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专利名称：科里奥利质量流量测量仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种科里奥利质量流量测量仪(Coriolis-Massedurchflussmessger 社)，其带有可由介质流经的测量管、带有至少一个促动器且带有至少一个传感器，其中，测量管在其入口端(Einlassende)与其出口端(Auslassende)之间弯曲成第一绕组和第二绕组，第一绕组和第二绕组在测量管的过渡区域中彼此汇合，第一绕组和第二绕组在平行的绕组平面中伸延并且相面对，并且其中，第一绕组和第二绕组在可振荡的区域中可由促动器激励至振荡并且振荡可由传感器检测。
背景技术：
科里奥利质量流量测量仪多年以来在相当不同的设计方案中已知。在基于科里奥利原理的质量流量测量仪中，一个或多个可由介质流经的测量管通过促动器被激励至振荡，该振荡优选地对应于测量管在安装位置中的固有频率。在入口侧和出口侧，惯性力不同地作用于在被激励以振荡的测量管中的流动的介质并且由此作用于测量管本身，从而在入口侧和出口侧不同地影响测量管的偏转(Auslenkung)。通常，设置有两个用于检测振荡的传感器，即在入口侧和出口侧与促动器相间隔，使得总地来说在入口侧和出口侧利用传感器所检测的测量管的振荡具有相位移(Phasenverschiebung),其是对感兴趣的质量流量的直接度量。借助于评估电子设备从相位移中导出测量参数、即质量流量。
开头所示出的科里奥利质量流量测量仪具有该优点，即其仅利用唯一的测量管来工作，但是该测量管弯曲成第一绕组和第二绕组，它们相面对，即实际上彼此平行地伸延。 在第一绕组与第二绕组之间起作用的促动器使第一绕组和第二绕组的可振荡的区域反向地偏转，即互相远离或朝向彼此，使得系统的重心总体上得以保持并且从外面、即从接口这里实际上不可识别振荡。在其它的科里奥利质量流量测量仪(其具有多于一个测量管并且在其中这些测量管被相应地偏转)中虽然也获得该优点，但是在该多管的科里奥利质量流量测量仪中总是还在流入和流出侧需要在各过程接口(Prozessanschluss)与多个测量管之间的过渡件，其在带有卷绕成平行的回环(Schleife)的测量管的解决方案中取消。
如果科里奥利质量流量测量仪被安装到管路系统中，外部振荡(只要存在)不可避免地被传递到测量仪上，其那么可不利地影响测量结果，因为测量结果自身直接以由传感器所检测的振荡为基础。
尤其对于小的科里奥利质量流量测量仪(其设置用于相当小的流量的测量)，外部振荡的这样的I禹合(Einkoppeln)是有问题的。发明内容
因此，本发明目在于说明一种尤其适合于测量相当小的流量的科里奥利质量流量测量仪，其对外部振荡的耦合更不敏感。
上文所引出和指出的目的对于这种类型的科里奥利质量流量测量仪由此来实现， 即第一绕组和第二绕组的可振荡的区域V形地弯曲并且相应在测量管的过渡区域的方向上敞开。以此意味着，V形地弯曲的第一绕组和第二绕组的边腿(Schenkel)在到过渡区域的方向上彼此分开，在其处边腿相接的点或者区域(在其中边腿会聚)即远离过渡区域。
表明的是，在测量管的第一绕组和第二绕组的该特别的设计方案中，与第一绕组和第二绕组的另外所成形的可振荡的区域相比，在绕组的可振荡的区域的最大尺寸相同时可获得明显更高的最小振荡频率。尤其地，可获得例如比在圆形或Ω形的可振荡的区域中更高的最小振荡频率。更高的工作频率所以是有利的，因为来自所联接的配套件的(大多低频的)干扰频率这里不直接对测量结果产生影响，因为其不直接耦合到测量仪中。
在用于相当小的流量的根据本发明的科里 奥利质量流量测量仪的优选的设计方案中，使用带有例如1. 2mm的内径且带有O. 2mm壁厚的测量管。带有V形地弯曲的绕组且带有在到测量管的过渡区域的方向上敞开的V形边腿的根据本发明所设计的测量管的可振荡的区域的高度那么为例如60_，其中，V形边腿的敞开的端部那么彼此远离大约100mm。 对于这样设计的测量管，可获得超过IOOHz且甚至超过150Hz的最小固有频率。
