專利名稱：弓形管式科式流量計及其形狀的確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用并列的兩根弓形流管的型式的弓形管式科式流量計(Coriolis flow meter)及其形狀的確定方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)對被測流體所從中通過的流管的兩端進行支持，使流管以該支持點為中心在與該流管的流向相垂直的方向上振動時，作用于流管(以下，將應(yīng)對其施加振動的流管稱作流管)的科式力與質(zhì)量流量成比例，運用這一原理的質(zhì)量流量計(科式流量計)已經(jīng)公知。
另外，眾所周知，作為這種流管，當(dāng)做成兩根管并列的形式，并在這兩根流管以彼此相反的相位共振的同時使被測流體均等地從兩根流管中流過時，即使流體的種類改變，即使溫度改變，也能夠使兩根流管的固有振動頻率始終相等，由此，可構(gòu)成效率高且工作穩(wěn)定、而且不受外部振動和溫度的影響的科式流量計。
這種現(xiàn)有的兩根并列的科式流量計的流管，是通過設(shè)在其中央部的、由線圈和磁鐵構(gòu)成的驅(qū)動裝置的驅(qū)動，使這兩根流管以彼此相反的相位共振的。此外，由線圈與磁鐵構(gòu)成的一對振動檢測傳感器，相對于驅(qū)動裝置的安裝位置設(shè)置在左右兩側(cè)的對稱位置上，以檢測與科式力成比例的相位差。
被測流體，從經(jīng)入口端法蘭盤連接的外部流管流入，均等地向兩根流管分流。之后，在流管的出口端合流，從經(jīng)出口端法蘭盤連接的外部流管流出。已公知的這種兩管并列的科式流量計，有彎管型的和直管型的。
彎管型的兩管并列的科式流量計，是使從本體橫向延伸的流管腳部的振動而對該振動進行檢測的，因此必須保證該橫向腳部具有必要的長度。即，存在著形狀尺寸大的缺點。
相對于此，直管型科式流量計，是沿外部流管管線方向設(shè)置直管結(jié)構(gòu)的流管，在兩端得到支持的直管的中央部向垂直于直管軸線的方向振動時，在直管的支持部與中央部之間對因科式力而產(chǎn)生的直管的位移差、即相差信號進行檢測從而測得質(zhì)量流量的，因此這種直管型科式流量計，能夠做成簡單、緊湊且牢固的結(jié)構(gòu)。
但是，對于直管型科式流量計的流管，必須從兩側(cè)進行支撐并固定，因此會受到溫度的影響。也就是說，當(dāng)被測流體的溫度改變時，流管的溫度立即跟著改變，而相對于此，對流管進行固定的諸如外殼那樣的固定結(jié)構(gòu)體的溫度變化是滯后的。因此，流管與固定結(jié)構(gòu)體二者的伸長量出現(xiàn)差異因而在長度方向上產(chǎn)生應(yīng)力，彈簧常數(shù)因此而改變，從而導(dǎo)致管的固有振動頻率發(fā)生變化。為此，作為應(yīng)對措施，直管型科式流量計需要有膜片、波紋管等單獨的應(yīng)力吸收手段。
對于上述溫度變化引起長度方向上伸長的問題，可通過將流管做成弓形結(jié)構(gòu)而加以解決。美國專利第5796011號公開了這種弓形結(jié)構(gòu)的流管。圖7是對現(xiàn)有的具有弓形結(jié)構(gòu)流管的科式流量計的工作原理進行說明的示意圖。弓形結(jié)構(gòu)的流管，能夠使應(yīng)力分散，具有優(yōu)異的耐震性。但是，現(xiàn)有的弓形管，歧管與流管是沿管的軸向進行連接的。因此，如圖7的上圖中的、中央的R及其兩側(cè)的兩個r所示，流管的彎曲需要3個以上的工步，特別是，對于要求具有對稱性的雙管型管不宜采用。此外，圖7的下圖示出上下振動的流管的兩種狀態(tài)，如圖所示，靠基板固定的振動節(jié)點本身，在振動時有可能上下動作，無法實現(xiàn)高精度測量。
