of the invention.
Настоящее изобретение относится к улучшениям прибора для измерения массовой скорости потока, который отличается значительно более высокой общей устойчивостью, включая пониженную восприимчивость к воздействию внешних сил и повышенную нулевую устойчивость, пониженные характеристики перепада давления и повышенную стойкость к воздействию гидравлических давлений. Внесение ряда конструктивных изменений в приборы для измерения массовой скорости потока с силами Кориолиса, которые изготовляли по технологии одного или нескольких из упомянутых выше патентов, имело своим конечным результатом оптимизацию уже известных положительных признаков и рабочих характеристик. The present invention relates to improvements in an apparatus for measuring a mass flow rate that is characterized by significantly higher overall stability, including reduced susceptibility to external forces and increased zero stability, reduced differential pressure characteristics and increased resistance to hydraulic pressures. The introduction of a number of structural changes in the instruments for measuring the mass flow velocity with Coriolis forces, which were manufactured using the technology of one or more of the above patents, resulted in the optimization of the already known positive features and performance characteristics.
Настоящее изобретение относится к приборам для измерения массовой скорости потока с силами Кориолиса, которые включают в себя один или более трубопроводов, которые приводятся в колебательное движение или просто вибрируют на резонансной частоте трубопровода, содержащего протекающую по нему жидкость. Частота возбуждения поддерживается на этом резонансе с помощью системы обратной связи, которая более детально будет описана ниже и которая обнаруживает любое изменение в резонансном поведении заполненного жидкостью трубопровода в виде результата изменения массы жидкости, обусловленного изменениями в плотности жидкости. Трубопроводы этих приборов для измерения массовой скорости потока с силами Кориолиса (или просто потока Кориолиса) устанавливаются с таким расчетом, чтобы они колебались вокруг оси колебания, расположенной по существу в точках крепления трубопровода или в точке расположения пластин жесткого крепления. Резонансная частота колебания является частотой, прямо связанной с осью колебания. Циркуляционный трубопровод также деформируется (скручивается) вокруг второй оси, которая является той осью, вокруг которой отклоняется или скручивается трубопровод в ответ на силы Кориолиса, образуемые в результате прохождения потока жидкости через вибрирующий или колеблющийся трубопровод. Эта последняя ось, которая связана с вызываемыми силой Кориолиса отклонениями, будет по существу поперечна оси колебания. The present invention relates to devices for measuring mass flow velocity with Coriolis forces, which include one or more pipelines that are driven by vibrational motion or simply vibrate at the resonant frequency of the pipeline containing the fluid flowing through it. The excitation frequency is maintained at this resonance using a feedback system, which will be described in more detail below and which detects any change in the resonance behavior of a pipeline filled with liquid as a result of a change in the mass of the liquid due to changes in the density of the liquid. The pipelines of these instruments for measuring the mass flow velocity with Coriolis forces (or simply Coriolis flow) are installed so that they oscillate around the axis of oscillation, located essentially at the points of attachment of the pipeline or at the location of the plates of the rigid mount. The resonant frequency of the oscillation is the frequency directly related to the axis of the oscillation. The circulation pipe is also deformed (twisted) around the second axis, which is the axis around which the pipe is deflected or twisted in response to Coriolis forces generated as a result of the passage of a fluid flow through a vibrating or oscillating pipeline. This last axis, which is associated with deviations caused by the Coriolis force, will be substantially transverse to the axis of oscillation.
Настоящее изобретение предусматривает создание улучшенного прибора для измерения скорости потока с повышенной устойчивостью и пониженной восприимчивостью к влиянию внешних сил главным образом благодаря оптимальному расположению датчика, о чем подробнее будет сказано ниже. Другие улучшения, которые внесли свой вклад в повышение общей устойчивости улучшенного измерительного прибора, включают в себя как минимум четырехкратное уменьшение массы датчиков и задающего устройства. The present invention provides an improved instrument for measuring flow velocity with increased stability and reduced susceptibility to external forces, mainly due to the optimal location of the sensor, which will be discussed in more detail below. Other improvements that have contributed to improving the overall stability of the improved meter include a minimum of four times less weight for the sensors and driver.