在根据本发明的科里奥利质量流量测量仪的一特别优选的设计方案中设置成，测量管的过渡区域处于基平面中，尤其过渡区域与测量管的入口端和出口端一起处于基平面中。该设计方案具有该优点，即无论如何第一绕组和第二绕组的不直接与可振荡的区域相联系的区域不散布在空间中并且由此不处于科里奥利质量流量测量仪中。而存在一定的基础布置(Grundordnung),并且由此实现在第一绕组和第二绕组的可振荡的区域(其与真正感兴趣的有效信号的产生直接相联系)与过渡区域及必要时测量管的入口端和出口端(其不与产生有效信号的结构件直接相联系)之间的可分离性。
通过绕组平面竖直地处于基平面上，在一优选的设计方案中进一步改进在一方面第一绕组和第二绕组的可振荡的区域与另一方面过渡区域及必要时测量管的入口端和出口端之间的之前所说明的分离，使得确保上面提到的区域的最大远离。
优选地，第一绕组和/或第二绕组的V形地弯曲的可振荡的区域的边腿与基平面包围相同的角度，使得V形地弯曲的可振荡的区域对称地在测量管的过渡区域上延伸，其中，与Ω形弯曲的测量管(在其中Ω形边腿实际上将起始于过渡区域的中心且将以与过渡区域的增加的距离首先彼此分开那么以便最终又会聚成闭合的绕组)相比，边腿以与过渡区域的增加的距离缓慢地相向而行。
如果提到第一绕组和第二绕组的可振荡的区域V形地弯曲，那么以此基本上意味着，在该区域中V形地弯曲的测量管的边腿在一端处相向而行而在另一端处彼此分开。以 V形区域的什么曲率半径在“V”的闭合的端部处闭合不那么重要。当然，测量管不在测量管的V形边腿的敞开的端部处终止，然而，例如通过测量管的振荡在这些部位处通过节板 (Knotenplatte)限定地来限制或阻止，由弯曲的测量管所形成的第一绕组或第二绕组的可振荡的区域在那里终止。
干扰振荡的传播可在另一优选的设计方案中由此来进一步减少，即测量管在在第一绕组与第二绕组之间的过渡区域中设有中心质量并且/或者测量管在过渡区域中与科里奥利质量流量测量仪的壳体固定地相连接。理想地采取两个措施，即测量管在过渡区域中不仅与中间质量固定地相连接，其中该中间质量附加地与科里奥利质量流量测量仪的壳体固定地相连接。由此相当有效地阻止第一绕组和第二绕组的振荡以一方式影响，其不通过惯性力在相应的绕组中的作用来引起，即其本身不直接基于测量原理。由此，在利用根据本发明的科里奥利质量流量测量仪所执行的测量中总体上可引起更高的精确度。
鉴于干扰振荡的抑制，在本发明的另外的有利的设计方案中，特别重要是测量管在入口区域中装备有入口区域质量并且/或者测量管在出口区域中装备有出口区域质量。 备选地，测量管可在入口区域中与科里奥利质量流量测量仪的壳体固定地相连接，并且/ 或者测量管可在出口区域中与科里奥利质量流量测量仪的壳体固定地相连接，然而优选地在入口区域中和/或在出口区域中设置有质量，其附加地与科里奥利质量流量测量仪的壳体固定地相连接。通过该措施，可有效地拦住经由所联接的外部的工艺管(Prozessrohr) 所引起的振荡。也可能将在入口区域中、在出口区域中和在过渡区域中的质量综合成承载的且退耦的总质量。


详细地现在存在大量设计和改进根据本发明的科里奥利质量流量测量仪的可能性。对此参考从属于权利要求I的权利要求和结合附图对优选的实施例的接下来的说明。 其中图Ia至Id显示了带有垂直于绕组平面伸延的入口端和出口端(其带有在在入口区域、出口区域中和在测量管的过渡区域中的质量的实现中的变体)的根据本发明的科里奥利质量流量测量仪的第一实施例，图2a至2b显示了带有大致平行于绕组平面伸延的测量管的入口端和出口端的类似于图I的实施例以及图3a至3b显示了带有相对于图I和2改变的测量管的过渡区域的设计的根据本发明的科里奥利质量流量测量仪的另一实施例。
具体实施方式
在图Ib至ld、2b和3b中相应不出根据本发明的科里奥利质量流量测量仪I,其具有可由介质流经的测量管2，其中，测量管2的设计和走向(Verlauf)当前特别感兴趣。出于该原因，在图la、2a和3a中相应主要仅示出测量管2和相关的附加件。此外，促动器3 和当前两个传感器4a、4b (其用于检测测量管2的振荡)属于这些附加件。
