BRPI0823284B1 - medidor de fluxo, e, método para aumentar uma separação entre duas ou mais frequências de vibração de um medidor de fluxo vibratório - Google Patents
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Abstract
medidor de fluxo, e, método para aumentar uma separação entre duas ou mais frequências de vibração de um medidor de fluxo vibratório um medidor de fluxo (20) incluindo um ou mais tubos de fluxo (103) e um acionador (104a, 104b) adaptado para vibrar o um ou mais tubos de fluxo (103) em uma frequência de acionamento é provido. o medidor de fluxo (20) compreende uma chapa de gusset (260). a chapa de gusset (260) é acoplada a e estende-se ao longo do tubo de fluxo (1 03) tal que a separação de frequência entre a frequência de acionamento e pelo menos uma segunda frequência de vibração é aumentada.
Description
A presente invenção refere-se a um medidor de fluxo, e mais particularmente, a um método e aparelho para melhorar separação entre duas ou mais frequências de vibração em um medidor de fluxo vibratório.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Medidores de fluxo são usados para medir a taxa de fluxo de massa, densidade, e outras características de materiais fluentes. O material fluente pode compreender um líquido, gás, sólidos em suspensão em líquidos ou gás, ou qualquer combinação dos mesmos. Sensores de conduto vibratórios, tal como medidores de fluxo de massa Coriolis e densitômetros vibratórios tipicamente operam detectando movimento de um conduto vibratório que contém um material fluente. Propriedades associadas com o material no conduto, tal como fluxo de massa, densidade e semelhantes, podem ser determinadas processando sinais de medição recebidos de transdutores de movimento associados com o conduto. Os modos de vibração do sistema cheio com material vibratório geralmente são afetados pelas características combinadas de massa, enrijecimento, e amortecimento do conduto contentor e o material contido no mesmo.
Um medidor de fluxo de massa Coriolis típico inclui um ou mais condutos que estão conectados em linha em uma tubulação ou outro sistema de transporte e material de transporte, por exemplo, fluidos, pastas fluidas e semelhantes, no sistema. Cada conduto pode ser visto como tendo um conjunto de modos de vibração naturais, incluindo, por exemplo, modos de flexão simples, torcional, radial, lateral, e acoplados. Em uma aplicação típica de medição de fluxo de massa Coriolis, um conduto é excitado em um ou mais modos de vibração à medida que o material flui através do conduto, e movimento do conduto é medido em pontos espaçados ao longo do conduto. Excitação é tipicamente provida por um atuador, por exemplo, um dispositivo eletromecânico, tal como um acionador tipo bobina de voz, que perturba o conduto de uma maneira periódica. Taxa de fluxo de massa pode ser determinada medindo atraso de tempo ou diferenças de fase entre movimentos nas localidades de transdutor. Densidade do material de fluxo pode ser determinada de uma frequência de uma resposta vibracional do medidor de fluxo. Dois de tais transdutores (ou sensores de desvio) são tipicamente empregados a fim de medir uma resposta vibracional do conduto ou condutos de fluxo e estão tipicamente localizados em posições à montante e à jusante do atuador. Os dois sensores de desvio são geralmente conectados a instrumentação eletrônica por cabeamento, tal como por dois pares independentes de fios. A instrumentação recebe sinais dos dois sensores de desvio e processa os sinais a fim de derivar medições de fluxo.
Em operação, os tubos de fluxo são acionados fora de fase com respeito a cada outro. A força de acionamento é gerada por um acionador eletromecânico que gera vibrações fora de fase dos tubos de fluxo em sua frequência de ressonância natural. Para fins de discussão, os tubos de fluxo podem ser referidos como sendo conduzidos em um plano vertical pelo acionador. Essas vibrações verticais são relativamente grandes uma vez que elas estão no primeiro modo de flexão fora de fase dos tubos de fluxo e elas são acionadas em sua frequência de ressonância.
