RU2806624C1

RU2806624C1 - Transducer for vibrating flow meter

Info

Publication number: RU2806624C1
Application number: RU2023104729A
Authority: RU
Inventors: Марк ЛУПИНСКИ; Джеффри НИЛЬСОН
Original assignee: Майкро Моушн, Инк.
Priority date: 2020-08-06
Filing date: 2021-04-02
Publication date: 2023-11-02

Abstract

FIELD: vibration measuring devices.

SUBSTANCE: invention relates to a measuring transducer for a vibration flow meter. The measuring transducer assembly (300) for a vibration measuring device having electronic equipment (20) of the measuring device contains: a stopper fragment (401) containing a stopper bar (402); a magnetic fragment (301) containing: a coil bobbin (305); a spool (309) wound around a bobbin (305) of the spool; a magnet (313) connected to a coil bobbin (305); wherein the magnet (313) is attached to the coil bobbin (305) by a pole piece (311), and the locking bar (402) is prevented from contacting the coil bobbin (305).

EFFECT: creation of a measuring transducer assembly in the sensor, which is not subject to misalignment and resulting damage.

13 cl, 5 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Варианты осуществления, описанные ниже, относятся к вибрационным измерительным устройствам, а более конкретно, к измерительному преобразователю для вибрационного расходомера.The embodiments described below relate to vibratory metering devices, and more specifically, to a transducer for a vibratory flow meter.

Уровень техникиState of the art

Вибрационные измерительные устройства, такие как, например, вибрационные плотномеры и кориолисовы расходомеры, в общем, известны и используются для измерения массового расхода и другой информации для веществ в трубе. Вещество может быть текущим или неподвижным. Примерные расходомеры Кориолиса раскрываются в патенте США 4,109,524, патенте США 4,491,025 и деле 31,450, все на имя Дж. Е. Смита и др. Эти расходомеры имеют одну или более труб прямой или изогнутой конфигурации. Конфигурация каждой трубы в кориолисовом массовом расходомере имеет множество режимов свободных колебаний, которые могут иметь тип простого изгиба, торсионный или соединенный тип. Каждая труба может приводиться в колебание в предпочтительном режиме.Vibration measuring devices, such as, for example, vibration density meters and Coriolis flow meters, are generally known and used to measure mass flow and other information for substances in a pipe. Matter can be flowing or stationary. Exemplary Coriolis flow meters are disclosed in US Patent 4,109,524, US Patent 4,491,025 and Case 31,450, all to J. E. Smith et al. These flow meters have one or more tubes in a straight or curved configuration. The configuration of each tube in a Coriolis mass flow meter has multiple free vibration modes, which can be simple bend type, torsion type or coupled type. Each pipe can be set to vibrate in a preferred mode.

Вещество протекает в расходомере из подсоединенного трубопровода на впускной стороне расходомера, направляется через трубу(ы) и выходит из расходомера через выпускную сторону расходомера. Режимы свободного колебания вибрационной, заполненной веществом системы определяются частично посредством объединенной массы труб и вещества, протекающего в трубах.The substance flows into the flowmeter from the connected tubing on the inlet side of the flowmeter, is directed through the pipe(s), and exits the flowmeter through the outlet side of the flowmeter. The free vibration modes of a vibrating, substance-filled system are determined in part by the combined mass of the pipes and the substance flowing in the pipes.

Когда нет потока через расходомер, возбуждающая сила, прикладываемая к трубе(ам), вынуждает все точки вдоль трубы(труб) колебаться с идентичной фазой или небольшим "смещением нуля", которое является временной задержкой, измеренной при нулевом расходе. Когда вещество начинает протекать через расходомер, кориолисовы силы вынуждают каждую точку вдоль трубы(труб) иметь различную фазу. Например, фаза на впускном конце расходомера отстает от фазы в централизованной позиции возбуждающего устройства, в то время как фаза на выпуске опережает фазу в централизованной позиции возбуждающего устройства. Тензодатчики на трубе(ах) формируют синусоидальные сигналы, характерные для перемещения трубы(труб). Сигналы, выводимые из тензодатчиков, обрабатываются для определения временной задержки между тензодатчиками. Временная задержка между двумя или более тензодатчиками пропорциональна массовому расходу материала, протекающего через трубу(ы).When there is no flow through the flowmeter, the driving force applied to the pipe(s) causes all points along the pipe(s) to oscillate with an identical phase or small "zero offset", which is the time delay measured at zero flow. When a substance begins to flow through the flowmeter, Coriolis forces force each point along the pipe(s) to have a different phase. For example, the phase at the inlet end of the flowmeter lags behind the phase at the centralized driver position, while the phase at the outlet leads the phase at the centralized driver position. Strain gauges on the pipe(s) generate sinusoidal signals characteristic of the movement of the pipe(s). The signals output from the load cells are processed to determine the time delay between the load cells. The time delay between two or more load cells is proportional to the mass flow rate of material flowing through the pipe(s).

