[发明专利]用于大质量流量测量的小规格科里奥利流量计

说明书

发明领域

本发明涉及科里奥利(Coriolis)流量计。更具体而言，本发明涉及通过使用带有一套支撑板和一大体半圆弧的流量管来减小科里奥利流量计的标记(flag)尺寸。再具体而言，本发明涉及各部件的结构，这些部件通过保持零稳定性和减少流量管的振动幅度来减少作用于支撑板上的压力。

存在问题

众所周知，用科里奥利质量流量计测量质量流量和流经管道的材料的其它信息已公开于1985年1月1日授予J.E.Smith的美国专利4,491,025和1982年2月11日授予了J.E.Smith的专利31,450中。这些流量计有一个或多个弧形结构的流量管。科里奥利质量流量计的每个流量管结构有一套自然振动模式，它可以是单一的弯曲扭转型或耦合型。每个流量管在其中一种自然模式中因驱动而产生共振。振动的材料填充系统的自然振动模式一部分取决于流量管和流量管中的材料的总质量。材料从与流量计入口侧相连接的管道流入流量计，而后材料被导经流量管，并从流量计排出到与其出口侧相连接的管道。

驱动器对流量管施加作用力，以促使流量管以所希望的模式振动。正常情况下，所希望的振动模式是第一异相弯曲模式。当没有材料流经流量计的时候，所有沿着流量管的点以同等的相位振动。当材料开始流入的时候，科氏加速度使每个点沿着流量管以不同于其它点的相位振动。流量管入口处的相位滞后于驱动器，而出口处的相位领先于驱动器。检测器设置于流量管上以产生正弦信号，该正弦信号表示流量管的动作。两个检测器信号之间的相位差与流经流量管的材料的质量流速成比例。与检测器相连的电子装置部件利用相位差和信号频率来决定材料的质量流速和其它特性。

科里奥利流量计优于其它质量流量测量设备的优点是，在正常情况下，采用流量计计算材料的质量流速的误差小于0.1％。其它常规型式的质量流量检测设备，例如测流孔、涡轮机(turbine)、和涡流流量计，通常有0.5％或更大的流速测量误差。虽然科里奥利质量流量计比其它型式的质量流速设备更精确，科里奥利流量计的制造更昂贵。流量计的用户经常选择更便宜的流量计，以节约成本的目的丧失对精确度的要求。所以，科里奥利流量计的制造商希望能够生产成本较低并且实际质量流速的精确度在0.5％误差之内的科里奥利流量计，以生产出比其它质量流速测量设备更有竞争力的产品。

科里奥利流量计比其它设备更昂贵的一个原因是需要各部件减少作用于流量管上的不必要的振动。其中的一个部件是集合管，它将流量管连接在管道上。在一个双管的科里奥利流量计中，集合管还将管道中的材料流分成两股不同的流并将它们导入不同的流量管中。为了减少由外部(例如连接于管道上的泵)造成的振动，集合管必须有足够的强度去吸收振动。大多数常规的集合管由铸造金属制成以便有足够的质量。进一步来说，在集合管之间有一个间隔确定装置，以保持入口和出口集合管之间的距离。这个间隔确定装置同样是由金属或其它坚硬的材料制成，以防止外部的力振动流量管。大量用于制造这些铸件的金属提高了流量计的成本。然而，不必要振动的消除大大提高了流量计的精确度。

对于本领域的技术人员来说，第二个问题在于流量计的标记尺寸过大，导致在某些情况下无法运用。为了这次讨论的目的，标记尺寸是流量管环圈从管道向外延伸的长度。当空间大小受限制或空间大小很宝贵的时候，带有正常标记尺寸的流量计不适合这些受限制的空间。

具体问题是减小处理大流速的科里奥利流量计中的流量管的标记尺寸。为了这次讨论的目的，大流速为每分钟700磅或更多。减小标记尺寸的一个原因是处理大流速流量计中的流量管必须有大的直径。大直径流量管比小直径流量管有更高的驱动频率，并且当减小标记尺寸时更难设计。在制造小标记尺寸时大直径流量计会导致零稳定性的问题。由于这些原因，特别的问题是制造一个能够处理大流速的双流量管科里奥利流量计。

技术方案

在本发明中，上述和其它的问题能够得到解决，更先进的技术是制造带有小标记尺寸的科里奥利流量计。本发明的科里奥利流量计有能够处理大质量流速的流量管。本发明的科里奥利流量计不带有常规的集合管和间隔确定装置。代替它们的是基本上环绕着集合管的间隔确定装置。这种结构减少了流量计的成本。本发明的科里奥利流量计还具有小标记尺寸，它使本发明的科里奥利流量计能使用在空间宝贵的区域和不能使用常规标记尺寸的常规科里奥利流量计的地方。