此外，上述美國專利第5796011號還公開了圖8所示圓弧結(jié)構(gòu)的流管。但這種單純圓弧結(jié)構(gòu)的流管，與入口導(dǎo)管或出口導(dǎo)管無法成一條直線實現(xiàn)平滑連接。
發(fā)明的公開從上述觀點出發(fā)，弓形結(jié)構(gòu)的流管，不僅要做成單方向單純彎曲的結(jié)構(gòu)，而且需要與入口導(dǎo)管和出口導(dǎo)管成一條直線平滑地進行連接。為此，弓形結(jié)構(gòu)的流管，最好是如圖6所示，由中央的圓弧部及其兩側(cè)的直線部構(gòu)成，入口導(dǎo)管和出口導(dǎo)管具有既定的上立角度，與流管的朝向相同而進行結(jié)合。但此時，對于流管的形狀，不僅要設(shè)計得緊湊，而且還要考慮到熱的影響。
為此，本發(fā)明是從這種觀點出發(fā)提出的，其目的是，對于流管由圓弧段和直線段構(gòu)成的、可使應(yīng)力分散且具有優(yōu)異的耐震性的兩管并列的弓形管式科式流量計，按照，在被測流體發(fā)生溫度突變時可使應(yīng)力減小到既定值、并且結(jié)構(gòu)最為緊湊的要求來確定管的形狀。
本發(fā)明的弓形管式科式流量計及其形狀的確定方法，具有兩根并列的流管，從被測流體流入口向兩根流管分支的入口端歧管，使流入兩根流管中的被測流體合流后從被測流體流出口流出的出口端歧管，驅(qū)動一方流管相對于另一方流管以彼此相反的相位共振的驅(qū)動裝置，以及，相對于該驅(qū)動裝置的安裝位置設(shè)置在左右兩側(cè)的對稱位置上的、對與科式力成比例的相位差進行檢測的一對振動檢測傳感器。這兩根流管，分別呈由中央的圓弧部及其兩側(cè)的各直線部構(gòu)成的弓形形狀形成。根據(jù)最大流量下的包括歧管和弓形形狀的流管在內(nèi)的壓力損失目標(biāo)值、最大流量下的來自振動檢測傳感器的正弦波輸出的時間相位差目標(biāo)值、以及、管的固有振動頻率目標(biāo)值來確定管內(nèi)徑和管端點間的直線長度。是以，直線部的長度按照使被測流體突變溫度所產(chǎn)生的熱應(yīng)力減少的要求進行選擇，并且在即使所說直線部的長度改變也能夠使熱應(yīng)力大體保持一定的范圍內(nèi)使流管的垂直方向的高度減小，的做法來確定流管的形狀的。
此外，本發(fā)明的弓形管式科式流量計及其形狀的確定方法，是根據(jù)最大流量下的包括歧管和弓形形狀的流管在內(nèi)的壓力損失目標(biāo)值、最大流量下的來自振動檢測傳感器的正弦波輸出的時間相位差目標(biāo)值、以及、管的固有振動頻率目標(biāo)值來確定管內(nèi)徑和管端點間的直線長度的。并且，是按照管端點間直線長度(L)與流管的垂直方向的高度(h)二者的尺寸比(h/L)在1/4至1/3之間的要求來確定流管的形狀的。
附圖的簡要說明

圖1示出采用本發(fā)明的科式流量計的例子，是在假定入口配管和出口配管水平安裝的狀況下，從其正面觀察時的局部剖視圖(左側(cè)視圖)和從中央部剖切的側(cè)視圖(右側(cè)視圖)。
圖2是弓形管的各參數(shù)圖。
圖3示出固定拱。
圖4示出垂直方向熱膨脹所產(chǎn)生的力矩。
圖5示出直線長度L1改變時最大應(yīng)力σmax和管高度h的曲線。
圖6是對由中央的圓弧部及其兩側(cè)的直線部構(gòu)成的弓形結(jié)構(gòu)的流管進行說明的附圖。
圖7是對現(xiàn)有弓形結(jié)構(gòu)的流管的工作原理進行說明的示意圖。
圖8是對現(xiàn)有圓弧結(jié)構(gòu)的流管進行說明的附圖。