Электронное оборудование измерительного устройства, присоединенное к возбуждающему устройству, формирует возбуждающий сигнал, чтобы приводить в действие возбуждающее устройство, и определяет массовый расход и другие свойства вещества из сигналов, принимаемых от тензодатчиков. Возбуждающее устройство может содержать одну из многих хорошо известных конфигураций; однако, магнит и встречно включенная катушка возбуждения успешно применяются в отрасли вибрационных расходомеров. Примеры подходящих конфигураций с катушкой возбуждения и магнитом предоставляются в патенте США 7,287,438, также как патенте США 7,628,083, которые оба назначены по своей форме Micro Motion, Inc. и, таким образом, содержатся по ссылке. Переменный ток передается катушке возбуждения для вибрации трубы(труб) с желаемой амплитудой и частотой расходомерной трубы. Также в области техники известно предоставление тензодатчиков в качестве конфигурации магнита и катушки, очень похожей на конфигурацию возбуждающего устройства. Однако, в то время как возбуждающее устройство получает ток, который индуцирует перемещение, тензодатчики могут использовать перемещение, обеспечиваемое возбуждающим устройством, чтобы индуцировать напряжение. Напряжение является пропорциональным смещению трубы. Величина временной задержки, измеренной посредством тензодатчиков, является очень маленькой; часто измеряемой в наносекундах. Следовательно, необходимо, чтобы выходные данные измерительного преобразователя были очень точными.Meter electronics coupled to the drive device generate a drive signal to drive the drive device and determine mass flow and other material properties from the signals received from the strain gauges. The driver device may comprise one of many well known configurations; however, the magnet and back-to-back field coil have been successfully used in the vibrating flow meter industry. Examples of suitable coil and magnet configurations are provided in US Patent No. 7,287,438, as well as US Patent No. 7,628,083, both of which are assigned in their form to Micro Motion, Inc. and are thus contained by reference. Alternating current is transferred to the drive coil to vibrate the pipe(s) at the desired amplitude and frequency of the flow pipe. It is also known in the art to provide strain gauges in a magnet and coil configuration very similar to a driver configuration. However, while the driver receives a current that induces movement, strain gauges can use the movement provided by the driver to induce a voltage. The stress is proportional to the displacement of the pipe. The amount of time delay measured by strain gauges is very small; often measured in nanoseconds. Therefore, it is necessary for the transmitter output to be very accurate.

Фиг. 1 иллюстрирует пример вибрационного измерительного устройства 5 предшествующего уровня техники в форме кориолисова расходомера, содержащего узел 10 датчиков и электронное оборудование 20 измерительного устройства. Электронное оборудование 20 измерительного устройства находится в электрическом соединении с узлом 10 датчиков, чтобы измерять характеристики протекающего вещества, такие как, например, плотность, массовый расход, объемный расход, суммарный массовый расход, температура, и другую информацию.Fig. 1 illustrates an example of a prior art vibration meter 5 in the form of a Coriolis flow meter comprising a sensor assembly 10 and meter electronics 20. Meter electronics 20 are in electrical communication with sensor assembly 10 to measure characteristics of the flowing material, such as, for example, density, mass flow, volume flow, total mass flow, temperature, and other information.

Узел 10 датчика включает в себя пару фланцев 101 и 101', коллекторов 102 и 102' и труб 103A и 103B. Коллекторы 102, 102' прикрепляются к противоположным концам труб 103A, 103B. Фланцы 101 и 101' кориолисова расходомера предшествующего уровня техники прикрепляются к противоположным концам разделителя 106. Разделитель 106 поддерживает разнесение между коллекторами 102, 102', чтобы предотвращать нежелательные вибрации в трубах 103A и 103B. Трубы 103A и 103B проходят снаружи от коллекторов практически параллельным образом. Когда узел 10 датчика вставляется в трубопроводную систему (не показана), которая переносит текучее вещество, вещество поступает в узел 10 датчика через фланец 101, проходит через впускной коллектор 102, где общий объем вещества направляется, чтобы поступать в трубы 103A и 103B, протекает через трубы 103A и 103B и обратно в выпускной коллектор 102', где оно выходит из узла 10 датчика через фланец 101'.The sensor assembly 10 includes a pair of flanges 101 and 101', manifolds 102 and 102', and pipes 103A and 103B. Manifolds 102, 102' are attached to opposite ends of pipes 103A, 103B. Flanges 101 and 101' of a prior art Coriolis flow meter are attached to opposite ends of the separator 106. The separator 106 maintains separation between the manifolds 102, 102' to prevent unwanted vibrations in the pipes 103A and 103B. Pipes 103A and 103B extend outside the manifolds in a substantially parallel manner. When sensor assembly 10 is inserted into a piping system (not shown) that carries fluid, the fluid enters sensor assembly 10 through flange 101, passes through inlet manifold 102, where the total volume of fluid is directed to enter pipes 103A and 103B, flows through pipes 103A and 103B and back to the exhaust manifold 102', where it exits the sensor assembly 10 through the flange 101'.

Узел 10 датчика предшествующего уровня техники включает в себя возбуждающее устройство 104. Возбуждающее устройство 104 прикрепляется к трубам 103A и 103B в позиции, где возбуждающее устройство 104 может колебать трубы 103A, 103B в режиме возбуждения, например. Более конкретно, возбуждающее устройство 104 включает в себя первый компонент 104A возбуждающего устройства, прикрепленное к трубе 103A, и второй компонент 104B возбуждающего устройства, прикрепленное к трубе 103B. Возбуждающее устройство 104 может содержать одну из многих хорошо известных конфигураций, таких как катушка, установленная на трубе 103A, и встречно включенный магнит, установленный на трубе 103B.The prior art sensor assembly 10 includes a driver 104. The driver 104 is attached to the pipes 103A and 103B at a position where the driver 104 can vibrate the pipes 103A, 103B in a driving mode, for example. More specifically, the driver 104 includes a first driver component 104A attached to the pipe 103A and a second driver component 104B attached to the pipe 103B. The driver 104 may comprise one of many well-known configurations, such as a coil mounted on pipe 103A and a back-to-back magnet mounted on pipe 103B.

