[发明专利]科里奥利氏流量计

说明书

本发明涉及一种科里奥利氏流量计，特别是一种双管式或平衡重式的科里奥利氏流量计。

众所周知，科里奥利氏流量计所基于的原理是，当质量流“m”的流体在一个其两端支承在支持装置上的流量管内流动并以交替的振荡以角速度“ω”绕着支承点被驱动时，流量管会受到科里奥利氏力F的作用的影响，科里奥利氏力F与质量流“m”与角速度的“ω”矢积成正比，而质量流“m”可以根据测量出的科里奥利氏力F确定。也就是，科里奥利氏力F会使流量管变形产生一个与科里奥利氏力F成正比的相位差，通过测定这相位差就能够确定质量流“m”。另外，当角度“ω”被选定与流量管绕着其支承点的振荡的自然频率“ωo”相等时，流体的密度“ρ”也可以由自然频率“ωo”确定。流量管是用于测定科里奥利氏力F和流体密度“ρ”的科里奥利氏流量计的一个主要部份，其可以是一个直管或者是弯管。

科里奥利氏流量计的弯的流量管，其形状相对于垂直于支承流量管两端的支持件的轴心的轴心是对称的。当弯的流量管朝着垂直于其底平面的方向被驱动时，一个科里奥利氏力F就作为在相对于对称轴的两个对称相反位置所产生的振荡的相位差被检测出来。在一个恒定的驱动频率下，相位差例如作为在弯的流量管的两个臂通过一个基准平面时的两个时刻的时间差ΔT被测量，在该基准平面，弯的流量管是以静态存在(没有振荡)。这个方法的特点是相位差能够通过增加弯管在相位差检测部份的扭矩以较高的灵敏度被检测出来。然而，增加扭矩会导致弯管的尺寸增大，这就要求有一个增大的装配空间。

在另一方面，直的流量管具有最简单的形状，因而可以减小科里奥利氏流量计的尺寸。单管的直管式科里奥利氏流量计特别能提供这种优点。然而，一个多管式科里奥利氏流量计具有多个平行的管，因而具有相应增大尺寸的装备，要求有一个岐管部分用以均匀地分配所有的流量管。这个岐管部分是一个弯折管，它很难维护，特别是难于清洗。    

直管式(特别是单管直管式)的科里奥利氏流量计拥有上述的特点，但是在另一方面，它具有直管对回应科里奥利氏力的较大的刚度和较小的灵敏度，也就是，较差的SN(信号/噪声)比。最简单的增加直流量管的S.N比的方法是使流量管制成具有较薄的壁或较长的长度。然而，薄的流量管容易受到流体压力的影响，而长的流量管由于其较低的自然频率容易受外来振动的影响，此外，还可能导致测量质量流(m)方面的错误，这是因为受热膨胀的影响而造成其自然频率(ωo)的变化。

日本公开专利说明书第63-158419号公开了一种直管式科里奥利氏流量计，其中至少一个测量管安装在一个支持圆筒内并通过环形膜片在其内将两端支承。一个其两端都能固定的流量管可能会遭受由于热变形而在其内产生的机械应力，使其自然频率发生变化，从而使流量管的振荡被传送到支持圆筒和一根连接管。应用环形膜片的目的是通过使用其弹性以解决上述的问题。

如果直管仍旧保护同样的尺寸和形状，则这一方法可以消除由于测量条件引起的噪音，但是它又涉及这样一个问题，即环形膜片直接支承测量管端头可能在长期使用后会造成疲劳从而使其操作的可靠性降低。此外，众所周知流量管在环形膜片处具有急骤增大部分，在那里发生带有噪音振动的流体空穴现象，使测量的稳定性大大地降低。为了高灵敏度地检测科里奥利氏力，通常的直管式流量计必须具有一根加长的流量管以减小刚度或者要求流体的流速增大。如果用了加长的流量管，它可能具有较低的自然频率并且容易受到外来振动的影响。增大流体流速又造成流量管内压力损失增加，并且同时增加了管子应力。

为了解决上述问题，本申请人先前曾提出过一种科里奥利氏流量计，它包括一个在两端具有同轴心附接凸缘的圆筒形外壳和一个同轴心地安置在圆筒形外壳内的连体构造的双管，双管能够轴向移动但径向上受到限制。

双管部分的一根外管是一根平衡管，它可以用一个平衡块予以调节使其在垂直于内流量管轴心的方向上具有与内流量管相同的自然频率，外管以其两端连同流量管被固定在相应的圆筒形连接块上，连接块在周边上用O形环被支持在外壳的壁上。由于流经其中的流体的热引发的流量管在轴向上的热膨胀可在双管支持位置处通过弹性材料制成的O形环所免除。流量管因此不受其内部应力的影响。然而，与流体接触的O形环很容易受到流体温度和压力的影响因而可能改变其支持位置。

有一种平行管式的科里奥利氏流量计，其中的一根平衡管不是与流量管同轴地放置而是与其平行。平衡管与流量管相隔开，因而其温度不会因为流量管温度的变化而立刻变化，而在流量管内产生的应力会对平衡管的振荡产生影响。