本發(fā)明涉及一種科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量設(shè)備和/或密度測(cè)量設(shè)備(下文稱為cmd),包括:至少兩個(gè)彎曲測(cè)量管、至少一個(gè)致動(dòng)器裝置以及至少一個(gè)傳感器裝置;
收集器,一個(gè)收集器處于測(cè)量管的入口端,另一個(gè)處于測(cè)量管的出口端,其中測(cè)量管結(jié)合入口端和出口端收集器,其中入口端和出口端收集器被穩(wěn)定地體現(xiàn)為使得每個(gè)都滿足節(jié)點(diǎn)板功能;支撐主體支撐體,支撐主體支撐體將入口端收集器和出口端收集器彼此剛性地連接;以及每種情況下至少一個(gè),尤其是兩個(gè)或者更多的入口端和出口端耦合器,其中測(cè)量管借助耦合器彼此成對(duì)地連接,以便形成振蕩器,其中耦合器被布置成在測(cè)量管軸線的方向中彼此隔開并且與收集器隔開,其中在每種情況下,耦合器具有用于通過耦合器連接的測(cè)量管的兩個(gè)管開口,通過這種開口引入測(cè)量管,其中測(cè)量管沿它們的外圍至少部分地連接耦合器,其中致動(dòng)器裝置適合在振蕩器的兩個(gè)測(cè)量管之間激勵(lì)彎曲振蕩所需模式,并且傳感器裝置適合記錄振蕩器的振蕩。
背景技術(shù):
彎曲振蕩所需模式的共振頻率為流經(jīng)測(cè)量管的介質(zhì)的密度的測(cè)量值。傳感器裝置的兩個(gè)傳感器信號(hào)之間的相位差取決于質(zhì)量流量。
例如,在de102011006971a1、de102011006919a1、us2013/0319134a1和us8,281,668b2和us6,415,668b1,以及us5,370,k002和us2015/0033874a1中公開了本發(fā)明領(lǐng)域的cmd。通常,耦合器通過它們的測(cè)量管的耦合形成具有限定振蕩特性的振蕩器。
關(guān)于本發(fā)明的本發(fā)明領(lǐng)域的cmd的研究已經(jīng)顯示,它們的振蕩器的振動(dòng)仍向環(huán)境、尤其是所連接的流體管線耗散振蕩能量。相反地,以相同的方式,干擾振動(dòng)能夠被輸入耦合到振蕩器中。兩種效果都能夠使cmd的性能顯著地退化。
因此,本發(fā)明的目標(biāo)在于提供一種cmd,在該cmd的情況下,能夠改善或者防止上述干擾效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的cmd包括:至少兩個(gè)彎曲測(cè)量管,其中測(cè)量管具有測(cè)量管軸線,測(cè)量管軸線對(duì)在測(cè)量管之間延伸的第一鏡像平面鏡像對(duì)稱地延伸;至少一個(gè)致動(dòng)器裝置;以及至少一個(gè)傳感器裝置;入口端和出口端,在每種情況下,收集器,其中使用收集器測(cè)量管被加入入口端和出口端,其中入口端和出口端收集器被穩(wěn)定地體現(xiàn)為使得每個(gè)都滿足節(jié)點(diǎn)板功能的方式;支撐體,支撐體將入口端收集器和出口端收集器彼此剛性地連接;以及入口端和出口端,每種情況下至少一個(gè)、尤其是兩個(gè)或者更多個(gè),板狀耦合器,其中測(cè)量管借助耦合器彼此成對(duì)地連接,以便形成振蕩器,其中,耦合器在每種情況下都具有用于通過耦合器連接的測(cè)量管的兩個(gè)管開口,通過這種開口引入測(cè)量管,其中測(cè)量管沿它們的外圍至少部分地連接耦合器,其中致動(dòng)器裝置適合在振蕩器的兩個(gè)測(cè)量管之間激勵(lì)彎曲振蕩所需模式,并且傳感器裝置適合記錄振蕩器的振蕩,其中,入口端和出口端,在每種情況下,至少一個(gè)耦合器都在耦合器連接的測(cè)量管之間具有被封閉邊緣圍繞的調(diào)整開口,以影響振蕩器的振蕩特性。在這種情況下,封閉邊緣尤其是在板狀耦合器平面中延伸。
耦合器被布置成與收集器入口和出口端隔開。
關(guān)于入口和出口端存在多個(gè)耦合器的程度,這些耦合器被布置成在測(cè)量管軸線的方向中彼此間隔隔開。