В настоящем примере кориолисова расходомера предшествующего уровня техники режим возбуждения является первым из режима изгибания фазы, и трубы 103A и 103B выбираются и соответствующим образом устанавливаются на впускной коллектор 102 и выпускной коллектор 102' с тем, чтобы предоставлять сбалансированную систему, имеющую практически одинаковое распределение массы, моменты инерции и модули упругости относительно осей изгибания W-W и W-W', соответственно. В настоящем примере, когда режим возбуждения является первым из режимов изгибания фаз, трубы 103A и 103B возбуждаются возбуждающим устройством 104 в противоположных направлениях относительно их соответствующих осей изгибания W-W и W-W'. Возбуждающий сигнал в форме переменного тока, может быть предоставлен посредством одного или более электронных оборудований 20 измерительного устройства, например, по сигнальному пути 110, и проходить через катушку, чтобы вынуждать обе трубы 103A, 103B колебаться. Обычные специалисты в области техники поймут, что другие режимы возбуждения могут быть использованы кориолисовым расходомером предшествующего уровня техники.In the present example of a prior art Coriolis flow meter, the excitation mode is the first of the phase bending mode, and pipes 103A and 103B are selected and suitably installed on the intake manifold 102 and exhaust manifold 102' so as to provide a balanced system having substantially equal mass distribution, moments of inertia and elastic moduli about the bending axes W-W and W-W', respectively. In the present example, when the driving mode is the first of the phase bending modes, the pipes 103A and 103B are driven by the driving device 104 in opposite directions with respect to their respective bending axes W-W and W-W'. An excitation signal, in the form of alternating current, may be provided by one or more meter electronics 20, such as signal path 110, and passed through the coil to cause both tubes 103A, 103B to oscillate. Those of ordinary skill in the art will appreciate that other drive modes may be used by the prior art Coriolis flowmeter.

Показанный узел 10 датчика включает в себя пару тензодатчиков 105, 105', которые прикрепляются к трубам 103A, 103B. Более конкретно, первые компоненты 105A и 105'A тензодатчиков располагаются на первой трубе 103A, а вторые компоненты 105B и 105'B тензодатчиков располагаются на второй трубе 103B. В изображенном примере тензодатчики 105, 105' могут быть электромагнитными детекторами, например, тензочувствительными магнитами и тензочувствительными катушками, которые создают тензометрические сигналы, которые представляют вектор скорости и положение труб 103A, 103B. Например, тензодатчики 105, 105' могут подавать тензометрические сигналы к электронному оборудованию 20 измерительного устройства по сигнальным путям 111, 111'. Обычные специалисты в области техники поймут, что движение труб 103A, 103B, в целом, пропорционально некоторым характеристикам протекающего вещества, например, массовому расходу и плотности вещества, протекающего через трубы 103A, 103B. Однако, движение труб 103A, 103B также включает в себя задержку нулевого потока или смещение, которое может быть измерено в тензодатчиках 105, 105'. Смещение нулевого потока может быть вызвано рядом факторов, таких как непропорциональное затухание, характеристика остаточной гибкости, электромагнитные перекрестные помехи или фазовая задержка в измерительной аппаратуре.The illustrated sensor assembly 10 includes a pair of strain gauges 105, 105' that are attached to pipes 103A, 103B. More specifically, the first strain gauge components 105A and 105'A are disposed on the first pipe 103A, and the second strain gauge components 105B and 105'B are disposed on the second pipe 103B. In the illustrated example, the strain gauges 105, 105' may be electromagnetic detectors, such as strain gauge magnets and strain gauge coils, that produce strain gauge signals that represent the velocity vector and position of the pipes 103A, 103B. For example, strain gauges 105, 105' may provide strain gauge signals to meter electronics 20 via signal paths 111, 111'. Those of ordinary skill in the art will appreciate that the movement of the pipes 103A, 103B is generally proportional to certain characteristics of the flowing material, such as the mass flow rate and density of the material flowing through the pipes 103A, 103B. However, the movement of the pipes 103A, 103B also includes a zero flow delay or displacement, which can be measured at the strain gauges 105, 105'. Zero flux offset can be caused by a number of factors, such as disproportionate attenuation, residual slenderness characteristics, electromagnetic crosstalk, or phase delay in the measurement equipment.

Узлы 103, 104 и 105 датчиков предшествующего уровня техники выстраиваются по оси катушки, чтобы минимизировать воздушный зазор в магнитной цепи и максимизировать связь между полями магнита и катушки. В общем, узел стопора устанавливается на первую трубу, в то время как узел катушки устанавливается на вторую трубу (конфигурация отличается для однотрубных измерительных устройств). Стопор и катушка должны быть аккуратно установлены, чтобы максимизировать зазор между компонентами.Prior art sensor assemblies 103, 104, and 105 are aligned along the axis of the coil to minimize air gap in the magnetic circuit and maximize coupling between the magnet and coil fields. In general, the stopper assembly is installed on the first pipe while the coil assembly is installed on the second pipe (the configuration is different for single-pipe meters). The stopper and spool must be carefully installed to maximize the clearance between the components.

