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Title:
VIBRATING TUBE AND MASS FLOW METER USING SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/024314
Kind Code:
A1
Abstract:
A mass flow meter, comprising a pair of identical vibrating tubes with balance weight blocks (4), wherein each of the vibrating tubes comprises a top segment (5) and support segments (2) which are symmetrically arranged at both ends of the top segment (5) and are connected to a base (6); two counterweight blocks (4) having the same weight are arranged on an outer wall of the top segment (5); the two balance weight blocks (4) are respectively located at both sides of the perpendicular bisecting plane of the top segment (5); and the perpendicular distances from the centres of gravity of the two counterweight blocks (4) to the perpendicular bisecting plane of the top segment (5) are the same. When the mass flow meter detects mediums having different densities, the metering error is relatively small. Further provided is a vibrating tube.

Inventors:
LUO, Fan (No.4, the North Second Lane Dongfeng Road, Chenghua Distric, Chengdu Sichuan 0, 610000, CN)
YANG, Jiebin (Door 1, Floor 1 Unit 1, No.26, Guaizaoshu Street, Qingyang Distric, Chengdu Sichuan 0, 610000, CN)
YU, Zhenshui (Door 12, Unit 1 Building 1, No.342, Xinhong Road Chenghua Avenue, Chenghua Distric, Chengdu Sichuan 0, 610000, CN)
ZHAO, Pujun (Door 42, Floor 11 Unit 1, Building 13, No.10, Yushuang Street, Chenghua Distric, Chengdu Sichuan 0, 610000, CN)
Application Number:
CN2013/087647
Publication Date:
February 26, 2015
Filing Date:
November 22, 2013
Export Citation:
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Assignee:
SICHUAN ZHONGCE FLOW MEASUREMENT TECHNOLOGY CO., LTD (No.10, Yushuang Road Chenghua Distric, Chengdu Sichuan 1, 610021, CN)
International Classes:
G01F1/84
Foreign References:
CN103398749A2013-11-20
CN101858765A2010-10-13
CN101014836A2007-08-08
CN1764827A2006-04-26
JP2012013648A2012-01-19
JPH11125552A1999-05-11
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Claims:
1、振动管, 包括顶段(5) 以及对称设置在顶段(5)两端的支撑段(2), 其特征是: 顶段 (5) 的外壁上设置有 2个重量相同的配重块 (4), 所述 2 个配重块分别位于顶段 (5) 的垂直平分面 (3) 的两侧, 2个配重块的重心 距离顶段 (5) 的垂直平分面 (3) 的垂直距离相等。

2、 如权利要求 1所述的振动管, 其特征是: 所述 2个配重块 (4) 设置 在顶段 (5) 的同侧。

3、 如权利要求 1所述的振动管, 其特征是: 顶段 (5) 为直线形状。

4、 如权利要求 1、 2或 3所述的振动管, 其特征是: 所述顶段(5) 的外 壁包括顶部(51)、 侧部 (55)和底部 (52), 所述 2个配重块(4) 设置在顶 段外壁的侧部 (55)。

5、 如权利要求 1所述的振动管, 其特征是: 所述配重块 (4) 为棱柱体 形状。

6、质量流量计,其特征是:包括 2个相同的如权利要求 1所述的振动管, 所述 2个振动管对称设置。

7、 如权利要求 6所述的质量流量计, 其特征是: 所述振动管的顶段(5) 为直线形状。

8、 如权利要求 6所述的质量流量计, 其特征是: 所述 2个配重块 (4) 设置在顶段 (5) 的同侧。

9、 如权利要求 6、 7或 8所述的质量流量计, 其特征是: 所述顶段 (5) 的外壁包括顶部 (51)、 侧部 (55)和底部 (52), 所述 2个配重块(4)设置 在顶段外壁的侧部 (55)。 一 51一

Description:
本发明涉及一种振动管及使用该振动管的科里 奧利质量流量讨 ·。

背景技术

科里奧利质量流量计是一种直接精密地测量流 体流量的仪表。 典型的 u 型科里奧利质量流量 ϋ·结构主体采用两根并排的 υ形管, 让两根管在其共振 频率下同频反相振动, 即它们会同时靠拢或同时张开。 如果在振动管同步振 动的同时, 将流体导入管内, 使之沿管内向前流动, 则振动管将强迫流体与 之一起振动。 流体为了反抗这种强迫振动, 会给振动管一个与其流动方向垂 直的反作用力, 在这种被叫做科里奥利效应的作用下, 振动管将产生扭转变 形, 入口段管与出口段管在振动的时间先后会有差 异, 这叫做相位时间差。 这种差异与流过振动管的流体质量流量的大小 成正比。 如果能检测出这种时 间差异的大小, 则可将质量流量的大小确定。 科里奧利质量流量 i†就是依据 上述原理制成。