通過適當(dāng)?shù)囟ㄎ话鍫铖詈掀?,?duì)來自環(huán)境的振動(dòng)的交叉敏感性,或者對(duì)環(huán)境、尤其是對(duì)所連接的流體管線的振蕩能量耗散能夠被降低至特定程度。然而,由于存在不同的交互機(jī)制,這些機(jī)制一方面包括力,另一方面包括力矩或者扭矩,這些力或者力矩或者扭矩作用在入口和出口端收集器上,兩者不能僅通過一個(gè)控制參數(shù)、諸如耦合器的位置最優(yōu)化地最小化。因而,這里的調(diào)整開口提供另外的自由度,通過這種自由度,能夠很大程度上消除干擾、交互機(jī)制。
在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中,調(diào)整開口在第一鏡像平面中具有測(cè)量管直徑的至少30%,例如至少50%,并且尤其是至少75%的延伸。
在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中,調(diào)整開口在第一鏡像平面中具有一定長度,該長度的平方不小于調(diào)整開口的面積的至少兩倍,例如不小于其四倍,并且尤其是不小于其八倍。
在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中,調(diào)整開口位置處的測(cè)量管軸線的間隔不大于測(cè)量管的外徑的1.5倍,尤其是不大于外徑的1.3倍,并且優(yōu)選地不大于外徑的1.2倍。
在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中,至少一個(gè)耦合器在其耦合器平面中具有上凸包絡(luò),其面積不超過測(cè)量管橫截面的外部面積的5倍,尤其是不超過其41/2倍,尤其是不超過其4倍。
在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中,在入口端以及在出口端,在每種情況下,由耦合器連接的測(cè)量管對(duì)的至少兩個(gè)耦合器都具有這種調(diào)整開口。
在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中,在入口端以及在出口端,在每種情況下,由耦合器連接的測(cè)量管對(duì)的至少兩個(gè)內(nèi)部耦合器都具有這種調(diào)整開口,其中兩個(gè)內(nèi)部耦合器是離相應(yīng)收集器最遠(yuǎn)的耦合器。
在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中,該至少一個(gè)調(diào)整開口基本上關(guān)于第一鏡像平面對(duì)稱。
在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中,在入口端以及在出口端,在每種情況下,至少一個(gè)耦合器的調(diào)整開口都關(guān)于第二耦合器特定耦合器法平面不對(duì)稱,其中耦合器法平面平行于耦合器的最大慣性主軸,垂直于第一鏡像平面地延伸,并且接觸調(diào)整開口內(nèi)垂直于第一鏡像平面延伸的測(cè)量管軸線的連接線。
在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中,第一鏡像平面中的該至少一個(gè)調(diào)整開口的最外延伸與耦合器法平面在耦合器法平面的第一側(cè)上的間距小于在耦合器法平面的第二側(cè)上的間距。
在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中,第一鏡像平面中的調(diào)整開口的最外延伸與第一鏡像平面中的耦合器的最外延伸在耦合器法平面的第一側(cè)上的間距小于在耦合器法平面的第二側(cè)上的間距。
在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中,在入口端處以及在出口端處,在每種情況下,至少一個(gè)耦合器都具有質(zhì)心,質(zhì)心從耦合器法平面離開一定間距,例如,其中該間距為耦合器法平面中的測(cè)量管軸線的間距的不小于4%,尤其是不小于其8%。
