專利名稱：帶有改進(jìn)的平衡系統(tǒng)的科里奧利流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流量計(jì)，且更具體地涉及帶有改進(jìn)的平衡系統(tǒng)的流量計(jì)。
背景技術(shù)：
振管式傳感器，例如科里奧利(Coriolis)質(zhì)量流量計(jì)，通常通過檢測(cè)包含材料的 振動(dòng)導(dǎo)管的運(yùn)動(dòng)來操作?？赏ㄟ^處理來自與導(dǎo)管相關(guān)的運(yùn)動(dòng)換能器的信號(hào)來確定與導(dǎo)管中 的材料相關(guān)的性能，例如質(zhì)量流量、密度等，因?yàn)檎駝?dòng)的充裝有材料的系統(tǒng)的振動(dòng)模式通常 會(huì)受到導(dǎo)管及其中所含材料的結(jié)合的質(zhì)量、剛度和阻尼性質(zhì)的影響。典型的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)包括一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管，其串聯(lián)連接在管道或其它傳輸 系統(tǒng)內(nèi)以運(yùn)送系統(tǒng)中的材料，例如流體、泥漿等。每個(gè)導(dǎo)管可被視為具有一套自然振動(dòng)模 式，該自然振動(dòng)模式包括，例如簡(jiǎn)單彎曲、扭轉(zhuǎn)、沿半徑轉(zhuǎn)動(dòng)和成對(duì)的模式。在典型的科里奧 利質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量應(yīng)用中，當(dāng)材料流經(jīng)導(dǎo)管時(shí)以一種或多種振動(dòng)模式激勵(lì)導(dǎo)管，在沿著導(dǎo) 管間隔開的多個(gè)點(diǎn)處測(cè)量導(dǎo)管的運(yùn)動(dòng)。通常由例如機(jī)電裝置的致動(dòng)器，比如音圈型驅(qū)動(dòng)器 來提供激勵(lì)，所述致動(dòng)器周期性地干擾導(dǎo)管?？赏ㄟ^測(cè)量換能器位置處的運(yùn)動(dòng)之間的延時(shí) 或相位差來確定質(zhì)量流率。延時(shí)的值非常小，通常是以十億分之一秒來計(jì)算。因此，有必要使得換能器的輸出 非常準(zhǔn)確。流量計(jì)結(jié)構(gòu)的非線性以及不對(duì)稱性或者來自外力引起的運(yùn)動(dòng)可損害換能器的準(zhǔn) 確性。例如，具有不平衡構(gòu)件的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)會(huì)以流量計(jì)的驅(qū)動(dòng)頻率來振動(dòng)其殼體、 法蘭和管道。這種振動(dòng)以一定程度干擾延時(shí)信號(hào)，該程度取決于安裝剛性。由于安裝剛性 通常是未知的且會(huì)隨時(shí)間和溫度的變化而變化，不平衡構(gòu)件的影響不能得到補(bǔ)償且可嚴(yán)重 地影響流量計(jì)的性能。通過使用平衡的流量計(jì)設(shè)計(jì)以及通過使用信號(hào)處理技術(shù)以補(bǔ)償不想 要的構(gòu)件運(yùn)動(dòng)來減少這些不平衡振動(dòng)和安裝振動(dòng)的影響。通常的雙管科里奧利流量計(jì)設(shè)計(jì)使用歧管將材料流分成兩股并將這兩股材料送 進(jìn)流量計(jì)管內(nèi)。通常，兩個(gè)管的形狀是對(duì)稱的且彼此平行安裝。通常，兩個(gè)管以相同的頻率 但是相反的相位振動(dòng)。因?yàn)楣苁菍?duì)稱的且彼此相反振動(dòng)，因此振動(dòng)通常會(huì)在兩個(gè)管的連接 處抵消。這產(chǎn)生了平衡的流量計(jì)(即，在歧管處幾乎沒有或者沒有流量計(jì)的振動(dòng))。流經(jīng)兩 個(gè)管的材料的密度變化相等地改變兩個(gè)管的質(zhì)量，因此兩個(gè)管在很大范圍的材料密度上都 保持平衡。由于壓降或堵塞問題，某些應(yīng)用中不想用雙管流量計(jì)，在這些情況下單管流量計(jì) 是理想的。單管科里奧利流量計(jì)的問題在于隨著流體密度的改變其會(huì)變得不平衡。當(dāng)流體 密度改變時(shí)，流量計(jì)的質(zhì)量中心也會(huì)發(fā)生變化。這種不平衡會(huì)對(duì)流量計(jì)的性能和可靠性造 成不利的影響。因此，本領(lǐng)域需要能夠在很大范圍的材料密度上都保持平衡的單管科里奧利流量 計(jì)。本發(fā)明克服了這個(gè)問題以及其它一些問題，在本領(lǐng)域取得了進(jìn)步。