As deflexões de Coriolis dos tubos de fluxo vibratórios com fluxo de material também ocorrem no mesmo plano vertical como as vibrações de acionamento. As deflexões de Coriolis ocorrem na frequência de acionamento, mas as deflexões de tubo têm o formato de um modo de flexão com uma frequência mais elevada. Portanto, a amplitude das deflexões de Coriolis é consideravelmente menor que as vibrações de frequência de acionamento de tubo de fluxo de amplitude. Mesmo que a amplitude da resposta de Coriolis seja relativamente pequena, é a resposta de Coriolis que gera os sinais de saída de desvio que são processados pela eletrônica de medidor para gerar a taxa de fluxo de massa desejada e outras informações pertinentes para o material fluente. Muitos medidores de fluxo Coriolis são capazes de obter um erro de saída de cerca de 0,15% ou menor. No entanto, a fim de conseguir essa precisão, ruído e sinais não desejados devem ser minimizados.
Na operação de um medidor de fluxo Coriolis, os sinais induzidos nos desvios compreendem não apenas pequenos sinais de resposta de Coriolis de amplitude desejada, mas também compreendem sinais indesejados que são aplicados para o circuito de processamento junto com os sinais de resposta de Coriolis desejados. Estes sinais indesejados prejudicam a capacidade do circuito de processamento para gerar sinais de saída precisos.
Os sinais de desvio indesejados podem ser causados por ruído de ambiente do meio circundante. Ruído de ambiente pode ser devido a uma proximidade do maquinário e semelhantes. Pode também ser causado por vibrações na tubulação à qual o medidor de fluxo Coriolis é conectado. Ruído de ambiente pode ser superado pela própria montagem do medidor de fluxo para isolá-lo das vibrações externas. O ruído de vibrações de tubulação conectada pode ser superado pelo isolamento apropriado do medidor de fluxo da tubulação.
Outra fonte para sinais indesejados são as vibrações indesejadas no medidor de fluxo. Essas vibrações indesejadas são mais difíceis de superar e podem ser minimizadas, mas geralmente não podem ser eliminadas melhorando o projeto de medidor de fluxo.
A maioria dos medidores de fluxo vibratório tem vários formatos de modo que resultam do acionamento do medidor de fluxo em sua frequência ’ 25 ressonante. Um medidor de fluxo típico pode ter modos vibracionais que são caracterizados pelos seus formatos como a seguir:
Flexão em fase (IPB)
Lateral em fase (IPL)
Flexão fora de fase (Acionamento)
Lateral fora de fase (OPL)
A flexão fora de fase é geralmente o modo de acionamento desejado enquanto os outros são tipicamente modos indesejados. Os modos acima mencionados são inerentes à maioria de medidores de fluxo vibratórios, incluindo medidores de fluxo Coriolis. A frequência desses modos geralmente muda com a densidade do material fluente. Quando um modo muda frequência, ocorre um potencial para interação entre modos de vizinhança que podem levar o medidor de fluxo a tomar-se instável e produzir dados de saída incorretos. Como mencionado acima, o modo que é desejado e usado para gerar a informação de saída desejada do medidor de fluxo é o modo de acionamento de flexão fora de fase. É esse modo que gera as forças de Coriolis. A resposta de Coriolis resultante é detectada pelos desvios, que geram os sinais que são usados para fornecer a informação de saída de medidor de fluxo.
As vibrações de lateral em fase e lateral fora de fase podem criar um problema quando processando os sinais recebidos pelos desvios representando as forças de Coriolis. As vibrações de modo lateral são tipicamente desviadas do plano de acionamento. As vibrações de modo lateral são geralmente substancialmente perpendiculares às vibrações de modo de acionamento. O plano lateral é substancialmente transversal à oscilação aplicada.
Um método de minimizar os efeitos adversos das duas diferentes frequências laterais consiste em aumentar a separação entre a frequência de modo de acionamento e as frequências laterais indesejadas. Se esses sinais de modo lateral indesejados têm amplitude excessiva e/ou estão próximos à frequência do sinal de resposta de Coriolis, o circuito de processamento eletrônico pode ser incapaz de processar o sinal de Coriolis para gerar informação de saída tendo a precisão desejada.
Pode ser apreciado a partir do acima que é um problema no projeto e operação de medidores de fluxo Coriolis minimizar o impacto adverso de sinais gerados por modos indesejados de vibração de modo que o processamento do sinal de resposta de Coriolis e a precisão de saída do sinal de saída do medidor de fluxo não sejam comprometidos.