В предпочтительном варианте изобретения используется модифицированная U-образная конструкция циркуляционного трубопровода, снабженная двумя по существу прямыми впускными и выпускными ветвями, которые сходятся по направлению друг к другу в коллекторе технологической линии, и изгибами в двух симметричных точках вдоль длины трубопровода, разделенных по существу прямой средней частью. Следует также иметь в виду, что некоторые модифицированные U-образные циркуляционные трубопроводы будут иметь сходящиеся впускные и выпускные ветви, которые разделяются непрерывно искривленной средней частью, а не прямой средней частью, и что некоторые эти трубопроводы будут иметь по существу параллельные впускные и выпускные ветви, что будет соответствовать современным промышленным вариантам. К каждому циркуляционному трубопроводу в симметричных точках крепятся два датчика движения, которые располагаются с таким расчетом, чтобы можно было намного уменьшить их восприимчивость к внешним силам сигналов, которые эти датчики обнаруживают и передают в электронные схемы измерительного прибора, по сравнению с восприимчивостью уже известных промышленных приборов для измерения массовой скорости потока. По одному из предпочтительных вариантов изобретения это достигается за счет установки датчиков движения между, но насколько это возможно максимально близко к узловым точкам на каждой стороне трубопровода второго вида колебания, не совпадающего по фазе кручения, и третьего вида, не совпадающего по фазе изгибания циркуляционной трубки, и за счет расположения задающего устройства на одинаковом расстоянии от упомянутых датчиков. Масса датчиков движения плюс их монтажных средств и масса задающего устройства плюс его монтажных средств значительно уменьшаются по отношению к соответствующим частям приборов для измерения массовых скоростей потока, которые использовались до сих пор для промышленных целей. Восприимчивость трубопровода к усталостному разрушению можно уменьшить за счет создания и использования новых пластин жесткого крепления, снабженных новой ниппелеобразной монтажной втулкой, которая будет определять контур оси, вокруг которой будет колебаться каждый трубопровод, однако можно будет использовать и обычные пластины крепления, а в некоторых вариантах изобретения можно будет обойтись и вообще без использования пластин крепления. По одному из вариантов настоящего изобретения предпочтительной может оказаться сходящаяся U-образная форма, которая дает возможность образовать конструкцию коллектора слоистой конфигурации без фланцев и предназначенную для подсоединения к технологической линии, на которой хотят наладить постоянный контроль и наблюдение. In a preferred embodiment of the invention, a modified U-shaped design of the circulation pipe is used, provided with two substantially straight inlet and outlet branches that converge towards each other in the manifold of the production line, and with bends at two symmetrical points along the length of the pipe, separated by a substantially straight middle part. It should also be borne in mind that some modified U-shaped circulation pipelines will have convergent inlet and outlet branches that are separated by a continuously curved middle part rather than a straight middle part, and that some of these pipelines will have substantially parallel inlet and outlet branches, that will be consistent with modern industrial options. Two motion sensors are attached to each circulation pipe at symmetrical points, which are arranged in such a way that their susceptibility to the external forces of the signals that these sensors detect and transmit to the electronic circuits of the measuring device can be greatly reduced, compared with the susceptibility of already known industrial devices for measuring mass flow rate. According to one of the preferred variants of the invention, this is achieved by installing motion sensors between, but as close as possible to the nodal points on each side of the pipeline of the second type of oscillation that does not coincide in phase of torsion, and the third type that does not coincide in phase of bending of the circulation tube, and due to the location of the master device at the same distance from the said sensors. The mass of the motion sensors plus their mounting means and the mass of the master device plus its mounting means are significantly reduced with respect to the corresponding parts of the mass flow rate measuring instruments that have been used so far for industrial purposes. The susceptibility of the pipeline to fatigue failure can be reduced by creating and using new rigid mount plates equipped with a new nipple-shaped mounting sleeve that will determine the outline of the axis around which each pipeline will oscillate, but conventional fastening plates can be used, and in some embodiments of the invention it will be possible to do without using the mounting plates at all. According to one embodiment of the present invention, a converging U-shape may be preferable, which makes it possible to form a collector structure of a layered configuration without flanges and intended to be connected to a production line on which they want to establish constant monitoring and observation.
Настоящее изобретение предусматривает образование специального герметически заделанного и воздухонепроницаемого корпуса, который будет заключать в себя трубопровод, датчики движения, задающее устройство и связанные с ними электрические соединения. The present invention provides for the formation of a special hermetically sealed and airtight housing, which will include a pipeline, motion sensors, a master device and associated electrical connections.
Краткое описание чертежей. A brief description of the drawings.
Фиг. 1 - показан оптимизированный прибор для измерения массовой скорости потока с силами Кориолиса по настоящему изобретению. FIG. 1 shows an optimized mass flow rate measuring apparatus with Coriolis forces of the present invention.
Фиг. 1А - показана точка расположения датчиков движения, найденная на основе модального анализа, показанного на фиг. 1 варианта. FIG. 1A shows the location of the motion sensors found on the basis of the modal analysis shown in FIG. 1 options.
Фиг. 2 - показана новая факультативная конфигурация пластин жесткого крепления. FIG. 2 - shows a new optional configuration of the hard mount plates.
Фиг. 3 - показан оптимизированный прибор для измерения массовой скорости потока с силами Кориолиса по настоящему изобретению со слоистой конфигурацией коллектора частично внутри корпуса, показанного на фиг. 4. FIG. 3 shows an optimized Coriolis mass flow velocity instrument of the present invention with a layered collector configuration partially inside the housing of FIG. 4.
Фиг. 4 - показана факультативная конструкция корпуса высокого давления. FIG. 4 shows an optional high pressure housing design.
Фиг. 5 - показана еще одна факультативная конструкция корпуса высокого давления, которая является предпочтительнее по соображению себестоимости и легкости изготовления. FIG. 5 shows yet another optional high pressure housing design, which is preferable for cost and ease of manufacture.
Фиг. 6 - деталь показанного на фиг. 5 корпуса. FIG. 6 is a detail of FIG. 5 buildings.
Подробное описание изобретения с ссылками на сопровождающие описание чертежи. Detailed description of the invention with reference to the accompanying drawings.