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是 雖然本發(fā)明克服了單管設(shè)計(jì)中尤其普遍存在的問題，本發(fā)明同樣適用于雙管流量計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種流量計(jì)，包括流量計(jì)管(210)；以及平衡系統(tǒng)(211)，其連接到流量計(jì)管(210)，其中平衡系統(tǒng)(211)的大小和定位設(shè) 置成使得流量計(jì)管(210)和平衡系統(tǒng)(211)的聯(lián)合質(zhì)量中心(Ccm)位于極接近流量計(jì)管 (210)的旋轉(zhuǎn)軸線。優(yōu)選地，平衡系統(tǒng)包括平衡桿和一個(gè)或多個(gè)撐桿。優(yōu)選地，平衡系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)配重套管。優(yōu)選地，流量計(jì)包括科里奧利流量計(jì)。優(yōu)選地，流量計(jì)包括兩個(gè)或更多流量計(jì)管。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，流量計(jì)(400)包括流量計(jì)管(210)；驅(qū)動(dòng)器(420)；一個(gè)或多個(gè)傳感器(421、422)；以及平衡系統(tǒng)(211)，其連接到流量計(jì)管(210)，其中平衡系統(tǒng)(211)的大小和定位設(shè) 置成使得流量計(jì)(400)的聯(lián)合質(zhì)量中心(Ccm)位于流量計(jì)管(210)的旋轉(zhuǎn)軸線附近。優(yōu)選地，平衡系統(tǒng)包括平衡桿和一個(gè)或多個(gè)撐桿。優(yōu)選地，平衡系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)配重套管。優(yōu)選地，流量計(jì)包括科里奧利流量計(jì)。優(yōu)選地，流量計(jì)包括兩個(gè)或更多流量計(jì)管。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，用于平衡具有流量計(jì)管的流量計(jì)的方法，該方法包括如 下步驟將平衡系統(tǒng)連接至流量計(jì)管，所述平衡系統(tǒng)的大小和定位設(shè)置成使得流量計(jì)管和 平衡系統(tǒng)的聯(lián)合質(zhì)量中心位于流量計(jì)管的旋轉(zhuǎn)軸線附近。優(yōu)選地，平衡系統(tǒng)包括平衡桿和一個(gè)或多個(gè)撐桿。優(yōu)選地，平衡系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)配重套管。優(yōu)選地，流量計(jì)包括科里奧利流量計(jì)。優(yōu)選地，流量計(jì)包括兩個(gè)或更多流量計(jì)管。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，用于平衡具有流量計(jì)管和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的流量計(jì)的方法，該 方法包括如下步驟將平衡系統(tǒng)連接至流量計(jì)管，所述平衡系統(tǒng)的大小和定位設(shè)置成使得流量計(jì)管、 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和平衡系統(tǒng)的聯(lián)合質(zhì)量中心位于流量計(jì)管的旋轉(zhuǎn)軸線附近。優(yōu)選地，平衡系統(tǒng)包括平衡桿和一個(gè)或多個(gè)撐桿。優(yōu)選地，平衡系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)配重套管。優(yōu)選地，流量計(jì)包括科里奧利流量計(jì)。優(yōu)選地，流量計(jì)包括兩個(gè)或更多流量計(jì)管。


圖1示出了流量計(jì)100。
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圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的流量計(jì)200。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的流量計(jì)200。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的流量計(jì)400。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的流量計(jì)500。
