專利名稱：科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及按權(quán)利要求1前序部分所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置(CMD)，帶有在耦合的彎曲和扭轉(zhuǎn)方式下振動(dòng)的測(cè)量管。
背景技術(shù)：
CMD使流體通過的測(cè)量管產(chǎn)生一種周期性的運(yùn)動(dòng)-典型的是彎曲振動(dòng)-并在至少兩個(gè)部位上測(cè)量流體對(duì)管壁的力作用。從測(cè)量部位上所測(cè)量的相位差中可以確定質(zhì)量流量。
但是，流體由于流動(dòng)對(duì)管壁的力作用(這就是科里奧利效應(yīng))與出現(xiàn)的其他力相比非常小。因此，為了能夠?qū)y(cè)量結(jié)果與基礎(chǔ)和干擾區(qū)分開來，對(duì)與結(jié)構(gòu)對(duì)稱相關(guān)的裝置存在很高的要求。但特別是必須將CMD在振動(dòng)技術(shù)上盡可能完全與其環(huán)境脫離(特別是它所安裝的管道，其特性不能受到影響)。這種退耦也稱為CMD的“平衡”。
在現(xiàn)有技術(shù)中，人們反復(fù)嘗試通過使用雙管結(jié)構(gòu)和/或者彎曲的測(cè)量管來達(dá)到平衡。這些手段在流體的很大的密度范圍上可以達(dá)到平衡。但過程技術(shù)上主要使用單管不彎曲的測(cè)量管。在此方面有三種典型的應(yīng)用(對(duì)此參閱“科里奧利質(zhì)量測(cè)量計(jì)中的單管技術(shù)-確定方位”W.Drahm，atp 42，7(2000)第20頁)-固定的對(duì)稱結(jié)構(gòu)在這里，通過特殊的安裝規(guī)程確保CMD非常確定地與環(huán)境結(jié)合。裝置本身具有很大的質(zhì)量。缺點(diǎn)是增加了安裝成本，難于固定和裝置對(duì)外界影響(例如較低的零點(diǎn)穩(wěn)定度)非常敏感。
-彎曲-反向振動(dòng)器測(cè)量管的振動(dòng)通過安裝彎曲-反向振動(dòng)器得到平衡。該振動(dòng)器與測(cè)量管反相振動(dòng)，在理想情況下消除重心的振蕩運(yùn)動(dòng)。然后在邊緣上沒有輸出力。這種平衡一般情況下只對(duì)一種密度的流體發(fā)揮作用，在其他密度情況下則再也不能確定測(cè)量管和反向振動(dòng)器的質(zhì)量關(guān)系，而且對(duì)環(huán)境的耦合大大上升。然后測(cè)量精度隨之降低。
-扭轉(zhuǎn)反向振動(dòng)器取代彎曲-反向振動(dòng)器，通過偏心設(shè)置質(zhì)量將彎曲固有振動(dòng)與管的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)耦合。
提出通過在測(cè)量管上設(shè)置一定數(shù)量的懸掛質(zhì)量來達(dá)到該目的，其重心處于與彎曲振動(dòng)平面垂直通過測(cè)量管的縱軸線分布的一共同平面上，但一般情況下不處于該縱軸線上。一種可選擇的可能性是如US 2002/0117010A1介紹的設(shè)置一偏心剛性槽。因?yàn)閮煞N振動(dòng)方式(彎曲振動(dòng)方式和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)方式)以類似的方式受流體質(zhì)量的影響，所以事實(shí)證明，邊緣力-也就是彎曲力和扭轉(zhuǎn)力-可以在很大的密度范圍上得到平衡。測(cè)量管的平衡部件下面也稱為測(cè)量段。測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)只在這種平衡的測(cè)量段內(nèi)采集。
但如所提出的那樣，這種平衡是以此為代價(jià)的，即根據(jù)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，對(duì)稱的扭矩(扭轉(zhuǎn)力矩)沿管軸線作用于測(cè)量管的入口側(cè)和出口側(cè)末端。在此方面對(duì)稱的意思是說，入口側(cè)和出口側(cè)的扭矩在量上是相等的，但或者同向或者反向定向。此外，通過這種軸向扭矩，在CMD的環(huán)境上產(chǎn)生一種振動(dòng)技術(shù)上不希望的耦合。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于對(duì)這樣一種CMD這樣進(jìn)一步改進(jìn)，使其也能平衡軸向扭矩。
該目的通過權(quán)利要求1所述特征或者通過權(quán)利要求46所述特征得以實(shí)現(xiàn)。
依據(jù)本發(fā)明，與測(cè)量管機(jī)械連接一個(gè)關(guān)于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的、可在與測(cè)量管的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)方式頻率相同但相位相反的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)中偏移的附件。該附件的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線與通過測(cè)量段入口橫截面和測(cè)量段出口橫截面的中心確定的直線(下面簡(jiǎn)稱為中軸線)平行分布或者與該直線重合。在完全直線的測(cè)量管情況下，該中軸線與測(cè)量管中心線和測(cè)量管的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線重合。
旋轉(zhuǎn)對(duì)稱在這里表示在所謂n個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的意義上是對(duì)稱的。在此，n是一個(gè)自然數(shù)。在環(huán)繞旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線以360°/n個(gè)物體本身映象出旋轉(zhuǎn)的情況下，那么該物體具有n個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。例如，一個(gè)帶有正方形基面的縱向延伸的直角平行六面體關(guān)于平行于縱向延伸方向分布的中軸線具有4個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。因?yàn)樵诟髯砸?0°環(huán)繞該旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，本身映象出該直角平行六面體。帶有矩形端面的縱向延伸的直角平行六面體具有2個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。例如帶有均勻質(zhì)量分布的測(cè)量管這樣的實(shí)心或者空心圓柱體除了n個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的極端情況外，具有“無盡個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱”，因?yàn)橐匀我饨嵌鹊娜魏涡D(zhuǎn)本身都映象出該實(shí)心或者空心圓柱體。在這種情況下，也可以說是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。
附件可以關(guān)于一個(gè)垂直于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線定向并在測(cè)量段的中心與中軸線相交的對(duì)稱平面鏡面對(duì)稱。鏡面對(duì)稱的意思是說，該附件在鏡面形成下本身轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)稱平面。
此外在特別具有優(yōu)點(diǎn)的是一種實(shí)施方式，其中，在測(cè)量管上安裝至少一個(gè)其他的平衡件，用于平衡彎曲力和/或者扭轉(zhuǎn)力。如上所述，它可以是偏心的質(zhì)量、剛性的偏心槽或者其他本身公知的平衡件，借助于它們平衡測(cè)量段區(qū)域內(nèi)測(cè)量管如上所述的彎曲力和扭轉(zhuǎn)力。
通過至少一個(gè)平衡件平衡彎曲力和/或者扭轉(zhuǎn)力的測(cè)量管的部分和通過附件平衡扭轉(zhuǎn)力矩的部分可以全等，或者兩個(gè)部分的一個(gè)包括另一個(gè)。兩個(gè)部分各自更大的那個(gè)確定測(cè)量段。測(cè)量段是對(duì)測(cè)量管進(jìn)行平衡的測(cè)量管的那部分。測(cè)量段可與測(cè)量管本身同樣長(zhǎng)。測(cè)量段也可以比測(cè)量管短，也就是說僅包括測(cè)量管的一個(gè)分段。
在優(yōu)選的方案中，附件在入口側(cè)和出口側(cè)與測(cè)量管連接。附件可以在測(cè)量段的入口側(cè)和出口側(cè)末端上或者在測(cè)量段的內(nèi)部與測(cè)量管連接。
在入口側(cè)和出口側(cè)測(cè)量段末端上，可以安裝入口側(cè)和出口側(cè)的管延長(zhǎng)段，上面然后安裝用于將CMD連接在過程管道內(nèi)的法蘭盤。測(cè)量管然后由測(cè)量段和管延長(zhǎng)段組成。
在此方面，上述的將測(cè)量管分成測(cè)量段和管延長(zhǎng)段應(yīng)理解為功能上的。從物體方面看，測(cè)量段與管延長(zhǎng)段可以是唯一一個(gè)部件，或者是由大量零件組成的部件。
