專利名稱：流量測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明申請是申請?zhí)枮?21 15383.X、申請日為1992年12月19口、發(fā)明名稱為‘流量測量裝置’的分案申請。
本發(fā)明涉及用于流動介質(zhì)的流量測量裝置，該裝置按科氏(Coriolis)原理工作，它帶有至少一個(gè)導(dǎo)引流動介質(zhì)且至少基本是直的科氏導(dǎo)管，至少一個(gè)作用在該科氏導(dǎo)管上的振蕩器及至少一個(gè)科氏力和/或測取以科氏力為基礎(chǔ)的科氏振蕩的感受元件。
在按科氏原理工作的流動介質(zhì)流量測量裝置中，人們原則上是按兩方面來區(qū)分的，其一是科氏導(dǎo)管是直管，其二是科氏導(dǎo)管是做成單彎或多彎的彎管，也可制成管環(huán)路。此外，人們可根據(jù)兩方面區(qū)別談?wù)摰降牧髁繙y量裝置，其一是該科氏導(dǎo)管只有一根，其二是該科氏導(dǎo)管有兩根；在兩根科氏導(dǎo)管的情況下，兩管在流動技術(shù)上是相互串聯(lián)或并聯(lián)的。
在流量測量裝置的實(shí)施例中，科氏導(dǎo)管是做成直的管或者眾科氏導(dǎo)管都是做成直的管，這在機(jī)械制造方面是簡單的，從而具有相當(dāng)?shù)偷某杀?；其中管的?nèi)表面可以進(jìn)行很好的加工，如可拋光處理。此外，它還具有相當(dāng)小的壓力損失。
按科氏原理工作并將科氏導(dǎo)管制成直的或?qū)⒈娍剖蠈?dǎo)管都制成直的流量測量裝置，首先存在這樣的缺點(diǎn)，即它不僅因受熱而產(chǎn)生熱膨脹或熱應(yīng)力，而且因外力和動量作用會產(chǎn)生測量誤差和機(jī)械損傷，即應(yīng)力裂紋。
EP-317340A2,WO88108517,US-4972724和CN2070436U公開了將科氏導(dǎo)管設(shè)置在一個(gè)補(bǔ)償圓筒內(nèi)，以減小溫度變化和外力及動量的影響，但僅僅這樣尚不能將這種影響減小到最低程度。
因此，本發(fā)明之任務(wù)在于提供一種本文開頭所描述的流量測量裝置，在該裝置中，科氏管或若干科氏管至少基本是做成直的；或者是這樣布置和進(jìn)一步構(gòu)成的，即溫度波動和/或外作用力與動量在任何情況下都不會導(dǎo)致產(chǎn)生測量誤差，哪怕是微小的數(shù)值，和/或不產(chǎn)生機(jī)械損傷。
本發(fā)明的流量測量裝置的第一個(gè)實(shí)施例的特征在于設(shè)置有補(bǔ)償圓筒，并且科氏導(dǎo)管裝置設(shè)于該補(bǔ)償圓筒內(nèi)。最好，該科氏導(dǎo)管和補(bǔ)償圓筒以在軸向不能相對運(yùn)動的方式相互連接起來，即在補(bǔ)償圓筒的兩端用連接環(huán)封住。在此，補(bǔ)償圓筒是指一個(gè)與科氏導(dǎo)管最好同心并包圍該導(dǎo)管且與該科氏導(dǎo)管也即金屬科氏導(dǎo)管相連接的金屬圓筒，通過該補(bǔ)償圓筒對溫度波動和/或外作用力和動量作出補(bǔ)償，也即將其影響消除至最低的程度。該由科氏導(dǎo)管和補(bǔ)償圓筒構(gòu)成的組合單元通過該補(bǔ)償圓筒并且在必要時(shí)通過進(jìn)一步的措施可以不受溫度波動和/或外作用力和動量的影響。
本發(fā)明的流量測量裝置的第二個(gè)實(shí)施例之特征在于科氏導(dǎo)管和補(bǔ)償圓筒是用熱膨脹系數(shù)相同或相近的材料制成的，更好的是用相當(dāng)?shù)偷臒崤蛎浵禂?shù)的材料制成的。因此，該由科氏導(dǎo)管和補(bǔ)償圓筒構(gòu)成的組合單元將在很大程度上消除溫度波動的影響。