具體實(shí)施例方式圖1至圖5以及下面的描述描繪了特定實(shí)施例以教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何制造和 使用本發(fā)明的最佳方式。為了教導(dǎo)創(chuàng)造性原理，已經(jīng)簡(jiǎn)化或省略了某些常規(guī)方面。本領(lǐng)域 技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)預(yù)見在本發(fā)明范圍內(nèi)的這些實(shí)施例的各種變化。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解可 以用各種形式結(jié)合下面所述的特征以便形成本發(fā)明的多種變化。結(jié)果表明，本發(fā)明不局限 于下面所述的特定實(shí)施例，而僅僅由權(quán)利要求及其等價(jià)物限定。圖1示出了流量計(jì)管100。流量計(jì)管100包括入口部101、出口部102、第一彎部 103、第二彎部104、第一直部105、第二直部106以及彎曲頂部107。入口部101以及出口部 102軸向?qū)R且各自連接入口歧管108和出口歧管109。入口歧管108和出口歧管109將 流量計(jì)管100連接至管道(未示出)或者其它運(yùn)輸系統(tǒng)以運(yùn)送系統(tǒng)中的材料，例如流體及 泥漿等。第一彎部103連接至入口部101。第二彎部104連接至出口部102。第一直部105 連接至第一彎部103。第二直部106連接至第二彎部104。彎曲頂部107連接至第一直部 105和第二直部106。彎部頂部107可采用圓形段的形狀或可采用其它彎曲形狀。在一實(shí) 施例中，彎曲頂部107可直接連接至第一彎部103和第二彎部104。如圖1所示，相對(duì)于X-Y-Z坐標(biāo)系示出流量計(jì)管100。雖然圖形示出了位于Y-Z平 面內(nèi)的流量計(jì)管100，應(yīng)當(dāng)理解所選的坐標(biāo)系僅僅是示例性的，且可以使用其它坐標(biāo)系。流 量計(jì)管100大致形成在一個(gè)平面內(nèi)(如圖1的Y-Z平面所示)。通常，流量計(jì)管100也可包 括一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器(未示出)、一個(gè)或多個(gè)傳感器(未示出)以及其它測(cè)量設(shè)備。為了簡(jiǎn) 化已經(jīng)省略了這些部件，但是應(yīng)該理解當(dāng)流量計(jì)管100操作時(shí)，這些部件通常是存在的。當(dāng) 在操作期間使用驅(qū)動(dòng)器(未示出)振動(dòng)流量計(jì)管100時(shí)，流量計(jì)管100在X方向振動(dòng)。其 它方向包括沿著管道的Z方向和垂直于X方向和Z方向的Y方向。如圖所示，當(dāng)流量計(jì)管 100振動(dòng)時(shí)，它大致圍繞旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)軸線大致沿著管道或者如圖所示，沿著入口部 101以及出口部102。如圖所示，旋轉(zhuǎn)軸線是Z軸。應(yīng)當(dāng)理解選擇Z軸是為了描述流量計(jì)管 的特征，也可以選擇其它坐標(biāo)系。因此，Z軸的使用不應(yīng)該限制本發(fā)明的范圍。因?yàn)榱髁坑?jì)管100是彎曲的，所以質(zhì)量中心Cm位于旋轉(zhuǎn)軸線(Z軸)上方的某個(gè) 位置。因?yàn)榱髁坑?jì)管100大致圍繞X軸和Y軸對(duì)稱，所以僅討論相對(duì)Z軸的質(zhì)量中心。偏 移的質(zhì)量中心Cm會(huì)引起問題，因?yàn)樵诹髁坑?jì)管100振動(dòng)的時(shí)侯，偏移的質(zhì)量中心Cm會(huì)引起 Y方向的振動(dòng)。有時(shí)候，偏移的質(zhì)量中心Cm也會(huì)引起X方向的振動(dòng)；然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Y方向 的振動(dòng)最大，因此，下面的討論僅限于Y方向的振動(dòng)。然而，應(yīng)當(dāng)理解該討論同等地適用于 X方向的振動(dòng)。這些振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生流量計(jì)誤差，減少流量計(jì)的壽命或者損壞流量計(jì)的部件。此時(shí)，重要的是要理解由Y方向和X方向的振動(dòng)產(chǎn)生的力。Y方向的振動(dòng)導(dǎo)致在 流量計(jì)管100的入口部101和出口部102分別產(chǎn)生反作用力Fyil^n Fy。ut。在所示的實(shí)施 方式中，反作用力Fyin *Fy。ut*別作用在法蘭108、109上。如上所述，雖然圖示僅示出了 Y方向上的反作用力Fyil^P Fy。ut，但是應(yīng)該理解的是在X軸方向上也存在反作用力Fxin和Fx。nt。因?yàn)樽饔迷诹髁坑?jì)管100上的流動(dòng)流體產(chǎn)生的科里奧利力，所以在入口部101處的 反作用力通常在+Y和+X方向，而在出口部102處的反作用力通常在-Y和-X方向。然而， 反之亦然，或可在相同方向上發(fā)現(xiàn)反作用力。 為了將反作用力最小化，重要的是要知道它們的特性如何。如上所述，流經(jīng)流量計(jì) 管100的流體在+Z方向流動(dòng)。本領(lǐng)域公知的是在振道中的流體流動(dòng)將產(chǎn)生角速度ω。此 外，本領(lǐng)域公知的是流量計(jì)管100在每個(gè)平面均具有慣性力矩I。因此，存在Iyz，Ixz和Ixy。 根據(jù)角速度ω以及慣性力矩I，利用下面的公式可以確定出圍繞每個(gè)軸線的力矩