圖9是右半部分為本發(fā)明的實施例、左半部分為本發(fā)明范圍之外的對比例以進行對比的附圖。
圖10示出實施例與對比例的“溫度突變后的密度精度變化”。
圖11示出尺寸比改變時溫度突變后的儀表誤差變化。
圖12是替代圖11的“儀表誤差變化”而反映“密度指示變化”的同樣的實測結(jié)果。
發(fā)明的最佳實施形式下面，就本發(fā)明的兩根并列的弓形流管的弓形管式科式流量計舉例進行說明。圖1示出采用本發(fā)明的科式流量計的例子，是在假定入口配管和出口配管水平安裝的狀況下，從其正面觀察時的局部剖視圖(左側(cè)視圖)和從中央部剖切的側(cè)視圖(右側(cè)視圖)。圖示的科式流量計，在使用時，水平安裝或垂直安裝均可，而且水平安裝時，如圖1所示使流管中央的彎曲凸部朝上安裝或反之朝下安裝均可。但是，計量氣體的場合，為了防止液體滯留在流管中央的彎曲凸部處，最好是使彎曲凸部如圖所示朝上，反之在計量液體的場合，為防止氣泡滯留，最好是使彎曲凸部朝下安裝。
所列舉的科式流量計的流管1、2，是彎曲成弓形的形狀相同的流管，各自的兩個端部，通過焊接等方式結(jié)合在入口端和出口端歧管25上。在以下的說明中，假定被測流體從圖1的左端流入、從右端流出。被測流體通過經(jīng)法蘭盤18連接的外部流管流入，在入口端歧管處向兩根流管1、2均等分流。之后，在流管1、2的出口端，在出口端歧管25合流，從經(jīng)法蘭盤19連接的外部流管流出。
流入側(cè)與流出側(cè)是對稱地構(gòu)成的，而下面就圖示的流出側(cè)進行說明。歧管25，從其流出口(與法蘭盤19連接的連接部)呈圓弧狀向上方改變既定角度，抵達至與流管1、2進行連接的連接口上。如上所述，由于歧管的管連接口具有上立角度，因而只要使流管本身單純單方向彎曲，便可使連接后的流管與歧管整體作為整體呈平滑的弓形形狀形成。此外，歧管具有從一個流出口向兩根流管1、2分支的兩個流體路徑。
如上所述，對其振動進行檢測而發(fā)揮重要功能的流管1、2本身，只具有單方向單純彎曲的結(jié)構(gòu)而已，而從兩根流管連向外部配管方向的復(fù)雜的流體路徑，是由歧管按要求形成的。流管1、2，可通過焊接等方式固定在歧管上，不需要有可撓曲部，熱應(yīng)力可由于流管做成弓形形狀而被吸收，而且對于配管應(yīng)力也具有很高的強度。
此外，在流管1、2的兩端附近，設(shè)有用來形成在進行驅(qū)動時產(chǎn)生振動的節(jié)部的基板28，并且該基板28相互固定以使流管1、2保持并列。作為該基板28，在具有它時，是以通過基板28進行固定的固定點作為振動的第1支點，并以流管1、2同入口端和出口端歧管25的上端之間的結(jié)合端作為第2支點進行振動的。
在弓形流管的中央部，驅(qū)動裝置15的驅(qū)動裝置線圈和驅(qū)動裝置磁鐵，分別通過安裝件安裝在一方流管1和另一方流管2上。連到驅(qū)動裝置線圈上的配線，經(jīng)由柔性印刷線路板12并經(jīng)由配線取出部34，連接到該科式流量計的外部。配線取出部34，得到截面呈半圓形的底座30的支持并從其中穿過。在該底座30上，外罩31與之接合成一體，與歧管部的凸緣26相配合而使內(nèi)部形成氣密空間。在驅(qū)動裝置15的兩側(cè)，一對振動檢測傳感器16、17的檢測傳感器磁鐵和檢測傳感器線圈，經(jīng)由安裝件分別安裝在一方流管1和另一方流管2上。