在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中,在入口端處以及在出口端處,在每種情況下,至少一個(gè)耦合器都具有最小上凸包絡(luò)的形心,形心從耦合器法平面離開一定間距,例如,其中該間距為耦合器法平面中的測(cè)量管軸線的間距的不小于4%,尤其是不小于其8%。
在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中,在入口端處以及在出口端處,在每種情況下,第一耦合器和第二耦合器都具有耦合器特定耦合器法平面,在每種情況下,這些耦合器特定耦合器法平面都平行于垂直于第一鏡像平面延伸的相應(yīng)耦合器的最大慣性主軸地延伸,并且這些耦合器特定耦合器法平面接觸在相應(yīng)耦合器的調(diào)整開口內(nèi)垂直于第一鏡像平面延伸的測(cè)量管軸線的連接線,其中第一耦合器具有與其耦合器特定耦合器法平面隔開第一間距的第一質(zhì)心,其中第二耦合器具有與其耦合器特定耦合器法平面隔開第二間距的第一質(zhì)心,其中第一間距與第二間距不同,其中差異例如不小于兩個(gè)間距中較小一個(gè)的5%,尤其是不小于其10%。
在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中,在入口端處以及在出口端處,在每種情況下,第一耦合器和第二耦合器具有耦合器特定耦合器法平面,耦合器特定耦合器法平面每個(gè)都平行于其耦合器的最大慣性主軸延伸,并且每個(gè)都垂直于第一鏡像平面延伸,并且每個(gè)都接觸其耦合器的調(diào)整開口內(nèi)的垂直于第一鏡像平面延伸的測(cè)量管軸線的連接線,其中在入口端處以及在出口端處,在每種情況下,第一耦合器都具有最小上凸包絡(luò)曲線的第一形心,并且第二耦合器具有最小上凸包絡(luò)曲線的第二形心,其中第一形心與其耦合器特定耦合器法平面隔開第一間距,其中第二形心與其耦合器特定耦合器法平面隔開第二間距,其中第一間距與第二間距不同,其中差異例如不小于兩個(gè)間距中較小一個(gè)的5%、尤其是不小于其10%。
在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中,在入口端處以及在出口端處,在每種情況下,第一耦合器和第二耦合器都具有耦合器特定耦合器法平面,耦合器特定耦合器法平面每個(gè)都平行于其耦合器的最大慣性主軸延伸,并且每個(gè)都垂直于第一鏡像平面延伸,并且每個(gè)都接觸其耦合器的調(diào)整開口內(nèi)的垂直于第一鏡像平面延伸的測(cè)量管軸線的連接線,其中第一耦合器具有第一調(diào)整開口,其中第二耦合器具有第二調(diào)整開口,并且其中第一調(diào)整開口與第二調(diào)整開口的下列參數(shù)至少其中之一不同:調(diào)整開口的面積、調(diào)整開口的長度、調(diào)整開口的形心與其耦合器法平面的間距。
上述板狀耦合器和調(diào)整開口的對(duì)稱差異代表了能夠用于最優(yōu)化振蕩器特性的其它自由度,其中諸如上文所述,主要關(guān)心最小化對(duì)來自環(huán)境的振動(dòng)的交叉敏感性。這些對(duì)稱差異能夠被另外地用于最小化在振蕩器上、尤其是在測(cè)量管和耦合器上發(fā)生的機(jī)械應(yīng)力,繼而有助于結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性、此外有助于測(cè)量值的可復(fù)制性。
在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中,在入口端處以及在出口端處,在每種情況下,至少一個(gè)調(diào)整開口都由邊界區(qū)域限定,邊界區(qū)域是在測(cè)量管的兩側(cè)上形成的測(cè)量管之間的部分的區(qū)域。