Основной признак настоящего изобретения - минимизация влияния внешних сил на устойчивость или стабильность измерительного прибора достигается за счет оптимального расположения датчиков и в ограниченной степени расположения пластин крепления. Уже было установлено, что в пределах диапазона частоты от 0 до 2000 Гц существуют в основном шесть видов колебания (вибрации), возбуждение которых вероятно сказывается на потери устойчивости измерительного прибора. Эти виды колебаний можно идентифицировать следующим образом: (1) первый вид совпадающего по фазе изгибания (более низкая частота по сравнению с частотой возбуждения), (2) первый вид не совпадающего по фазе изгибания, который соответствует основной частоте возбуждения, за исключением того, что частота возбуждения является собственной частотой жидкости, которая заполняет собой трубопровод (тогда как модальный анализ проводится на пустых трубопроводах), (3) первый вид не совпадающего по фазе кручения (также называется видом колебания кручения или отклонения), (4) второй вид не совпадающего по фазе кручения, (5) второй вид не совпадающего по фазе изгибания и (6) третий вид не совпадающего по фазе изгибания. Оптимальное размещение датчиков достигается на основе предварительного проведения модального анализа циркуляционного трубопровода с целью определения расположения двух узловых точек для каждого из шести видов колебания в данном трубопроводе и с целью установления на основе геометрии трубопровода его размера и материала изготовления тех узловых точек, от которых необходимо будет установить датчики на максимально возможном близком расстоянии. Например, для показанной на фиг. 1 геометрической конфигурации трубы результаты модального анализа ясно указывают на то, что датчики лучше всего расположить в интервале между вторым видом не совпадающего по фазе кручения и третьим видом не совпадающего по фазе изгибания на любой стороне циркуляционной трубы и как можно ближе к каждой из упомянутых узловых точек. Специалистам в данной области совершенно ясно, что в зависимости от геометрии и прочих характеристик трубы узловые точки для шести пронумерованных выше видов колебания можно располагать и иным образом относительно друг друга. В некоторых конфигурациях трубы могут фактически совпадать две или более узловые точки различных видов колебания, что дает возможность располагать датчики в точке совпадения и тем самым усиливать чувствительность циркуляционной трубы. Настоящее изобретение исходит из того факта (на основе практического метода), что устойчивость измерительного прибора повышается за счет расположения датчиков на каждой стороне трубы на возможно близком расстоянии от по меньшей мере двух узловых точек, каждая из которых является узловой точкой для одного из шести различных видов колебания и особенно для видов колебания, обозначенных цифрами (3) и (6). Настоящее изобретение исходит также из признания того факта, что влияние вида колебания 1 (первый вид совпадающего по фазе изгибания) можно свести к минимуму или вообще устранить за счет такого размещения пластин жесткого крепления, которое гарантирует отделение гармоник вида 1 от гармоник вида 2. The main feature of the present invention is the minimization of the influence of external forces on the stability or stability of the measuring device due to the optimal location of the sensors and to a limited extent the location of the mounting plates. It has already been established that within the frequency range from 0 to 2000 Hz there are basically six types of oscillations (vibrations), the excitation of which is likely to affect the stability loss of the measuring device. These types of vibrations can be identified as follows: (1) the first type of bending that coincides in phase (lower frequency compared to the excitation frequency), (2) the first type of bending that does not coincide in phase, which corresponds to the main frequency of excitation, except that the excitation frequency is the eigenfrequency of the liquid that fills the pipeline (whereas the modal analysis is carried out on empty pipelines), (3) the first type of torsion that does not coincide in phase (also called the type of torsion vibration or deviations), (4) the second type of torsion that does not coincide in phase, (5) the second type of bend that does not coincide in phase, and (6) the third type of bend that does not coincide in phase. Optimal placement of sensors is achieved on the basis of preliminary modal analysis of the circulation pipeline in order to determine the location of two nodal points for each of the six types of vibrations in this pipeline and to establish, based on the geometry of the pipeline, its size and the material of production of those nodal points from which it will be necessary to establish sensors as close as possible. For example, for the one shown in FIG. 1 of the geometric configuration of the pipe, the results of modal analysis clearly indicate that the sensors are best placed between the second type of torsion that does not coincide in phase and the third type of bend that does not coincide in phase on either side of the circulation pipe and as close as possible to each of the nodal points . It is quite clear to those skilled in the art that, depending on the geometry and other characteristics of the pipe, the nodal points for the six types of vibrations numbered above can also be positioned differently relative to each other. In some pipe configurations, two or more nodal points of different types of vibrations can actually coincide, which makes it possible to place the sensors at the coincidence point and thereby enhance the sensitivity of the circulation pipe. The present invention is based on the fact (on the basis of a practical method) that the stability of the measuring device is enhanced by the location of the sensors on each side of the pipe as close as possible to at least two nodal points, each of which is a nodal point for one of six different types fluctuations and especially for the types of oscillations indicated by the numbers (3) and (6). The present invention also proceeds from the recognition that the influence of vibration mode 1 (the first type of bending that coincides in phase) can be minimized or even eliminated due to such placement of rigid mount plates, which guarantees the separation of type 1 harmonics from
На фиг. 1 показан предпочтительный вариант прибора для измерения массовой скорости потока с силами Кориолиса в оптимально модифицированной U-образной форме, а также точки расположения и крепления датчика движения. Как и в современных промышленных измерительных приборах подобного типа, циркуляционные трубопроводы 112 надежно крепятся к коллектору 130 в точках 131. Пластины жесткого крепления 122 неподвижно и прочно установлены на трубопроводах 112 и тем самым определяют контуры осей колебания B', когда с помощью задающего устройства 114 трубопроводы 112 начинают колебаться камертонным образом. Если через трубопроводы 112 проходит текучий материал, то силы Кориолиса заставляют эти трубопроводы отклоняться вокруг осей отклонения A'. Электрические соединительные элементы 125 от задающего устройства, 126 от датчиков движения 118 и 127 от датчиков движения 116 можно соединять и удерживать на кронштейне 128 устойчивым минимизирующим напряжением (см. фиг. 1); с другой стороны, упомянутый кронштейн можно расположить с таким расчетом, чтобы он защищал прикрепленные к корпусу платы печатных схем, о чем подробнее будет сказано ниже. Показанные на фиг. 1 соединительные элементы представлены индивидуальными проводами или ленточными гибкими соединительными элементами с заделанными в них проводами, которые располагаются здесь в форме полупетли, которая отличается повышенной устойчивостью и минимизирует напряжение (механическое). In FIG. 1 shows a preferred embodiment of a device for measuring mass flow velocity with Coriolis forces in an optimally modified U-shape, as well as the location and mounting points of the motion sensor. As in modern industrial measuring instruments of this type, the
На фиг. 1 экспериментальные датчики движения 116 располагаются на концах впускной или выпускной ветви 117 как раз перед изгибом Датчики движения 118 располагаются в позиции, которая определяется на основе модального анализа по настоящему изобретению и которая минимизирует влияние внешних сил. В промышленном варианте измерительного прибора будут использоваться только датчики движения 118, но не будут использоваться датчики движения 116, которые обычно используются для целей сравнения в различных экспериментах. Показанный на фиг. 1 измерительный прибор содержит корпус 140, в котором размещаются трубопровод и связанные с ним элементы крепления и который неподвижно закреплен с коллектором 130, но следует иметь в виду, что более предпочтительным может оказаться показанный на фиг. 4 или 5 корпус измерительного прибора, который более детально будет описан ниже. In FIG. 1,
Другим признаком конструкции прибора для измерения массовой скорости потока, показанного на фиг. 1 варианта, который минимизирует влияние внешних сил, является уравновешивание трубопроводов и их средств крепления и использование компонентов датчика и задающего устройства уменьшенной массы. Another feature of the design of the mass flow rate measuring apparatus shown in FIG. 1 option, which minimizes the influence of external forces, is the balancing of pipelines and their means of attachment and the use of sensor components and a driver of reduced mass.