以科氏原理工作的流量測量裝置之不足之處在于，該裝置的科氏導(dǎo)管是直的，從而使它在一確定的結(jié)構(gòu)長度內(nèi)具有一相當(dāng)高的固有頻率。流量測量裝置的實(shí)施方式中是將科氏導(dǎo)管構(gòu)造成彎曲形的或者若干科氏導(dǎo)管都構(gòu)造成彎曲形的，按照帶有直管的結(jié)構(gòu)具有優(yōu)點(diǎn)的觀點(diǎn)，這是有缺點(diǎn)的，然而有利的是彎管結(jié)構(gòu)在一確定的結(jié)構(gòu)長度內(nèi)具有相當(dāng)?shù)偷墓逃蓄l率。
此外，對人們熟知的按科氏原理工作的帶有最少一個(gè)至少基本是直的科氏導(dǎo)管的流量測量裝置，適用的是其科氏振蕩具有一相當(dāng)小的振幅并因此使可獲得的測量值是非常小的，不管在激發(fā)方式還是在科氏方式中，該結(jié)果是因該種直科氏導(dǎo)管的相當(dāng)高的剛性而產(chǎn)生的。
此外，在所有談?wù)摰降母鶕?jù)科氏原理工作的帶有最少一個(gè)至少基本是直的科氏導(dǎo)管的流量測量裝置，還會產(chǎn)生如下問題，即產(chǎn)生不希望的帶各種頻率的干擾振動；該干擾振動頻率與所希望的激發(fā)方式和科氏方式的振蕩頻率極為接近。
本發(fā)明的另一任務(wù)在于根據(jù)這些易于取得的測量結(jié)果對本發(fā)明提出的流量測量裝置作出改進(jìn)。
根據(jù)本發(fā)明的流量測量裝置的第三個(gè)實(shí)施方式，其特征在于用于激發(fā)方式的科氏導(dǎo)管的剛性得到提高，特別是通過這樣的方式提高，即科氏導(dǎo)管通過至少一個(gè)用于激發(fā)方式而提高其剛性的加固彈簧加載。最好只設(shè)置一單獨(dú)的加固彈簧，而科氏導(dǎo)管用該加固彈簧于中心加載。根據(jù)本發(fā)明，用于激發(fā)方式的科氏導(dǎo)管的剛性是提高了，而不會對用于科氏方式的科氏導(dǎo)管的剛性產(chǎn)生值得注意的影響。這樣就可安全地保證激發(fā)方式的振蕩頻率相對于不希望的亦即干擾振蕩的頻率足夠地強(qiáng)大。因此，該干擾振蕩之影響得到了較徹底的抑制。
總之，本發(fā)明的流量測量裝置具有其它可能的布置和進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)，這些一方面表示于從屬于權(quán)利要求1的權(quán)利要求中。另一方面表示于各實(shí)施例中。這些實(shí)施例將結(jié)合


如下。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的流量測量裝置的第一個(gè)實(shí)施例的縱剖視圖；圖2是圖1的局部放大剖視圖；圖3是相對于圖2的通過圖1和2所示的流量測量裝置的沿線Ⅳ-Ⅳ看的放大剖視圖；圖4是與圖3相似的剖視圖，但其是通過其余未圖示出的本發(fā)明的流量測量裝置的第二個(gè)實(shí)施例而剖得；圖5是通過本發(fā)明的流量測量裝置的第三個(gè)實(shí)施例局部的縱剖視圖；圖6是通過本發(fā)明的流量測量裝置的第四個(gè)實(shí)施例局部的縱剖視圖7是通過本發(fā)明的流量測量裝置的第五個(gè)實(shí)施例局部的縱剖視圖；圖8是通過本發(fā)明的流量測量裝置的第六個(gè)實(shí)施例局部的縱剖視圖；圖9是通過本發(fā)明的流量測量裝置的第七個(gè)實(shí)施例局部的縱剖視圖的簡化圖；圖10是通過圖9中的結(jié)構(gòu)沿線Ⅱ-Ⅱ看的橫剖視圖；圖11是相對于圖9和圖10的放大的透視圖，示出圖9和10所示的流量測量裝置有加固彈簧。
本發(fā)明的流動介質(zhì)的流量測量裝置，是涉及一種按照科氏原理工作的流量測量裝置。因此本發(fā)明的流量測量裝置帶有引導(dǎo)流動介質(zhì)的直的科氏導(dǎo)管11(圖1至圖6和圖9)或基本是直的科氏導(dǎo)管1(圖7、圖8)；在科氏導(dǎo)管上作用有一個(gè)振蕩器2和兩個(gè)科氏力和/或測取基于科氏力的科氏振蕩的感受元件3，在圖1所示的實(shí)施例中，振蕩器2與一設(shè)置于科氏導(dǎo)管1上的擺臂4一起起作用。此外，圖1示出了該科氏導(dǎo)管1還設(shè)有質(zhì)量塊5，通過該質(zhì)量塊的質(zhì)量及設(shè)置位置可在一確定的范圍內(nèi)影響科氏導(dǎo)管1的固有頻率。