進行工作時，作為驅(qū)動裝置15，位于兩根并列的流管1、2的中央部，驅(qū)動兩根流管1、2以彼此相反的相位共振。作為一對振動檢測傳感器16、17，相對于驅(qū)動裝置15的安裝位置設(shè)置在左右兩側(cè)的對稱位置上，對與科式力成比例的相位差進行檢測。圖示驅(qū)動裝置15及一對振動檢測傳感器16、17，均設(shè)置在流管1與流管2的管軸線之間。換言之，如圖1所示，當(dāng)從兩根流管相重疊的方向進行觀察時，驅(qū)動裝置15及一對振動檢測傳感器16、17是各自配置在兩個流管之間，且以連接兩個流管各自的中心軸的線為中心的。這樣，可使驅(qū)動力作用于連接兩個流管的中心軸的線上，并且能夠檢測到基于該驅(qū)動力的科式力，因此，不會因振動慣性力而產(chǎn)生慣性矩。
溫度傳感器如圖所示設(shè)在兩處。流管兩側(cè)的固定端之間的距離的變化，會對振動頻率產(chǎn)生影響，需要進行修正。在圖示的裝置中，是對底座30的典型溫度進行檢測以推測出其伸長量而進行這種修正的。再有，在流管的歧管結(jié)合端附近設(shè)有用來檢測溫度的傳感器。該傳感器，是為了對流管的溫度變化引起的剛性的改變進行修正的。
圖1所示弓形結(jié)構(gòu)的流管，由中央的圓弧部及其兩側(cè)的直線部構(gòu)成，入口導(dǎo)管及出口導(dǎo)管具有既定的上立角度而與流管在同一方向上結(jié)合在一起。對于這種流管的形狀，不僅要考慮緊湊化設(shè)計，而且還要考慮熱的影響，在此基礎(chǔ)上確定最佳形狀。
下面，就如何確定管的形狀以做到被測流體溫度發(fā)生突變時可使應(yīng)力減小到既定值并且結(jié)構(gòu)最為緊湊的方法結(jié)合圖2～圖4進行說明。
在圖2中，流管的與入口端和出口端歧管進行連接的連接點分別為C’點和C點，其中間的流管上的頂點為A點，中央的圓弧部與直線部之間的連接點為B點。以A點作為坐標(biāo)原點，由此向右為x軸正方向，向下為y軸正方向。以圓弧部的圓弧中心與A點之間的連線為基準(zhǔn)，至圓弧上某一點的角度為φ，至圓弧部端點(即B點)的角度為φ0，圓弧部半徑為R。此外，流管的高度為h，連接C’點與C點的直線長度(端點間直線距離)的一半為L/2，該直線與流管的直線部之間的夾角為φ1。
作為確定這種流管的形狀的步驟，是使流管的端點間直線距離L與流管的垂直方向的高度h二者之比h/L＝1/3～1/4(0.33～0.25)。本發(fā)明，是從前述觀點出發(fā)，以提供一種可使應(yīng)力分散、耐震性優(yōu)異的兩管并列的弓形管式科式流量計作為前提的。通常，現(xiàn)有的彎管型流管，是以h/L＞1.3構(gòu)成，而直管型流管，顯然h＝0，因而是以h/L＝0而構(gòu)成。
再有，作為確定形狀的前提，以使最大流量下的包括歧管與弓形管在內(nèi)的壓力損失不大于1bar作為目標(biāo)(入口端歧管的節(jié)流效應(yīng)和出口端歧管的擴大效應(yīng)所造成的壓力損失及弓形管總長度等效為等效直管長度時的壓力損失的總和)。此外，以最大流量下的來自兩個管傳感器線圈的正弦波輸出的時間相位差不小于6μs作為目標(biāo)。將管的固有振動頻率設(shè)定為高于工頻的250～400Hz。
從以上的前提確定管內(nèi)徑Di和端點間直線距離L。其次，以如上大致確定了的弓形管，詳細(xì)求出可使被測流體的突變溫度所產(chǎn)生的應(yīng)力減少的形狀。其結(jié)論是，如后述的式(24)所示，可求出固定端上產(chǎn)生的最大應(yīng)力。并且，由于該最大應(yīng)力，可與直線部的長度L1相關(guān)地求出，因此能夠求出使最大應(yīng)力減小的長度L1并求出管的垂直方向的高度h。下面，對此進行詳細(xì)說明。
如圖2所示，圖中A點為弓形管的頂點，A-B之間為圓弧管(的一半)，B-C之間為直線管，C點和C’點被固定。在管連續(xù)的條件下，φ0＝φ1。為了求出當(dāng)前流動于管內(nèi)的液體的溫度突然從t1變?yōu)閠2(突變)時管上所產(chǎn)生的熱應(yīng)力，將從A點向y軸方向只移動d后的點、即彈性中心(熱膨脹產(chǎn)生的力矩為O的點)作為原點進行分析。以該彈性中心為原點的坐標(biāo)以(x1，y1)表示。即，x1＝x，y1＝y(tǒng)-d。