Foram realizadas várias abordagens na técnica anterior que tentaram aumentar a separação da frequência de modo de acionamento e a frequência de modo lateral. Uma tal abordagem é apresentada na patente US 6.314.820 cedida ao presente requerente. A patente ‘820 incorpora estabilizadores de modo lateral que deslizam sobre o tubo de fluxo e incluem extensões que se estendem para dentro para enrijecer a porção lateral do tubo de fluxo para elevar a frequência de vibração lateral. Os estabilizadores são mantidos usando uma barra de equilíbrio. Embora o método descrito na patente ‘820 forneça resultados apropriados, requer-se um número excessivo de peças além da barra de equilíbrio. Além disso, embora os estabilizadores de modo lateral possam ser implementados em um projeto de tubo de fluxo curvado, eles são mais aplicáveis em projetos de tubos retos.
Outra abordagem de técnica anterior é descrita em patente US 5.115.683, que usa um suporte fixo ao tubo de fluxo próximo ao acionador em uma extremidade e fixado a uma base na outra extremidade. O suporte é flexível para permitir movimento do tubo de fluxo devido à reação de Coriolis mas limita a capacidade do tubo de fluxo de deslocar-se lateralmente. Novamente, ‘683 requer excessivo número de peças que são submetidas a dano.
Outra abordagem de técnica anterior é descrita em patente US 6.354.154, cedida ao presente requerente, que usa uma barra de equilíbrio com nervuras laterais que inibem as vibrações laterais indesejadas para elevar a frequência das vibrações laterais. A patente US 6.598.489 usa uma idéia similar que a da patente '154 mas molda as nervuras para elevar a frequência ressonante do modo de acionamento versus o modo lateral. Uma limitação de ambas, a patente ‘154 e a patente ‘489, é a exigência de uma barra de equilíbrio. Porque barras de equilíbrio são tipicamente não implementadas em medidores de fluxo de tubo de fluxo duplo, esta abordagem limitou a aplicabilidade.
Outra abordagem de técnica anterior é descrita em patente US 7.275.449 e patente US 4.781.069 ambas descrevendo o uso de placas ou braçadeiras que conectam os dois tubos de fluxo juntos de uma maneira que aumenta a frequência de modo lateral a fim de separar a mesma do modo de acionamento. Um problema com essa abordagem é que devido às placas conectarem dois tubos de fluxo separados juntos, o modo de acionamento pode também ser adversamente afetado. Isso pode ser especialmente verdadeiro para aplicações de taxa de fluxo baixa.
Portanto, existe uma necessidade na técnica para um projeto de medidor de fluxo capaz de separar pelo menos dois modos de vibração.Além disso, existe a necessidade de separar pelo menos dois modos de vibração sem requerer peças excessivas. A presente invenção resolve este e outros problemas e um avanço na técnica é alcançado.
ASPECTOS
De acordo com um aspecto da invenção, um medidor de fluxo incluindo um ou mais tubos de fluxo e um acionador adaptado para vibrar o um ou mais tubos de fluxo em uma frequência de acionamento, o tubo de fluxo compreende:
uma chapa de gusset acoplada a e estendendo-se ao longo do tubo de fluxo tal que a separação de frequência entre a frequência de acionamento e pelo menos uma segunda frequência de vibração é aumentada.
Preferivelmente, a chapa de gusset estende-se ao longo de uma porção do tubo de fluxo.
Preferivelmente, a chapa de gusset estende-se ao longo substancialmente de todo o tubo de fluxo.
Preferivelmente, a chapa de gusset acopla duas ou mais porções do tubo de fluxo juntas.
Preferivelmente, a pelo menos segunda frequência de vibração compreende um modo de vibração lateral.
Preferivelmente, a chapa de gusset é acoplada ao tubo de fluxo tal que uma porção do tubo de fluxo é enrijecida.
Preferivelmente, a chapa de gusset é adaptada para elevar uma frequência de um modo de vibração lateral.
Preferivelmente, a chapa de gusset é formada coma uma parte integrante do tubo de fluxo.
