專利名稱：具有直管的科里奧利流量計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種振動型傳感器。特別地，本發(fā)明涉及這種振動型傳感器的測量管在用于支撐測量管的支座中的固定，該振動型傳感器特別是基于科里奧利原理工作的質量流量傳感器。
背景技術：
原理上，對于這種用于測量管道中流經的流體的“線上”傳感器，僅有兩種測量管，它們是直測量管和任意彎曲或者甚至盤卷的測量管環(huán)，其中U形是優(yōu)選的管形式。于是，編號為4127028、4524610、4768384、4793191、4823614、5253533、5610342、6006609的美國專利以及本受讓人的尚未公開的歐洲專利申請01112546.5描述了振動型傳感器，特別用于在流動的流體中產生由質量流量決定的科里奧利力，和/或產生由粘度決定的摩擦力，這種傳感器-具有至少一個用于引導流體的測量管，該測量管具有入口端和出口端，并且至少周期性振動，該測量管--利用導入入口端的第一管段和導入出口端的第二管段與一管道相連，用于使得流體能夠流經該測量管，并且--在操作期間，執(zhí)行圍繞振蕩軸的機械振動，該振蕩軸虛擬連接上述兩管段，并且-具有用于振蕩地支撐測量管的支座，該支座被利用第一過渡件固定至第一管段并被利用第二過渡件固定至第二管段。
特別地，在用于測量質量流速的科里奧利質量流量傳感器的情況中，主要由于對稱的原因，當使用直測量管或合適測量管環(huán)時采用兩個測量管。當靜止時，兩個管在兩個平行平面內相互平行延伸，并且往往流體也平行流經它們。對于兩種變型之一，即具有兩平行直管的變型，僅作為例子可以參考美國專利4768384、4793191和5610342，而對于另一種變形，即具有兩平行(特別是相同形狀的)U形管環(huán)，例如參見美國專利4127028。
除了以科里奧利原理工作的雙管質量流量傳感器的上述類型，在市場中已經建立了另一種類型的傳感器，即僅使用一個直或彎的測量管。這種傳感器在例如美國專利4524610、4823614、5253533、6006609和未公開的歐洲專利申請01112546.5中有所說明。
另外，美國專利4823614說明，測量管的每一端插入入口側或出口側過渡件的匹配孔，并且通過正面和背面的焊接、軟焊、銅焊而固定在其中；參見在一些圖中可見的材料焊珠。然后過渡件被固定在外部支座中。
正如已經在美國專利5610342中討論的，在上述焊接、軟焊、銅焊期間向測量管到過渡件的安裝位置提供的所需熱量在冷卻后可以產生殘余機械應力，其能夠導致應力腐蝕裂紋，特別是當流體正被測量時，以或多或少的程度侵襲測量管的材料。為了盡可能完全地消除對于科里奧利質量流量傳感器的測量管的這種應力腐蝕裂紋的危險，已經在美國專利5610342中同樣提出了在過渡件中固定測量管的改進方法，其中測量管的每一端被分別插入入口側或出口側過渡件的相應孔中，并利用位于該端中的軋輥工具，無需引入熱量便壓向孔內壁。適于這種方法的軋輥工具在例如美國專利4090382中有所說明，該專利涉及鍋爐或熱交換器的管的密封。
然而，對于由這種方法制造的傳感器的研究顯示，在存在溫度波動，特別是在可能的溫度驟變(例如可以在常規(guī)執(zhí)行的例如使用極熱的洗液的清洗操作的情況中發(fā)生)的情況中，通常相互加緊的上述過渡件和測量管的不同膨脹性能能夠導致由過渡件施加于測量管的夾緊力落至低于臨界值。這可以表明由于熱導致的膨脹，過渡件和測量管失去了由碾壓帶來的機械接觸，使得支座能夠相對于測量管繞上述振蕩軸扭曲。對于這種不是完全被排除的支座扭曲的情況，特別是具有測量管的傳感器在工作期間也執(zhí)行繞振蕩軸的扭轉振蕩的情況，替換整個測量設備變?yōu)椴豢杀苊獾摹?br>
發(fā)明內容
從現(xiàn)有技術情況的上述缺點出發(fā)，本發(fā)明的目的是將所述類型的傳感器改進為，在保留通過測量管的碾壓而制造傳感器所贏得的優(yōu)點的同時，可以即使在由熱引起膨脹的情況中也能在很大程度上排除支座和測量管的相對扭轉。