根據(jù)鐵摩辛柯(Timoshenko)定理，圖3所示的固定拱其坐標(biāo)的原點從A點移到O點，設(shè)管子材料的縱彈性模量為E，管的斷面二次矩＝π/64(Do4-Di4)為I，則當(dāng)以新的縱坐標(biāo)y1＝y(tǒng)-d滿足以下條件∫0sy1dsEI=∫0sy-dEIds=0----(1)]]>為前提對距離d進行選擇時，d可由式(2)表達。d=∫0s(yds/EI)∫0s(ds/EI)----(2)]]>首先，最先考慮溫度突變引起的x方向膨脹所造成的彈性形變能UX。設(shè)S拱(弓形)之某一位置處的長度，ds拱的某一位置處的微小長度，U彈性形變能，MxX軸方向力矩，MyY軸方向力矩，N管的壓縮力，α管子材料的溫度膨脹系數(shù)，t管的溫度或溫差，若將彈性中心(O點)處的作為水平方向的力的壓縮力H0和彈性中心(O點)處的彎矩M0取作靜不定量，則根據(jù)卡斯蒂利亞諾(Castigliano)第2定理，∂Ux∂M0=∫0sMyEI∂My∂M0ds=0----(3)]]>∂Ux∂H0=∫0sMyEI∂My∂H0ds+∫0sNAE∂N∂H0ds=αtL2----(4)]]>成立。其中，MY＝M0+H0y1N＝H0cosφ (5)按照彈性中心的條件，M0＝0，因此可得到H0=αtL/2∫0s(y12ds/EI)+∫0s[(cos2φds)/AE----(6)]]>由式(5)、(6)可求出弓形管的某一截面的彎矩和壓縮力。加入圖2所示由圓弧和直線構(gòu)成的弓形管的各參數(shù)以求解式(2)的d，則d=∫0φ0R(1-cos)Rdφ+∫R(1-cosφ0)hydy/sinφ1∫0φ0Rdφ+∫R(1-cosφ0)hdy/sinφ1----(7)]]>其中，R拱形管的圓弧部分的圓弧半徑。
因此，頂點A至彈性中心的距離可表達為d=12sinφ1{h2-R2(1-cosφ0)2}+R2(φ0-sinφ0)Rφ0+1sinφ1{h-R(1-cosφ0)}----(8)]]>同樣求解式(6)，則為H0=αtL/2k1+k2----(9)]]>其中，k1=REI{(R-d)2φ0+2R(d-R)sinφ0+R2φ0/2+(R2sin2φ0)/4}+----(10)]]>13EIsinφ1[(h-d)3-{R(1-cosφ0)-d}3]]]>k2=1AE{(12φ0+14sin2φ0)R+cos2φ0sinφ1[h-R(1-cosφ0)]}----(11)]]>由式(5)、(9)、(10)、(11)可求出某一管截面的彎矩及壓縮力N。其中，A管的截面面積＝π·(Do2-Di2)/4，Do管外徑，Di管內(nèi)徑。
下面，關(guān)于熱膨脹在垂直方向的作用，若如圖所示，設(shè)靜不定力為H1，靜不定力矩為M1，則下式MX＝M1+H1x(12)成立。根據(jù)卡斯蒂利亞諾第2定理，若彈性形變能為Uy，則∂Uy∂M1=∫0sMxEI∂Mx∂M1ds=1EI∫0s(M1+H1x)ds=0]]>=1EI{∫0φ0(M1+H1Rsinφ)Rdφ+∫Rsinφ0L/2(M1+H1x)dx/cosφ1}=0----(13)]]>而且，∂Uy∂H1=∫0sMEI∂Mx∂H1ds=αth]]>∫0s(M1+H1x)EIxds=1EI∫0φ0(M1+H1Rsinφ)Rsinφ·Rdφ----(14)]]>+1EI∫Rsinφ0L/2(M1+H1x)xdx/cosφ1=αth]]>由此可得到M1=k3k5+k3·k4αth