В приборах для измерения массовой скорости потока с силами Кориолиса циркуляционные трубопроводы выступают в качестве пружин, причем воздействие пружинящих усилий сказывается в основном на впускной и выпускной ветвях. В показанном на фиг. 1 варианте изобретения циркуляционные трубопроводы имеют модифицированную U-образную форму, которая не испытывает на себе постоянное деформирование от изгибания в впускной и выпускной ветвях. Отсутствие в процессе изготовления этапа изгибания является основной причиной отсутствия постоянной деформации в тех четырех зонах, в которых пружинящие силы воздействуют на измерительные приборы сдвоенного трубопровода. В результате этого все эти четыре зоны воспроизводят по существу одну и ту же реакцию на пружинящие силы, т.е. ведут себя так, как если бы были использованы материалы по существу одинаковых размеров. Все это дает возможность изготовителям приборов для измерения скорости потока лучше сбалансировать циркуляционные трубопроводы. Баланс трубопроводов еще больше усиливается в результате уменьшения масс датчиков движения и задающего устройства за счет использования более легких по весу магнитов и катушек и уменьшения размера средств их крепления. In devices for measuring the mass flow velocity with Coriolis forces, the circulation pipelines act as springs, and the effect of spring forces affects mainly the inlet and outlet branches. As shown in FIG. 1 of the invention, the circulation pipelines have a modified U-shape, which does not experience permanent deformation from bending in the inlet and outlet branches. The absence of a bending step during the manufacturing process is the main reason for the absence of permanent deformation in those four zones in which spring forces act on the measuring instruments of a dual pipeline. As a result of this, all these four zones reproduce essentially the same reaction to spring forces, i.e. behave as if materials of essentially the same size were used. All this enables manufacturers of instruments for measuring flow velocity to better balance circulation pipelines. The balance of pipelines is further enhanced by reducing the mass of motion sensors and a master device by using lighter-weight magnets and coils and reducing the size of their mounts.
Как и уже известные промышленные измерительные приборы, задающие движение устройства и датчики движения содержат магнит и катушку. В данном случае используются датчики типа, который подробно описан в патенте США N 4422338 и который обеспечивает линейное слежение всего движения трубопровода по всей его траектории колебания. В показанном на фиг. 1 варианте и в других вариантах изобретения общая масса датчиков и задающего устройства уменьшена по сравнению с общей массой используемых в настоящее время вариантов промышленного измерительного прибора как минимум в 4 раза, а предпочтительным уменьшением является пяти- и шестикратное или даже еще большее. Подобное уменьшение массы достигается за счет использования более легкого по весу остова катушки, снабженной отформованными на ней штырьковыми соединениями, и за счет образования намотки катушки из провода 50 калибра, но при условии использования магнитов той же массы, Легкие по весу датчики и задающее устройство устанавливаются непосредственно на трубопроводах, т.е. обходятся без использования специальных монтажных кронштейнов. Например, используемая в показанном на фиг. 1 варианте измерительного прибора катушка, которая в данном случае используется с циркуляционной трубкой внешнего диаметра приблизительно 0,25 дюйма, имеет массу всего лишь в 300 миллиграмм. Уже известные катушки, которые используются в сопоставимых по размеру приборах для измерения массовой скорости потока, изготовленных в соответствии с патентами США N Re 31450, 4422338 и 4491025 и которые имеют примерно одинаковый размер внешнего диаметра циркуляционной трубы, имели массу примерно в 963 миллиграмма. В показанном на фиг. 1 варианте измерительного прибора того же размера новые блоки добавляют в итоге около 3,9 грамма к весу прибора для измерения массовой скорости потока (катушка одного задающего устройства и катушки двух датчиков по 300 грамм каждая и три магнита по 1 грамму каждый). В противоположность этому в сопоставимых уже известных промышленных вариантах измерительного прибора соответствующие блоки добавляют 22,2 грамма (катушка одного задающего устройства, катушки двух датчиков, один кронштейн для катушки, один кронштейн для магнита и три магнита) к общей массе прибора для измерения массовой скорости потока. Like the well-known industrial measuring devices that specify the movement of the device and motion sensors contain a magnet and a coil. In this case, sensors of the type that are described in detail in US patent N 4422338 and which provides linear tracking of the entire movement of the pipeline along its entire trajectory of oscillation are used. As shown in FIG. In option 1 and in other embodiments of the invention, the total mass of sensors and a master device is reduced by at least 4 times compared with the total mass of currently used variants of an industrial measuring device, and the preferred reduction is five or six times or even more. Such a reduction in mass is achieved by using a lighter weight skeleton of the coil equipped with pin