在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中,在每種情況下,由測(cè)量管形成的邊界部分垂直于相應(yīng)耦合器的最大慣性主軸具有形成調(diào)整開口的具體邊緣部分的測(cè)量管半徑的不小于10%、尤其是不小于20%、并且優(yōu)選不小于30%的長度。
實(shí)際上,在傳統(tǒng)耦合器的情況下,當(dāng)測(cè)量管使用耦合器結(jié)合在其中時(shí),在測(cè)量管之間的區(qū)域中發(fā)生最大應(yīng)力。當(dāng)現(xiàn)在根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展的測(cè)量管形成調(diào)整開口的邊緣部分時(shí),這意味著它們?cè)谠撨吘壊糠种芯哂凶杂蓚?cè)向表面,由此機(jī)械應(yīng)力峰值在該區(qū)域中顯著減小。
本發(fā)明的cmd的耦合器使得能夠抑制來自cmd的振蕩能量的輸出耦合,并且抑制來自其中安裝cmd的管道的干擾振蕩的輸入耦合。當(dāng)在入口端處以及在出口端處,在每種情況下都提供具有兩個(gè)調(diào)整開口的耦合器時(shí),這種抑制尤其有效。尤其是在耦合器被實(shí)現(xiàn)為足夠硬時(shí),抑制這種振蕩分量從測(cè)量管至收集器的傳輸,其由于對(duì)稱效果僅稍微有助于振蕩能量的輸出耦合,然而,這種對(duì)稱效果仍在測(cè)量管和收集器之間的連接上產(chǎn)生振蕩應(yīng)力。隨著時(shí)間的過去,這種振蕩應(yīng)力能夠?qū)е逻B接損傷,并且導(dǎo)致所伴隨的滲漏風(fēng)險(xiǎn)。至此,本發(fā)明的cmd由于最小化這些振蕩應(yīng)力也具有減少的由于滲漏導(dǎo)致的停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。在給定材料厚度和給定調(diào)整開口長度的情況下,能夠通過小調(diào)整開口面積實(shí)現(xiàn)耦合器的足夠高硬度。
在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中,板狀耦合器具有不超過測(cè)量管厚度的四倍、尤其是不超過三倍的材料厚度。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展,測(cè)量管包括金屬材料,尤其是不銹鋼材料。在每種情況下,耦合器或者收集器都包括關(guān)于熱膨脹系數(shù)兼容的材料,尤其是相同的金屬材料。
本發(fā)明的cmd能夠包括一對(duì)、兩對(duì)或者更多對(duì)耦合測(cè)量管,其中尤其是cmd的每對(duì)耦合測(cè)量管都能夠根據(jù)測(cè)量管對(duì)的上述說明實(shí)施。
在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中,在入口端和出口端處,在每種情況下,cmd包括結(jié)合cmd的兩個(gè)測(cè)量管對(duì)的測(cè)量管的收集器。
在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中,第一測(cè)量管對(duì)的第一鏡像平面同時(shí)為本發(fā)明的cmd第二測(cè)量管對(duì)的第一鏡像平面。
附圖說明
現(xiàn)在將基于附圖中所示的實(shí)施例的示例解釋本發(fā)明,附圖示出如下:
圖1a至1c是用于解釋本發(fā)明的說明的一些幾何術(shù)語的cmd的略圖;
圖1d是用于本發(fā)明的說明的坐標(biāo)系;
圖2a是用于解釋本發(fā)明的目標(biāo)的cmd細(xì)節(jié)的示意性表示圖;
圖2b是用于解釋耦合器位置對(duì)cmd設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)的影響的曲線圖;
圖2c是用于解釋調(diào)整開口長度對(duì)cmd設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)的影響的曲線圖;