现有的科里奥利质量流量计存在以下不足: 在用同一个科里奧利质量流 量计对不同密度的介质进行检测时, 会出现计量误差不一致的情况, 且误差 值大于标定值。 也就是介质的密度对科里奧利质量流量计的检 测结果影响较 大, 我们称之为密度效应。

在专利 CNi0i()14836A中, 密度效应产生的原因主要是: 由于科里奥利 质量流量计检测的是振动管上下游部分在科氏 力作用下产生的扭转变形, 而 这种扭转变形同时也可以由振动管的某种振动 模态产生, 所以, 实际检测的 扭转变形幅度是在驱动频率下的科氏力扭转变 形与扭转振动响应变形的合成 函数。 如果这两个频率接近, 则扭转幅度就大。 因此, 为了保证检测精度, 就应尽可能减小振动管产生扭转振动的可能。 然而, 当被测介质密度改变时, 振动管的驱动频率和扭转频率变化并不一致, 则可能改变扭转变形的幅度, 影响检测精度。 从本质上讲, 这个理论是建立在被测介质未流动的前提下, 所以, 密度变化对检测精度的影响体现在零点上, 我们可以称之为静态密度 效应。 该专利提出一种解块办法, 即在振动管两侧设置两个 Y向配重块,这 两个 Y向配重块的尺寸和位置设置成使得该驱动器 上这两个 Y向配重块的 组合质量中心基本上位于流管中心线所在的 X-Y平面上。该技术方案强调的 是 Y方向的距离,也就是配重块的设置高度。上 X Y平面是振动管的一个 纵截面。

上述专利中的质量流量计存在以下不足: 】、配重块设置后要确保组合质 量中心基本上位于流管中心线所在的 X— Y平面上,这点在实际操作上困难较 大, 需要的装配精度非常高。 2、 从实际应用来看, 在检测介质的密度发生变 化情况下, 上述质量流量计的检测结果还是会受到较大影 响。 这是由于密度 效应还和瞬时质量流量有关,也就是被测介质 在流动过程中发生密度变化时, 也会影响检测精度。 理论分析如下: 当被测介质流动时, 其产生的科氏力将 使振动管发生扭转, 而此扭转变形又使得被测介质在振动管顶段内 形成速度 梯度, 产生一个绕顶段中点的转矩, 此转矩对扭转变形形成反馈, 从而影响 检测精度。 被测介质质量流量越大, 扭转变形越明显, 密度变化时的影响就 越大。 因为这种密度效应是在被测介质流动的情况下 产生的, 所以, 我们称 之为动态密度效应。 发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种振动管, 在科里奧利质量流量讨'上使 用该振动管后, 在用不同密度的介质对同一个科里奥利质量流 量计进行检测 时计量误差较小。

本发明解块其技术问题所采用的技术方案是: 振动管, 包括顶段以及对 称设置在顶段两端的支撑段, 顶段的外壁上设置有 2个重量相同的配重块, 所述 2个配重块分别位于顶段的垂直平分面的两侧 2个配重块的重心距离 顶段的垂直平分面的垂直距离相等。

进一步的是: 所述 2个配重块设置在顶段的同侧。

进一步的是: 顶段为直线形状。

进一步的是: 所述顶段的外壁包括顶部、 侧部和底部, 所述 2个配重块 设置在顶段外壁的侧部。

进一步的是: 所述配重块为棱柱体形状。

本发明还提供了一种质量流量计, 包括 2个相同的上述振动管, 所述 2 个振动管对称设置。 本发明的质量流量计与传统的科里奧利质量流 量计的区 别点就在于本发明使用的振动管是本发明的上 述带有配重块的振动管。 该质 量流量计上的 2个振动管完全相同, 使得 2个振动管上的配重块的设置方式 完全相同。 也就是各个振动管上的配重块的重量和位置关 系都相同, i其中 一个振动管上的 2个配重块与另一个振动管上的 2个配重块呈镜面对称关系, 如图 2所示。 上述垂直平分面是过顶段中心的一个横截面, 如图 1所示。 通 过配重块可产生转矩,该转矩可用于减弱介质 的密度对检测结果的不良影响。 使得计量误差较小。 而且, 与专利 CN1010I4836A的技术方案相比, 由于本 申请是建立在动态密度效应的理论基础上, 更符合质量流量计的实际检测情 况, 因此, 本申请可进一步降低计量误差, 也就是本申请的质量流量讨 ·在检 测^受到介质密度变化的影响更小。 而且, 本发明的上述配重块在装配 ff†, 只需考虑配重块的重心距离上述垂直评分面的 距离, 这点通过简单测量即可 确定。 因此本发明的质量流量计装配简单, 快捷方便。