為了達到這個目的，本發(fā)明提供了一種振動型傳感器，特別用于在流動的流體中產生依賴于質量流量的科里奧利力和/或依賴于粘度的摩擦力，該傳感器包括-至少一個測量管，用于引導流體，該測量管具有一入口端和一出口端，并且至少周期性振動，其中該測量管--利用導入入口端的第一管段和導入出口端的第二管段與一管道相連，用于使得流體能夠流經該測量管，并且--在操作期間，執(zhí)行圍繞振蕩軸的機械振蕩，該振蕩軸虛擬連接上述兩管段，和-用于振蕩地支撐測量管的支座，該支座被利用第一過渡件固定至第一管段并被利用第二過渡件固定至第二管段，--其中兩個過渡件中至少有一個具有帶有第一止動棱的止塊(3)，該第一止動棱部分接觸相關管段并至少逐段在振蕩軸的方向上延伸。
在本發(fā)明的傳感器的第一優(yōu)選發(fā)展中，止塊具有第二止動棱，該第二止動棱部分接觸相關管段并至少逐段在振蕩軸的方向上延伸。
在本發(fā)明的傳感器的第二優(yōu)選發(fā)展中，止塊被形成為凹槽，其至少部分由相關管段的材料填充。


現(xiàn)在根據附圖詳細解釋本發(fā)明及其具有優(yōu)點的發(fā)展，在附圖中圖1是透視示意及部分剖面圖，顯示了對于本發(fā)明的具有至少一個測量管的質量流量傳感器的一個實施例的例子的基本部分；圖2是透視示意及部分剖面圖，顯示了凹槽的實施例的例子，該凹槽用作圖1的測量管的防扭曲支撐的止塊；圖3以正視圖顯示了圖2的凹槽；和圖4示意性顯示了用于制造圖1的質量流量傳感器的方法步驟。
具體實施例方式
本發(fā)明重要的是振動型傳感器，例如科里奧利質量流量傳感器，的部分，如圖1所示。為了清楚，沒有顯示對于全部功能所需的類似的剩余部分；對于省略的部分，參考在現(xiàn)有技術中提到的文檔。
直的第一管段11引入這里僅部分顯示的在工作中振動的測量管1的入口端，該第一管段11由第一過渡件21的孔21A接收；而引入測量管1的出口端的直的第二管段12插入第二過渡件22的孔22A。過渡件21、22與至少一個橫向布置的基板23一起形成支座2，該支座2夾住至少一個測量管1，使得管仍然能夠振蕩。這個支座2可以構造為例如盒形或圓柱形的；特別是它可以構造為包圍測量管1的支撐管。
在操作中，測量管1例如通過法蘭或螺旋連接而插入運送待測流動流體(例如，液體或氣體)的管道路線中，使得待測流體也流經測量管1。
為了產生表征流體的反作用力，例如與質量流速相關的科里奧利力，或者與粘度相關的摩擦力，在工作中令測量管1至少周期性振動，同時兩管段11、12至少按份額執(zhí)行繞振蕩軸S的扭曲振蕩，該振蕩軸S虛擬連接兩管段11、12。為了記錄測量管1的振動并且為了產生對應于振動的振動信號，可以以本領域技術人員所熟知的方式(未顯示)將振蕩傳感器放置在測量管1附近。
為了防止支座相對于管段11、12以及相對于測量管1，特別是對于經受較大溫度波動的傳感器，的扭曲，過渡件21、22中的至少一個(這里以過渡件21為例)具有止塊3；當然，另一過渡件22也可以具有這種止塊，特別是除止塊3之外的另一止塊。
如圖2所示，止塊3包括至少一個止動棱31，其接觸一部分相關管段11并至少逐段地在振蕩軸S的方向上延伸。止動棱31上形成相關孔21A。正如這里在圖2中所指出的，止動棱31可以基本完全穿過孔21A；然而，它也可以例如僅在孔21A的較短部分上延伸。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，止塊3包括第二止動棱32，其具有優(yōu)點地這樣形成并放置在孔21A中，使得止塊3為凹槽的形式且至少部分由相關管段11的壁材料填充；如圖3所示。
然而，止動棱32也可以例如這樣形成和放置，使得止塊3為凸耳的形式且至少部分被管段11的壁材料所圍繞。
對于這種傳感器中使用的例如鈦、不銹鋼或鋯的測量管，其測量管壁厚為0.5mm～2mm，槽深為例如約0.2mm，已經發(fā)現(xiàn)槽寬為0.5mm～2mm是足夠的。
止塊3優(yōu)選地被利用拉刀切割出預制孔21A。當然，也可以使用本領域技術人員所熟知的其它金屬加工處理，例如銑削或沖壓。
參考圖4，為了產生在測量管1和支座3之間的機械連接，管段11被插入過渡件21，并且管段12插入過渡件22。在將管段11安置在過渡件21中之后，軋輥工具6至少部分放置在管段11的腔體內，如圖4示意性地示出的。軋輥工具6在插入方向上的前端具有外罩61，同時輥62分布在外罩61的圓柱形表面上并設置在相應的開口中。
軋輥工具6旋轉期間輥62移動所循的中心圓的半徑可以利用活塞63調節(jié)，該活塞63可以在插入方向上移動。通過將該半徑相比軋輥工具6初始插入管段11腔體內時的半徑而增加，令工具逐段壓向孔21A的內壁。