圖3a是本發(fā)明的cmd的耦合器的實(shí)施例的第一示例;
圖3b是本發(fā)明的cmd的耦合器的實(shí)施例的第二示例;
圖3c是本發(fā)明的cmd的耦合器的實(shí)施例的第三示例;
圖3d是本發(fā)明的cmd的耦合器的實(shí)施例的第四示例;
圖3e是本發(fā)明的cmd的耦合器的實(shí)施例的第五示例;
圖4a是現(xiàn)有技術(shù)的cmd的耦合器中的機(jī)械應(yīng)力分布的模擬結(jié)果;
圖4b是本發(fā)明的cmd實(shí)施例的第一示例的耦合器中的機(jī)械應(yīng)力分布的模擬結(jié)果;
圖4c是本發(fā)明的cmd實(shí)施例的第二示例的耦合器中的機(jī)械應(yīng)力分布的模擬結(jié)果;
圖4d是現(xiàn)有技術(shù)的cmd的測(cè)量管中的機(jī)械應(yīng)力分布的模擬結(jié)果;
圖4e是本發(fā)明的cmd實(shí)施例的示例的測(cè)量管中的機(jī)械應(yīng)力分布的模擬結(jié)果;
圖5a是本發(fā)明的cmd的實(shí)施例的示例的簡化透視總圖;
圖5b是圖5a的視圖的細(xì)節(jié);以及
圖5c是圖5a和5b的本發(fā)明的cmd的實(shí)施例的示例的簡化側(cè)視圖。
具體實(shí)施方式
首先,將基于圖1a、1b、1c和1d解釋在下文中使用的一些幾何術(shù)語。
圖1a示出cmd的兩個(gè)平行測(cè)量管10a、10b部分的平面圖。在圖1b中示出沿圖1a的切割平面b-b截取的相應(yīng)截面圖,而圖1c示出沿圖1的切割平面c-c截取的測(cè)量管中的一個(gè)的縱向截面圖。測(cè)量管10a、10b具有在每種情況下都由最小橫截面面積的管橫截面的中點(diǎn)沿測(cè)量管方向限定的測(cè)量管軸線12a、12b。測(cè)量管關(guān)于在測(cè)量管軸線12a、12b之間延伸的第一鏡像平面syz對(duì)稱地延伸。
每個(gè)測(cè)量管軸線10a、10b都關(guān)于垂直于第一鏡像平面syz延伸的第二鏡像平面sxy對(duì)稱地延伸。第一鏡像平面syz和第二鏡像平面之間的交叉線限定用于說明cmd的坐標(biāo)系的y軸。第三平面szx垂直于第一和第二鏡像平面延伸。在具有彎曲測(cè)量管的兩個(gè)管cmd的情況下,該平面不是鏡像平面。至此,第三平面的定位是任意的,但是其固定y軸線的零點(diǎn)。本發(fā)明的cmd在每種情況下都在入口端處以及在出口端處具有收集器,收集器通常與其對(duì)稱軸線與z軸重合的基本上軸向?qū)ΨQ的連接表面具有過程連接法蘭。第三平面szx沿z軸與第一鏡像平面syz交叉。相應(yīng)地,第三平面szx沿x軸與第二鏡像平面sxy交叉。
根據(jù)本發(fā)明,測(cè)量管10a、10b由圖1a至1c中未示出的板狀耦合器成對(duì)地連接。每個(gè)耦合器的最大慣性主軸、因而具有最大慣性力矩的軸線垂直于耦合器的質(zhì)心位于其中的耦合器平面14延伸。耦合器平面14能夠?yàn)檎挥跍y(cè)量管軸線的平面;然而,不是絕對(duì)地要求如此。最大慣性主軸平行于第一鏡像平面syz地延伸,并且尤其是位于第一鏡像平面內(nèi)。
垂直于第一鏡像平面syz并且垂直于耦合器平面14地延伸有耦合器特定耦合器法平面16,耦合器平面14和測(cè)量管軸線12a、12b的連接線在其中重合。
通常在x方向中,并且實(shí)際上尤其是通過被布置在第二鏡像平面sxy中的致動(dòng)器發(fā)生對(duì)測(cè)量管的激勵(lì)。
現(xiàn)在將基于圖2a簡要地解釋本發(fā)明涉及的問題,圖2a在側(cè)視圖中示出cmd100的入口端或者出口端。測(cè)量管110與收集器120連通,其與法蘭122連接,其端面用于將cmd100連接至管道。測(cè)量管110通過內(nèi)部耦合器132和外部耦合器134成對(duì)地連接。收集器120通過剛性支撐體124與處于cmd100另一端的第二收集器(未示出)連接,以便抑制收集器關(guān)于彼此的移動(dòng)。
