[发明专利]紧凑的振动型流量计

说明书

提供了一种流量计（200），其具有流入口（210）和流出口（210’）。第一导管（208A）具有流体联接到中心导管部分（212C）的入口支管（212A），其中，中心导管部分（212C）进一步流体联接到出口支管（212’A）。第二导管（208B）具有流体联接到中心导管部分（212’C）的入口支管（212B），其中，中心导管部分（212’C）进一步流体联接到出口支管（212’B）。流入口（210）流体联接到第一导管（208A）的第一端和第二导管（208B）的第一端，且流出口（210’）流体联接到第一导管（208A）的第二端和第二导管（208B）的第二端。歧管（206）流体联接到入口支管（212A、212B）和出口支管（212’A、212’B）。驱动器（214）至少部分地联接到歧管，其中，驱动器（214）可操作以使第一和第二导管（208A、208B）振动。

技术领域

本发明涉及流量计，并且更特别地涉及紧凑型流量计和相关方法。

背景技术

振动传感器（诸如，例如振动密度计和科里奥利流量计）是公知的，并且被用于测量质量流量和与流过流量计中导管的材料相关的其他信息。美国专利4,109,524、美国专利4,491,025和Re. 31,450中公开了示例性科里奥利流量计。这些流量计具有笔直或弯曲构型的一个或多个导管。例如，科里奥利质量流量计中的每个导管构型具有一组固有振动模式，这些模式可以是简单的弯曲、扭转或耦合类型。每个导管可以被驱动以在优选模式下振荡。

材料从流量计入口侧的连接管道流入流量计中，被引导通过导管，并通过流量计出口侧流出流量计。振动系统的固有振动模式部分地由导管和在导管内流动的材料的组合质量限定。

当没有流通过流量计时，施加到导管的驱动力使沿着导管的所有点以相同的相位或小的“零偏移”振荡，零偏移是在零流量下所测量的入口和出口之间的时间延迟。当材料开始流过流量计时，科里奥利力使沿着导管的每个点具有不同的相位。例如，流量计入口端处的相位滞后于居中的驱动器位置处的相位，而出口端处的相位领先于居中的驱动器位置处的相位。导管上的敏感元件（pickoff）产生代表导管运动的正弦信号。对从敏感元件输出的信号进行处理，以确定敏感元件之间的时间延迟。两个或更多敏感元件之间的时间延迟与流过导管的材料的质量流率成比例。

连接到驱动器的仪表电子器件生成驱动信号以操作驱动器，并且还根据从敏感元件接收的信号来确定过程材料的质量流率和/或其他性质。驱动器可包括许多公知的装置中的一种；然而，磁体和相对的驱动线圈已在流量计工业中获得了巨大成功。交流电被传送到驱动线圈，以用于使导管以期望的导管振幅和频率振动。在本领域中还已知将敏感元件设置为非常类似于驱动器装置的磁体和线圈装置。然而，当驱动器接收到感应出运动的电流时，敏感元件可以使用由驱动器提供的运动来感应出电压。由敏感元件测量的时间延迟的幅度非常小；常常以纳秒为单位进行测量。因此，有必要使换能器输出非常准确。

现有技术的流量计通常利用两个导管，每个导管具有圆形横截面积。为了测量科里奥利力，通常在导管中形成弯曲，这使得流量计的占地面积相对于其中安装流量计的生产线相当大。

因此，在本领域中需要一种方法和相关设备来减小流量计的轮廓。需要一种方法和相关设备来保持最小流体速度，使得可在仍然紧凑的流量计中的大范围的流率下获得准确的流量测量结果。

本发明克服了这些和其他问题，并且实现了本领域的进步。所提供的传感器被设计成紧凑、有效地使用具有给定圆形横截面积的外壳内的空间。此外，传感器沿着中心线保持平衡，并且独立于外壳起作用，因此消除了对笨重、昂贵和被高度阻尼的外壳的需要。

发明内容