De acordo com outro aspecto da invenção, um medidor de fluxo incluindo um ou mais tubos de fluxo e um acionador adaptado para vibrar o um ou mais tubos de fluxo em uma frequência de acionamento, o tubo de fluxo compreende:
uma chapa de gusset acoplada a e estendendo-se ao longo do tubo de fluxo tal que uma porção do tubo de fluxo é enrijecida.
Preferivelmente, a chapa de gusset estende-se ao longo de uma porção do tubo de fluxo.
Preferivelmente, a chapa de gusset estende-se substancialmente ao longo de todo o tubo de fluxo.
Preferivelmente, a chapa de gusset acopla duas ou mais porções do tubo de fluxo juntas.
Preferivelmente, a chapa de gusset é adaptada para aumentar a separação de frequência entre dois ou mais modos de vibração.
Preferivelmente, a chapa de gusset é adaptada para aumentar uma separação entre uma frequência da vibração de acionamento e uma frequência de uma vibração lateral.
Preferivelmente, a chapa de gusset é adaptada para elevar uma frequência de uma vibração lateral.
Preferivelmente, a chapa de gusset compreende uma porção integrante do tubo de fluxo.
De acordo com um aspecto da invenção, um método para aumentar uma separação entre duas ou mais frequências de vibração de um medidor de fluxo vibratório incluindo um ou mais tubos de fluxo e um acionador configurado para vibrar o um ou mais tubos de fluxo em uma frequência de acionamento em um plano de acionamento, o método compreende as etapas de:
acoplar uma chapa de gusset ao tubo de fluxo, tal que a separação entre duas ou mais frequências de vibração é aumentada.
Preferivelmente, a etapa de acoplar a chapa de gusset ao tubo de fluxo compreende estender a chapa de gusset ao longo de uma porção do tubo de fluxo.
Preferivelmente, a etapa de acoplar a chapa de gusset ao tubo de fluxo compreende estender a chapa de gusset ao longo de substancialmente todo o comprimento do tubo de fluxo.
Preferivelmente, a etapa de acoplar a chapa de gusset ao tubo de fluxo compreende acoplar duas ou mais porções do tubo de fluxo juntas.
Preferivelmente, as duas ou mais frequências de vibração compreendem a frequência de acionamento e uma frequência de vibração lateral.
Preferivelmente, a etapa de acoplar a chapa de gusset ao tubo de fluxo compreende acoplar a chapa de gusset a duas ou mais porções do tubo de fluxo tal que a frequência de um modo de vibração é aumentada.
Preferivelmente, a etapa de acoplar a chapa de gusset ao tubo de fluxo compreende acoplar a chapa de gusset a duas ou mais porções do tubo de fluxo tal que uma porção do tubo de fluxo é enrijecida.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
FIG. 1 mostra um medidor de fluxo de técnica anterior.
FIG. 2 mostra um medidor de fluxo incluindo chapas de gusset acopladas às flexões exteriores do tubos de fluxo de acordo com uma forma de realização da invenção.
FIG. 3 mostra um medidor de fluxo incluindo chapas de gusset acopladas às flexões interiores dos tubos de fluxo de acordo com outra forma de realização da invenção.
FIG. 4 mostra um medidor de fluxo incluindo chapas de gusset acopladas às flexões interiores e exteriores dos tubos de fluxo de acordo com outra forma de realização da invenção.
FIG. 5 mostra um medidor de fluxo incluindo uma chapa de gusset simples acoplando três porções retas dos tubos de fluxo de acordo com outra forma de realização da invenção.
FIG. 6 mostra um medidor de fluxo incluindo chapas de gusset acopladas através das flexões exteriores do tubos de fluxo de acordo com outra forma de realização da invenção.
FIG. 7 mostra um medidor de fluxo incluindo chapas de gusset acopladas a uma porção reta e uma porção flexionada dos tubos de fluxo de acordo com uma forma de realização da invenção.