К несчастью, узлы катушки и стопора могут создавать контакт при некоторых условиях, приводя в результате к поврежденному и вероятно нефункционирующему расходомеру. Например, вариативность производства может приводить в результате к осевому несовмещению. В других обстоятельствах пробка текучей среды, которая движется по одной трубе до большей степени по сравнению со спаренной трубой, может вызывать инерциальные силы и относительное поперечное перемещение между трубами, так что контакт магнита/катушки/стопора возникает, и результатом является повреждение узла. В еще одном примере, разницы температур могут приводить в результате к контакту узла катушки и стопора. Горячая текучая среда, протекающая по одной трубе в момент времени, значительно более ранний по сравнению с протеканием по спаренной трубе, может приводить в результате к неравномерному расширению трубы до такой степени, что ограничения зазора катушки/стопора превышаются, и контакт создается.Unfortunately, the coil and stopper assemblies can make contact under certain conditions, resulting in a damaged and likely non-functioning flowmeter. For example, manufacturing variability may result in axial misalignment. In other circumstances, a fluid plug that moves through one pipe to a greater extent than the paired pipe can cause inertial forces and relative lateral movement between the pipes such that magnet/coil/stopper contact occurs and the result is damage to the assembly. In yet another example, temperature differences may result in contact between the coil assembly and the stopper. Hot fluid flowing through one pipe at a time significantly earlier than flowing through a paired pipe may result in uneven expansion of the pipe to the extent that coil/stopper clearance limits are exceeded and contact is created.

Следовательно, как может быть понятно, традиционный узел измерительного преобразователя может, в ряде обстоятельств, потенциально встречающихся во время нормальной работы измерительного устройства, быть подвержен испытанию повреждения вследствие несовмещения. Существует необходимость в области техники в датчике узла измерительного преобразователя, который не подвержен несовмещению и результирующему повреждению. Варианты осуществления, описанные ниже, преодолевают эти и другие проблемы, и прогресс в области техники достигается.Therefore, as may be understood, a conventional transducer assembly may, under a number of circumstances potentially encountered during normal operation of the meter, be susceptible to experiencing damage due to misalignment. There is a need in the art for a transducer assembly sensor that is not susceptible to misalignment and resulting damage. The embodiments described below overcome these and other problems, and progress in the art is achieved.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Предоставляется узел измерительного преобразователя для вибрационного измерительного устройства, имеющего электронное оборудование измерительного устройства. Узел измерительного преобразователя содержит фрагмент стопора, содержащий стопорную планку. Узел измерительного преобразователя содержит магнитный фрагмент, содержащий бобину катушки, катушку, намотанную вокруг бобины катушки, магнит, присоединенный к бобине катушки, и при этом стопорная планка предохраняется от касания бобины катушки.A transducer assembly is provided for a vibration meter having meter electronics. The transducer assembly contains a stopper fragment containing a stopper bar. The transducer assembly comprises a magnetic portion comprising a coil bobbin, a coil wound around the coil bobbin, a magnet attached to the coil bobbin, and wherein a locking bar is prevented from contacting the coil bobbin.

Предоставляется способ для формирования вибрационного измерительного устройства, включающего в себя узел датчика с одной или более проточными трубами. Способ содержит этапы формирования фрагмента стопора, содержащего стопорную планку, и соединения фрагмента стопора с первым компонентом вибрационного измерительного устройства. Формируется магнитный фрагмент, содержащий бобину катушки, и магнитный фрагмент присоединяется ко второму компоненту вибрационного измерительного устройства. Катушка наматывается вокруг бобины катушки. Магнит присоединяется к бобине катушки. Стопорная планка размещается рядом с магнитом, и катушка электрически присоединяется к электронному оборудованию измерительного устройства.A method is provided for forming a vibration sensing device including a sensor assembly with one or more flow tubes. The method comprises the steps of forming a stopper fragment containing a stopper bar, and connecting the stopper fragment to a first component of a vibration measuring device. A magnetic fragment containing the coil bobbin is formed, and the magnetic fragment is attached to a second component of the vibration measuring device. The bobbin is wound around the bobbin bobbin. The magnet is attached to the bobbin of the coil. The locking bar is placed adjacent to the magnet and the coil is electrically connected to the electronics of the measuring device.

АспектыAspects

Согласно аспекту, узел измерительного преобразователя для вибрационного измерительного устройства, имеющего электронное оборудование измерительного устройства, содержит фрагмент стопора, содержащий стопорную планку. Узел измерительного преобразователя содержит магнитный фрагмент, содержащий бобину катушки, катушку, намотанную вокруг бобины катушки, магнит, присоединенный к бобине катушки, и при этом стопорная планка предохраняется от касания бобины катушки.According to an aspect, a transducer assembly for a vibration meter having meter electronics includes a stopper portion comprising a stopper bar. The transducer assembly comprises a magnetic portion comprising a coil bobbin, a coil wound around the coil bobbin, a magnet attached to the coil bobbin, and wherein a locking bar is prevented from contacting the coil bobbin.

Предпочтительно, кольцо потока размещается, чтобы обозначать пределы, по меньшей мере, фрагмента бобины катушки.Preferably, the flux ring is positioned to define the limits of at least a portion of the coil bobbin.

Предпочтительно, кольцо потока размещается, чтобы обозначать пределы, по меньшей мере, фрагмента катушки.Preferably, the flow ring is positioned to define the limits of at least a portion of the coil.

Предпочтительно, магнит присоединяется к бобине катушки полюсным наконечником. Preferably, the magnet is attached to the coil bobbin by a pole piece.

Предпочтительно, магнит является постоянным магнитом.Preferably, the magnet is a permanent magnet.

Предпочтительно, бобина катушки, катушка и магнит закрепляются на месте относительно друг друга.Preferably, the coil bobbin, coil and magnet are secured in place relative to each other.

Предпочтительно, электронное оборудование измерительного устройства предоставляет колебательный ток катушке, который индуцирует перемещение стопорной планки.Preferably, the electronics of the measuring device provide an oscillating current to the coil which induces movement of the locking bar.