依據(jù)本發(fā)明設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)在于，如果測(cè)量管扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的質(zhì)量和附件扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的質(zhì)量相同的話，測(cè)量管和附件在測(cè)量管和附件之間連接部位上的扭矩得到精確的平衡。如果質(zhì)量不同，那么測(cè)量管和附件在測(cè)量管和附件之間連接部位上的扭矩得到幾乎精確的平衡。
依據(jù)本發(fā)明的CMD因此向外在測(cè)量段外部的區(qū)域內(nèi)平衡扭矩。
如果依據(jù)本發(fā)明的CMD在測(cè)量管方面按以前已經(jīng)提出過的和上面小標(biāo)題“扭轉(zhuǎn)反向振動(dòng)器”所介紹的那樣構(gòu)成，那么，可以構(gòu)成一個(gè)在測(cè)量段的端區(qū)上在所有出現(xiàn)的彎曲力或扭轉(zhuǎn)力和扭矩方面均得到非常好平衡的CMD。
在此方面，附件在測(cè)量段的區(qū)域上包圍測(cè)量管，但也可以設(shè)置在測(cè)量管的外面。重要的是測(cè)量管和附件的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率相同。
如果附件包圍測(cè)量管，換句話說，基本上在CMD的測(cè)量管上安裝一種內(nèi)支承殼，那么其振動(dòng)方式這樣確定，使其具有與測(cè)量管的扭轉(zhuǎn)方式相同頻率但相反相位的扭轉(zhuǎn)方式。附件的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線然后與測(cè)量管的中軸線重合。內(nèi)殼和固有的測(cè)量管反向振動(dòng)，而環(huán)繞管軸線的扭矩平衡。對(duì)于平衡所要求的主要條件是頻率的相同。測(cè)量管和附件之間的連接例如可以這樣實(shí)現(xiàn)，將附件在入口側(cè)和出口側(cè)焊接在測(cè)量管上。
如果附件不包圍測(cè)量管，那么附件的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)軸線與測(cè)量管的中軸線相距平行分布。測(cè)量管和附件之間的固定連接然后例如可以在測(cè)量管上的入口側(cè)和出口側(cè)各焊接一個(gè)固定板，并將附件焊接在板上來實(shí)現(xiàn)。
在依據(jù)本發(fā)明的CMD中，測(cè)量管也可以幾乎任意的方式彎曲。例如可以U形、V形或者S形彎曲。如果這種類型彎曲的測(cè)量管激勵(lì)進(jìn)行耦合的彎曲和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的話，它們?cè)谄淠┒松陷敵雠ぞ亍?br> 在一種彎曲的測(cè)量管中，中軸線不再在測(cè)量管的整個(gè)長(zhǎng)度上與測(cè)量管中心線和測(cè)量管的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線重合。還有在一種彎曲的測(cè)量管中，無論是中軸線還是測(cè)量管旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線均通過管入口橫截面和管出口橫截面的中心分布。
在此方面，附件可以包括至少一個(gè)入口側(cè)的第一分段、出口側(cè)的第二分段和中間的第三分段，其中，每個(gè)分段關(guān)于附件的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。這些分段優(yōu)選這樣構(gòu)成，使入口側(cè)和出口側(cè)分段基本上起到扭簧的作用，而中間分段則基本上起到慣性質(zhì)量的作用。
本發(fā)明的工作原理可以通過利用耦合的彈簧-質(zhì)量-振動(dòng)器系統(tǒng)的模擬觀察加以說明。測(cè)量管在這種模擬觀察中相當(dāng)于一種通過彈簧耦合在法蘭盤上的質(zhì)量。法蘭盤在該模擬觀察中是一種質(zhì)量。附件同樣可以視為一種質(zhì)量(中間分段)，它通過彈簧(第一和第二分段)同樣耦合在法蘭盤上。如果現(xiàn)在使表示測(cè)量管的質(zhì)量處于振動(dòng)中，那么通過彈簧耦合無論是表示法蘭盤的質(zhì)量還是表示附件的質(zhì)量均產(chǎn)生振動(dòng)。通過使用機(jī)械領(lǐng)域?qū)I(yè)人員公知的法則和定理可以表明，在適當(dāng)設(shè)計(jì)確定附件振動(dòng)特性參數(shù)的情況下振動(dòng)耦合這樣進(jìn)行，使附件以與測(cè)量管相同的頻率和相反的相位這樣振動(dòng)，從而附件和測(cè)量管的振幅也自動(dòng)相對(duì)同樣調(diào)整，使表示法蘭盤的質(zhì)量保持靜止，也就是說不對(duì)法蘭盤施加力和扭矩。然后該系統(tǒng)得到平衡。
此外，附件的振動(dòng)特性由其扭轉(zhuǎn)面扭矩根據(jù)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線確定。該扭轉(zhuǎn)面扭矩在機(jī)械上是一種公知的量，例如在柏林Springer出版社1995年第18版Dubbel的機(jī)械制造手冊(cè)第C27-C29頁上有所介紹。正如該手冊(cè)第C29頁表7上列舉的那樣，帶有不變壁厚的薄壁空心體的扭轉(zhuǎn)面扭矩，與帶有該壁厚由橫截面中心線包圍的面，通過橫截面中心線的圓周分開的正方形制品成正比。扭轉(zhuǎn)角相反與扭轉(zhuǎn)面扭矩成正比。
因此在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，懸掛體中間分段的扭轉(zhuǎn)面扭矩大于入口側(cè)和出口側(cè)分段的扭轉(zhuǎn)面扭矩。然后在這種實(shí)施方式中，確保入口側(cè)和出口側(cè)分段起到扭簧的作用，而中間分段起到本身很少扭轉(zhuǎn)的質(zhì)量的作用。
此外，在依據(jù)本發(fā)明的CMD中，附件扭轉(zhuǎn)振動(dòng)方式的頻率和相位可以通過中間和入口側(cè)以及出口側(cè)分段的扭轉(zhuǎn)面扭矩?cái)?shù)量關(guān)系以及通過中間分段與入口側(cè)和出口側(cè)分段之間過渡的位置進(jìn)行調(diào)整。在此方面，中間分段與入口側(cè)或出口側(cè)分段之間的過渡為臺(tái)階式或者是連續(xù)的。
如果附件以一種內(nèi)殼的方式包圍測(cè)量管，那么依據(jù)本發(fā)明的這種內(nèi)殼的特征在于，它整體上不是剛性的，相對(duì)中軸線也不是偏心的。中間分段雖然可以這樣設(shè)計(jì)成剛性的，但如已經(jīng)提到過的那樣，產(chǎn)生扭簧作用的入口側(cè)和出口側(cè)分段不是剛性的。
此外，附件的其他振動(dòng)方式，特別是彎曲振動(dòng)方式-不取決于附件是否包圍測(cè)量管-在頻率空間上必須遠(yuǎn)離激勵(lì)頻率，以便不會(huì)產(chǎn)生不希望的降低平衡效果的耦合。彎曲振動(dòng)方式例如可以通過附件上的質(zhì)量和質(zhì)量分布調(diào)整。特別是如果附件是空心體的話，振動(dòng)特性也可以通過壁厚的量調(diào)整。
因此，為最佳地實(shí)現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的CMD，附件的分段為空心體。例如分段可以是空心圓柱體或者空心長(zhǎng)方體，厚壁或者薄壁。這些分段然后通過按照技術(shù)上熟知的原理構(gòu)成的例如板這樣的連接件彼此連接。
在選擇空心圓柱體作為附件的分段時(shí)，構(gòu)成中間分段的圓柱體管件半徑大于構(gòu)成第一和第二分段的圓柱體管件。附件的頻率和/或者相位然后可以通過中間和入口側(cè)或出口側(cè)圓柱體管件之間過渡的位置和中間圓柱體管件的半徑與入口側(cè)或出口側(cè)圓柱體管件半徑關(guān)系進(jìn)行調(diào)整。
依據(jù)本發(fā)明的附件在一般方式上也可以這樣構(gòu)成，使各分段不是在所有部位上均具有相同的直徑和相同的壁厚，也就是說例如也可以包括凸面和/或者凹面造型的表面段。各分段還可以再由子段組成和/或者是組合體。但需要注意的是，要遵守上面依據(jù)本發(fā)明介紹的作為整體附件旋轉(zhuǎn)對(duì)稱和附件扭轉(zhuǎn)振動(dòng)特性方面的條件。
依據(jù)本發(fā)明CMD的一種最佳方案的特征在于，在附件上安裝激勵(lì)系統(tǒng)。也可以在附件上安裝用于探測(cè)振動(dòng)的傳感器。
本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施方式是，在附件上安裝例如變化的質(zhì)量這樣的校準(zhǔn)件，利用這些校準(zhǔn)件可以對(duì)附件的振動(dòng)特性進(jìn)行補(bǔ)充平衡。
依據(jù)本發(fā)明還有一種CMD，其中，與測(cè)量管機(jī)械連接至少兩個(gè)關(guān)于中軸線軸對(duì)稱的、可在與測(cè)量管的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)方式頻率相同但相位相反的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)中偏移的附件。
優(yōu)選的是，在入口側(cè)及出口側(cè)測(cè)量管端區(qū)上借助于測(cè)量管上的縱向延伸的徑向連接件安裝各一個(gè)環(huán)形的入口側(cè)及出口側(cè)附件?？v向延伸連接件可以是棒、橫梁或者管。換句話說，附件看上去象是輻條輪。入口側(cè)及出口側(cè)附件的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)特性然后可以通過縱向延伸連接件的幾何尺寸調(diào)整。