]]>H1=1k5+k3·k4αth----(15)]]>其中，k3=1cosφ1(12R2sinφ0-18L2)-(1-cosφ0)R2Rφ0+1cosφ1(L2-Rsinφ0)----(16)]]>k4=1EIR2(1-cosφ0)+1EIcosφ1(L28-R22sin2φ0)----(17)]]>k5=1EIR3(12φ0-14sin2φ0)+1EIcosφ1(L324-R33sin3φ0)----(18)]]>因Mx和My的朝向相同，因而相加后的合成力矩M為M＝MY+MX(19)此外，最大力矩是固定端C處的值，若設(shè)其為Mmax，則最大彎曲應(yīng)力為σMmax=MmaxZ----(20)]]>其中，Z拱的斷面系數(shù)＝(π/32)·(Do4-Di4)/Do此外，C點的壓縮應(yīng)力為 因而合應(yīng)力為σmax=σ2Mmax+σC2----(22)]]>由計算結(jié)果得知，σC很小，為σMmax的2～3％，故可忽略不計。即，可以認(rèn)為σmax≈σMmax(23)因此，最大應(yīng)力產(chǎn)生于固定端，可表達為σmax≈Mmax/Z=1Z·αt{(h-d)2(k1+k2)·L+(k3k5+k3·k4+L/2k2+k3·k4)h}----(24)]]>舉例來說，當(dāng)口徑為25mm，管子材料使用不銹鋼，當(dāng)各參數(shù)中管內(nèi)徑Di＝15mm，管壁厚為0.75mm，突變溫度為110℃時，由圖2的幾何學(xué)尺寸形狀可知，具有R=L/2-L1cosφ1sinφ0]]>以及h=R-R2-(L/2-L1cosφ1)+L1sinφ1]]>的關(guān)系，因此，在L＝371.4mm并使之不變、φ1＝φ0＝40°的場合，尺寸比h/L改變時的最大應(yīng)力σmax及管高度h如圖5的曲線所示。由圖5可知，在尺寸比h/L≥0.31處，最大應(yīng)力σmax向最小值(約125N/mm2)收斂。但是，若尺寸比h/L取得大則h增大，因此，若取為尺寸比h/L＝0.31，則最大應(yīng)力也減小，尺寸也變得緊湊(圖5中，內(nèi)部涂白的標(biāo)識即該點)。另外，將確定為該點的例子，在圖9和圖10中作為“實施例”示出。如上所述，該點是最佳點，但由圖5可以看出，只要在尺寸比h/L＝1/4～1/3的范圍內(nèi)，最大應(yīng)力σmax事實上將接近于最小值，而且管高度h也可足夠低，可使結(jié)構(gòu)緊湊。當(dāng)尺寸比h/L減小時，最大應(yīng)力將增大，但若h/L＝1/3時的應(yīng)力值為σmin，則只要h/L≥1/4，便可小到1.3σmin以下。
圖9是，右半部分為本發(fā)明實施形式(L1＝130mm，h＝115mm，h/L＝0.31)、左半部分為本發(fā)明范圍之外的對比例(L1＝20mm，h＝75mm，h/L＝1/5)而進行對比的附圖。
圖10示出上述實施例與對比例的“溫度突變后的密度精度變化”。示出了在流體溫度急劇變化(突變)而其溫差如曲線橫軸所示之后，再次使之恢復(fù)到常溫時對密度精度進行測定的結(jié)果。如圖所示，作為實施例，即使以很大的溫差急劇變化，所測得的密度精度未產(chǎn)生誤差，相對于此，作為對比例，則隨著溫度突變幅度增大，密度指示誤差增大。