(1)

ΣΜ = 一、出十L
ω"
(2)= 1 ω
(3)其中，M是圍繞軸線的力矩；I是慣性力矩；ω是角速度；以及
ω
是角加速度。 然而，通過進(jìn)行基本假設(shè)，即角速度ω是恒定的(這意味著角加速度 為零)可 以簡(jiǎn)化公式1至3。在這種情況下，公式1至3如下所示
or
or
(4) ■ (5)
ΣΜ: = 0(6)
在圍繞每個(gè)軸線的力矩由慣性力矩I和角速度ω表示情況下，反作用力可以由任
意方向上的慣性力矩I和角速度ω表示。這是因?yàn)橄旅娴墓墓?

M = Fd
(7)
其中，F(xiàn)是力； d是距離。
因此，根據(jù)公式4和7，F(xiàn)yin和Fy。ut可以表示為
,ω
d
d
(8) (9) 通過公式8和9，可以看出如果在y-z平面內(nèi)的慣性力矩被最小化，那么反作用力 Fyil^P Fy。ut也將被最小化。通過沿著旋轉(zhuǎn)軸線重新定位質(zhì)量中心Cm可以將慣性力矩Iyz最 小化。
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圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的流量計(jì)200。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，流 量計(jì)200包括科里奧利質(zhì)量流量計(jì)。然而，流量計(jì)200可以包括其它類型的流量計(jì)且本發(fā) 明不應(yīng)該局限于科里奧利質(zhì)量流量計(jì)。流量計(jì)200包括流量計(jì)管210和平衡系統(tǒng)211。雖 然流量計(jì)200顯示為帶有單個(gè)流量計(jì)管210，但是應(yīng)當(dāng)理解在其它實(shí)施方式中，流量計(jì)200 包括不止一個(gè)流量計(jì)管210。比如，根據(jù)某些實(shí)施方式，流量計(jì)200包括雙流量計(jì)管流量計(jì) (參見圖5)。平衡系統(tǒng)211連接至流量計(jì)管210。如圖所示，流量計(jì)管210仍然具有與圖1所示 的位置大致相同的質(zhì)量中心Cm115然而，平衡系統(tǒng)211還具有質(zhì)量中心Cm2。因此，當(dāng)平衡系 統(tǒng)211連接至流量計(jì)管210時(shí)，流量計(jì)200具有聯(lián)合質(zhì)量中心Ccm。在所示的實(shí)施方式中， 平衡系統(tǒng)211的大小和位置設(shè)置成使得聯(lián)合質(zhì)量中心Ccm近似位于旋轉(zhuǎn)軸線(如圖2中所 示的Z軸)。應(yīng)當(dāng)理解雖然有益的是將聯(lián)合質(zhì)量中心Ccm剛好定位在旋轉(zhuǎn)軸線上，但是設(shè)計(jì) 局限可限制這種可行性。然而，聯(lián)合質(zhì)量中心Ccm距離旋轉(zhuǎn)軸線越近，慣性力矩‘越小，因 此，反作用力Fyin和Fy。ut越小。因此，當(dāng)聯(lián)合質(zhì)量中心Ccm重新定位成更加靠近旋轉(zhuǎn)軸線 時(shí)，反作用力Fyin、Fxin和Fy。ut、Fxout最小。此外，通過將聯(lián)合質(zhì)量中心Ccm定位極接近旋轉(zhuǎn)軸線使得流體密度變化對(duì)流量計(jì) 200的影響減小。這是因?yàn)榱黧w密度僅僅稍微地改變流量計(jì)200的質(zhì)量中心。流量計(jì)200 的聯(lián)合質(zhì)量中心Ccm位于極接近旋轉(zhuǎn)軸線時(shí)，慣性力矩為最小值且因此流體密度變化對(duì)流 量計(jì)幾乎沒有影響。雖然討論僅涉及相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線重新定位聯(lián)合質(zhì)量中心Ccm而沒有提及如上面 所述的關(guān)于流量計(jì)管100，相對(duì)于X軸或Y軸的聯(lián)合質(zhì)量中心Ccm的定位，但是因?yàn)榱髁坑?jì) 200大致相對(duì)于這兩條軸線對(duì)稱，所以幾乎不需要重新定位質(zhì)量中心。然而，在缺乏這種對(duì) 稱的流量計(jì)中，平衡系統(tǒng)211的大小和定位可設(shè)置成使得流量計(jì)200也相對(duì)那些軸線是平 衡的。