本發(fā)明其他優(yōu)選的設(shè)計(jì)和改進(jìn)以及其他優(yōu)點(diǎn)參閱其他從屬權(quán)利要求。


現(xiàn)借助其中示出本發(fā)明十三個(gè)實(shí)施例的附圖對(duì)本發(fā)明以及本發(fā)明其他具有優(yōu)點(diǎn)的構(gòu)成和改進(jìn)以及其他優(yōu)點(diǎn)作詳細(xì)介紹和說明。其中圖1示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式，其中附件包括三個(gè)管件；圖2示出本發(fā)明的第二實(shí)施方式，其中附件包括三個(gè)空心長(zhǎng)方體；圖3示出本發(fā)明的第三實(shí)施方式，其中附件為軸對(duì)稱體，帶有不同橫截面區(qū)域之間的連續(xù)過渡；圖4示出本發(fā)明的第四實(shí)施方式，其中附件包括兩個(gè)通過圓柱體外殼連接的輻條輪狀環(huán)形體；圖5示出本發(fā)明的第五實(shí)施方式，其中附件包括兩個(gè)連接的圓盤和中心的重質(zhì)量；圖6示出本發(fā)明的第六實(shí)施方式，其中兩個(gè)輻條輪狀附件安裝在測(cè)量管上；
圖7示出本發(fā)明的第七實(shí)施方式，其中附件包括四個(gè)固定在與測(cè)量管軸線垂直分布的板上的空心體；圖8示出本發(fā)明的第八實(shí)施方式，其中附件包括兩個(gè)固定在與測(cè)量管軸線垂直分布的板上的空心體；圖9示出簡(jiǎn)化的彈簧-質(zhì)量模型，用于說明作用原理；圖10示出第九實(shí)施方式，其中兩對(duì)縱向延伸的部件作為附件安裝在測(cè)量管上；圖11示出第十實(shí)施方式，其中測(cè)量管上除了附件外還安裝了另一平衡件；圖12示出第十一實(shí)施方式，其中測(cè)量管S形彎曲；圖13示出第十二實(shí)施方式，其中測(cè)量管上除了附件外同樣安裝了另一平衡件；圖14示出第十三實(shí)施方式，其中測(cè)量管上安裝了四個(gè)偏心質(zhì)量作為另外的平衡件。
具體實(shí)施例方式
圖1示出帶有唯一直線測(cè)量管2的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置1。測(cè)量管2由一個(gè)部件制成，但在功能上分為入口側(cè)和出口側(cè)的管延長(zhǎng)段14，16和處于其間的測(cè)量段，以測(cè)量段入口橫截面4和測(cè)量段出口橫截面6為界。通過其中心4a，6a確定測(cè)量管2的中軸線8。中軸線8在這里與測(cè)量管2的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線重合。在管延長(zhǎng)段14，16上安裝用于將測(cè)量裝置1與過程管道系統(tǒng)連接的法蘭盤18，18a。
附件20與測(cè)量管2連接，附件在測(cè)量段的區(qū)域內(nèi)從各面包圍測(cè)量管2。附件20為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的空心體，由三個(gè)空心圓柱體組成，它們分別是附件20的入口側(cè)第一分段、出口側(cè)第二分段和中間第三分段22，24，26。附件的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線與中軸線8重合。
中間分段26和入口側(cè)或出口側(cè)分段22，24之間的連接在過渡部位28，30上通過焊接的板產(chǎn)生。入口側(cè)或出口側(cè)分段22，24的內(nèi)半徑r1，r2小于中間分段26的內(nèi)半徑r3。而中間分段26的壁厚t3大于入口側(cè)或出口側(cè)分段22，24的壁厚t1，t2。
測(cè)量管2也可以如現(xiàn)有技術(shù)中常用的那樣由例如鈦這樣的金屬制成。附件20也可以由金屬制成。在測(cè)量段的入口側(cè)和出口側(cè)末端10，12上將其焊接在測(cè)量管上。
在中間分段圓柱體26的內(nèi)壁上安裝激勵(lì)系統(tǒng)40，它與測(cè)量管2有效作用連接，測(cè)量管2通過其在耦合的彎曲扭轉(zhuǎn)振動(dòng)中偏移。如前面已經(jīng)提出的那樣，激勵(lì)系統(tǒng)例如可以包括一個(gè)或者多個(gè)適當(dāng)設(shè)置由交流電通過的線圈，帶有里面移動(dòng)設(shè)置與測(cè)量管連接的電樞。根據(jù)交流電頻率，單個(gè)或者多個(gè)電樞周期性從線圈移出再進(jìn)入線圈，由此可以激勵(lì)測(cè)量管2進(jìn)行彎曲運(yùn)動(dòng)。如前面已經(jīng)提出的那樣，通過在測(cè)量管2確定部位上安裝偏心質(zhì)量，或者測(cè)量管本身具有非均質(zhì)的質(zhì)量分布，在彎曲運(yùn)動(dòng)上耦合一種扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，從而整體上通過激勵(lì)系統(tǒng)40使得測(cè)量管2在耦合的彎曲和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)中偏移。如同樣已經(jīng)提出的那樣，也可以通過激勵(lì)系統(tǒng)40首先激勵(lì)測(cè)量管2進(jìn)行扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，然后借助于測(cè)量管2上的偏心懸臂質(zhì)量或者非均質(zhì)的質(zhì)量分布使彎曲振動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)耦合，從而再次通過激勵(lì)系統(tǒng)40激勵(lì)測(cè)量管2進(jìn)行耦合的彎曲和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。
附件20的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)方式在其與測(cè)量管2的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)方式相關(guān)的頻率和相位方面，可以通過適當(dāng)規(guī)定下列參數(shù)進(jìn)行調(diào)整r3與r2或r3與r1之比，測(cè)量段入口側(cè)和出口側(cè)末端10，12的過渡部位28，30的距離和壁厚t1，t1，t2。在相應(yīng)適當(dāng)選擇下，附件20的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)方式然后具有與測(cè)量管的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)方式相同的頻率但相反的相位，從而在測(cè)量管MtR測(cè)量段的入口側(cè)或出口側(cè)末端10，12上出現(xiàn)的扭矩與附件20在那里出現(xiàn)的扭矩MtA反相相同。兩個(gè)扭矩平衡，測(cè)量裝置1在測(cè)量段的入口側(cè)或出口側(cè)末端10，12上得到非常好的平衡。
此外，通過適當(dāng)選擇附件的質(zhì)量與測(cè)量管質(zhì)量的質(zhì)量關(guān)系，可以達(dá)到附件20的其他振動(dòng)方式，特別是彎曲振動(dòng)方式在頻率空間上遠(yuǎn)離激勵(lì)頻率，并由此不會(huì)產(chǎn)生與附件20的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)方式不希望的耦合。
圖9示出利用線性耦合的彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)模擬例來說明扭矩平衡的作用原理。測(cè)量管在這種模擬觀察中相當(dāng)于通過彈簧FRF與法蘭盤耦合的質(zhì)量MR。法蘭盤在該模擬觀察中為質(zhì)量MF，它通過另一彈簧FFU與環(huán)境，也就是裝入該測(cè)量裝置的過程管道耦合。
在該簡(jiǎn)化的圖示中，附件可以視為質(zhì)量MA(即中間分段20)，它通過彈簧FAF(即第一分段和第二分段)同樣與法蘭盤耦合。如果現(xiàn)在表示測(cè)量管的質(zhì)量MR處于振動(dòng)中，那么通過在FRF和FAF上的彈簧耦合，無論表示法蘭盤的質(zhì)量MR還是表示附件的質(zhì)量MA均激勵(lì)進(jìn)行振動(dòng)。通過使用機(jī)械領(lǐng)域?qū)I(yè)人員公知的法則和定理可以表明，在適當(dāng)設(shè)計(jì)確定附件振動(dòng)特性參數(shù)的情況下振動(dòng)耦合這樣進(jìn)行，使附件以與測(cè)量管相同的頻率和相反的相位這樣振動(dòng)，從而附件和測(cè)量管的振幅也自動(dòng)這樣調(diào)整，使表示法蘭盤的質(zhì)量MF保持靜止，也就是說不對(duì)法蘭盤施加力和扭矩。然后該系統(tǒng)得到平衡。
在測(cè)量管2上安裝用于探測(cè)管振動(dòng)的傳感器42，42a。
圖2示出依據(jù)本發(fā)明質(zhì)量流量測(cè)量裝置1a的可選擇的另一實(shí)施方式。圖2實(shí)施例與圖1相同、類似或者類似作用的部件或者組件采用從200起的附圖符號(hào)。測(cè)量管202在測(cè)量段的入口側(cè)和出口側(cè)末端210，212之間略微彎曲。與完全直線的測(cè)量管相比，略微彎曲測(cè)量管的優(yōu)點(diǎn)是，在溫度變化造成測(cè)量管長(zhǎng)度變化的情況下，可以為降低測(cè)量管內(nèi)產(chǎn)生的過大張力進(jìn)行長(zhǎng)度補(bǔ)償。在略微彎曲的測(cè)量管202中，測(cè)量管中心線209和通過管入口橫截面或管出口橫截面204，206中心204a，206a確定的中軸線208彼此分離。