如箭頭uy和uz所示,在x方向中激勵(lì)的、因而在垂直于繪圖平面的圖2a的示意圖中的測(cè)量管的振蕩導(dǎo)致收集器120或與其連接的法蘭122的耦合運(yùn)動(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)能夠使測(cè)量設(shè)備的性能退化,因此將被最小化。
例如,為了成功評(píng)估而將被最小化的目標(biāo)函數(shù)obj為:
在這種情況下,在法蘭122的面的面積上積分位置依賴移動(dòng)向量(uy、uz)的平方量,并且使用該面的面積歸一化該積分值。通過將該值的平方根除以x方向中的傳感器移動(dòng)us的量,定義了將被最小化的目標(biāo)函數(shù)obj。傳感器移動(dòng)us為在圖5c中示出其沿測(cè)量管的位置的振蕩傳感器142a、142b的移動(dòng)。
內(nèi)部耦合器132沿測(cè)量管的位置p1僅可有限地用作用于最小化目標(biāo)函數(shù)obj的自由度,由于p1確定測(cè)量管的自由振蕩長度,而且基本上共同確定包括測(cè)量管的振蕩器的本征頻率以及cmd100的敏感度
對(duì)此,外部耦合器134的位置首先為能夠影響目標(biāo)函數(shù)obj的剩余自由度。如圖2b中所示,第二耦合器132沿測(cè)量管的位置p2實(shí)際上影響目標(biāo)函數(shù),并且能夠找到最小值obj(p2),其例如約為0.3025%。實(shí)際上該值并不差,但是其仍能被改進(jìn)。
圖2c現(xiàn)在示出耦合器132、134中的長度lc的調(diào)整開口對(duì)目標(biāo)函數(shù)obj(lc)的影響,其中保持根據(jù)圖2b確定的第二耦合器的最優(yōu)位置。兩個(gè)耦合器被相同地實(shí)施,并且在每種情況下都具有點(diǎn)組d2h的對(duì)稱性。發(fā)現(xiàn)目標(biāo)函數(shù)obj(lc)例如在30mm處具有例如在此為0.0122%的最小值。
耦合器以及調(diào)整開口的具體尺寸以及由此可實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)函數(shù)obj的值當(dāng)然取決于例如將通過借助fem的模擬確定的cmd的其它參數(shù),諸如測(cè)量管直徑、測(cè)量管長度、測(cè)量管的弧高度以及耦合器的數(shù)量。
圖3a-d示出本發(fā)明的cmd的230、330、430、530、530的示例的視圖。在每種情況下,耦合器都包括平金屬板,并且具有穿過金屬板延伸的待耦合的測(cè)量管的兩個(gè)管開口242、244;342、344;442、444;542、544,其中長度lc的調(diào)整開口在管開口之間延伸。例如,金屬板的材料厚度約為待耦合的測(cè)量管的三倍管壁厚度。例如,通過硬焊料將測(cè)量管固定在管開口內(nèi)。
所示耦合器230,330,430,530,630關(guān)于其它特性不同,其將在下文中解釋:例如相對(duì)于根據(jù)上述定義平行于耦合器的最大慣性主軸延伸、并且在其中耦合平面與測(cè)量管軸線的連接線,并且耦合平面與測(cè)量管軸線的連接線在其中重合的耦合器法平面216,316,416,516,616對(duì)稱偏移,其中測(cè)量管軸線在穿過管開口242、244,342、344,442、444,542、544的中點(diǎn)的耦合器平面中延伸。
圖3a中所示的cmd耦合器230的實(shí)施例的第一示例具有點(diǎn)組d2h的對(duì)稱性。因而,這里的調(diào)整開口246的形心和耦合器板的形心位于耦合器法平面216內(nèi)。
與圖3a相反,圖3b中所示的cmd的耦合器330的實(shí)施例的第二示例包括其形心位于耦合器法平面316外部的調(diào)整開口346。