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，平衡系統(tǒng)211包括平衡桿212和一個(gè)或多個(gè)撐桿213。在 圖2所示的實(shí)施方式中，平衡系統(tǒng)211包括兩個(gè)撐桿213，在流量計(jì)管的每一端都有一個(gè)撐 桿。然而，應(yīng)當(dāng)理解在其它實(shí)施方中，使用兩個(gè)以上撐桿213且撐桿的數(shù)量不應(yīng)該對(duì)本發(fā) 明的范圍構(gòu)成限制。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，撐桿213可以連接至平衡桿212和流量計(jì)管 210。使用任何公知的技術(shù)，例如，諸如粘合、結(jié)合、釬焊、焊接以及摩擦配合等可將撐桿213 連接至流量計(jì)管210。將撐桿213連接至流量計(jì)管210的確切方法不應(yīng)該對(duì)本發(fā)明的范圍 構(gòu)成限制。如圖所示，撐桿213連接至入口部201和出口部202附近的流量計(jì)管210?？蓪?撐桿213在沿著流量計(jì)管210的其它部分連接至流量計(jì)管210，撐桿213的位置不應(yīng)該對(duì)本 發(fā)明的范圍構(gòu)成限制。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，撐桿213也連接至平衡桿212。因此，撐桿213用于將平 衡桿212連接至流量計(jì)管210。而且，用于將撐桿213連接至平衡桿212的特定技術(shù)對(duì)于本 發(fā)明目的來說是不重要的，因此，不應(yīng)該對(duì)本發(fā)明的范圍構(gòu)成限制。平衡系統(tǒng)211的重要方 面在于它將聯(lián)合質(zhì)量中心Ccm重新定位成極接近旋轉(zhuǎn)軸線。這樣，慣性力矩Iyz被最小化或 者在某些情況下達(dá)到零，這樣從而最小化Fyin、Fxin和Fy。ut、Fx。ut。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的流量計(jì)200。除了平衡系統(tǒng)211，圖3的 流量計(jì)200與圖2的流量計(jì)200大體上相同。在圖3所示的實(shí)施方式中，平衡系統(tǒng)211包括兩個(gè)配重套管315。雖然只示出了兩個(gè)配重套管315，應(yīng)當(dāng)理解在其它實(shí)施方式中可使用 兩個(gè)以上或者可選地，少于兩個(gè)的配重套管315?？墒褂帽绢I(lǐng)域公知的任何方法將配重套管 315連接至流量計(jì)管210。此外，雖然使用術(shù)語“套管”，但是應(yīng)當(dāng)理解配重部件不必完全包 圍流量計(jì)管210，而是在某些實(shí)施方式中可簡(jiǎn)單地附接至流量計(jì)管210的一側(cè)。配重套管315連接至入口部201和出口部202附近的流量計(jì)管210。在入口部201 附近的配重套管315具有質(zhì)量中心Cm2，在出口部202附近的配重套管315具有質(zhì)量中心 Cm3。如所示，質(zhì)量中心Cm2和質(zhì)量中心Cm3都位于旋轉(zhuǎn)軸線的下方。因此，當(dāng)連接至具有質(zhì) 量中心Cm1的流量計(jì)管210時(shí)，流量計(jì)200的聯(lián)合質(zhì)量中心Ccm定位于極接近旋轉(zhuǎn)軸線。流 量計(jì)200的聯(lián)合質(zhì)量中心Ccm包括流量計(jì)管210的質(zhì)量中心Cm1以及每個(gè)配重套管315的 質(zhì)量中心Cm2和Cm3。因此，與使用平衡桿212和撐桿213的平衡系統(tǒng)211相比，使用配重 套管315的平衡系統(tǒng)211對(duì)聯(lián)合質(zhì)量中心Ccm具有大致相同的影響。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的流量計(jì)400。如同流量計(jì)200 —樣，流量 計(jì)400可包括科里奧利流量計(jì)。然而，流量計(jì)400可包括其它類型的流量計(jì)且不應(yīng)該局限 于科里奧利流量計(jì)。雖然流量計(jì)400包括與圖2和圖3中所示的類似的流量計(jì)管210，但 是流量計(jì)400還包括驅(qū)動(dòng)器420和傳感器421、422。驅(qū)動(dòng)器420和傳感器421、422通過導(dǎo) 線423、424和425與流量計(jì)電子設(shè)備450連接。流量計(jì)電子設(shè)備450可以提供密度、質(zhì)量 流率、溫度以及其它測(cè)量。雖然驅(qū)動(dòng)器420和傳感器421、422有對(duì)應(yīng)物，但是這些部件的另 一半沒有附接至流量計(jì)管210，因此為了清楚起見已經(jīng)被省略了。