FIG. 8 mostra um medidor de fluxo de tubo reto incluindo chapas de gusset acopladas ao tubo de fluxo de acordo com uma forma de realização da invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
FIGS. 1 - 8 e a seguinte descrição descrevem exemplos específicos para ensinar aos versados na técnica como realizar e usar o melhor modo da invenção. Para o propósito de ensinar princípios inventivos, alguns aspectos convencionais foram simplificados ou omitidos. Os versados na técnica apreciarão variações destes exemplos que estão dentro do escopo da invenção. Os versados na técnica apreciarão que os aspectos descritos abaixo podem ser combinados de várias formas para formar múltiplas variações da invenção. Como um resultado, a invenção não é limitada aos exemplos específicos descritos abaixo, mas apenas pelas reivindicações e equivalentes.
FIG. 1 mostra um medidor de fluxo 10 de acordo com a técnica anterior. O medidor de fluxo 10 pode compreender um medidor de fluxo Coriolis, por exemplo. O medidor de fluxo 10 compreende um flange de entrada 101 e um flange de saída 101’. O medidor de fluxo 10 é adaptado para ser conectado a uma tubulação de fluido ou semelhantes através de flanges de entrada e saída 101, 101’. A medida que o fluido entra no flange de entrada 101, ele é desviado em duas correntes separadas por coletor 102. O fluido é separado e entra em um dos tubos de fluxo 103 ou 103’. À medida que o fluido de processo sai dos tubos de fluxo 103, 103’, o coletor 102’ recombina o fluido de processo antes de sair através do coletor 101’ de saída. O medidor de fluxo 10 também inclui um acionador 104, que compreende um magneto 104A e uma montagem de bobina 104B. Similarmente, o medidor de fluxo 10 inclui um primeiro sensor de desvio 105 e um segundo sensor de desvio 106, que compreendem um magneto 105A (não mostrado), 106A, e uma montagem de bobina 105B, 106B.
Os tubos de fluxo 103, 103’ podem geralmente ser separados nas seções seguintes. No entanto, deve ser apreciado que as seções descritas são meramente para o propósito de entendimento conforme o tubo de fluxo 103, 103’ é tipicamente formado como um componente contínuo simples. Além disso, as seções referem-se a um tubo de fluxo em formato de U como mostrado nas figuras. No entanto, deve ser entendido que a presente invenção é 5 igualmente aplicável a tubos de fluxo retos (Ver FIG. 8). Além disso, embora o medidor de fluxo tenha sido mostrado como um medidor de fluxo de tubo de fluxo duplo, deve ser entendido que a invenção é igualmente aplicável a um medidor de fluxo de tubo de fluxo único. Portanto, a presente invenção não deve ser limitada às formas de realização mostradas nas figuras, mas ao invés 10 disso os versados na técnica reconhecerão variações que estão dentro do escopo das reivindicações.
Uma primeira flexão 151, 15 Γ conectada uma primeira porção reta 150, 150’ a uma segunda porção reta 152, 152’. Uma segunda flexão 153, 153’ conecta a segunda porção reta 152, 152’ a uma terceira porção reta 154, 15 154’. Uma terceira flexão 155, 155’ conecta a terceira porção reta 154, 154’ a uma quarta porção reta 156, 156’. Uma quarta flexão 157, 157’ conecta a quarta porção reta 156, 156’ a uma quinta porção reta 158, 158’. Deve ser apreciado que outras configurações são geralmente conhecidas na técnica e, portanto, a presente invenção não deve ser limitada a requerer todas as porções 20 discutidas acima. Ademais, a invenção pode ser implementada em tubos de fluxo tendo mais seções que as listadas acima.
Em operação, um sinal de acionamento é enviado à bobina de acionamento 104B através de condutor 110 por eletrônica de medidor 20. O sinal de acionamento leva os tubos de fluxo 103, 103’ a vibrar em um plano de 25 acionamento. O plano de acionamento é definido pelos tubos de fluxo 103, 103’ vibrando em tomo dos eixos de flexão W, W’, respectivamente. Os eixos W, W’ são parcialmente definidos usando uma pluralidade de barras de reforço 120-123, que limitam a área ativa do medidor de fluxo 10. Os tubos de fluxo vibratórios 103, 103’ induzem voltagens nos sensores de desvio 105, 106, que são enviados à eletrônica de medidor 20 através de condutores 111 e 11Γ. Eletrônica de medidor 20 produz informação de fluxo de massa, junto com outra informação tal como densidade de material com base nos sinais enviados pelos sensores de desvio 105, 106. Dispositivos de medição de temperatura tal como RTDs (não mostrados) podem também prover medições de temperatura. Eletrônica de medidor 20 pode enviar essa informação a um processo à jusante através de condutor 26.