圖11示出尺寸比改變時溫度突變后的儀表誤差變化。圖中，示出具有圖框右側(cè)所示尺寸的流量計的實測數(shù)據(jù)。使用流量計時發(fā)生了溫度突變，清洗(蒸汽清洗)時流管溫度急劇升高到130℃，若設(shè)常溫為20℃，則可認(rèn)為發(fā)生了其最大溫差為110℃的溫度突變。按照以上設(shè)想，進行了以110℃溫差為負(fù)荷的實驗。實驗的結(jié)果，制作成1/4≤h/L≤1/3之范圍內(nèi)者，溫度突變后儀表誤差幾乎無變化，而制作成1/4≤h/L≤1/3之范圍外的h/L＝1/5者，發(fā)現(xiàn)有-0.2％以上的儀表誤差變化。對于科式流量計來說，-0.2％的儀表誤差變化算很大了，將超出流量計的保證精度(一般科式質(zhì)量流量計的儀表誤差精度為±0.2％)。
圖12是替代圖11的“儀表誤差變化”而示出“密度表示變化”的同樣的實測結(jié)果。具有與圖11同樣的傾向。制作成h/L＝1/5者，從密度指示值來看變化量也很大，超出了保證精度(作為密度計，一般的保證精度為±0.002g/ml)。
由圖11和圖12所示實測結(jié)果可以確認(rèn)，若h/L在1/4以下，則儀表誤差變化和密度指示值急劇變化。對于h/L＝1/5者，可以推斷，隨著溫度突變的發(fā)生，流管應(yīng)力超出彈性極限而引起塑性變形，流管的機械特性的變化使流管周期改變，因而發(fā)生了儀表誤差變化和密度指示值變化。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性根據(jù)本發(fā)明，能夠按照，被測流體溫度發(fā)生突變時可使應(yīng)力減小到既定值、并且結(jié)構(gòu)最為緊湊，的要求確定管的形狀。
此外，根據(jù)本發(fā)明，由于流管為由圓弧段與直線段構(gòu)成的兩根并列的弓形管型式，因而可使應(yīng)力分散，耐震性優(yōu)異。
權(quán)利要求
1.一種弓形管式科式流量計，具有兩根并列的流管，從被測流體流入口向兩根流管分支的入口端歧管，使流入所說兩根流管中的被測流體合流后從被測流體流出口流出的出口端歧管，驅(qū)動一方流管相對于另一方流管以彼此相反的相位共振的驅(qū)動裝置，以及，相對于該驅(qū)動裝置的安裝位置設(shè)置在左右兩側(cè)的對稱位置上的、對與科式力成比例的相位差進行檢測的一對振動檢測傳感器，其特征是，所說兩根流管，分別呈由中央的圓弧部及其兩側(cè)的各直線部構(gòu)成的弓形形狀形成，根據(jù)最大流量下的包括歧管和弓形形狀的流管在內(nèi)的壓力損失目標(biāo)值、最大流量下的來自振動檢測傳感器的正弦波輸出的時間相位差目標(biāo)值、以及、管的固有振動頻率目標(biāo)值來確定管內(nèi)徑和管端點間的直線長度，以，直線部的長度按照使被測流體突變溫度所產(chǎn)生的熱應(yīng)力減少的要求進行選擇，并且在即使所說直線部的長度改變也能夠使熱應(yīng)力大體保持一定的范圍內(nèi)使流管的垂直方向的高度減小，的做法來確定流管的形狀的。
2.一種弓形管式科式流量計，具有兩根并列的流管，從被測流體流入口向兩根流管分支的入口端歧管，使流入所說兩根流管中的被測流體合流后從被測流體流出口流出的出口端歧管，驅(qū)動一方流管相對于另一方流管以彼此相反的相位共振的驅(qū)動裝置，以及，相對于該驅(qū)動裝置的安裝位置設(shè)置在左右兩側(cè)的對稱位置上的、對與科式力成比例的相位差進行檢測的一對振動檢測傳感器，其特征是，所說兩根流管，分別呈由中央的圓弧部及其兩側(cè)的各直線部構(gòu)成的弓形形狀形成，根據(jù)最大流量下的包括歧管和弓形形狀的流管在內(nèi)的壓力損失目標(biāo)值、最大流量下的來自振動檢測傳感器的正弦波輸出的時間相位差目標(biāo)值、以及、管的固有振動頻率目標(biāo)值來確定管內(nèi)徑和管端點間的直線長度，按照管端點間直線長度(L)與流管的垂直方向的高度(h)二者的尺寸比(h/L)在1/4至1/3之間的要求來確定流管的形狀。