一個(gè)附件220與測(cè)量管202連接，從而附件220在測(cè)量段的區(qū)域內(nèi)各面包圍測(cè)量管202。附件220為2個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的空心體，由三個(gè)空心長(zhǎng)方體組成，它們分別是附件220的入口側(cè)第一分段、出口側(cè)第二分段和中間第三分段222，224，226。附件的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線與測(cè)量管202的中軸線208重合。
中間分段226和入口側(cè)或出口側(cè)分段222，224之間的連接在過渡部位228，230上通過焊接的板產(chǎn)生。
此外，扭矩平衡與圖1所述實(shí)施例類似。入口側(cè)和出口側(cè)分段222，224起到具有矩形橫截面扭簧的作用，而中間分段226則起到具有矩形橫截面質(zhì)量的作用。但除了橫截面形狀外，圖1中所述的相互關(guān)系也可以類似轉(zhuǎn)移到圖2的實(shí)施例上。
在附件220的內(nèi)壁上也安裝一個(gè)激勵(lì)系統(tǒng)，但在這里出于清楚原因沒有示出。同樣在測(cè)量管上安裝用于接收振動(dòng)信號(hào)的傳感器，也同樣為清楚起見沒有示出。激勵(lì)系統(tǒng)和傳感器按與圖1示出的類似方式安裝。
圖3示出依據(jù)本發(fā)明質(zhì)量流量測(cè)量裝置301另一可選擇的實(shí)施方式。圖3實(shí)施例與圖1相同、類似或者類似作用的部件或者組件采用從300起的附圖符號(hào)。
圖3示出帶有唯一一個(gè)直線測(cè)量管302的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置301。測(cè)量管302由一個(gè)部件制成，但在功能上分為入口側(cè)和出口側(cè)的管延長(zhǎng)段314，316和處于其間的測(cè)量段，以測(cè)量段入口橫截面304和測(cè)量段出口橫截面306為界。通過其中心304a，306a確定測(cè)量管302的中軸線308。中軸線308在這里與測(cè)量管302的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線重合。在管延長(zhǎng)段314，316上安裝用于將測(cè)量裝置301與過程管道系統(tǒng)連接的法蘭盤318，318a。
設(shè)置在測(cè)量管302外部的附件320與測(cè)量管302連接。附件320為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的空心體，帶有入口側(cè)第一分段、出口側(cè)第二分段和中間第三分段322，324，326。附件的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線307與測(cè)量管302的中軸線308平行分布，但不與其重合，而是與測(cè)量管302的中軸線308相距分布。
附件320由金屬制成并例如采用鑄造技術(shù)制造。在中間分段326和入口側(cè)或出口側(cè)分段322，324之間同時(shí)成型過渡件328，330。附件320的表面表現(xiàn)出一種帶有相應(yīng)凹面和凸面造型過渡部位的三個(gè)分段之間的連續(xù)過渡。
測(cè)量管302和附件320之間的固定連接通過在測(cè)量管302的入口側(cè)和出口側(cè)各焊接一個(gè)固定板311，313和在板311，313上焊接附件320實(shí)現(xiàn)。
入口側(cè)或出口側(cè)分段322，324的典型平均內(nèi)半徑r1，r2小于中間分段326的典型平均內(nèi)半徑r3。而中間分段326的壁厚t3大于入口側(cè)或出口側(cè)分段322，324的壁厚t1，t2。
附件320的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)方式在其與測(cè)量管302的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)方式相關(guān)的頻率和相位方面，可以通過適當(dāng)規(guī)定下列參數(shù)進(jìn)行調(diào)整r3與r2或r3與r1之比，測(cè)量段入口側(cè)和出口側(cè)末端310，312或者連接板311，313的過渡部位328，330的距離和壁厚t3，t1，t2。在相應(yīng)適當(dāng)選擇形狀下，附件320的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)方式然后具有與測(cè)量管302的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)方式相同的頻率但相反的相位，從而在測(cè)量管MtR測(cè)量段的入口側(cè)或出口側(cè)末端310，312上出現(xiàn)的扭矩與附件320在那里出現(xiàn)的扭矩MtA反相相同。兩個(gè)扭矩平衡，測(cè)量裝置301在測(cè)量段的入口側(cè)或出口側(cè)末端310，312上得到非常好的平衡。
圖4示出依據(jù)本發(fā)明質(zhì)量流量測(cè)量裝置401另一可選擇的實(shí)施方式。圖4實(shí)施例與圖1相同、類似或者類似作用的部件或者組件采用從400起的附圖符號(hào)。
圖4示出帶有唯一一個(gè)直線測(cè)量管402的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置401。測(cè)量管402由一個(gè)部件制成，但在功能上分為入口側(cè)和出口側(cè)的管延長(zhǎng)段414，416和處于其間的測(cè)量段，以測(cè)量段入口橫截面404和測(cè)量段出口橫截面406為界。通過其中心404a，406a確定測(cè)量管402的中軸線408。中軸線408在這里與測(cè)量管402的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線重合。在管延長(zhǎng)段414，416上安裝用于將測(cè)量裝置401與過程管道系統(tǒng)連接的法蘭盤。法蘭盤在圖4中沒有示出。
附件420與測(cè)量管402連接，從而附件420在測(cè)量段的區(qū)域內(nèi)各面包圍測(cè)量管402。附件420為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體，由三個(gè)分體422，424，426組成，它們分別是附件420的入口側(cè)第一分段、出口側(cè)第二分段和中間第三分段422，424，426。附件的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線與測(cè)量管402的中軸線408重合。
入口側(cè)和出口側(cè)分段各自是一個(gè)借助于安裝在測(cè)量管402上的縱向延伸徑向連接件423的圓環(huán)422，而中間分段在這里為連接體420的剛性空心圓柱體。整體上入口側(cè)和出口側(cè)分段具有輻條輪的形狀，其中，縱向延伸的徑向連接件構(gòu)成輻條。通過適當(dāng)選擇輻條423的厚度和形狀可以調(diào)整附件420的扭轉(zhuǎn)固有方式。
輻條輪狀分段422，424例如可以通過激光切割由實(shí)心圓盤制造。
在激勵(lì)系統(tǒng)和傳感器方面適用于圖2所述的相應(yīng)內(nèi)容。
圖5示出依據(jù)本發(fā)明質(zhì)量流量測(cè)量裝置501另一可選擇的實(shí)施方式。圖5實(shí)施例與圖1相同、類似或者類似作用的部件或者組件采用從500起的附圖符號(hào)。
在圖5的實(shí)施例中，附件520的入口側(cè)和出口側(cè)分段522，524為圓盤。中間分段526為關(guān)于測(cè)量管502的中軸線508旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的空心圓柱體結(jié)構(gòu)。其壁厚在其中間部分527加厚，從而在那里形成比邊緣部分529，529a更高的質(zhì)量和更高的剛性。邊緣部分529，529a薄壁構(gòu)成，它們起到扭簧的作用，而中間部分527則起到質(zhì)量的作用。附件520的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)特性在這里可以通過與中間部分527成比例地改變邊緣部分529，529a的距離以及通過中間部分527加厚的量及其質(zhì)量進(jìn)行調(diào)整。
在激勵(lì)系統(tǒng)和傳感器方面適用于圖2所述的相應(yīng)內(nèi)容。
圖6示出依據(jù)本發(fā)明質(zhì)量流量測(cè)量裝置601另一可選擇的實(shí)施方式。圖6實(shí)施例與圖1相同、類似或者類似作用的部件或者組件采用從600起的附圖符號(hào)。
圖6示出帶有唯一一個(gè)直線測(cè)量管602的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置601。測(cè)量管602由一個(gè)部件制成，但在功能上分為入口側(cè)和出口側(cè)的管延長(zhǎng)段614，616和處于其間的測(cè)量段，以測(cè)量段入口橫截面604和測(cè)量段出口橫截面606為界。通過其中心604a，606a確定測(cè)量管602的中軸線608。中軸線608在這里與測(cè)量管602的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線重合。在管延長(zhǎng)段614，616上安裝用于將測(cè)量裝置601與過程管道系統(tǒng)連接的法蘭盤618，618a。法蘭盤在圖6中沒有示出。