與圖3a相反,在圖3c中所示的本發(fā)明的cmd的耦合器430的實(shí)施例的第三示例的情況下,調(diào)整開口446的形心以及耦合器的形心兩者都被布置在耦合器法平面416外部。
與圖3a相反,圖3d中所示的本發(fā)明的cmd的耦合器530的實(shí)施例的第四示例包括其形心位于耦合器法平面516外部的調(diào)整開口546。此外,管開口542、544的圓周與調(diào)整開口546的重疊區(qū)域交叉,使得調(diào)整開口546與這些管開口連接。垂直于耦合器法平面的重疊區(qū)域的長度例如不小于管開口542、544的半徑的10%,尤其是不小于其20%,并且優(yōu)選地不小于其30%。在cmd中的耦合器的安裝狀態(tài)下,測(cè)量管穿過管開口延伸,其然后在重疊區(qū)域中形成調(diào)整開口的邊緣部分。在重疊區(qū)域中,測(cè)量管保持無焊料。
在圖3e中所示的本發(fā)明的cmd的耦合器630的實(shí)施例的第五示例的情況下——諸如在實(shí)施例的第四示例的情況下——調(diào)整開口646與這些管開口連接。與圖3d相反,這里的調(diào)整開口646在中心區(qū)域中包括延伸至管開口642、644的加寬部分,使得調(diào)整開口546與這些管開口連接。例如,垂直于耦合器法平面的加寬部分的長度lh不小于管開口642、644的半徑的10%,尤其是不小于其20%,并且優(yōu)選地不小于其30%。
在cmd中的耦合器的安裝狀態(tài)下,測(cè)量管穿過管開口延伸,從而形成調(diào)整開口的邊緣部分。在該部分中,測(cè)量管保持無焊料。
能夠視需要盡可能多地組合基于圖3a-e中所示的設(shè)計(jì)自由度,諸如與圖3a中所示的對(duì)稱的偏離的存在或者量,或者調(diào)整開口與管開口的圓周之間的重疊區(qū)域的存在或者量。此外,管開口也能夠具有從圓形形狀偏離的橫截面,例如橢圓形的。
從耦合器設(shè)計(jì)的對(duì)稱性的偏離和/或不同耦合器之間的設(shè)計(jì)差異使得能夠進(jìn)一步最小化在耦合器上產(chǎn)生的應(yīng)力,這有助于cmd的測(cè)量特性的長期穩(wěn)定性。
測(cè)量管的互相面對(duì)的外表面段、尤其是接近耦合器法平面的部分在振蕩狀態(tài)下具有最大應(yīng)力。因此,該區(qū)域中的接點(diǎn)、例如焊接連接點(diǎn)可能暴露于大的應(yīng)力,這是導(dǎo)致其疲勞的一個(gè)因素。具有向調(diào)整開口的管開口的耦合器防止了這種問題,因?yàn)楸┞队诖髴?yīng)力的外表面段能夠自由地移動(dòng)。
圖4a、4b和4c示出具有兩個(gè)入口端和兩個(gè)入口端耦合器的cmd的耦合器中的機(jī)械應(yīng)力分布的模擬結(jié)果。然而,數(shù)值不應(yīng)被視為絕對(duì)值,因?yàn)槭褂脴O端夸大的振蕩量來計(jì)算這些數(shù)值。在本情況下,重要的僅是相對(duì)值的比較。
在根據(jù)圖4a的現(xiàn)有技術(shù)cmd的耦合器的情況下,最大應(yīng)力發(fā)生在耦合器法平面附近的內(nèi)部耦合器上,并且在給定測(cè)量管的振蕩量的情況下例如約為6.5x1011。
根據(jù)圖4b的本發(fā)明的cmd包括其形心位于耦合器法平面內(nèi)的調(diào)整開口的耦合器。在耦合力都必須被耦合器的調(diào)整開口的邊緣吸收的范圍內(nèi),所以發(fā)生比圖4a的實(shí)心耦合器的情況更大的局部應(yīng)力不令人驚訝。實(shí)際上存在例如為1.9x1012的最大值,其是實(shí)心耦合器的最大值的剛好約三倍。最大應(yīng)力位于在測(cè)量管弧外部上凸地延伸的調(diào)整開口的窄的側(cè)向邊緣上。