根據(jù)本發(fā)明，首先設(shè)置有一補(bǔ)償圓筒6，并且科氏導(dǎo)管1安裝于該補(bǔ)償圓筒6中。在此科氏導(dǎo)管1和補(bǔ)償圓筒6在軸向方向不產(chǎn)生相對運(yùn)動地相互連接。在所有的圖示實(shí)施例中，補(bǔ)償圓筒6的兩端部接有連接環(huán)7。該連接環(huán)7可通過焊接或硬焊與補(bǔ)償圓筒6連接。還可想象得出，該連接環(huán)還可在端側(cè)旋入補(bǔ)償圓筒中。更可取的是該連接環(huán)7是用與科氏導(dǎo)管1同樣的材料制成的。該科氏導(dǎo)管1是通過焊接或硬焊、最好是通過真空硬焊與連接環(huán)7相連接。
首先應(yīng)該說明，科氏導(dǎo)管1通過補(bǔ)償圓筒6或與之結(jié)合，且必要時(shí)結(jié)合其它措施，可使其不受溫度波動之影響和/或不受外部作用力和動量的影響。
使科氏導(dǎo)管1不受溫度波動影響的另一個(gè)措施是，科氏導(dǎo)管1在補(bǔ)償圓筒6中設(shè)置拉預(yù)應(yīng)力，該拉預(yù)應(yīng)力可借助于提高溫度而消除，并且由此而產(chǎn)生的壓應(yīng)力可保持在允許的范圍之內(nèi)。
如果科氏導(dǎo)管1和補(bǔ)償圓筒6可選擇特殊的材料，則該實(shí)際措施，即“帶拉預(yù)應(yīng)力的科氏導(dǎo)管在補(bǔ)償圓筒內(nèi)的設(shè)置”是有用的。更可取的是，科氏導(dǎo)管1由鎳合金、特別是由哈斯特耐蝕鎳基合金C22構(gòu)成，而補(bǔ)償圓筒6由鎳合金、特別是由哈斯特耐蝕鎳基合金C4或由非合金鋼AISI1078構(gòu)成。
前面已經(jīng)說明，科氏導(dǎo)管1最好是通過硬焊與連接環(huán)7連接，而較為合適的是用焊接溫度為約1000℃的鎳合金作焊接材料。
如果以前面描述的方式并以前面已說明的材料工作，那么科氏導(dǎo)管所期望的拉預(yù)應(yīng)力將自動獲得。即在釬焊期間，科氏導(dǎo)管1比其它部件伸長更多，因此冷卻后就可獲得所希望的拉預(yù)應(yīng)力，而且該拉預(yù)應(yīng)力大約80至100MPA。
使科氏導(dǎo)管1不受溫度波動影響的一種更進(jìn)一步的措施是用相同或相近熱膨脹系數(shù)的材料，尤其是用相當(dāng)微小的熱膨脹系數(shù)的材料制造科氏導(dǎo)管1和補(bǔ)償圓筒6。按照這個(gè)觀點(diǎn)，較為合適的是科氏導(dǎo)管1用鈦或鈦合金而補(bǔ)償圓筒6用非合金鋼、鐵素體不銹鋼或鎳合金制成。
使科氏導(dǎo)管1不受溫度波動影響并不受外作用力和動量影響的另一補(bǔ)充措施在于設(shè)有一個(gè)外部保護(hù)圓筒8，該圓筒8最好是用不銹鋼制成，而由科氏導(dǎo)管1、補(bǔ)償圓筒6及連接環(huán)7構(gòu)成的組合單元裝于保護(hù)圓筒8內(nèi)部。該實(shí)施方式之特征最好是在于該保護(hù)圓筒8兩端設(shè)置有最好是由不銹鋼制成的連接環(huán)9，并將兩端封住。在每個(gè)連接環(huán)9上都連接一向外伸出的連接法蘭10，并且與科氏導(dǎo)管1相連的連接管11伸過連接環(huán)9進(jìn)入連接法蘭10中。比較合乎目的的方式是將科氏導(dǎo)管1和連接管11做成一整體，最好是一整體直通導(dǎo)管。
根據(jù)上述之大量理由，比較合乎目的的是將連接管11帶有拉預(yù)應(yīng)力裝于加固圓筒12中，并且該連接管11是通過硬焊、最好是通過真空硬焊并最好是用焊接溫度為約1000℃的鎳合金與該加固圓筒12連接。這示明于圖3中。
以上還說明了這樣的措施，即為使科氏導(dǎo)管1不受溫度波動和外作用力及動量的影響，將科氏導(dǎo)管1和補(bǔ)償圓筒6選用相同或相近熱膨脹系數(shù)的材料，尤其熱膨脹系數(shù)相當(dāng)小的材料制成。因此，按著本發(fā)明的流量測量裝置的這種實(shí)施方式就不必要將連接管11與加固圓筒12連接起來。這種情況示明于圖4中。