在測(cè)量段的末端上，入口側(cè)和出口側(cè)的附件625，627與測(cè)量管602連接，從而每個(gè)附件625，627各面包圍測(cè)量管602。與測(cè)量管602垂直于中軸線608定向的鏡面對(duì)稱平面650相關(guān)，兩個(gè)附件625，627鏡面對(duì)稱設(shè)置。兩個(gè)附件625，627的每一個(gè)是六個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，其旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線與測(cè)量管602的中軸線608重合。它們分別是一個(gè)借助于安裝在測(cè)量管602上面的六個(gè)縱向延伸徑向連接件623的圓環(huán)。整體上入口側(cè)和出口側(cè)附件具有帶六個(gè)輻條的輻條輪形狀，其中，縱向延伸的徑向連接件構(gòu)成輻條。通過適當(dāng)選擇輻條623的厚度可以調(diào)整附件625，627的扭轉(zhuǎn)固有方式并由此如上述那樣達(dá)到該測(cè)量裝置的良好平衡。
輻條輪狀附件625，627例如可以通過激光切割由實(shí)心圓盤制造。它們也可以由橫梁、棒或者空心體構(gòu)成。
圖10示出的方案也許是依據(jù)本發(fā)明的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置最簡(jiǎn)單的實(shí)施方式。可以將其理解為圖6方案的進(jìn)一步簡(jiǎn)化。圖10實(shí)施例與圖1相同、類似或者類似作用的部件或者組件采用從1000起的附圖符號(hào)。
在圖10示出的方案中，輻條輪狀附件減少到各自一對(duì)安裝在測(cè)量段首端入口側(cè)和測(cè)量段末端出口側(cè)測(cè)量管1002上的縱向延伸部件1023/1023′，1023a/1023a′。每對(duì)縱向延伸部件1023/1023′，1023a/1023a′這樣安裝，使其具有關(guān)于中軸線1008的2個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。相對(duì)于測(cè)量管1002垂直于中軸線1008定向的鏡面對(duì)稱平面1050，縱向延伸部件對(duì)1023/1023′，1023a/1023a′鏡面對(duì)稱設(shè)置?？v向延伸部件對(duì)1023/1023′，1023a/1023a′的振動(dòng)特性可以通過長(zhǎng)度、寬度、質(zhì)量和縱向延伸部件內(nèi)部的質(zhì)量分布進(jìn)行調(diào)整。例如，可以在縱向延伸部件1023/1023′，1023a/1023a′的自由端上附加安裝校準(zhǔn)質(zhì)量。
縱向延伸部件對(duì)1023/1023′，1023a/1023a′在測(cè)量管1002上的固定例如通過焊接或者螺旋連接完成。
圖7示出依據(jù)本發(fā)明質(zhì)量流量測(cè)量裝置701另一可選擇的實(shí)施方式。圖7實(shí)施例與圖1相同、類似或者類似作用的部件或者組件采用從700起的附圖符號(hào)。
圖7示出帶有唯一一個(gè)直線測(cè)量管702的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置701。測(cè)量管702的中軸線708在這里與測(cè)量管702的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線重合。在測(cè)量管702的入口側(cè)和出口側(cè)末端710，712上安裝用于將測(cè)量裝置701與過程管道系統(tǒng)連接的法蘭盤718，718a。測(cè)量段在這里在法蘭盤718，718a之間的測(cè)量管的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸。
與測(cè)量管702連接與其旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線相關(guān)的4個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱附件720，從而附件720各面包圍測(cè)量管并因此還有這里的測(cè)量段702。附件720包括入口側(cè)第一分段、出口側(cè)第二分段和中間第三分段722，724，726。其旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線與測(cè)量管702的中軸線重合。
入口側(cè)第一分段、出口側(cè)第二分段722，724由薄壁的空心圓柱體構(gòu)成。中間第三分段726為多部分組合體，關(guān)于測(cè)量管中軸線708有4個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。該物體構(gòu)成一個(gè)長(zhǎng)方體，帶有里面基本正方形的端板750，750a和四個(gè)構(gòu)成長(zhǎng)方體的縱邊與測(cè)量管702平行分布同樣長(zhǎng)方形橫梁方式的連接件752，754，756，758。端板750，750a具有同心設(shè)置的圓孔以穿過測(cè)量管。入口側(cè)和出口側(cè)在端板750，750a上焊接構(gòu)成第一和第二分段的空心圓柱體722，724，它們也可以焊接或者通過其他連接技術(shù)連接。長(zhǎng)方形的縱梁752，754，756，758或者焊接、釬焊或者螺旋連接機(jī)械固定在板750，750a上。
在入口端和出口端以及入口側(cè)和出口側(cè)之間的中部上，通過與縱梁的縱向延伸方向垂直設(shè)置長(zhǎng)方形連接件各連接兩個(gè)相鄰縱梁752，754，756，758，從而各自形成一個(gè)框式的支撐772，770，774，它們與測(cè)量管的中軸線垂直定向。
在中間支撐772上固定激勵(lì)系統(tǒng)，在入口側(cè)和出口側(cè)的兩個(gè)支撐上安裝用于接收管振動(dòng)狀態(tài)的傳感器。
空心圓柱體的第一和第二分段722，724的直徑小于長(zhǎng)方形端板750，752的邊長(zhǎng)。第一和第二分段722，724的作用是扭簧，第三分段726的作用是質(zhì)量。通過框式支撐772，770和774達(dá)到了第三分體在重量減輕下提高剛性的目的。
連接件752，754，756，758也可以作為型材導(dǎo)軌或者作為空心型材橫梁構(gòu)成。
在中間分體726的入口側(cè)角上，旋接作為校準(zhǔn)質(zhì)量的圓柱體760，762，764。它們?cè)跍y(cè)量裝置最終安裝后安裝并根據(jù)中間分段726的重量和距離選擇，使平衡達(dá)到最佳化。根據(jù)要求可以在所有八個(gè)角上安裝校準(zhǔn)質(zhì)量，或者如圖7所示，僅在幾個(gè)角上安裝。
附件720的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)特性通過第一和第二分體722，724的幾何形狀特性-也就是其長(zhǎng)度、直徑和壁厚-，通過中間分體的幾何形狀特性-特別是通過其長(zhǎng)度和長(zhǎng)方體的邊長(zhǎng)-并通過連接件752，754，756，758的質(zhì)量以及通過附加安裝的校準(zhǔn)質(zhì)量可以調(diào)整。
圖8示出依據(jù)本發(fā)明質(zhì)量流量測(cè)量裝置801另一可選擇的實(shí)施方式。圖8實(shí)施例與圖1相同、類似或者類似作用的部件或者組件采用從800起的附圖符號(hào)。
圖8示出帶有唯一一個(gè)直線測(cè)量管802的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置801。測(cè)量管802的中軸線808在這里與測(cè)量管802的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線重合。在測(cè)量管802的入口側(cè)和出口側(cè)末端810，812上安裝法蘭盤818，818a，用于將測(cè)量裝置801與過程管道系統(tǒng)相連接。測(cè)量段，也就是測(cè)量管通過在由流過測(cè)量管的介質(zhì)和測(cè)量管壁之間產(chǎn)生交替作用的那些區(qū)域，在這里在法蘭盤818，818a之間測(cè)量管的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸。
與測(cè)量管802連接與其旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線相關(guān)的2個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱附件820，從而附件820從各面包圍測(cè)量管802。附件820包括入口側(cè)第一分段、出口側(cè)第二分段和中間第三分段822，824，826。其旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線與測(cè)量管802的中軸線重合。
入口側(cè)第一分段、出口側(cè)第二分段822，824由薄壁的空心圓柱體構(gòu)成。中間第三分段826為多部分組合體，關(guān)于測(cè)量管中軸線808有2個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。
該體構(gòu)成一個(gè)長(zhǎng)方形，帶有里面基本矩形的端板850，850a和兩個(gè)以縱向延伸的板或者空心體方式與測(cè)量管802平行分布的連接件852，854。連接件852，854分別在端板850，850a的窄面上與其旋接。其高度相當(dāng)于端板850，850a的高度。端板850，850a整體上與連接件852，854共同構(gòu)成一個(gè)矩形框。
