[发明专利]用于流体计量器的传感器外壳

说明书

技术领域

下面所述的实施例涉及流体计量器，并且更确切地涉及用于流体计量器的传感器系统，其带有围绕传感器组件的壳体的至少一部分的壳体支架。

背景技术

流体计量器例如，举例说明，密度计、容积式流量计和科里奥利流量计（Coriolis flow meter）被使用于测量物质的一种或更多种特征，例如，举例说明，密度、质量流速、体积流速、总共的质量流量、温度和其它的信息。振动式流体计量器包括一个或更多个导管，其可具有多种形状，例如，举例说明，直的、U形的或不规则的构型。一个或更多个导管提供所测量流体的内层安全壳（primary containment）。所测量的流体可包括液体、气体或其结合。流体可包括悬浮颗粒。

一个或更多个导管具有一组自然振动模式，例如包括简单弯曲的、扭转的、径向的和联结的模式。出于确定物质的特征的目的，一个或更多个导管通过至少一个驱动器在这些模式之一中在谐振频率时被振动，在下文中被称作驱动模式。一个或更多个计量器电子器件传输正弦驱动信号到至少一个驱动器，其典型地是磁体/线圈结合，其中磁体典型地被固定至导管并且线圈被固定至安装结构或至另一个导管。驱动信号使得驱动器使一个或更多个导管在驱动模式中以驱动频率振动。例如，驱动信号可以是传输至线圈的周期性电流。

一个或更多个敏感元件（pick-off）检测导管的运动并且产生代表振动导管的运动的敏感元件信号。敏感元件典型地是磁体/线圈结合，其中磁体典型地被固定至一个导管并且线圈被固定至安装结构或者至另一个导管。敏感元件信号被传输至一个或更多个电子器件；以及根据众所周知的原理，敏感元件信号可被一个或更多个电子器件使用来确定物质的特征或者（如有必要）调节驱动信号。

导管以及驱动器和敏感元件通常被包围在壳体内。该壳体能够提供大量的好处，例如保护内部构件，以及例如当流体导管发展裂缝时其提供流体的二次安全壳（secondary containment）。为了为壳体提供恰当的二次安全壳，此壳体的爆破压力（当构件失效时的压力）应该至少与湿润流体路径（流体导管、歧管、法兰等）的操作压力一样高。目前市场上的许多振动计量器具有带大约15,000 psi（1,034巴）的爆破压力的湿润流体路径；然而，这个数量可根据对于湿润流体路径所使用的材料、计量器的尺寸等而变化。然后，对于湿润流体路径的压力等级能够基于爆破压力或一些其它解析方程由管理机构或安全机构指定。二次安全壳压力等级典型地包括安全系数，使得额定压力低于实际的爆破压力。例如，美国机械工程师协会（ASME）目前执行大约六至十的安全系数，取决于材料性质和所使用的焊接方法。因此，对于具有大约15,000 psi（1,034巴）的爆破压力的湿润流体路径，假定十的安全系数，ASME压力等级仅有1,500 psi（103巴）。部分由于管理机构的保守的压力等级，此壳体的爆破压力也必须大幅升高来提供许可的二次安全壳。在此壳体的爆破压力的该极度增加是有问题的，尤其当考虑到壳体的直径将总是远大于湿润路径构件的直径时。

为了理解如何升高壳体的压力等级，壳体的形状能够被简化并且被表征为薄壁的、圆柱形的构件，其中在壳体内的压力作用抵抗壳体的壁，产生环向应力。环向应力的特征能够通过方程（1）体现。

（1）

其中：

σ是环向应力；

P是内部压力；

ID是壳体的内部直径；以及

t是壳体厚度。