Os tubos de fluxo 103, 103’ relativamente instáveis do medidor de fluxo 10 de técnica anterior sofrem de ruído criado por vibrações de modo lateral. As vibrações de modo lateral são tipicamente próximas às vibrações de modo de acionamento e deste modo causam excessiva interferência em sinais recebidos dos desvios 105A, 105B e 106A, 106B.
FIG. 2 mostra um medidor de fluxo 20 de acordo com uma forma de realização da invenção. Alguns dos componentes do medidor de fluxo 20, por exemplo as barras de reforço 120-123, foram omitidos para simplicidade. No entanto, deve ser entendido que na maioria das formas de realização, esses componentes estão incluídos. Embora o medidor de fluxo 20 seja mostrado como um medidor de fluxo Coriolis, deve ser entendido que a presente invenção pode também tão facilmente ser implementada em outros medidores de fluxo vibratório em que faltam as capacidades de medição de fluxo de massa de um medidor de fluxo Coriolis. Portanto, a presente invenção não é limitada a medidores de fluxo Coriolis, mas ao invés disso, ela pode compreender outros medidores de fluxo vibratório tais como densitômetros vibratórios, por exemplo.
Além dos componentes incluídos no medidor de fluxo 10 da técnica anterior, o medidor de fluxo 20 de acordo com uma forma de realização da invenção inclui uma ou mais chapas de gusset 260. A uma ou mais chapas de gusset 260 podem ser acopladas aos tubos de fluxo 103, 103’. A uma ou mais chapas de gusset 260 podem estender-se ao longo dos tubos de fluxo 103, 103’. A uma ou mais chapas de gusset 260 podem estender-se ao longo de uma porção dos tubos de fluxo 103, 103’, ou altemativamente, as chapas de gusset 260 podem estender-se substancialmente ao longo de todo o tubo de fluxo. A discussão que segue apenas discute as chapas de gusset 260 sendo acopladas ao primeiro tubo de fluxo 103 para o propósito de clareza; no entanto, deve ser apreciado que em muitas formas de realização ambos tubos de fluxo 103 e 103’ podem incluir uma ou mais chapas de gusset 260.
De acordo com uma forma de realização da invenção, o medidor de fluxo 20 inclui uma ou mais chapas de gusset 260 acopladas a e estendendose ao longo do tubo de fluxo 103. A uma ou mais chapas de gusset 260 podem ser acopladas a e estender-se ao longo de uma porção do tubo de fluxo 103, por exemplo. Na forma de realização mostrada em FIG. 2, as chapas de gusset 260 são acopladas a e estendem-se ao longo de mais de uma porção do tubo de fluxo 103. De acordo com uma forma de realização da invenção, a uma ou mais chapas de gusset 260 acoplam duas ou mais porções retas do tubo de fluxo juntas. De acordo com uma forma de realização da invenção, a uma ou mais chapas de gusset 260 são acopladas ao tubo de fluxo 103 tal que uma porção do tubo de fluxo 103 é enrijecida. De acordo com uma forma de realização da invenção, a uma ou mais chapas de gusset 260 podem ser acopladas ao tubo de fluxo 103 tal que uma separação de frequência entre dois ou mais modos de vibração é aumentada. De acordo com uma forma de realização da invenção, os dois ou mais modos de vibração podem compreender o modo de acionamento e o modo lateral. No entanto, deve ser entendido que as chapas de gusset 260 podem ser acopladas ao tubo de fluxo 103 tal que outros modos de vibração são separados. Portanto, a presente invenção não deve ser limitada a separar a frequência de vibração do modo de acionamento do modo lateral. Deve ser apreciado que, ao contrário das soluções de técnica anterior, as chapas de gusset 260 da presente invenção podem ser acopladas ao tubo de fluxo 103 sem ser acopladas a componentes adicionais do medidor de fluxo 20. Portanto, a presente invenção pode vantajosamente simplificar a construção de medidor de fluxo enquanto separando a frequência entre dois ou mais modos de vibração.