端板850，850a具有同心設(shè)置的圓孔以穿過測(cè)量管。入口側(cè)和出口側(cè)在端板850，850a上焊接構(gòu)成第一和第二分段的空心圓柱體822，824，它們也可以釬焊。
空心圓柱體的第一和第二分段822，824的直徑小于長(zhǎng)方形端板850，852的邊長(zhǎng)。
第一和第二分段822，824的作用是扭簧，第三分段826的作用是質(zhì)量。
附件820的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)特性通過第一和第二分段822，824的幾何形狀特性-也就是其長(zhǎng)度、直徑和壁厚-，通過中間分體的幾何形狀特性-特別是通過其長(zhǎng)度和邊長(zhǎng)以及長(zhǎng)方體的寬度與高度之比-并通過連接件852，854的質(zhì)量可以調(diào)整。
整體上圖8的實(shí)施方式與圖7的實(shí)施方式具有相似性。但它當(dāng)然加工更簡(jiǎn)單。特別是如果連接件852，854是縱向延伸的空心長(zhǎng)方體的話，附件可以最佳化平衡所要求的振動(dòng)特性但總質(zhì)量更小。
圖11示出依據(jù)本發(fā)明質(zhì)量流量測(cè)量裝置1101另一可選擇的實(shí)施方式。圖11實(shí)施例與圖1相同、類似或者類似作用的部件或者組件采用從1100起的附圖符號(hào)。
圖11示出帶有唯一一個(gè)直線測(cè)量管1102的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置1101。測(cè)量管1102由一個(gè)部件制成，但在功能上分為入口側(cè)和出口側(cè)的管延長(zhǎng)段1114，1116和處于其間的測(cè)量段，以測(cè)量段入口橫截面1104和測(cè)量段出口橫截面1106為界。通過其中心1104a，1106a確定測(cè)量管1102的中軸線1108。中軸線1108在這里與測(cè)量管1102的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線重合。在管延長(zhǎng)段1114，1116上安裝用于將測(cè)量裝置1101與過程管道系統(tǒng)連接的法蘭盤1118，1118a。
設(shè)置在測(cè)量管1102外面的附件1120與測(cè)量管1102連接。附件1120為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的空心體，帶有入口側(cè)第一分段、出口側(cè)第二分段和中間第三分段1122，1124，1126。附件的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線1107與測(cè)量管1102的中軸線1108平行分布，但不與其重合，而是與測(cè)量管1102的中軸線1108相距分布。
附件1120由金屬制成并例如采用鑄造技術(shù)制造。在中間分段1126和入口側(cè)或出口側(cè)分段1122，1124之間同時(shí)成型過渡件1128，1130。附件1120的表面表現(xiàn)出一種帶有相應(yīng)凹面和凸面造型過渡部位的三個(gè)分段之間的連續(xù)過渡，其中，中間分段1126為凸面。
測(cè)量管1102和附件1120之間的固定連接通過在測(cè)量管1102的入口側(cè)和出口側(cè)各焊接一個(gè)固定板1111，1113和在板1111，1113上焊接附件1120實(shí)現(xiàn)。附件1120與測(cè)量管1102的連接部位1110a，1112a處于測(cè)量段內(nèi)。
在測(cè)量管1102上安裝另一個(gè)平衡件1180，用于平衡彎曲力和/或者扭轉(zhuǎn)力。該平衡件作為偏心槽構(gòu)成，并利用測(cè)量管1102例如通過焊接或者旋接固定在測(cè)量段的入口和出口1110，1112上。
以圖11的設(shè)置為依據(jù)的設(shè)想是，通過至少一個(gè)平衡件平衡彎曲力和/或者扭轉(zhuǎn)力的測(cè)量管的部分和通過附件平衡扭轉(zhuǎn)力矩的部分可以全等，或者兩個(gè)部分的一個(gè)包括另一個(gè)。兩個(gè)部分各自更大的那個(gè)確定測(cè)量段。在圖11的情況下，通過附件平衡的部分確定測(cè)量段。
圖13示出依據(jù)本發(fā)明質(zhì)量流量測(cè)量裝置1301另一可選擇的實(shí)施方式。圖13實(shí)施例與圖1相同、類似或者類似作用的部件或者組件采用從1300起的附圖符號(hào)。
圖13示出帶有唯一一個(gè)直線測(cè)量管1302的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置1301。測(cè)量管1302由一個(gè)部件制成，但在功能上分為入口側(cè)和出口側(cè)的管延長(zhǎng)段1314，1316和處于其間的測(cè)量段，以測(cè)量段入口橫截面1304和測(cè)量段出口橫截面1306為界。通過其中心1304a，1306a確定測(cè)量管1302的中軸線1308。中軸線1308在這里與測(cè)量管1302的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線重合。在管延長(zhǎng)段1314，1316上安裝用于將測(cè)量裝置1301與過程管道系統(tǒng)連接的法蘭盤1318，1318a。
附件1320與測(cè)量管1302連接，附件在測(cè)量段的區(qū)域內(nèi)各面包圍測(cè)量管1302。附件1320為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的空心體，由三個(gè)空心圓柱體組成，它們分別是附件1320的入口側(cè)第一分段、出口側(cè)第二分段和中間第三分段1322，1324，1326。附件的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線與測(cè)量管1302的中軸線1308重合。
中間分段1326和入口側(cè)或出口側(cè)分段1322，1324之間的連接通過過渡位置1328，1330上焊接的板產(chǎn)生。入口側(cè)或出口側(cè)分段1322，1324的內(nèi)半徑r1，r2小于中間分段1326的內(nèi)半徑r3。而中間分段1326的壁厚t3大于入口側(cè)或出口側(cè)分段1322，1324的壁厚t1，t2。
測(cè)量管1302也可以如現(xiàn)有技術(shù)中常用的那樣由例如鈦這樣的金屬制成。附件1320也可以由金屬制成。在測(cè)量段的入口側(cè)和出口側(cè)末端1310，1312上將其焊接在測(cè)量管上。
在測(cè)量管1302上安裝用于平衡彎曲力和/或者扭轉(zhuǎn)力的另一個(gè)平衡件1380。該平衡件是一個(gè)管，并與測(cè)量管1302例如通過焊接或者旋接固定在連接部位1310a和1310b上。平衡件1380與測(cè)量管1302的連接部位1310a和1312a因此處于測(cè)量段內(nèi)。
以圖13的設(shè)置為依據(jù)的設(shè)想是，通過至少一個(gè)平衡件平衡彎曲力和/或者扭轉(zhuǎn)力的測(cè)量管的部分和通過附件平衡扭轉(zhuǎn)力矩的部分可以全等，或者兩個(gè)部分的一個(gè)包括另一個(gè)。兩個(gè)部分各自更大的那個(gè)確定測(cè)量段。在圖13的情況下，通過附件平衡的部分確定測(cè)量段。
為此圖14示出依據(jù)本發(fā)明質(zhì)量流量測(cè)量裝置1401另一可選擇的實(shí)施方式。圖14實(shí)施例與圖1相同、類似或者類似作用的部件或者組件采用從1400起的附圖符號(hào)。
圖14示出帶有唯一一個(gè)直線測(cè)量管1402的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置1401。測(cè)量管1402由一個(gè)部件制成，但在功能上分為入口側(cè)和出口側(cè)的管延長(zhǎng)段1414，1416和處于其間的測(cè)量段，以測(cè)量段入口橫截面1404和測(cè)量段出口橫截面1406為界。通過其中心1404a，1406a確定測(cè)量管1402的中軸線1408。中軸線1408在這里與測(cè)量管1402的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線重合。在管延長(zhǎng)段1414，1416上安裝用于將測(cè)量裝置1401與過程管道系統(tǒng)連接的法蘭盤1418，1418a。
附件1420與測(cè)量管1402連接，附件在測(cè)量段的區(qū)域內(nèi)各面包圍測(cè)量管1402。附件1420為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的空心體，由三個(gè)空心圓柱體組成，它們分別是附件1420的入口側(cè)第一分段、出口側(cè)第二分段和中間第三分段1422，1424，1426。附件的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線與測(cè)量管1402的中軸線1308重合。
中間分段1426和入口側(cè)或出口側(cè)分段1422，1424之間的連接通過過渡位置1428，1430上焊接的板產(chǎn)生。入口側(cè)或出口側(cè)分段1422，1424的內(nèi)半徑r1，r2小于中間分段1426的內(nèi)半徑r3。而中間分段1426的壁厚t3大于入口側(cè)或出口側(cè)分段1422，1424的壁厚t1，t2。