根據(jù)本領(lǐng)域公知的方法將驅(qū)動(dòng)器420和傳感器421、422連接至流量計(jì)管210。因 為這些部件被連接至流量計(jì)管210，所以它們會(huì)增加流量計(jì)400的質(zhì)量。例如，驅(qū)動(dòng)器420 具有質(zhì)量中心CmD，傳感器421具有質(zhì)量中心Cmp1,傳感器422具有質(zhì)量中心Cmp2。此外， 流量計(jì)管210還具有質(zhì)量中心Cm115因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，平衡系統(tǒng)211的大 小和定位設(shè)置成補(bǔ)償流量計(jì)管的質(zhì)量中心Cm1,驅(qū)動(dòng)器的質(zhì)量中心Cm11和傳感器的質(zhì)量中心 Cmp1和Cmp2。因此，圖4中的平衡系統(tǒng)211必須具有較大的質(zhì)量，或者可選地，與圖2中的 平衡系統(tǒng)211相比從流量計(jì)管210偏移更遠(yuǎn)的距離，以便將流量計(jì)400的聯(lián)合質(zhì)量中心Ccm 重新定位成極接近旋轉(zhuǎn)軸線。應(yīng)當(dāng)理解，雖然示出的流量計(jì)400具有包括平衡桿212和撐 桿213的平衡系統(tǒng)211，但是可選地，流量計(jì)400可以包括配重套管315。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的流量計(jì)500。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，流量計(jì) 500包括科里奧利流量計(jì)。然而，流量計(jì)500可以包括其它類型的流量計(jì)且本發(fā)明不局限于 科里奧利流量計(jì)。流量計(jì)500與圖1至圖4中所示的流量計(jì)類似，除了流量計(jì)500包括雙 管流量計(jì)而不是單管流量計(jì)。因此，除了前面的流量計(jì)的部件之外，流量計(jì)500還包括入口 歧管560和出口歧管561。入口歧管560將進(jìn)入流量計(jì)500的流體分開并將流體轉(zhuǎn)移進(jìn)分 別表示通向第一流量計(jì)管210A和第二流量計(jì)管210B的入口的第一入口部分201A和第二 入口部分201B。提供出口歧管561是為了在流體流出流量計(jì)500之前將流體重新合并。除了第一流量計(jì)管210A和第二流量計(jì)管210B之外，流量計(jì)500還包括平衡系統(tǒng) 511。另外，圖5示出了驅(qū)動(dòng)器520和傳感器521、522。用與圖4所討論的相似的方法將驅(qū) 動(dòng)器520和傳感器521、522連接至流量計(jì)電子設(shè)備550。用本領(lǐng)域公知的方法將驅(qū)動(dòng)器520 和傳感器521、522連接至流量計(jì)管210A和210B。因?yàn)檫@些部件被連接至流量計(jì)管210A、 210B，所以它們會(huì)增加流量計(jì)500的質(zhì)量。例如，驅(qū)動(dòng)器520具有質(zhì)量中心CM，傳感器521具有質(zhì)量中心Cmp1,傳感器522具有質(zhì)量中心Cmp2。此外，每個(gè)流量計(jì)管210A和210B具有 獨(dú)立于驅(qū)動(dòng)器520和傳感器521、522的質(zhì)量中心(未示出)。流量計(jì)管210A、210B、驅(qū)動(dòng)器 520和傳感器521、522的質(zhì)量中心由Cmi表示。根據(jù)所示的實(shí)施方式，示出的Cmi的中心位于流量計(jì)管210A和210B之間，但是在 系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)軸線的上方。因此，流量計(jì)500包括平衡系統(tǒng)511。平衡系統(tǒng)511包括質(zhì)量中 心Cm2，所述質(zhì)量中心Cm2位于兩個(gè)流量計(jì)管210A和210B之間，但是在旋轉(zhuǎn)軸線的下方。根 據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，平衡系統(tǒng)511的大小和定位設(shè)置成使得流量計(jì)500的聯(lián)合質(zhì)量中心 Ccm位于極接近旋轉(zhuǎn)軸線。應(yīng)當(dāng)理解的是提供平衡系統(tǒng)511是為了與平衡系統(tǒng)211大致相 同的目的，除了平衡系統(tǒng)511的大小和在流量計(jì)500上的定位用于容納雙流量計(jì)管流量計(jì)。 