Предпочтительно, фрагмент стопора и магнитный фрагмент присоединяются к первому и второму фрагментам вибрационного измерительного устройства, соответственно, при этом, по меньшей мере, один из первого и второго фрагментов вибрационного измерительного устройства содержит проточную трубу.Preferably, the stopper piece and the magnetic piece are attached to the first and second vibrating meter pieces, respectively, wherein at least one of the first and second vibrating meter pieces includes a flow pipe.

Согласно аспекту, способ для формирования вибрационного измерительного устройства, включающего в себя узел датчика с одной или более проточными трубами, содержит этапы формирования фрагмента стопора, содержащего стопорную планку, и присоединения фрагмента стопора к первому компоненту вибрационного измерительного устройства. Формируется магнитный фрагмент, содержащий бобину катушки, и магнитный фрагмент присоединяется ко второму компоненту вибрационного измерительного устройства. Катушка наматывается вокруг бобины катушки. Магнит присоединяется к бобине катушки. Стопорная планка размещается рядом с магнитом, и катушка электрически присоединяется к электронному оборудованию измерительного устройства.According to an aspect, a method for forming a vibration metering device including a sensor assembly with one or more flow tubes comprises the steps of forming a stopper piece comprising a stopper bar and attaching the stopper piece to a first component of the vibratory metering device. A magnetic fragment containing the coil bobbin is formed, and the magnetic fragment is attached to a second component of the vibration measuring device. The bobbin is wound around the bobbin bobbin. The magnet is attached to the bobbin of the coil. The locking bar is placed adjacent to the magnet and the coil is electrically connected to the electronics of the measuring device.

Предпочтительно, первый компонент и второй компонент содержат, по меньшей мере, одну проточную трубу.Preferably, the first component and the second component comprise at least one flow pipe.

Предпочтительно, способ содержит этап обозначения пределов, по меньшей мере, фрагмента бобины катушки с помощью кольца потока.Preferably, the method comprises the step of marking the limits of at least a portion of the coil bobbin using a flux ring.

Предпочтительно, способ содержит этап присоединения магнита к катушке полюсным наконечником.Preferably, the method comprises the step of attaching a magnet to a coil with a pole piece.

Предпочтительно, способ содержит этап закрепления бобины катушки, катушки и магнита на месте относительно друг друга.Preferably, the method comprises the step of securing the coil bobbin, coil and magnet in place relative to each other.

Предпочтительно, способ содержит этап предоставления колебательного тока катушке, который индуцирует перемещение стопорной планки.Preferably, the method comprises the step of providing an oscillating current to the coil which induces movement of the locking bar.

Предпочтительно, способ содержит этап приема колебательного тока от катушки, при этом колебательный ток индуцируется посредством перемещения стопорной планки.Preferably, the method comprises the step of receiving an oscillating current from the coil, wherein the oscillating current is induced by moving the stop bar.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

Фиг. 1 показывает расходомер предшествующего уровня техники.Fig. 1 shows a prior art flow meter.

Фиг. 2 показывает вид в поперечном сечении узла измерительного преобразователя предшествующего уровня техники.Fig. 2 shows a cross-sectional view of a prior art transducer assembly.

Фиг. 3 показывает магнитный фрагмент узла измерительного преобразователя согласно варианту осуществления.Fig. 3 shows a magnetic fragment of a transducer assembly according to an embodiment.

Фиг. 4 показывает фрагмент стопора узла измерительного преобразователя согласно варианту осуществления.Fig. 4 shows a portion of a transducer assembly stopper according to an embodiment.

Фиг. 5 показывает вид в поперечном сечении узла измерительного преобразователя согласно варианту осуществления.Fig. 5 shows a cross-sectional view of a transducer assembly according to an embodiment.

Подробное описание изобретенияDetailed Description of the Invention

Фиг. 3-5 и последующее описание изображают конкретные примеры для изучения специалистами в области техники того, как создать и использовать оптимальный режим вариантов осуществления измерительного преобразователя. Для целей изучения принципов изобретения, некоторые традиционные аспекты упрощены или опущены. Специалисты в данной области техники поймут вариации из этих примеров, которые попадают в рамки настоящего описания. Специалисты в данной области техники поймут, что признаки, описанные ниже, могут быть объединены различными способами, чтобы формировать множественные вариации расходомера. В результате, варианты осуществления, описанные ниже, не ограничиваются конкретными примерами, описанными ниже, а только формулой изобретения и ее эквивалентами.Fig. 3-5 and the following description depict specific examples for study by those skilled in the art of how to create and use optimal performance of the transmitter embodiments. For purposes of teaching the principles of the invention, certain traditional aspects have been simplified or omitted. Those skilled in the art will recognize variations from these examples that fall within the scope of the present description. Those skilled in the art will appreciate that the features described below can be combined in various ways to form multiple variations of the flow meter. As a result, the embodiments described below are not limited to the specific examples described below, but only to the claims and their equivalents.