进一步的是: 所述振动管的顶段为直线形状。

进一步的是: 所述 2个配重块设置在顶段的同侧。

进一步的是: 所述顶段的外壁包括顶部、 侧部和底部, 所述 2个配重块 设置在顶段外壁的侧部。

进一步的是: 所述配重块为棱柱体形状。

本发明的有益效果是: 在用不同密度的介质对同一个质量流量计进行 检 测时, 计量误差较小。

附图说明

图 1为振动管上设置有配重块的示意图;

图 2为将配重块设置在振动管的外壁的外侧部的 意图;

图中标记为: 信号检测器 1 , 支撑段 2, 垂直平分面 3, 配重块 4, 顶段 5 , 底座 6, 隔振块 7, 驱动器 8 , 顶部 51, 底部 52, 外侧部 53, 内侧部 54, 侧咅 β 55。

具体实施方式

下面结合 图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图 1和图 2所示, 本发明的振动管, 包括顶段 5以及对称设置在顶段 5两端的支撑段 2, 顶段 5的外壁上设置有 2个重量相同的配重块 4, 所述 2 个配重块分别位于顶段 5的垂直平分面 3的两侧, 2个配重块的重心距离顶 段 5的垂直平分面 3的垂直距离相等。 本发明还提供了一种质量流量讨 ·, 包 括 2个相同的上述振动管, 所述 2个振动管对称设置。 如图 1和图 2所示, 这 2个振动管上的配重块的设置方式完全相同。 上述配重块 4距离垂直平分 面 3的距离以及配重块 4的重量可根据质量流量 ϋ·的实际情况设定, 通过有 限次试验即可确定适合的设计方案。 如图 1所示, 上述垂直平分面 3为顶段 5的一个横截面, 并将顶段 5平分, 同时垂直平分面 3也将整个振动管平分。 本发明的这种科里奧利质量流量计在通过不同 密度的介质进行检测时, 其计 量误差较小, 也就是检测结果受介质的密度影响较小。

上述振动管可以为现有技术中应用的各种类型 的振动管, 顶段 5可以是 一个圆弧形, 支撑段 2可以是竖直设置的直线形状。 还可以为如图 1所示的 这种振动管, 所述振动管的顶段 5为直线形状, 水平设置。 图 1中, 两侧的 支撑段 2为直线形状并竖直设置,支撑段 2与顶段 5之间设置有圆弧过渡段。 由于顶段 5为直线形状, 方便确定上述垂直平分面 3, 进而方便上述配重块 的安装。 另一方面, 通过实验证明, 振动管的顶段 5为直线形状时, 通过设 置配重块对计量误差的减少更为显著。 也就是这种结构的振动管按照上述方 式设置配重块后, 可使质量流量讨'在检测时, 受到介质密度的影响十分小。 这点可从以下表格中看出:

在时间差 1x10- 6 s, 介质密度 变化范围 00〜1000kg/m 3 的情况下, 均 1000 3,684 -6,837

800 -3.613

600 -3.540 6,810

400 -3.465 -6.794

200 3,386 -6,779 最大误

-0.298 -0.052

差 由此可见, 在无配重块的情况下, 介质密度为 1 ()0() kg/m 3 和 200 kg/m 3 时, 误差 e的差值为 Ό. 298%, 而在设置有配重块后, 也就是使用本发明的这 种质量流量计, 误差 e的差值为 0。 052%。 由此可见, 通过对称设置配重块, 可以显著降低质量流量计在不同介质密度下的 计量误差。 使得在对质量流量 计进行检测时, 所受检测介质的密度影响较小。 上述配重块在设置时, 可设置在顶段 5的外壁的顶部 51、 侧部 55或底 部 52。 具体可根据其它设备的位置灵活确定, 例如图 1的驱动器 8设置在振 动管的底部, 为了避让, 可将配重块设置在侧部 55。 如图 2所示, 侧部 55 包括外侧部 53和内侧部 54, 外侧部 53也就是两个振动管相互背离的一侧, 内侧部 54也就是两个振动管相互朝向的一侧。 将配重块设置在外侧部 53可 便于配重块与振动管的连接, 便于对现有的质量流量计增设配重块。 同一个振动管上的 2个配重块在设置时, 可一个设置在顶部 51, 一个设 置在底部 52 ; 或者一个设置在外侧部 53, 一个设置在内侧部 54。也可如图 1 所示, 所述 2个配重块 4设置在顶段 5的同劁。 也就是 2个配重块都设置在 顶部 51, 或都设置在底部 52, 或都设置在外侧部 53, 或都设置在内侧部 54。 通过实验证明, 2个配重块设置在同侧的效果要比设置在不同 的效果好。 上述配重块 4的形状可以为棱柱体形状, 例如正方体, 长方体等。 这样 方便安装各个配重块, 也方便确定配重块的重心。 由于配重块为规则形状, 例如为正方体, 在安装配重块时, 只需将正方体形状的配重块的一个面作为 基准面, 让该基准面与上述顶段 5的垂直平分面 3平行设置, 则配重块的重 心距离垂直平分面 3的距离可转化为该基准面距离垂直平分面 3的距离, 这 样可便于快速确定各个配重块的安装位置。

实施例一:

质量流量计包括两个相同的对称设置的带有配 重块的振动管。 其中, 配 重块的设置方式如下: 各个振动管的顶段 5的外壁上设置有 2个重量相同的 配重块 4,所述 2个配重块分别位于顶段 5的垂直平分面 3的两侧,—旦.所述 2 个配重块的重心距离顶段 5的垂直平分面 3的垂直距离相等, 配重块 4的重 量为 0. 03kg,配重块 4距对应的垂直平分面 3的垂直距离为 0. 03m,配重块设 置在振动管的外壁的顶部 51。

实施例二:

质量流量计包括两个相同的设置有配重块的振 动管, 各个振动管的顶段 5的外壁上设置有 2个重量相同的配重块 4,所述 2个配重块分别位于顶段 5 的垂直平分面 3的两侧, 且所述 2个配重块的重心距离顶段 5的垂直平分面 3的垂直距离相等,配重块 4的重量为 0, 05kg,配重块 4距对应的垂直平分面 3的垂直距离为 ( 06m, 配重块设置在振动管的外壁的底部 52。

实施例三:

质量流量计包括两个相同的对称设置的带有配 重块的振动管。 其中, 配 重块的设置方式如下: 各个振动管的顶段 5的外壁上设置有 2个重量相同的 配重块 4,所述 2个配重块分别位于顶段 5的垂直平分面 3的两侧,且所述 2 个配重块的重心距离顶段 5的垂直平分面 3的垂直距离相等, 配重块 4的重 量为 0. 04kg,配重块 4距对应的垂直平分面 3的垂直距离为 0. 04m,配重块设 置在振动管的外壁的外侧部 53。 质量流量计包括两个相同的对称设置的带有配 重块的振动管。 其中, 配 重块的设置方式如下: 各个振动管的顶段 5的外壁上设置有 2个重量相同的 配重块 4,所述 2个配重块分别位于顶段 5的垂直平分面 3的两侧,且所述 2 个配重块的重心距离顶段 5的垂直平分面 3的垂直距离相等, 配重块 4的重 量为 0. 04kg,配重块 4距对应的垂直平分面 3的垂直距离为 0. 04m,配重块设 置在振动管的外壁的底部 52。

实施例五:

质量流量计包括两个相同的对称设置的带有配 重块的振动管。 其中, 配 重块的设置方式如下: 各个振动管的顶段 5的外壁上设置有 2个重量相同的 配重块 4,所述 2个配重块分别位于顶段 5的垂直平分面 3的两侧, i所述 2 个配重块的重心距离顶段 5的垂直平分面 3的垂直距离相等, 配重块 4的重 量为 0. 04kg s 配重块 4距对应的垂直平分面 3的垂直距离为 0. 04m,同一个振 动管上的 2个配重块中, 其中一个设置在振动管的外壁的底部 52, 另一个设 置在振动管的外壁的顶部 51。

实施例六:

在上述任意一个实施例的基础上, 上述振动管包括直线形状的水平设置 的顶段, 顶段两端连接有弧形过渡段, 弧形过渡段的下端与直线形状的竖直 设置的支撑段相连。