根據(jù)本發(fā)明之措施形成了由“科氏導(dǎo)管1、補(bǔ)償圓筒6和連接環(huán)7構(gòu)成的組合單元，正如已說明的一樣，主要是用于測量的科氏導(dǎo)管1或多或少是不受溫度波動和外作用力與動量的影響的。有關(guān)連接管11的措施前面已說明過了，這里示出另一個(gè)由圖5所示的可能的結(jié)構(gòu)。即如前述，該連接管11可做成波紋形的，通過該種結(jié)構(gòu)，從而可安全地保證由科氏導(dǎo)管1、補(bǔ)償圓筒6和連接環(huán)7構(gòu)成的組合單元能在確定的范圍內(nèi)進(jìn)行熱膨脹，而不會產(chǎn)生總體上不許可的高的應(yīng)力。
圖6、7和8示出了根據(jù)本發(fā)明流量測量裝置的實(shí)施例，在這些實(shí)施例中，用與圖5不同的其它方式使由科氏導(dǎo)管1、補(bǔ)償圓筒6和連接環(huán)7構(gòu)成的組合單元之熱膨脹不會產(chǎn)生不允許的高應(yīng)力。
在只由圖6示出的實(shí)施例中，連接管11在加固圓筒12和連接法蘭10中是可軸向運(yùn)動的。在此，一密封裝置13設(shè)置于連接管11的遠(yuǎn)離科氏管1的端部。該密封裝置為0形環(huán)。圖6所示的實(shí)施例在這種情況也是適合的，即密封裝置13為半圓形的，并由聚四氟乙烯制成，并通過一由不銹鋼制成的彈簧(未示出)加載。
在圖7所示的實(shí)施例中，連接管11是彎曲的，即為S形的，而在實(shí)施例8中，科氏導(dǎo)管1的端部14是彎曲的，即四分之一圓弧形的。圖7中示出該彎曲結(jié)構(gòu)的連接管11的直徑比科氏導(dǎo)管的直徑大。因此，因彎曲而引起的壓差減小或者完全消除。
在圖9和10的實(shí)施例中，該科氏導(dǎo)管1借助于一個(gè)用于激發(fā)方式而提高其剛性的加固彈簧15加載，加固彈簧作用于科氏導(dǎo)管1的中間。本發(fā)明之原理還可提高用于激發(fā)方式的科氏導(dǎo)管1的剛性，但科氏方式的科氏導(dǎo)管1的剛性則不受影響。因此，根據(jù)本發(fā)明之措施，現(xiàn)在能保證按激發(fā)方式，科氏導(dǎo)管1的振蕩頻率較不希望的干擾振蕩的頻率顯得足夠地強(qiáng)，因此，干擾振蕩的影響得到了足夠的抑制。
根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的加固彈簧15可具有不同的形式。在附圖所示的實(shí)施例中，該加固彈簧15是板簧，尤其在圖11中示明了，并且是帶有一橋板16和兩腿部17、18的U形板簧，在由橋板16隔開的兩腿部17、18的每個(gè)端部均設(shè)置有一個(gè)向外指向的固定法蘭19、20。
如上面詳細(xì)說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明的流量測量裝置的附圖示出的實(shí)施例，它涉及這樣的裝置，該裝置的科氏導(dǎo)管1設(shè)置于補(bǔ)償圓筒6之內(nèi)，加固彈簧15設(shè)置于科氏導(dǎo)管1與補(bǔ)償圓筒6之間。詳細(xì)地說，該加固彈簧15的橋板16固定于科氏導(dǎo)管1上，而其固定法蘭19、20固定于補(bǔ)償圓筒6上。
權(quán)利要求
1．按科氏原理工作的、用于流動介質(zhì)的流量測量裝置，帶有至少一個(gè)導(dǎo)引流動介質(zhì)的、至少基本為直的科氏導(dǎo)管，帶有至少一個(gè)作用于科氏導(dǎo)管的振蕩發(fā)生器，并具有至少一個(gè)測定科氏力和/或測定以科氏力為基礎(chǔ)的科氏振蕩的測量值傳感器，而且具有一個(gè)補(bǔ)償圓筒，科氏導(dǎo)管設(shè)在補(bǔ)償圓筒內(nèi)，科氏導(dǎo)管和補(bǔ)償圓筒以無軸向相對運(yùn)動的方式相互連接，其特征在于，科氏導(dǎo)管(1)以拉伸預(yù)應(yīng)力安置在補(bǔ)償圓筒(6)內(nèi)。