所示出的科里奥利质量流量测量仪I特征在于，其仅具有唯一的测量管2，测量管 2相应在其入口端5与其出口端6之间弯曲成第一绕组7和第二绕组8。因为仅存在唯一的测量管2，第一绕组7与第二绕组8在测量管2的过渡区域9中相互连接，或者说第一绕组7和第二绕组8在该过渡区域9中过渡到彼此中。第一绕组7和第二绕组8在平行的绕组平面中伸延，这在图la、2a和3a中尤其在俯视图中可很好地识别(相应中间的附图)。
第一绕组7和第二绕组8总体上相面对，即在最短的路径上彼此相邻，换言之，第一绕组7和第二绕组8在垂直于平行的绕组平面的观察方向上彼此大致一致，对此尤其参考在图la、2a和3a中的侧视图(相应最上方的图不)。
在第一绕组7和第二绕组8的可振荡的区域10、11中特别在结构上已注意的是， 为了通过传感器4a和4b获得有效信号，促动器3可激励第一绕组7和第二绕组8成良好地构造的振荡。在测量管2的其它区域(其基本上邻近于测量管2的入口端5和出口端6) 中，不期望这样的振荡，因为当其例如由所联接的(且这里未详细示出的)工艺管路系统来传递并且被耦合到科里奥利质量流量测量仪I中时，其这里不用于获取对于测量所需的有效信号，而是仅可干扰地作用于测量。
在所有的附图1至3中同样可辨识出第一绕组7和第二绕组8的可振荡的区域 IOUl的特别的形状，其由此而产生，即这些可振荡的区域10、11 V形地弯曲并且相应在到测量管2的过渡区域9的方向上敞开，这特别重要。在两个可振荡的区域10、11中的V形地弯曲的测量管的优点在于，利用如此设计的绕组7、8可获得比利用另外成形的测量管2 更闻的最小固有频率。
试验得出，在可振荡的区域中例如Ω形或者圆形 设计的绕组在其它的测量管特性相同的情况下具有更低的固有频率，这尤其对于外部振荡的不期望的耦合是不利的。相同的适用于刚好反过来V形地设计的可振荡的区域，在其中第一绕组7和第二绕组8的可振荡的区域10、IlV形地弯曲并且相应在到测量管2的过渡区域9的方向上会聚，即在与测量管的过渡区域9的增加的距离下敞开(类似于Ω形状)。
此外，所示出的实施例具有共同点，即测量管2的过渡区域9处于基平面中，在过渡区域9中测量管2即在平面中伸延并且在其走向上不立体地延伸。此外，入口端5和出口端6在所示出的变体中也处于相同的基平面中。通过测量管2的那些区域(其不属于第一绕组7和第二绕组8的可振荡的区域10、11)的该所期望的集中，在几何上可采取集中到一平面上的措施，以抑制在测量管2的这些部分中的干扰的振荡。
所期望地可振荡的区域10、11与测量管2的那些区域(其根据可行性应一点也不实施或者传递振荡)的这样的几何上的分离在所示出的实施例中还由此被改善，即第一绕组7和第二绕组8的绕组平面实际上竖直地处于基平面上，测量管2的区域(在其中不期望有振荡)位于该基平面中(尤其参见在图1a(下方)、lb至Id ;图2a(下方)、2b和图 3a(下方)和图3b中的透视性的图示)。
在附图中所示出的实施例同样共同的是，第一绕组7和第二绕组8的V形地弯曲的可振荡的区域10、11的全部边腿12、13(其为了清晰性起见仅在图la、2a和3a的最上方的子图中示出)与基平面包围相同的角度，其中，边腿12、13与基平面之间所包围的角度总是理解成相对于基平面的最小的角度。总地来说由此实现，第一绕组7和第二绕组8的可振荡的区域10、11在当前的情况中对称地在基平面上升起。促动器3相应与第一绕组7和第二绕组8的该区域(在其中相应V形地弯曲的可振荡的区域10、11的边腿12、13会聚， 即在V形区域的尖部中)相连接。
此外，在图3中示出的实施例与其它两个实施例区别在于，测量管2的过渡区域9 在那里构造成S形，其中，过渡区域9不仅在绕组平面之间伸延，而且与这些绕组平面相交并且超过限制在绕组平面之间的区域(尤其参见图3a中的中间的图示)。