類似地，雖然所示的流量計(jì)500帶有驅(qū)動(dòng)器520和傳感器521、522，但是在其它實(shí)施方式中， 平衡系統(tǒng)511的大小和定位設(shè)置成不用考慮驅(qū)動(dòng)器520和傳感器521、522的質(zhì)量而重新定 位流量計(jì)500的質(zhì)量中心Ccm。在所示實(shí)施方式中，平衡系統(tǒng)包括平衡桿512和在每個(gè)流量計(jì)端部的一個(gè)或多個(gè) 撐桿513。然而，在其它實(shí)施方式中平衡系統(tǒng)511包括類似于圖3中的配重套管315的一個(gè) 或多個(gè)配重套管。上面的描述為流量計(jì)提供了平衡系統(tǒng)211和511，所述流量計(jì)能夠重新定位流量 計(jì)的質(zhì)量中心以便其位于極接近旋轉(zhuǎn)軸線。這樣做，可以將反作用力Fyin、FXiI^Fy。ut、FX。ut 最小化。此外，不想要的Y方向和X方向的振動(dòng)也被最小化了。這不但提供更準(zhǔn)確的流量計(jì) 測(cè)量而且延長(zhǎng)了流量計(jì)組件的壽命。另外，因?yàn)榱黧w密度的改變而導(dǎo)致的流量計(jì)性能的變 化也被最小化了。應(yīng)當(dāng)理解平衡系統(tǒng)211和511的特定構(gòu)造僅是作為實(shí)施例，能夠重新定 位流量計(jì)的質(zhì)量中心以便其定位成極接近旋轉(zhuǎn)軸線其它構(gòu)造是公知的。其它的構(gòu)造也在權(quán) 利要求的范圍之內(nèi)，因此本發(fā)明不應(yīng)該僅限于所示出的示例性實(shí)施方式。另外，雖然上述討 論是關(guān)于振動(dòng)流量計(jì)，例如科里奧利流量計(jì)，平衡系統(tǒng)211和511同等適用與其它流量計(jì)。上述實(shí)施方式的詳細(xì)描述并不是發(fā)明人構(gòu)思的在本發(fā)明范圍之內(nèi)的所有實(shí)施方 式的詳盡描述。事實(shí)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到上述實(shí)施方式的特定元件可以各種方式 被結(jié)合或去除以便產(chǎn)生進(jìn)一步的實(shí)施方式，這種進(jìn)一步的實(shí)施方式也落入本發(fā)明的范圍和 教導(dǎo)內(nèi)。對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還顯而易見的是上述實(shí)施方式可被全部地或部分地結(jié)合以 便產(chǎn)生在本發(fā)明范圍和教導(dǎo)內(nèi)的另外的實(shí)施方式。因此，雖然處于示例性目的在此描述了本發(fā)明的特定實(shí)施方式和實(shí)施例，但是如 相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域人員所意識(shí)到的，各種相等的修改可能落入本發(fā)明的范圍。此處所提供的教 導(dǎo)可以適用于其它流量計(jì)，而不僅僅是附圖中示出的上述實(shí)施方式。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng) 該由下面的權(quán)利要求來確定。
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權(quán)利要求
流量計(jì)(200)，包括流量計(jì)管(210)；以及平衡系統(tǒng)(211)，其連接至所述流量計(jì)管(210)，其中所述平衡系統(tǒng)(211)的大小和定位設(shè)置成使得所述流量計(jì)管(210)和所述平衡系統(tǒng)(211)的聯(lián)合質(zhì)量中心(Ccm)定位成極接近所述流量計(jì)管(210)的旋轉(zhuǎn)軸線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計(jì)(200)，其中所述平衡系統(tǒng)(211)包括平衡桿(212) 和一個(gè)或多個(gè)撐桿(213)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計(jì)(200)，其中所述平衡系統(tǒng)(211)包括一個(gè)或多個(gè)配 重套管(315)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計(jì)(200)，其中所述流量計(jì)(200)包括科里奧利流量計(jì) (200)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計(jì)(200)，其中所述流量計(jì)(200)包括兩個(gè)或更多流量 計(jì)管(210A、210B)。