Em algumas formas de realização, as chapas de gusset 260 podem separar a frequência de modo lateral da frequência de modo de acionamento elevando a frequência de modo lateral. De acordo com uma forma de realização da invenção, a frequência de modo lateral do tubo de fluxo 103 é elevada enrijecendo o tubo de fluxo 103 na direção lateral usando as chapas de gusset 260. Este enrijecimento aumenta a frequência de modo lateral sem substancialmente afetar a frequência de modo de acionamento. Posicionando as chapas de gusset 260 nas flexões 151, 157 do tubo de fluxo 103, o enrijecimento de tubo de fluxo no plano lateral é afetado mais do que o enrijecimento no plano de acionamento.
Embora o enrijecimento de modo lateral do tubo de fluxo 103 possa ser aumentado aumentando a espessura do tubo de fluxo 103, tal aumento provavelmente também aumentaria o enrijecimento no plano de acionamento do mesmo modo. Portanto, tal aumento na espessura do tubo de fluxo 103 não resultaria em um aumento substancial na separação de modo. Além disso, isso é indesejável pois mais energia é requerida para vibrar o tubo de fluxo para gerar uma medição.
As chapas de gusset 260 podem ser acopladas usando métodos geralmente conhecidos na técnica incluindo, mas não limitados a, brasagem, soldagem, colagem, etc. Embora as chapas de gusset 260 sejam mostradas como sendo brasadas nos tubos de fluxo 103 usando material de brasagem 261, deve ser entendido que o método particular usado para acoplar as chapas de gusset 260 ao tubo de fluxo 103 não é importante para os propósitos da presente invenção e portanto, não devem limitar o escopo da presente invenção. Ademais, deve ser entendido que as chapas de gusset 260 podem ser formadas coma uma parte integrante dos tubos de fluxo 103, 103’. Por exemplo, é conhecido formar um medidor de fluxo de plástico usando uma técnica de moldagem como descrito nas patentes US 6.450.042 e 6.904.667, por exemplo. Portanto, as chapas de gusset 260 podem ser formadas enquanto moldando os tubos de fluxo.
Preferivelmente, as chapas de gusset 260 são formadas de um material substancialmente rígido tal que as chapas de gusset 260 fornecem um efeito de enrijecimento no tubo de fluxo 103. Portanto, de acordo com uma forma de realização da invenção, as chapas de gusset 260 são formadas de um material tendo um enrijecimento pelo menos tão elevado quando o material de tubo de fluxo. Deve ser entendido que as chapas de gusset 260 não devem ser formadas de um material tendo um enrijecimento tão elevado quanto o tubo de fluxo 103, no entanto, chapas de gusset tendo um enrijecimento menor que os tubos de fluxo 103, 103’ podem não prover tanta separação de frequência entre modos de vibração. Portanto, deve ser apreciado que a separação de modo desejado pode ser controlada, em alguma extensão, baseado no material particular escolhido para as chapas de gusset 260. Ademais, a separação de modo de vibração pode ser controlada ajustando o tamanho das chapas de gusset 260.
De acordo com uma forma de realização da invenção, o medidor de fluxo 260 inclui uma chapa de gusset 260 acoplada à primeira porção reta 150 e à segunda porção reta 152 do tubo de fluxo 103. De acordo com uma forma de realização da invenção, a chapa de gusset 260 acopla a primeira porção reta 150 à segunda porção reta 152. Além disso, a forma de realização mostrada em FIG. 2 inclui uma segunda chapa de gusset 260 que acopla a quarta porção reta 156 à quinta porção reta 158 do tubo de fluxo 103. Deve ser apreciado que ambas as chapas de gusset 260 mostradas em FIG. 2 provêem a mesma função, isto é, enrijecer o tubo de fluxo 103 na direção lateral sem substancialmente inibir movimento no plano de acionamento. Portanto, as chapas de gusset 260 podem aumentar a frequência de modo lateral sem substancialmente adversamente afetar a frequência de modo de acionamento. Isso substancialmente aumenta a separação entre a frequência de modo lateral e a frequência de modo de acionamento. Deve ser apreciado que as chapas de gusset 260 podem afetar a frequência de modo de acionamento; no entanto, a frequência de modo lateral é afetada em uma maior extensão. Além disso, as chapas de gusset 260 mostradas em FIG. 2 são mostradas como sendo acopladas às flexões exteriores 151, 157. Isso pode aumentar o enrijecimento do tubo de fluxo 103 e, deste modo, aumentar a frequência da vibração de modo lateral. No entanto, como descrito abaixo, as chapas de gusset 260 podem estender-se através das flexões ao invés de serem acopladas às flexões.