2．如權(quán)利要求1所述的流量測量裝置，其特征在于，科氏導(dǎo)管(1)和補(bǔ)償圓筒(6)通過兩個(gè)在端部連接在補(bǔ)償圓筒(6)上的連接環(huán)(7)相互連接，連接環(huán)(7)最好用與科氏導(dǎo)管(1)一樣的材料制成。
3．如權(quán)利要求2所述的流量測量裝置，其特征在于，科氏導(dǎo)管(1)通過焊接或硬焊與連接環(huán)(7)連接。
4．如權(quán)利要求3所述的流量測量裝置，其特征在于，科氏導(dǎo)管(1)通過真空硬焊與連接環(huán)(7)連接。
5．如權(quán)利要求3所述的流量測量裝置，其特征在于，科氏導(dǎo)管(1)由一種鎳合金，特別是由哈斯特耐蝕鎳基合金C22制成。
6．如權(quán)利要求5所述的流量測量裝置，其特征在于，補(bǔ)償圓筒(6)由一種鎳合金，特別是由哈斯特耐蝕鎳基合金C4或由非合金鋼AISI1078制成。
7．如權(quán)利要求6所述的流量測量裝置，其特征在于，用焊接溫度大約為1000℃的鎳合金作焊接材料。
8．如權(quán)利要求1所述的流量測量裝置，其特征在于，設(shè)有最好由不銹鋼制成的外部保護(hù)圓筒(8)；由科氏導(dǎo)管(1)、補(bǔ)償圓筒(6)和連接環(huán)(7)構(gòu)成的組合單元設(shè)置在該保護(hù)圓筒(8)內(nèi)；保護(hù)圓筒(8)具有兩個(gè)端側(cè)連接的、最好由不銹鋼制成的連接環(huán)(9)；在連接環(huán)(9)上分別連接有一個(gè)向外伸出的連接法蘭(10)，與科氏導(dǎo)管(1)相連的連接導(dǎo)管(11)穿過連接環(huán)(9)伸入連接法蘭(10)內(nèi)。
9．如權(quán)利要求8所述的流量測量裝置，其特征在于，科氏導(dǎo)管(1)和連接導(dǎo)管(11)整體制成。
10．如權(quán)利要求9所述的流量測量裝置，其特征在于，連接導(dǎo)管(11)分別用最好是尼龍36制成的加固圓筒(12)包圍。
11．如權(quán)利要求10所述的流量測量裝置，其特征在于，連接導(dǎo)管(11)以拉伸預(yù)應(yīng)力安置在加固圓筒(12)內(nèi)。
12．如權(quán)利要求11所述的流量測量裝置，其特征在于，連接導(dǎo)管(11)通過硬焊、最好是通過真空硬焊，且最好是用焊接溫度大約為1000℃的鎳合金與加固圓筒(12)連接。
13．如權(quán)利要求10所述的流量測量裝置，其特征在于，連接導(dǎo)管(11)在加固圓筒(12)和連接法蘭(10)內(nèi)可以作軸向運(yùn)動。
14．如權(quán)利要求13所述的流量測量裝置，其特征在于，在連接導(dǎo)管(11)遠(yuǎn)離科氏導(dǎo)管(1)的端部各配置有一個(gè)密封件(13)。
全文摘要
本發(fā)明是一用于流動介質(zhì)的流量測量裝置,該裝置按科氏原理工作,并帶有至少一個(gè)導(dǎo)引流動介質(zhì)的至少基本是直的科氏導(dǎo)管(1);在該科氏導(dǎo)管(1)上至少作用一個(gè)振蕩器(2)及至少一個(gè)科氏力和/或測取以科氏力為基礎(chǔ)的科氏振動的感受元件(3)。在本發(fā)明的流量測量裝置中,溫度波動及外作用力和動量不產(chǎn)生測量誤差,即在任何情況下哪怕是極小的數(shù)值的誤差也不會產(chǎn)生,也不產(chǎn)生機(jī)械損傷,為此設(shè)置了一補(bǔ)償圓筒(6),科氏導(dǎo)管(1)裝于該補(bǔ)償圓筒(6)中。
文檔編號G01F1/76GK1226679SQ9810927
公開日1999年8月25日 申請日期1998年5月21日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月19日
發(fā)明者Y·A·侯賽因, C·N·羅爾夫 申請人:克洛納有限公司