Фиг. 2 показывает вид в поперечном сечении узла 200 измерительного преобразователя предшествующего уровня техники. Узел 200 измерительного преобразователя может быть присоединен к первой и второй проточным трубам 103A, 103B. Узел 200 измерительного преобразователя предшествующего уровня техники содержит фрагмент 204A катушки и магнитный фрагмент 204B. Магнитный фрагмент 204B содержит магнит 211. Магнит 211 может быть размещен в стопоре 213 магнита, который может помогать направлять магнитное поле. Магнитный фрагмент 204B может также содержать полюсный наконечник 215. Магнитный фрагмент 204B содержит типичный магнитный фрагмент компонентов датчика предшествующего уровня техники. Магнитный фрагмент 204B может быть присоединен ко второй проточной трубе 103B с помощью монтажного кронштейна (не показан для ясности). Монтажный кронштейн может быть присоединен к проточной трубе 103B согласно хорошо известным способам, таким как сварка, пайка, склейка и т.д.Fig. 2 shows a cross-sectional view of a prior art transducer assembly 200. Transducer assembly 200 may be coupled to the first and second flow pipes 103A, 103B. The prior art transducer assembly 200 includes a coil piece 204A and a magnetic piece 204B. The magnetic portion 204B includes a magnet 211. The magnet 211 may be housed in a magnet stopper 213, which may help guide the magnetic field. Magnetic fragment 204B may also include a pole piece 215. Magnetic fragment 204B comprises a typical magnetic fragment of prior art sensor components. The magnetic portion 204B may be attached to the second flow pipe 103B using a mounting bracket (not shown for clarity). The mounting bracket can be attached to the flow pipe 103B according to well-known methods such as welding, soldering, gluing, etc.

Фрагмент 204A катушки может быть присоединен к первой проточной трубе 103A с помощью монтажного кронштейна (не показан для ясности). Монтажный кронштейн может быть присоединен к проточной трубе 103A согласно хорошо известным способам, таким как сварка, пайка, склейка и т.д.The coil portion 204A may be attached to the first flow pipe 103A using a mounting bracket (not shown for clarity). The mounting bracket can be attached to the flow pipe 103A according to well-known methods such as welding, soldering, gluing, etc.

Фрагмент 204A катушки также содержит бобину 220 катушки. Бобина 220 катушки может включать в себя фрагмент 220' для приема магнита, чтобы принимать, по меньшей мере, фрагмент магнита 211. Бобина 220 катушки содержит катушку 222. Бобина 220 катушки может удерживаться на монтажном кронштейне 210 с помощью крепежного устройства.The coil portion 204A also includes a coil bobbin 220. The coil bobbin 220 may include a magnet receiving portion 220' to receive at least a portion of the magnet 211. The coil bobbin 220 includes a coil 222. The coil bobbin 220 may be supported on the mounting bracket 210 by a fastening device.

Фиг. 3 показывает магнитный фрагмент 301 узла 300 измерительного преобразователя (показанного на фиг. 5 в поперечном сечении) согласно варианту осуществления. Кронштейн 303 присоединяется к бобине 305 катушки. Кронштейн 303 может быть присоединен к бобине 305 катушки с помощью механического крепления, клея, посредством сварки/пайки или других способов, известных в области техники. Конкретный способ, используемый для присоединения бобины 305 катушки к кронштейну 303, не должен никоим образом ограничивать рамки настоящего варианта осуществления. В варианте осуществления кронштейн 303 и бобина 305 катушки формируются из одного и того же куска материала. Формирование кронштейна 303 и бобины 305 катушки может быть посредством операций механической обработки, операций литья/формования, 3D-печати или аналогичных способов аддитивного производства.Fig. 3 shows a magnetic portion 301 of a transducer assembly 300 (shown in cross section in FIG. 5) according to an embodiment. The bracket 303 is attached to the coil bobbin 305. The bracket 303 may be attached to the spool bobbin 305 by mechanical fastening, adhesive, welding/soldering, or other methods known in the art. The specific method used to attach the coil bobbin 305 to the bracket 303 should not limit the scope of the present embodiment in any way. In an embodiment, the bracket 303 and the spool bobbin 305 are formed from the same piece of material. Formation of the bracket 303 and the coil bobbin 305 may be through machining operations, casting/molding operations, 3D printing, or similar additive manufacturing methods.

Бобина 305 катушки может быть пластмассовой, керамической, полимерной или иным образом немагнитной. В варианте осуществления бобина 305 катушки может быть изготовлена из черных металлов. Кольцо 307 потока может обозначать пределы фрагмента бобины 305 катушки. Кольцо 307 потока может также обозначать пределы фрагмента или всей катушки 309 (см. фиг. 5), намотанной вокруг бобины 305 катушки. Кольцо 307 потока может быть сформировано из углеродистой стали или другого мю-металла и помогает в изоляции электрических полей, ассоциированных с отдельными проводами в системе. Полюсный наконечник 311 соединяется с внутренним диаметром бобины 305 катушки и перемещается вместе с бобиной 305 катушки, таким образом, формируя часть магнитной цепи. Магнит 313 присоединяется к полюсному наконечнику 311 и перемещается вместе с полюсным наконечником/бобиной 311, 305, чтобы формировать часть магнитной цепи.The coil bobbin 305 may be plastic, ceramic, polymer, or otherwise non-magnetic. In an embodiment, the coil bobbin 305 may be made of ferrous metals. The flow ring 307 may indicate the limits of the coil bobbin 305 portion. The thread ring 307 may also denote the limits of a portion or the entire coil 309 (see FIG. 5) wound around the coil bobbin 305. The flux ring 307 may be formed from carbon steel or other mu metal and assists in isolating the electrical fields associated with the individual wires in the system. The pole piece 311 is connected to the inner diameter of the coil bobbin 305 and moves with the coil bobbin 305, thereby forming a part of the magnetic circuit. Magnet 313 is attached to pole piece 311 and moves with pole piece/bobbin 311, 305 to form part of a magnetic circuit.