connections molded on it and by winding the coil from a 50 gauge wire, but provided that magnets of the same mass are used, Lightweight sensors and a master are installed directly on pipelines, i.e. dispense with the use of special mounting brackets. For example, used in FIG. In an embodiment of the meter, the coil, which in this case is used with a circulation tube of an outer diameter of approximately 0.25 inches, has a mass of only 300 milligrams. The already known coils, which are used in comparable-sized mass flow rate measuring instruments manufactured in accordance with U.S. Patent Nos. Re 31450, 4422338 and 4491025 and which have approximately the same size of the outer diameter of the circulation pipe, had a mass of about 963 milligrams. As shown in FIG. In a variant of a measuring device of the same size, the new blocks add about 3.9 grams to the weight of the device for measuring the mass flow rate (a coil of one master device and a coil of two sensors of 300 grams each and three magnets of 1 gram each). In contrast, in comparable industrial versions of a measuring instrument already known, the corresponding blocks add 22.2 grams (a coil of one master, two coils of a sensor, one bracket for a coil, one bracket for a magnet and three magnets) to the total mass of the device for measuring the mass flow rate .
Для показанного на фиг. 1 варианта изобретения был выполнен репрезентативный модальный анализ. Одним из результатов этого анализа было определение расположения узловой точки второго вида не совпадающего по фазе кручения и узловой точки третьего вида не совпадающего по фазе изгибания на циркуляционном трубопроводе, размеры которого приводятся на фиг. 1А. For the one shown in FIG. 1 of the invention, a representative modal analysis was performed. One of the results of this analysis was to determine the location of the nodal point of the second type of torsion that does not coincide in phase and the nodal point of the third type of bend that does not coincide in phase in the circulation pipe, the dimensions of which are given in FIG. 1A.
Конечная точка расположения датчика, которая находится на полпути между упомянутыми выше узловыми точками вида колебания, располагалась под углом в 22,5o, измеренным от горизонтальной оси, простирающейся от центральной точки радиуса изгиба.The end point of the sensor, which is halfway between the above-mentioned nodal points of the type of vibration, was located at an angle of 22.5 o , measured from a horizontal axis extending from the center point of the bending radius.
Эта конечная точка расположения датчика находится не только между, но в самой возможной близости от каждой из двух узловых точек на каждой стороне трубопровода. Для специалистов в данной области совершенно ясно, что на основе результатов модальных анализов трубопроводов других конфигураций, размеров и исходных материалов можно будет определить месторасположение каждой из узловых точек для всех видов колебания, которые были идентифицированы выше, и можно будет довольно легко и просто оптимизировать конечные точки расположения датчика. This end point of the sensor location is not only between, but in the closest possible proximity to each of the two nodal points on each side of the pipeline. For specialists in this field it is quite clear that based on the results of modal analyzes of pipelines of other configurations, sizes and starting materials, it will be possible to determine the location of each of the nodal points for all types of vibrations that have been identified above, and it will be quite easy and simple to optimize the end points sensor location.
В некоторых вариантах улучшенных измерительных приборов по настоящему изобретению основная частота возбуждения (первый вид не совпадающего по фазе изгибания) повышается по сравнению с современными выпускаемыми в промышленности масштабе приборами для измерения массовой скорости потока, которые изготавливаются по технологии правопреемника заявителей настоящего изобретения, благодаря чему увеличиваются значения их гармоник. Это, в свою очередь, обеспечивает более эффективное отделение индивидуальных гармоник для моды колебаний задающего устройства от гармоник других видов колебания. Например, в показанном на фиг. 1 варианте изобретения каждая из гармоник других представляющих интерес пяти видов колебания разделяется от гармоник задающей частоты (или частоты возбуждения) интервалом как минимум в 20 Гц (для всех остальных частот ниже 2000 Гц). In some embodiments of the improved measuring instruments of the present invention, the main excitation frequency (the first type of bending phase mismatch) is increased compared to modern mass-scale flow velocity instruments manufactured using the successor technology of the applicants of the present invention, thereby increasing their harmonics. This, in turn, provides a more efficient separation of individual harmonics for the oscillation mode of the master device from harmonics of other types of oscillations. For example, as shown in FIG. In an embodiment of the invention, each of the harmonics of the other five modes of interest is separated from the harmonics of the driving frequency (or excitation frequency) with an interval of at least 20 Hz (for all other frequencies below 2000 Hz).