測(cè)量管1402也可以如現(xiàn)有技術(shù)中常用的那樣由例如鈦這樣的金屬制成。附件1420也可以由金屬制成。在測(cè)量段的入口側(cè)和出口側(cè)末端1410，1412上將其焊接在測(cè)量管上。
在測(cè)量管1402上將作為其他平衡件的四個(gè)板1480a，1480b，1480c，1480d相對(duì)測(cè)量管上的中軸線1408偏心安裝。它們的作用是按照前面已經(jīng)介紹的方式平衡測(cè)量管1402上的彎曲力和/或者扭轉(zhuǎn)力。這些板1480a，b，c，d這樣設(shè)置，使它們處于測(cè)量段的內(nèi)部和附件1420中間分段1426的內(nèi)部。
圖12示出依據(jù)本發(fā)明質(zhì)量流量測(cè)量裝置1201另一可選擇的實(shí)施方式。圖12實(shí)施例與圖1相同、類似或者類似作用的部件或者組件采用從1200起的附圖符號(hào)。
圖12示出帶有一個(gè)基本雙S形彎曲測(cè)量管1202的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置1201。測(cè)量管1202由一個(gè)部件制成，但在功能上分為入口側(cè)和出口側(cè)的管延長(zhǎng)段1214，1216和處于其間的測(cè)量段，以測(cè)量段入口橫截面1204和測(cè)量段出口橫截面1206為界。通過其中心1204a，1206a確定測(cè)量管1202的中軸線1208。在管延長(zhǎng)段1214，1216上安裝用于將測(cè)量裝置1201與過程管道系統(tǒng)連接的法蘭盤1218，1218a。
附件1220與測(cè)量管1202連接，從而在測(cè)量段的區(qū)域內(nèi)從各面包圍測(cè)量管1202。附件1220為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的空心體，由三個(gè)空心圓柱體組成，它們分別是附件1220的入口側(cè)第一分段、出口側(cè)第二分段和中間第三分段1222，1224，1226。附件的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線與測(cè)量管1202的中軸線1208重合。
中間分段1226和入口側(cè)或出口側(cè)分段1222，1224之間的連接通過過渡位置1228，1230上焊接的板產(chǎn)生。入口側(cè)或出口側(cè)分段1222，1224的內(nèi)半徑r1，r2小于中間分段1226的內(nèi)半徑r3。而中間分段1226的壁厚t3大于入口側(cè)或出口側(cè)分段1222，1224的壁厚t1，t2。
測(cè)量管1202也可以如現(xiàn)有技術(shù)中常用的那樣由例如鈦這樣的金屬制成。附件1220也可以由金屬制成。在測(cè)量段的入口側(cè)和出口側(cè)末端1210，1212上將其焊接在測(cè)量管上。
圖12的實(shí)施方式舉例說明，即使在復(fù)雜彎曲的測(cè)量管情況下，借助于依據(jù)本發(fā)明的附件也能平衡扭矩。不言而喻，該測(cè)量管也可以U形、V形或者螺旋形彎曲。
圖1-14中示出的實(shí)施方式并不是依據(jù)本發(fā)明科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置可能實(shí)施方式的唯一選擇。本申請(qǐng)書同樣也包括這些實(shí)施例中示出的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置不同部件方面的其他組合。
權(quán)利要求
1.科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，帶有以耦合的彎曲和扭轉(zhuǎn)方式振動(dòng)的測(cè)量管(2)，其特征在于，與該測(cè)量管(2)機(jī)械連接一個(gè)關(guān)于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的、可在與測(cè)量管(2)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)方式頻率相同但相位相反的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)中偏移的附件(20)，而且該附件的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線與通過測(cè)量段入口橫截面和測(cè)量段出口橫截面(4，6)的中心(4a，6a)確定的直線(8)(中軸線)平行或者與該直線重合。
2.按權(quán)利要求1所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，附件關(guān)于一個(gè)垂直于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線定向并在測(cè)量段的中心與中軸線相交的對(duì)稱平面鏡面對(duì)稱。
3.按前述權(quán)利要求之一所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，在測(cè)量管上安裝至少另一個(gè)平衡件，用于平衡彎曲力和/或者扭轉(zhuǎn)力。
4.按前述權(quán)利要求之一所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，附件在入口側(cè)和出口側(cè)與測(cè)量管連接。
5.按權(quán)利要求4所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，附件在入口側(cè)和出口側(cè)的測(cè)量段末端上與測(cè)量管連接。
6.按權(quán)利要求4所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，附件在測(cè)量段的內(nèi)部與測(cè)量管連接。
7.按前述權(quán)利要求之一所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，另一平衡件安裝在測(cè)量管上測(cè)量段的內(nèi)部。
8.按前述權(quán)利要求之一所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，附件至少在測(cè)量段的區(qū)域內(nèi)包圍測(cè)量管。
9.按權(quán)利要求1-4之一所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，附件設(shè)置在測(cè)量管的外部但與其連接。
10.按前述權(quán)利要求之一所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，質(zhì)量流量測(cè)量裝置包括唯一一個(gè)直線測(cè)量管。
11.按權(quán)利要求1-9之一所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，測(cè)量管包括一個(gè)彎曲的測(cè)量管。
12.按權(quán)利要求11所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，測(cè)量管U形或者S形或者V形彎曲。
13.按前述權(quán)利要求之一所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，附件包括至少一個(gè)入口側(cè)的第一分段、出口側(cè)的第二分段和中間的第三分段，其中，每個(gè)分段關(guān)于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。
14.按權(quán)利要求13所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，分段之間的過渡為臺(tái)階式。
15.按權(quán)利要求13所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，分段之間的過渡是連續(xù)的。
16.按前述權(quán)利要求之一所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，中間分段的扭轉(zhuǎn)面扭矩在量上大于入口側(cè)和出口側(cè)分段的扭轉(zhuǎn)面扭矩。
17.按權(quán)利要求16所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，入口側(cè)和出口側(cè)的分段起到扭轉(zhuǎn)彈簧的作用，而中間的分段則起到慣性質(zhì)量的作用。
18.按權(quán)利要求17所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，附件扭轉(zhuǎn)振動(dòng)方式的頻率和相位可以通過中間的和入口側(cè)以及出口側(cè)的分段的扭轉(zhuǎn)面扭矩?cái)?shù)量關(guān)系以及通過中間分段與入口側(cè)和出口側(cè)分段之間過渡的位置進(jìn)行調(diào)整。
19.按前述權(quán)利要求之一所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，附件在扭轉(zhuǎn)振動(dòng)中以與測(cè)量管的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)相同頻率但相反相位偏移。
20.按前述權(quán)利要求之一所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，附件的至少一個(gè)分段為空心體。
21.按前述權(quán)利要求之一所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，附件的至少一個(gè)分段為薄壁空心體。