Осевая позиция полюса оптимизируется, чтобы максимизировать соединение катушки с полюсом, и толщина втулки бобины минимизируется, чтобы максимизировать соединение катушки с полюсом. Точные размеры, чтобы осуществлять эти оптимизации, отличаются в зависимости от размера узла, размера бобины, числа витков катушки, силы магнита, диапазона действия измерительного преобразователя и т.д., как будет понятно специалистам в области техники.The axial position of the pole is optimized to maximize the coil-to-pole connection, and the thickness of the bobbin bushing is minimized to maximize the coil-to-pole connection. The exact dimensions to make these optimizations vary depending on the size of the assembly, the size of the bobbin, the number of turns of the coil, the strength of the magnet, the range of the transducer, etc., as will be appreciated by those skilled in the art.

Фиг. 4 и 5 показывают фрагмент 401 стопора узла 300 измерительного преобразователя (показанного на фиг. 5). Стопорная планка 402 присоединяется к кронштейну 403. Кронштейн 403 может быть присоединен к стопорной планке 402 с помощью механического крепления, клея, посредством сварки/пайки или других способов, известных в области техники. Конкретный способ, используемый для присоединения стопорной планки 402 к кронштейну 403, не должен никоим образом ограничивать рамки настоящего варианта осуществления.Fig. 4 and 5 show a portion 401 of the stopper of the transducer assembly 300 (shown in FIG. 5). The retaining bar 402 is attached to the bracket 403. The bracket 403 may be attached to the retaining bar 402 by mechanical fastening, adhesive, welding/soldering, or other methods known in the art. The specific method used to attach the stopper bar 402 to the bracket 403 should not limit the scope of the present embodiment in any way.

Таким образом, будет понятно, что это является большим отступлением от измерительных преобразователей предшествующего уровня техники, поскольку фактически все компоненты предложенного узла 300 измерительного преобразователя размещаются на одной стороне/кронштейне. Т.е., магнит 313 и полюсный наконечник 311, которые магнитным образом взаимодействуют с катушкой/бобиной 309, 305 катушки, не только находятся на одном и том же кронштейне 303, но являются закрепленными на месте относительно друг друга.Thus, it will be understood that this is a major departure from prior art transducers, since virtually all of the components of the proposed transducer assembly 300 are located on one side/bracket. That is, the magnet 313 and pole piece 311, which magnetically interact with the coil/bobbin 309, 305, are not only on the same bracket 303, but are fixed in place relative to each other.

В варианте осуществления магнит 313 является постоянным магнитом, хотя электромагнит рассматривается. Магнит в предложенном изобретении будет создавать магнитную цепь через соседние компоненты и притягивать стопорную планку 402. Колебательный ток через катушку 309 будет увеличивать/уменьшать усилие на стопорной планке 402, вынуждающее ее колебаться. Узел 300 измерительного преобразователя конструируются так, что он может быть использован и как возбуждающее устройство, и как тензодатчик. Схемы измерительного преобразователя будут работать тем же образом механически, что и на предшествующем уровне техники, но выводить напряжение, пропорциональное зазору магнита/стопорной планки. Изобретение будет, таким образом, вести себя аналогично существующим схемам возбуждения и тензодатчиков, но устранять вышеотмеченные проблемы, связанные с вопросами позиционирования катушки/стопора и несовмещением и источниками поперечного перемещения.In an embodiment, magnet 313 is a permanent magnet, although an electromagnet is considered. The magnet in the present invention will create a magnetic circuit through adjacent components and attract the stop bar 402. The oscillating current through the coil 309 will increase/decrease the force on the stop bar 402 causing it to oscillate. Transducer assembly 300 is designed so that it can be used as both a driver and a strain gauge. The transducer circuits will operate in the same manner mechanically as the prior art, but output a voltage proportional to the magnet/locking bar gap. The invention will thus behave similarly to existing drive and strain gauge circuits, but will eliminate the above noted problems associated with coil/stopper positioning issues and misalignment and sources of lateral movement.

Узел 300 измерительного преобразователя, в общем, присоединяется к двухтрубному узлу датчика, в других вариантах осуществления, один из фрагментов 303, 403 может быть присоединен к неподвижному компоненту или ложной трубе, или балансировочной штанге, или компоненту корпуса, например. Может быть случай в ситуациях, когда объединенный узел 300 измерительного преобразователя используется в однотрубном узле датчика.Transducer assembly 300 is generally attached to a two-tube sensor assembly; in other embodiments, one of the portions 303, 403 may be attached to a stationary component or dummy tube, or balance rod, or housing component, for example. This may be the case in situations where an integrated transducer assembly 300 is used in a single-pipe sensor assembly.

Хотя не показано для ясности, следует понимать, что электронное оборудование 20 измерительного устройства может связываться с проводным выводом, аналогичным проводу 110, показанному на фиг. 1. Следовательно, когда находится в электрическом соединении с электронным оборудованием 20 измерительного устройства, узел 300 измерительного преобразователя может быть снабжен возбуждающим сигналом для того, чтобы создавать перемещение между магнитным фрагментом 301 и фрагментом 401 стопора. Аналогично, узел 300 измерительного преобразователя может связываться с электронным оборудованием 20 измерительного устройства с помощью проводного вывода, аналогичного одному из проводных выводов 111, 111', показанных на фиг. 1. Следовательно, когда находится в электрическом соединении с электронным оборудованием измерительного устройства, узел 300 измерительного преобразователя может ощущать перемещение между магнитным фрагментом 301 и фрагментом 401 стопора.Although not shown for clarity, it should be understood that the meter electronics 20 may communicate with a lead wire similar to wire 110 shown in FIG. 1. Therefore, when in electrical connection with the meter electronics 20, the transducer assembly 300 may be provided with a drive signal to produce movement between the magnetic portion 301 and the stopper portion 401. Likewise, transducer assembly 300 may communicate with meter electronics 20 using a lead wire similar to one of the lead wires 111, 111' shown in FIG. 1. Therefore, when in electrical connection with the meter electronics, the transducer assembly 300 can sense movement between the magnetic portion 301 and the stopper portion 401.