3.如權(quán)利要求2所說的弓形管式科式流量計，其特征是，是以，直線部的長度按照使被測流體突變溫度所產(chǎn)生的熱應(yīng)力減少的要求進行選擇，并且在即使所說直線部的長度改變也能夠使熱應(yīng)力大體保持一定的范圍內(nèi)使流管的垂直方向的高度減小，的做法來確定流管的形狀的。
4.一種弓形管式科式流量計的形狀確定方法，該弓形管式科式流量計具有兩根并列的流管，從被測流體流入口向兩根流管分支的入口端歧管，使流入所說兩根流管中的被測流體合流后從被測流體流出口流出的出口端歧管，驅(qū)動一方流管相對于另一方流管以彼此相反的相位共振的驅(qū)動裝置，以及，相對于該驅(qū)動裝置的安裝位置設(shè)置在左右兩側(cè)的對稱位置上的、對與科式力成比例的相位差進行檢測的一對振動檢測傳感器，其特征是，所說兩根流管，分別呈由中央的圓弧部及其兩側(cè)的各直線部構(gòu)成的弓形形狀形成，根據(jù)最大流量下的包括歧管和弓形形狀的流管在內(nèi)的壓力損失目標(biāo)值、最大流量下的來自振動檢測傳感器的正弦波輸出的時間相位差目標(biāo)值、以及、管的固有振動頻率目標(biāo)值來確定管內(nèi)徑和管端點間的直線長度，是以，直線部的長度按照使被測流體突變溫度所產(chǎn)生的熱應(yīng)力減少的要求進行選擇，并且在即使所說直線部的長度改變也能夠使熱應(yīng)力大體保持一定的范圍內(nèi)使流管的垂直方向的高度減小，的做法來確定流管的形狀的。
5.一種弓形管式科式流量計的形狀確定方法，該弓形管式科式流量計具有兩根并列的流管，從被測流體流入口向兩根流管分支的入口端歧管，使流入所說兩根流管中的被測流體合流后從被測流體流出口流出的出口端歧管，驅(qū)動一方流管相對于另一方流管以彼此相反的相位共振的驅(qū)動裝置，以及，相對于該驅(qū)動裝置的安裝位置設(shè)置在左右兩側(cè)的對稱位置上的、對與科式力成比例的相位差進行檢測的一對振動檢測傳感器，其特征是，所說兩根流管，分別呈由中央的圓弧部及其兩側(cè)的各直線部構(gòu)成的弓形形狀形成，根據(jù)最大流量下的包括歧管和弓形形狀的流管在內(nèi)的壓力損失目標(biāo)值、最大流量下的來自振動檢測傳感器的正弦波輸出的時間相位差目標(biāo)值、以及、管的固有振動頻率目標(biāo)值來確定管內(nèi)徑和管端點間的直線長度，按照管端點間直線長度(L)與流管的垂直方向的高度(h)二者的尺寸比(h/L)在1/4至1/3之間的要求來確定流管的形狀。
全文摘要
兩根流管，分別呈由中央的圓弧部及其兩側(cè)的各直線部構(gòu)成的弓形形狀形成。首先，根據(jù)最大流量下的包括歧管和弓形形狀的流管在內(nèi)的壓力損失目標(biāo)值、最大流量下的來自振動檢測傳感器的正弦波輸出的時間相位差目標(biāo)值、以及、管的固有振動頻率目標(biāo)值來確定管內(nèi)徑和管端點間的直線長度。是以，直線部的長度按照使被測流體突變溫度所產(chǎn)生的熱應(yīng)力減少的要求進行選擇，并且在即使所說直線部的長度改變也能夠使熱應(yīng)力大體保持一定的范圍內(nèi)使流管的垂直方向的高度減小，的做法來確定流管的形狀的。這樣確定管的形狀，可使得在被測流體溫度發(fā)生突變時應(yīng)力減小到既定值、并且結(jié)構(gòu)最為緊湊。
文檔編號G01F1/84GK1483138SQ02803351
公開日2004年3月17日 申請日期2002年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月21日
發(fā)明者中尾雄一, 小林誠司, 助村典郎, 小川胖, 五味信吾, 內(nèi)田勝一, 一, 司, 吾, 郎 申請人:株式會社奧巴爾