在根据图lc、Id、2b和3b的实施例中，测量管2在过渡区域9中设有中间质量14， 其中，该中间质量14附加地还与科里奥利质量流量测量仪I的壳体15固定地相连接。该措施用于抑制在测量管2的第一绕组7与第二绕组8之间的以振荡的方式的相互作用，因为对于流量确定仅感兴趣惯性力对相应的绕组7和8的作用，然而不期望绕组7与8之间的此外的其它的相互作用。
此外在图lb、lc、ld、2b和3b中示出，测量管2在入口区域中设有附加的入口区域质量16，其附加地与科里奥利质量流量测量仪I的壳体15固定地相连接。同样地，测量管2在出口区域中设有附加的出口区域质量17，其此外同样与科里奥利质量流量测量仪I的壳体15固定地相连接。这些质量也用于阻止测量管2的不期望的振荡，其中，入口区域质量 16和出口区域质量17反对外部的且耦合到科里奥利质量流量测量仪I中的振荡的耦合。
在根据图Ib和3b的实施例中，实现另一措施，以抑制测量管2的过渡区域9的干扰振荡。另外的抑制这里由此来达到，即测量管2的过渡区域9的在入口侧的端部附加地与入口区域质量16 (并且经由入口区域质量16与科里奥利质量流量测量仪I的壳体15) 相连接，而测量管2的过渡区域9的在出口侧的端部附加地与出口区域质量17 (并且经由其与科里奥利质量流量测量仪I的壳体15)相连接。
在所有的实施例中，第一绕组7的可振荡的区域10和第二绕组8的可振荡的区域 11通过两个第一节板18a、18b来限制，其布置在测量管2的V形边腿12、13的两个相间隔的端部处，其中，第一节板18a、18b将第一绕组7和第二绕组8附加地相互连接。通过与节板18a、18b的附加的连接，测量管2的第一绕组7和第二绕组8彼此不再可相对运动， 使得测量管2的对于测量相关的振荡在第一节板18a、18b处终止或者说向前构造振荡结 (Schwingungsknoten)。该第一节板18a、18b优选地还U形地弯曲，以具有对弯矩(其由测量管2的第一绕组7和第二绕组8引入节板18a、18b中)的特别的刚度。
为了除第一节板18a、18b之外进一步改进振荡的抑制，在所示出的实施例中两个第二节板19a、19b固定在测量管2处，一第二节板19a在测量管2的入口端5与靠近入口端5的第一节板18a之间，另一第二节板19b在测量管2的出口端6与靠近测量管2的出口端6的第一节板18b之间，其中，第二节板19a、19b将第一绕组7与第二绕组8相互连接。
所示出的科里奥利质量流量测量仪I始终设想用于检测最小的流通。在当前的情况中第一绕组7和第二绕组8具有低于IOcm的最大绕组直径，其中，可应用带有I. 2mm的内径和O. 2mm的壁厚的测量管2。
权利要求
1.一种科里奥利质量流量测量仪(I)，其带有可由介质流经的測量管(2)、带有至少一个促动器(3)且带有至少ー个传感器(4a，4b)，其中，所述测量管(2)在其入口端(5)与其出ロ端(6)之间弯曲成第一绕组(7)和第二绕组(8)，所述第一绕组(7)和所述第二绕组(8)在所述测量管(2)的过渡区域(9)中彼此汇合，所述第一绕组(7)和所述第二绕组(8)在平行的绕组平面中伸延并且相面对，并且其中，所述第一绕组(7)和所述第二绕组(8)在可振荡的区域(10，11)中能够由所述促动器(3)激励至振荡并且所述振荡能够由所述传感器(4a, 4b)检测， 其特征在干， 所述第一绕组(7)和所述第二绕组(8)的可振荡的区域(10，11)V形地弯曲并且相应在所述测量管(2)的过渡区域(9)的方向上敞开。
2.根据权利要求I所述的科里奥利质量流量测量仪(I)，其特征在于，所述测量管(2)的过渡区域(9)处于基平面中，尤其所述测量管(2)的过渡区域(9)、入口端(5)和出口端(6)处于基平面中。
3.根据权利要求2所述的科里奥利质量流量测量仪(I)，其特征在于，所述绕组平面垂直于所述基平面。