22.按權(quán)利要求21所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，薄壁空心體為空心圓柱體或者空心長(zhǎng)方體。
23.按前述權(quán)利要求之一所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，附件的至少一個(gè)分段為多部分組合體。
24.按權(quán)利要求23所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，多部分組合體包括與旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線平行分布和固定在與測(cè)量管軸線垂直分布的縱向延伸部件。
25.按權(quán)利要求24所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，縱向延伸部件為型材導(dǎo)軌。
26.按權(quán)利要求24所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，縱向延伸部件為空心體。
27.按前述權(quán)利要求之一所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，入口側(cè)和出口側(cè)的分段各包括一個(gè)借助于縱向延伸的徑向連接件安裝在測(cè)量管上的圓環(huán)，中間分段包括一個(gè)剛性連接體。
28.按權(quán)利要求27所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，剛性連接體為空心體。
29.按權(quán)利要求28所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，空心體為空心圓柱體。
30.按權(quán)利要求28所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，空心體為空心長(zhǎng)方體。
31.按權(quán)利要求27所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，剛性連接體為多部分組合體。
32.按權(quán)利要求31所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，剛性連接體包括與旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線平行分布的縱向延伸部件。
33.按權(quán)利要求32所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，縱向延伸部件為型材導(dǎo)軌或者橫梁或者棒。
34.按權(quán)利要求32所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，縱向延伸部件為空心體。
35.按前述權(quán)利要求之一所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，附件的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)特性可以通過縱向延伸連接件的幾何尺寸調(diào)整。
36.按前述權(quán)利要求之一所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，激勵(lì)系統(tǒng)安裝在附件上。
37.按前述權(quán)利要求之一所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，用于探測(cè)振動(dòng)的傳感器安裝在附件上。
38.按前述權(quán)利要求之一所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，用于補(bǔ)充平衡的校準(zhǔn)件安裝在附件上。
39.按前述權(quán)利要求之一所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，附件包括各一個(gè)安裝在測(cè)量管上的入口側(cè)的第一固定板和出口側(cè)的第二固定板，這些板借助于可扭絞的連接體相互連接。
40.按權(quán)利要求39所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，可扭絞的連接體為空心體。
41.按權(quán)利要求40所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，空心體為空心圓柱體或者空心長(zhǎng)方體。
42.按權(quán)利要求39所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，可扭絞的連接體為多部分組合體。
43.按權(quán)利要求42所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，可扭絞的連接體由與測(cè)量管軸線平行分布的縱向延伸部件構(gòu)成。
44.按權(quán)利要求43所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，縱向延伸部件為型材導(dǎo)軌或者橫梁或者棒。
45.按權(quán)利要求44所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，縱向延伸部件為空心體。
46.科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，帶有以耦合的彎曲和扭轉(zhuǎn)方式振動(dòng)的測(cè)量管，其特征在于，與該測(cè)量管機(jī)械連接至少兩個(gè)關(guān)于共同的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的、可在與測(cè)量管的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)方式頻率相同但相位相反的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)中偏移的附件，而且這些附件的共同旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線與通過測(cè)量段入口橫截面和測(cè)量段出口橫截面的中心確定的直線(中軸線)平行分布或者與該直線重合。
47.按權(quán)利要求46所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，在入口側(cè)及出口側(cè)測(cè)量段末端上借助于測(cè)量管上的縱向延伸的徑向連接件安裝各一個(gè)入口側(cè)的及出口側(cè)的環(huán)形附件。
48.按權(quán)利要求47所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，縱向延伸連接件為棒、橫梁或者管。
49.按權(quán)利要求48所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，入口側(cè)及出口側(cè)附件的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)特性可以通過縱向延伸連接件的幾何尺寸調(diào)整。
50.按權(quán)利要求46所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，附件為成對(duì)的縱向延伸件(1023/1023′)，(1023a/1023a′)。
51.按前述權(quán)利要求之一所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，所述另一平衡件為與中軸線相關(guān)偏心安裝的剛性槽或者平衡管。
52.按前述權(quán)利要求之一所述的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，其特征在于，相對(duì)中軸線偏心安裝的懸臂質(zhì)量作為另一平衡件安裝在測(cè)量管上。
全文摘要
科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量裝置，帶有一個(gè)在耦合的彎曲和扭轉(zhuǎn)方式下振動(dòng)的測(cè)量管(2)，其特征在于，與該測(cè)量管(2)機(jī)械連接一個(gè)與旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線相關(guān)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，可在與測(cè)量管(2)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)方式相同的頻率但相反的相位扭轉(zhuǎn)振動(dòng)中偏移的附件(20)，而且該附件的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線與通過測(cè)量段入口橫截面和測(cè)量段出口橫截面(4，6)的中心(4a，6a)確定的直線(8)(中軸線)平行分布或者與該直線重合。
文檔編號(hào)G01F1/84GK1624433SQ200410010428
公開日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月31日
發(fā)明者J·格布哈德特, F·卡舒貝克, R·弗里德里希斯, W·瓦爾迪, S·凱勒, J·赫爾維希, L·德佩, K·胡格, A·加施 申請(qǐng)人:Abb專利有限公司