В показанном на фиг. 1 варианте изобретения установление пластин жесткого крепления имеет эффект разделения первой совпадающей по фазе частоты изгибания от основной частоты возбуждения, благодаря чему устраняются возможные влияния возбуждения первой совпадающей по фазе частоты изгибания. Влияния внешних сил, которые действуют на частотах, соответствующих остальным представляющим интерес четырем видам колебаний, частично минимизируются за счет использования сбалансированной конструкции трубопровода. Кроме того, в этом варианте изобретения влияние второго вида колебаний, не совпадающего по фазе кручения, и третьего вида колебаний, не совпадающего по фазе изгибания, также сводятся к минимуму за счет расположения датчиков движения между, но в непосредственной близости от узловых точек обоих этих видов колебания, а сами эти узловые точки иногда могут располагаться близко друг от друга. Следует также иметь в виду, что можно использовать и другие точки расположения для минимизации влияния тех видов колебания, которые оказывают наибольшее воздействие на устойчивость любого специфического трубопровода, при этом необходимо принимать во внимание результаты модального анализа размера, конфигурации и исходного материала изготовления этого трубопровода. As shown in FIG. In an embodiment of the invention, the installation of rigid attachment plates has the effect of separating the first phase-matching bending frequency from the main driving frequency, thereby eliminating the possible effects of driving the first phase-matching bending frequency. The effects of external forces acting at frequencies corresponding to the other four modes of interest are partially minimized by using a balanced pipeline design. In addition, in this embodiment of the invention, the influence of the second mode of vibration, which does not coincide in phase of torsion, and the third type of vibration, which does not coincide in phase of bending, are also minimized due to the location of the motion sensors between, but in the immediate vicinity of the nodal points of both of these types oscillations, and these nodal points themselves can sometimes be located close to each other. It should also be borne in mind that other points of location can be used to minimize the influence of those types of vibrations that have the greatest impact on the stability of any specific pipeline, while the results of a modal analysis of the size, configuration and source material for the manufacture of this pipeline must be taken into account.
Результаты испытания показанного на фиг. 1 варианта современных промышленных измерительных приборов модели D, изготовленных по технологии правопреемника заявителей, и используемых в настоящее время промышленных образцов приборов для измерения массовой скорости потока с силами Кориолиса, изготовленных по другим технологиям, которое проводили при различных гидравлических давлениях в диапазоне от менее 10 фунтов на кв. дюйм (0,703 кг/см2) до примерно 1000 фунтов на кв. дюйм (703,1 кг/см2), дают основание утверждать, что при гидростатических давлениях около 1000 фунтов на кв. дюйм возникают вариации в частоте возбуждения и в частоте кручения, которые оказывают отрицательное влияние на точность измерения массовой скорости потока. К настоящему моменту уже установлено, что эти влияния высокого гидростатического давления можно свести к минимуму за счет увеличения толщины стенки циркуляционной трубы примерно на 20% и за счет заключения этого блока циркуляционной трубы в специально сконструированный и не чувствительный к гидростатическому давлению корпус, детали которого будут описаны ниже.The test results shown in FIG. 1 variant of modern industrial measuring instruments of model D, made by the applicants' successor technology, and currently used industrial samples of instruments for measuring mass flow velocity with Coriolis forces made by other technologies, which was carried out at various hydraulic pressures in the range from less than 10 pounds per sq. inch (0.703 kg / cm 2 ) to about 1000 psi inch (703.1 kg / cm 2 ), give reason to argue that at hydrostatic pressures of about 1000 psi. Inch variations in the excitation frequency and in the torsion frequency occur, which have a negative effect on the accuracy of measuring the mass flow rate. To date, it has already been established that these effects of high hydrostatic pressure can be minimized by increasing the wall thickness of the circulation pipe by about 20% and by enclosing this block of the circulation pipe in a specially designed and hydrostatic pressure-sensitive housing, the details of which will be described below.
Применительно к показанному на фиг. 1 варианту измерительного прибора увеличение толщины стенки трубы с внешним диаметром, например, 0,230 дюйма с примерно 0,010 дюйма (0,30 мм) до примерно 0,012 дюйма (примерно 0,35 мм) даст возможность минимизировать нестабильность, которые обуславливаются наличием высокого гидростатического давления. With reference to FIG. 1 of the measuring device, increasing the wall thickness of the pipe with an external diameter of, for example, 0.230 inches from about 0.010 inches (0.30 mm) to about 0.012 inches (about 0.35 mm) will minimize the instability caused by the presence of high hydrostatic pressure.