4.根据权利要求2或3所述的科里奥利质量流量测量仪(I)，其特征在于，所述第一绕组⑵和/或所述第二绕组⑶的V形弯曲的可振荡的区域(10)的边腿(12，13)与所述基平面包围相同的角度，尤其所述第一绕组(7)和所述第二绕组(8)的V形弯曲的可振荡的区域(10，11)的每个边腿(12，13)与所述基平面包围相同的角度。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的科里奥利质量流量测量仪(I)，其特征在于，所述促动器(3)与所述第一绕组(7)和所述第二绕组(8)的区域相连接，在所述区域中所述相应V形地弯曲的可振荡的区域(10，11)的边腿(12，13)会聚。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的科里奥利质量流量测量仪(I)，其特征在于，所述测量管(2)的过渡区域(9)设计成S形、尤其在所述基平面中设计成S形。
7.根据权利要求I至6中任一项所述的科里奥利质量流量测量仪(I)，其特征在于，所述测量管(2)在所述过渡区域(9)中设有中间质量(14)，并且/或者所述测量管(2)在所述过渡区域(9)中与所述科里奥利质量流量测量仪(I)的壳体(15)固定地相连接。
8.根据权利要求I至7中任一项所述的科里奥利质量流量测量仪(I)，其特征在于，所述测量管(2)在入口区域中设有入口区域质量(16)，并且/或者所述测量管(2)在所述入ロ区域中与所述科里奥利质量流量测量仪(I)的壳体(15)固定地相连接。
9.根据权利要求I至8中任一项所述的科里奥利质量流量测量仪(I)，其特征在于，所述测量管(2)在出口区域中设有出口区域质量(17)，并且/或者所述测量管(2)在所述出ロ区域中与所述科里奥利质量流量测量仪(I)的壳体(15)固定地相连接。
10.根据权利要求8或9所述的科里奥利质量流量测量仪(I)，其特征在于，所述测量管(2)的过渡区域(9)的入口侧的端部同样与所述入口区域质量(16)或与所述科里奥利质量流量测量仪(I)的壳体(15)相连接，并且/或者所述测量管(2)的过渡区域(9)的出ロ侧的端部同样与所述出口区域质量(17)或与所述科里奥利质量流量测量仪⑴的壳体(15)相连接。
11.根据权利要求I至10中任一项所述的科里奥利质量流量测量仪(1)，其特征在干，所述第一绕组(7)的可振荡的区域(10)和所述第二绕组(8)的可振荡的区域(11)通过至少两个第一节板(18a，18b)来限制，其布置在所述测量管(2)的V形边腿(12，13)的两个相间隔的端部处，尤其其中，所述第一节板(18a，18b)将所述第一绕组(7)与所述第二绕组(8)相互连接。
12.根据权利要求11所述的科里奥利质量流量测量仪(I)，其特征在于，两个第二节板(19a，19b)固定在所述测量管(2)处，一第二节板(19a)在所述测量管(2)的入口端(5)与靠近所述入口端(5)的所述第一节板(18a)之间，另ー第二节板(19b)在所述测量管⑵的出口端(6)与靠近所述测量管(2)的出口端(6)的所述第一节板(18b)之间，尤其其中，所述第二节板(19a，19b)将所述第一绕组(7)与所述第二绕组(8)相互连接。
13.根据权利要求I至12中任一项所述的科里奥利质量流量测量仪(I)，其特征在干，所述第一绕组⑵和所述第二绕组⑶具有低于15cm的、优选地低于IOcm的最大绕组直径。
14.根据权利要求I至13中任一项所述的科里奥利质量流量测量仪(I)，其特征在干，所述测量管⑵具有2mm的最大内径、尤其具有I. 2mm的最大内径，并且/或者所述测量管(2)具有O. 3mm的最大壁厚，所述测量管(2)尤其具有O. 2mm的最大壁厚。
全文摘要
本发明涉及一种科里奥利质量流量测量仪，其带有可由介质流经的测量管、带有至少一个促动器且带有至少一个传感器，其中，测量管在其入口端与其出口端之间弯曲成第一绕组和第二绕组，第一绕组和第二绕组在测量管的过渡区域中彼此汇合，第一绕组和第二绕组在平行的绕组平面中伸延并且相面对，并且其中，第一绕组和第二绕组在可振荡的区域中可由促动器激励至振荡并且振荡可由传感器检测。通过第一绕组和第二绕组的可振荡的区域V形地弯曲并且相应在测量管的过渡区域的方向上敞开，该科里奥利质量流量测量仪对外部振荡的耦合相对不敏感。
文档编号G01F1/84GK102980621SQ20121029184
公开日2013年3月20日 申请日期2012年8月16日 优先权日2011年8月16日
发明者Y.侯赛因, T.王 申请人:克洛纳有限公司