6.流量計(jì)(400)，包括流量計(jì)管(210)；驅(qū)動(dòng)器(420)；一個(gè)或多個(gè)傳感器(421、422)；以及平衡系統(tǒng)(211)，其連接至所述流量計(jì)管(210)，其中所述平衡系統(tǒng)(211)的大小和 定位設(shè)置成使得所述流量計(jì)管(210)的聯(lián)合質(zhì)量中心(Ccm)定位成極接近所述流量計(jì)管 (210)的旋轉(zhuǎn)軸線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的流量計(jì)(400)，其中所述平衡系統(tǒng)(211)包括平衡桿(212) 和一個(gè)或多個(gè)撐桿(213)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的流量計(jì)(400)，其中所述平衡系統(tǒng)(211)包括一個(gè)或多個(gè)配 重套管(315)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的流量計(jì)(400)，其中所述流量計(jì)(400)包括科里奧利流量計(jì) (400)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的流量計(jì)(400)，其中所述流量計(jì)(400)包括兩個(gè)或更多流量 計(jì)管(210A、210B)。
11.用于平衡具有流量計(jì)管的流量計(jì)的方法，所述方法包括如下步驟將平衡系統(tǒng)連接至所述流量計(jì)管，所述平衡系統(tǒng)的大小和定位設(shè)置成使得所述流量計(jì) 管和所述平衡系統(tǒng)的聯(lián)合質(zhì)量中心定位成極接近所述流量計(jì)管的旋轉(zhuǎn)軸線。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述平衡系統(tǒng)包括平衡桿和一個(gè)或多個(gè)撐桿。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述平衡系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)配重套管。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述流量計(jì)包括科里奧利流量計(jì)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述流量計(jì)包括兩個(gè)或更多流量計(jì)管。
16.用于平衡具有流量計(jì)管和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的流量計(jì)的方法，所述方法包括如下步驟將平衡系統(tǒng)連接至所述流量計(jì)管，所述平衡系統(tǒng)的大小和定位設(shè)置成使得所述流量計(jì)管、所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和所述平衡系統(tǒng)的聯(lián)合質(zhì)量中心定位成極接近所述流量計(jì)管的旋轉(zhuǎn)軸 線。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述平衡系統(tǒng)包括平衡桿和一個(gè)或多個(gè)撐桿。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述平衡系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)配重套管。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述流量計(jì)包括科里奧利質(zhì)量流量計(jì)。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述流量計(jì)包括兩個(gè)或更多流量計(jì)管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種流量計(jì)(200)，其包括流量計(jì)管(210)和平衡系統(tǒng)(211)。平衡系統(tǒng)(211)連接至流量計(jì)管(210)。流量計(jì)管(210)和平衡系統(tǒng)(211)均具有質(zhì)量中心。平衡系統(tǒng)(211)的大小和定位設(shè)置成使得流量計(jì)管(210)和平衡系統(tǒng)(211)的聯(lián)合質(zhì)量中心(Ccm)定位成極接近流量計(jì)管(210)的旋轉(zhuǎn)軸線。
文檔編號(hào)G01F1/84GK101946163SQ200880127222
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2008年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月20日
發(fā)明者C·A·魏爾巴赫, G·T·蘭哈姆 申請(qǐng)人:微動(dòng)公司