在根據(jù)圖4c的實(shí)施例的示例的情況下,內(nèi)部和外部耦合器的調(diào)整開口的形心在測(cè)量管弧的上凸延伸內(nèi)側(cè)的方向中不同地遠(yuǎn)離耦合器法平面移位,因此,測(cè)量管弧的外部上的耦合器更硬。結(jié)果,與具有對(duì)稱成型的調(diào)整開口的耦合器相比,這導(dǎo)致減小的最大應(yīng)力。這種減小的最大應(yīng)力發(fā)生在內(nèi)部耦合器的調(diào)整開口的邊緣的窄側(cè)上,并且為1.3x1012,該量例如仍為圖4b的cmd的耦合器的最大應(yīng)力的70%。
圖4d和4e示出在每種情況下具有兩個(gè)入口端和兩個(gè)出口端耦合器的cmd的測(cè)量管中的機(jī)械應(yīng)力分布的模擬結(jié)果。如上所述,數(shù)值不應(yīng)被視為絕對(duì)值。
在具有圖4d中所示的實(shí)心耦合器的cmd的情況下,測(cè)量管的最大應(yīng)力都發(fā)生在內(nèi)部耦合器的耦合器法平面內(nèi)或者附近,在每種情況下都在面對(duì)另一測(cè)量管的側(cè)面上,并且在給定的測(cè)量管振蕩量的情況下例如約為1.29x1012。
在圖4e中所示的其耦合器具有調(diào)整開口的cmd的情況下,測(cè)量管的最大應(yīng)力同樣地發(fā)生在內(nèi)部耦合器的耦合器法平面內(nèi)或者附近,在每種情況下都在面對(duì)另一測(cè)量管的側(cè)面上,并且在相同振蕩量的情況下僅為9.46x1011,因而很好地降低四分之一。這是相當(dāng)大的改進(jìn)。
圖5a、5b和5c中所示的本發(fā)明的cmd100的實(shí)施例的示例具有兩個(gè)平行、彎曲的測(cè)量管110a、110b,這兩個(gè)測(cè)量管在入口端收集器120a和出口端收集器120b之間延伸,并且例如通過輥膨脹、硬焊或者焊接與其固定地連接。在收集器120a、120b之間延伸的是與收集器兩者均固定連接的實(shí)心支撐管124,因此,收集器120a、120b彼此剛性地耦合。支撐管124包括通過其將測(cè)量管110a、110b從收集器引出并且引回到支撐管124的上部側(cè)開口125a、125b。在每種情況下,測(cè)量管110a、110b都在入口端處以及在出口端處連接兩個(gè)耦合器132a、134a、132b、134b,其中耦合器在測(cè)量管之間具有調(diào)整開口146。耦合器132a、132b、134a、134b限定用于測(cè)量管的振蕩節(jié)點(diǎn)。在內(nèi)部耦合器132a、132b之間,測(cè)量管110a、110b能夠自由地振蕩,使得內(nèi)部耦合器的位置基本上共同確定由測(cè)量管110a、110b形成的振蕩器的振蕩特性,尤其是振蕩器的振蕩模式。
為了激勵(lì)振蕩,在cmd100的關(guān)于縱向方向或者z軸的中間的測(cè)量管之間布置激勵(lì)器裝置140,例如感應(yīng)激勵(lì)器機(jī)構(gòu),其例如包括一個(gè)測(cè)量管上的柱塞線圈、以及相對(duì)測(cè)量管上的柱塞電樞。為了記錄測(cè)量管的振蕩,關(guān)于激勵(lì)器裝置140對(duì)稱地將第一傳感器裝置142a和第二傳感器裝置142b設(shè)置在縱向方向中,在每種情況下,激勵(lì)器裝置140都被實(shí)現(xiàn)為一個(gè)測(cè)量管上具有柱塞線圈、以及相對(duì)測(cè)量管上具有柱塞電樞的感應(yīng)裝置。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知細(xì)節(jié),并且不需要在此進(jìn)一步詳細(xì)地解釋。(為了簡明,僅在圖5c中示出激勵(lì)器機(jī)構(gòu)和傳感器裝置的位置,并且在圖5a和圖5b中省略了。)
收集器120a、120b具有能夠通過其將cmd安裝在管道中的端子法蘭122a、122b。通過法蘭中的中心開口123b,穿過cmd100、尤其是其測(cè)量管110a、110b引入質(zhì)量流量,以便測(cè)量質(zhì)量流量。
在每種情況下,測(cè)量管110a、110b都在入口端處以及在出口端處與兩個(gè)耦合器132a、134a、132b、134b連接,其中耦合器在測(cè)量管之間具有調(diào)整開口146。