На фиг. 2 показана факультативная конструкция пластины жесткого крепления по настоящему изобретению. Каждая пластина жесткого крепления 122 образуется, например, путем перфорирования кусочка металла (например из нержавеющей стали марки 316L или 304L) или какого-либо другого подходящего материала с конечным образованием двух гильз с ниппелеобразными переходами 121 от отверстий, диаметр которых равен внешнему диаметру циркуляционного трубопровода (отверстие 124), до отверстия с большим диаметром 120. Следует иметь в виду, что упомянутые пластины жесткого крепления должны привариваться или припаиваться твердым припоем к циркуляционному трубопроводу, чтобы уменьшить концентрации напряжения в точке крепления 123, т.е. главной геометрической точки, вокруг которой будет колебаться трубопровод. Однако объем настоящего изобретения предусматривает также возможность использования обычных пластин жесткого крепления, которые хорошо известны специалистам в данной области. In FIG. 2 shows an optional construction of a hard mount plate of the present invention. Each
На фиг. 3 показан оптимизированный вариант ранее показанного на фиг. 1 прибора для измерения сил Кориолиса, причем место крепления технологической линии показано в разобранном виде. Вместо обычного и уже известного снабженного фланцами коллектора в данном случае используется новая бесфланцевая слоистая конструкция 230, причем торцевые элементы 232 можно закреплять болтами между существующими фланцами производственной или какой-либо иной промышленной технологической линии, используя для этого снабженные резьбой соединительные элементы 234, проходящие через фланцевые отверстия 238 и удерживаемые на своих рабочих местах гайками 235. In FIG. 3 shows an optimized embodiment of the previously shown in FIG. 1 device for measuring Coriolis forces, and the place of attachment of the technological line is shown in disassembled form. Instead of the conventional and already known flanged manifold, in this case, a new wafer-type
На фиг. 4 показана одна из форм корпуса, которая минимизирует влияния давления. Эту форму корпуса можно использовать для заключения в корпус всего циркуляционного трубопровода и блока крепления датчика. Этот корпус содержит трубку 350 достаточного диаметра, чтобы установить в ней циркуляционные трубопроводы 312, задающее устройство, датчики движения и все связанные с ними элементы крепления (не показаны). Трубка изгибается с целью придания ей формы циркуляционного трубопровода. Затем она разрезается в продольном направлении на две по существу равные половинки. Циркуляционные трубопроводы 312 плотно устанавливаются в трубке вместе с соответствующим задающим устройством, датчиками движения и монтажной схемой. Другая половинка устанавливается поверх первой (в которой уже установлены перечисленные выше средства) и сваривается вдоль двух продольных швов и в точках соединения с коллектором. Таким образом, образуем воздухонепроницаемый корпус, который можно будет использовать в ситуациях, которые связаны с обработкой вредных жидких загрязнений, и который будет способен выдерживать довольно высокие давления порядка как минимум 300 фунтов на кв. дюйм. (21,09 кг/см2) и максимально 500 фунтов на кв. дюйм (35,15 кг/см2) или даже выше. В некоторых вариантах настоящего изобретения плату печатных схем можно прикреплять к внутренней стороне корпуса, при этом гибкие соединения будут проходить от задающего устройства и датчиков движения до самой платы печатной схемы. Затем к этому корпусу можно будет прикрепить распределительную коробку и соединить ее с платой печатной схемы с помощью проводов, которые могут проходить через воздухонепроницаемые фитинги, расположенные в верхней части корпуса. После этого распределительную коробку можно подсоединить к средствам для электронной обработки сигналов от датчиков, чтобы выдать значения относительно массовой скорости потока и факультативно значения относительно плотности жидкости.In FIG. Figure 4 shows one form of housing that minimizes the effects of pressure. This housing shape can be used to enclose the entire circulation pipe and sensor mount in the housing. This housing contains a
Альтернативный вариант корпуса, отличающийся легкостью его изготовления, показан на фиг. 5, а часть этого корпуса показана на фиг. 6. Эта форма корпуса изготовлена из штампованных стальных полос полукруглого поперечного сечения (см. фиг. 6, где показана полоска 2 или 4 фиг. 5), которые свариваются вместе с конечным образованием корпуса. Применительно к показанному на фиг. 1 варианту изобретения этот корпус изготавливается из десяти полос, помеченных на фиг. 5 цифрами 1-10 и которые агрегируются следующим образом. An alternative housing, characterized by ease of manufacture, is shown in FIG. 5, and part of this housing is shown in FIG. 6. This body shape is made of stamped steel strips of a semicircular cross section (see Fig. 6, which shows a
Пять полос (1, 2, 3, 4 и 5, см. фиг. 5), составляющие одну половину корпуса, т. е. после их агрегирования или сборки они покрывают одну половину внешней окружности циркуляционной трубки, привариваются к опоре, в которой находится впускной-выпускной коллектор циркуляционой трубы. Плата печатных схем (не показаны ни на одном из чертежей) крепятся к корпусу в точках, которые находятся на максимально возможном близком расстоянии к точкам установки частей катушки первичного измерительного преобразования датчиков на циркуляционном трубопроводе, а клеммы этой катушки датчиков соединяются с платами печатных схем с помощью содержащих соответствующие провода изогнутых элементов, которые уже были кратко описаны выше, или с помощью индивидуальных проводов в форме полупетли. Затем эти провода проходят вдоль корпуса до центральной прямой его части (т.е. до секции 3, которая заключает в себя прямую часть циркуляционного трубопровода 112, показанную на фиг. 1), где располагается электронный блок измерительного прибора и монтажное межслойное соединение. Это межслойное соединение, которое не показано на фиг. 5 и 6, может содержать зажимы, к которым непосредственно подсоединяются провода, или могет содержать третью плату печатной схемы, к которой подсоединяются провода и которая, в свою очередь, соединяется с зажимами межслойного соединения, а затем и с распределительной коробкой (не показана), которая установлена в секции 3 корпуса в его средней части. После завершения монтажной проводки оставшиеся пять полосок (которые на фиг. 5 не показаны, так как здесь показан вид корпуса в плане) корпуса также свариваются на месте, а затем привариваются к опоре и к предварительно собранной и уже сваренной части корпуса (предпочтительно методом автоматической сварки). Это последние пять полосок образуют другую половину корпуса. На фиг. 5 сварные швы между полосками показаны линиями. Кроме того, сварные швы образуются также вдоль внутренней и внешней периферии корпуса на линиях швов, которые на чертежах не показаны, но которые обеспечивают соединение верхней и нижней половинок корпуса как внутри оболочки корпуса, образованной трубкой измерительного прибора и опорой, так и снаружи этой же оболочки корпуса. Five strips (1, 2, 3, 4, and 5, see Fig. 5) that make up one half of the body, i.e., after they are aggregated or assembled, they cover one half of the outer circumference of the circulation tube, welded to the support in which intake manifold circulation pipe. The printed circuit board (not shown in any of the drawings) is attached to the case at points that are as close as possible to the mounting points of the parts of the primary measuring transducer coil of the sensors in the circulation pipe, and the terminals of this sensor coil are connected to the printed circuit boards using containing the corresponding wires of the curved elements that have already been briefly described above, or using individual wires in the form of a half-loop. Then these wires run along the housing to its central straight part (i.e., to
Показанные на фиг. 4 и 5 варианты корпуса преследуют лишь иллюстративную цель. Всем специалистам в данной области совершенно ясно, что подобным корпусам можно легко и просто придать другую форму и любой размер, причем форма корпуса может быть либо изогнутой, либо прямолинейной, что в конечном итоге определяется формой прибора для измерения массовой скорости потока Кориолиса. Кроме того, в зависимости от выбранной формы корпуса показанный на фиг. 5 и 6 вариант корпуса можно успешно изготавливать и из иного количества заранее отштампованных стальных элементов полукруглой формы. Также совершенно очевидно, что можно использовать и другие варианты монтажной проводки, но без отхода от основных принципов настоящего изобретения. Shown in FIG. 4 and 5 body options are for illustrative purposes only. It is perfectly clear to all specialists in this field that such bodies can easily and simply be given a different shape and any size, and the shape of the body can be either curved or straight, which is ultimately determined by the shape of the device for measuring the Coriolis mass flow rate. In addition, depending on the shape of the case shown in FIG. 5 and 6, the housing variant can also be successfully manufactured from a different number of pre-stamped semicircular steel elements. It is also quite obvious that you can use other options for wiring, but without departing from the basic principles of the present invention.