現(xiàn)在管段11這樣壓向相關孔21A的內壁而無需引入熱量。這導致管段11的材料輕微流動，并且于是導致在這些位置，特別時在止塊區(qū)域中，管段11和過渡件21之間非常牢固的機械連接。利用軋輥工具6產生的壓緊力以及止塊的形狀和尺寸應當相互匹配，使得令足夠量的管段11的材料流入止塊3的區(qū)域；關于這一點，也參見圖3。
由于管段11的這種塑性變形，在其壁中存在部分輕微的減小，使得一方面在管段11的長度方向上產生機械應力(下面的討論中稱為“軸向應力”)，因為管段11輕微伸長，所以發(fā)生這種應力。另一方面，在孔21A內發(fā)生徑向方向上的機械應力(下面的討論中稱為“徑向應力”)。可以這樣歸納徑向應力在擠壓期間，管段11確實被塑性形變，但是過渡件21由于厚度遠大于管段11的壁厚所以基本上僅被彈性形變，并且因而在擠壓之后，過渡件21將徑向力直接施加至管段11的內腔。
現(xiàn)在，與具有被焊接或軟焊到支座的測量管的傳感器的情況(其中應力腐蝕裂紋總有可能存在)相比，徑向應力是在實際中可以避免有害的應力腐蝕裂紋的原理上的原因。軸向應力類似地用于這種避免，但是程度要小得多。在具有至少兩個測量管的傳感器的情況中，壓力對于測量管的動態(tài)優(yōu)化平衡也是特別有益的；關于這一點，也參考美國專利5610342。
本發(fā)明的一個顯著優(yōu)點在于，保留了在美國專利5610342中已說明的關于制造傳感器的方法的優(yōu)點，即將測量管1有保護地固定至支座2而無需焊接或軟焊連接且因此無需熱應力，同時以非常簡單的方式實現(xiàn)強度的改進，特別是測量管1和支座2之間的機械連接的耐用性的進步。
權利要求
1.振動型傳感器，特別用于在流動的流體中產生依賴于質量流量的科里奧利力和/或依賴于粘度的摩擦力，該傳感器包括-至少一個測量管(1)，用于引導流體，該測量管具有一入口端和一出口端，并且至少周期性振動，其中該測量管(1)--利用導入入口端的第一管段(11)和導入出口端的第二管段(12)與一管道相連，用于使得流體能夠流經該測量管，并且--在操作期間，執(zhí)行圍繞振蕩軸(S)的機械振蕩，該振蕩軸(S)虛擬連接上述兩管段(11，12)，和-支座(2)，用于振蕩地支撐測量管(1)，該支座(2)被利用第一過渡件(21)固定至第一管段(11)并被利用第二過渡件(22)固定至第二管段(12)，--其中兩個過渡件(21，22)中至少有一個具有帶有第一止動棱(31)的止塊(3)，該第一止動棱(31)部分接觸相關管段(11)或(12)，并至少逐段在振蕩軸(S)的方向上延伸。
2.根據權利要求1的傳感器，其中止塊(3)具有第二止動棱(32)，其部分接觸相關管段(11)或(12)，并至少逐段在振蕩軸的方向上延伸。
3.根據權利要求2的傳感器，其中止塊(3)被形成為凹槽，其至少部分由相關管段(11)或(12)的材料填充。
全文摘要
該傳感器包括至少一個測量管(1)，用于引導流體，該測量管具有一入口端和一出口端，并且至少周期性振動。該測量管(1)利用導入入口端的第一管段(11)和導入出口端的第二管段(12)與一管道相連，用于使得流體能夠流經該測量管(1)。測量管(1)被支座(2)可振蕩地支撐，支座(2)由第一過渡件(21)固定至第一管段(11)并被利用第二過渡件(22)固定至第二管段(12)。特別為了在流動的流體中生成依賴于質量流量的科里奧利力和/或為了生成依賴于粘度的摩擦力，測量管(1)在操作期間執(zhí)行圍繞振蕩軸(S)的機械振動，該振蕩軸(S)虛擬連接上述兩管段(11，12)。為了令測量管(1)的支撐免于扭曲，兩個過渡件(21，22)中至少有一個具有帶有第一止動棱(31)的止塊(3)，該第一止動棱(31)部分接觸相關管段(11)或(12)，并至少逐段在振蕩軸(S)的方向上延伸。利用止塊(3)，支座(2)和測量管(1)的相對扭曲在很大程度上被防止，即使在與熱相關的膨脹和沒有使用其它焊接或軟焊連接的情況中。
文檔編號B21D39/06GK1602412SQ02824497
公開日2005年3月30日 申請日期2002年11月30日 優(yōu)先權日2001年12月5日
發(fā)明者馬丁·安克林, 賴納·洛倫茨 申請人:恩德斯+豪斯流量技術股份有限公司