Вибрационное измерительное устройство, такое как измерительное устройство, показанное на фиг. 1, может содержать узел 300 измерительного преобразователя. Вибрационное измерительное устройство может содержать кориолисов расходомер или некоторое другое вибрационное измерительное устройство. Вибрационное измерительное устройство может принимать текучую среду, которая может быть текущей или неподвижной. Текучая среда может содержать газ, жидкость, газ с взвешенными частицами, жидкость с взвешенными частицами, многофазную текучую среду или их сочетание.A vibration measuring device such as the measuring device shown in FIG. 1 may include a transducer assembly 300. The vibration measurement device may comprise a Coriolis flow meter or some other vibration measurement device. The vibration measuring device may receive a fluid, which may be flowing or stationary. The fluid may comprise a gas, a liquid, a gas with suspended particles, a liquid with suspended particles, a multiphase fluid, or a combination thereof.

Подробные описания вышеописанных вариантов осуществления не представляют собой полные описания всех вариантов осуществления, логически выводимых авторами изобретения как находящиеся в пределах объема настоящего описания. В действительности, специалисты в области техники поймут, что определенные элементы вышеописанных вариантов осуществления могут по-разному быть объединены или устранены, чтобы создавать дополнительные варианты осуществления, и такие дополнительные варианты осуществления попадают в рамки и учения настоящего описания. Специалистам в данной области техники также должно быть очевидным, что вышеописанные варианты осуществления могут комбинироваться полностью или частично, чтобы создавать дополнительные варианты осуществления в пределах объема и идей настоящего описания.The detailed descriptions of the above-described embodiments do not constitute complete descriptions of all embodiments believed by the inventors to be within the scope of the present description. Indeed, those skilled in the art will appreciate that certain elements of the above-described embodiments may be combined or eliminated in various ways to create additional embodiments, and such additional embodiments fall within the scope and teachings of the present disclosure. It will also be apparent to those skilled in the art that the above-described embodiments may be combined in whole or in part to create additional embodiments within the scope and teachings of the present disclosure.

Таким образом, хотя конкретные варианты осуществления описываются в данном документе в качестве иллюстрации, различные эквивалентные модификации являются возможными в пределах объема настоящего описания, как должны признавать специалисты в данной области техники. Учения, предоставленные в данном документе, могут быть применены к другим расходомерам, а не только к вариантам осуществления, описанным выше и показанным на сопровождающих чертежах. Соответственно, рамки вариантов осуществления должны быть определены из последующей формулы изобретения.Thus, while specific embodiments are described herein by way of illustration, various equivalent modifications are possible within the scope of the present description as those skilled in the art will appreciate. The teachings provided herein may be applied to flow meters other than the embodiments described above and shown in the accompanying drawings. Accordingly, the scope of the embodiments should be determined from the following claims.

Claims

1. A measuring transducer assembly (300) for a vibration measuring device having electronic measuring device equipment (20), comprising:

a stopper fragment (401) containing a stopper bar (402);

magnetic fragment (301) containing:

coil bobbin (305);

a coil (309) wound around a coil bobbin (305);

a magnet (313) attached to a coil bobbin (305); wherein the magnet (313) is connected to the coil bobbin (305) by a pole piece (311), and

in this case, the locking bar (402) is protected from contact with the reel bobbin (305).

2. The transducer assembly (300) of claim 1, comprising a flow ring (307) positioned to define the limits of at least a portion of the coil bobbin (305).

3. The transducer assembly (300) of claim 1, comprising a flow ring (307) positioned to define the limits of at least a portion of the coil (309).

4. Transducer assembly (300) according to claim 1, wherein the magnet (313) is a permanent magnet.

5. The transducer assembly (300) of claim 1, wherein the coil bobbin (305), coil (309) and magnet (313) are secured in place relative to each other.

6. The meter assembly (300) of claim 1, wherein the meter electronics (20) provide an oscillating current to the coil (309) which induces movement of the stop bar (402).

7. The measuring transducer assembly (300) according to claim 1, wherein the stopper fragment (401) and the magnetic fragment (301) are attached to the first and second vibration measuring device fragments, respectively, wherein at least one of the first and second vibration measuring device fragments The device contains a flow pipe (103A, 103B).

8. A method for forming a vibration measuring device, including a sensor assembly with one or more flow pipes, containing the steps of:

forming a stopper fragment containing a stopper bar; connecting the stopper fragment to the first component of the vibration measuring device;

forming a magnetic fragment containing a coil bobbin;

connecting the magnetic fragment to the second component of the vibration measuring device;

wind the coil around the coil bobbin;

attach the magnet to the coil bobbin;

place the locking bar next to the magnet;

attach the magnet to the coil with a pole piece;

electrically connecting the coil to the electronic equipment of the measuring device.

9. The method according to claim 8, wherein the first component and the second component comprise at least one flow pipe.

10. The method of claim 8, further comprising the step of marking the limits of at least a portion of the coil bobbin using a flux ring.

11. The method of claim 8, further comprising the step of securing the coil bobbin, coil and magnet in place relative to each other.

12. The method of claim 8, further comprising the step of providing an oscillating current to the coil which induces movement of the locking bar.

13. The method of claim 8, further comprising receiving an oscillating current from the coil, wherein the oscillating current is induced by moving the stop bar.