Хотя предпочтительный вариант изобретения описан и проиллюстрирован применительно к прибору для измерения массовой скорости потока в двойном трубопроводе, однако совершенно очевидно, что описанное здесь изобретение можно с равным успехом использовать с приборами для измерения массовой скорости потока с силами Кориолиса и в одиночных трубопроводах, либо совместно с таким элементом, как листовая пружина, либо с глухим трубопроводом, который образует с циркуляционным трубопроводом какой-то тип камертона, или в условиях, когда одиночный циркуляционный трубопровод образует очень небольшую массу и крепится к основанию какой-то относительно очень большой массы. Although the preferred embodiment of the invention has been described and illustrated with respect to a device for measuring the mass flow rate in a double pipe, it is clear that the invention described here can equally be used with devices for measuring the mass flow rate with Coriolis forces and in single pipes, or in conjunction with such an element as a leaf spring, or with a dead pipe, which forms a type of tuning fork with a circulation pipe, or in conditions when a single the circulation pipe forms a very small mass and is attached to the base of some relatively very large mass.
Хотя приведенное выше описание изобретения сконцентрировано в целях лучшей иллюстрации на одном размере и одной конфигурации циркуляционного трубопровода, однако всем специалистам в данной области совершенно ясно, что при фактической реализации настоящего изобретения возможны многочисленные изменения и модификации. Although the above description of the invention is concentrated for the purpose of better illustration on one size and one configuration of the circulation pipe, however, it is completely clear to all specialists in this field that numerous changes and modifications are possible with the actual implementation of the present invention.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US36403289A | 1989-06-09 | 1989-06-09 | |
| US07/820,648 US5301557A (en) | 1989-06-09 | 1990-06-08 | Stability coriolis mass flow meter |
| US09/110,015 USRE36376E (en) | 1989-06-09 | 1990-06-08 | Stability coriolis mass flow meter |
| USPCT/US90/03284 | 1990-06-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2122182C1 true RU2122182C1 (en) | 1998-11-20 |
Family
ID=27380765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4831711 RU2122182C1 (en) | 1989-06-09 | 1990-11-26 | Device for measuring of mass flow rate of fluid materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2122182C1 (en) |
-
1990
- 1990-11-26 RU SU4831711 patent/RU2122182C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| П.П.Кремлевский. Расходомеры и счетчики количества. Л.: Машиностроение, 1989, с. 348 - 351. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU625788B2 (en) | Improved stability coriolis mass flow meter | |
| RU2557409C2 (en) | Measuring system for measurement of density or weight flow rate of medium flowing in pipeline | |
| CN100397047C (en) | Coriolis mass flowmeter | |
| US6851323B2 (en) | Vibratory transducer | |
| US6360614B1 (en) | Method and corresponding sensors for measuring mass flow rate | |
| CN101305268B (en) | In-line measuring device | |
| CN100565127C (en) | Vibration transducer | |
| JP3947111B2 (en) | Vibrating transducer | |
| EP0421812B1 (en) | Improved coriolis-type flowmeter | |
| KR20030044075A (en) | Arch-shaped tube type coriolis meter and method of determining shape of the coriolis meter | |
| US9546890B2 (en) | Measuring transducer of vibration-type as well as measuring system formed therewith | |
| CN101346611B (en) | Vibratory measuring transducer | |
| CN101346612B (en) | Vibratory measuring transducer | |
| CN1058565C (en) | Improved stability coriolis mass flow meter | |
| RU2122182C1 (en) | Device for measuring of mass flow rate of fluid materials | |
| WO2006030543A1 (en) | Tertiary mode vibration type coriolis flowmeter | |
| US9593973B2 (en) | Measuring transducer of vibration-type as well as measuring system formed therwith | |
| CN104776891A (en) | Mass flow rate sensor | |
| USRE36376E (en) | Stability coriolis mass flow meter | |
| RU2680107C1 (en) | Flow meter | |
| CN204594515U (en) | A kind of mass flow sensor | |
| RU2685085C1 (en) | Flow meter | |
| WO2024072431A1 (en) | Flowmeter magnetic shielding apparatus and method | |
| KR20240003520A (en) | Coriolismass flowmeter device and method for detecting resonance frequency | |
| RU2316734C2 (en) | Method and device for balancing coriolis flow meter |