FIG. 3 mostra o medidor de fluxo 20 de acordo com outra forma de realização da invenção. A forma de realização mostrada na FIG. 3 inclui chapas de gusset 260 similares às chapas de gusset 260 mostradas em FIG. 2, com a exceção da colocação das chapas de gusset 260. As chapas de gusset 260 de FIG. 3 são acopladas às flexões interiores 153, 155 do tubo de fluxo 103 ao invés das flexões exteriores 151, 157 como mostrado em FIG. 2. As chapas de gusset 260 mostradas em FIG. 2 são acopladas à segunda porção reta 152, à segunda flexão 153, e à terceira porção reta 154 do tubo de fluxo 103. Além disso, uma segunda chapa de gusset 260 é acoplada à terceira porção reta 154, à terceira flexão 155, e à quarta seção reta 155 do tubo de fluxo 103. Portanto, a primeira chapa de gusset 260 mostrada em FIG. 3 acopla a segunda porção reta 152 à terceira porção reta 154 enquanto a segunda chapa de gusset 260 acopla a terceira porção reta 154 à quarta porção reta 156. Porque as chapas de gusset 260 mostradas em FIG. 3 estendem-se através de uma flexão 153, 155, as chapas de gusset 160 são aptas a substancialmente aumentar a frequência de modo lateral para separá-la da frequência de modo de acionamento.
FIG. 4 mostra o medidor de fluxo 20 de acordo com outra forma de realização da invenção. De acordo com a forma de realização mostrada na FIG. 4, o medidor de fluxo 20 inclui chapas de gusset 260 acopladas através de cada uma das flexões 151, 153, 155, 157 no tubo de fluxo 103. Provendo chapas de gusset 260 em cada uma das flexões 151, 153, 155, 157 pode-se maximizar o enrijecimento na direção lateral assim aumentando a frequência de modo lateral em mais do que nas formas de realização mostradas em FIGS. 2 ou 3. Portanto, a forma de realização mostrada na FIG. 4 pode proporcionar maior separação entre a frequência de modo lateral e a frequência de modo de acionamento que as formas de realização previamente descritas.
FIG. 5 mostra o medidor de fluxo 20 de acordo com outra forma de realização da invenção. O medidor de fluxo 20 em FIG. 5 provê uma chapa de gusset simples 260 que se estende substancialmente completamente através da terceira porção 154 do tubo de fluxo 103 assim acoplando a segunda porção 152 com a quarta porção 156. A chapa de gusset 260 mostrada em FIG. 5 substancialmente elimina a necessidade de duas chapas de gusset, como mostrado nas formas de realização antecedentes.
FIG. 6 mostra o medidor de fluxo 20 de acordo com outra forma de realização da invenção. De acordo com a forma de realização mostrada na FIG. 6, as chapas de gusset 260 acoplam duas porções do tubo de fluxo 103, 103’ juntas sem acoplar as seções de flexão 151, 157. Portanto, apenas as extremidades da chapa de gusset 260 são acopladas ao tubo de fluxo 103. Essa configuração deixa um espaço 670 próximo das flexões 151, 157. No entanto, devido a duas porção retas do tubo de fluxo 103 estarem acopladas juntas, o tubo de fluxo 103 é enrijecido no plano lateral. Portanto, a frequência de modo lateral é substancialmente aumentada sem substancialmente afetar a frequência de modo de acionamento. Os dois modos de vibração são substancialmente separados tal que o ruído causado pela frequência de modo lateral é reduzido. Embora as chapas de gusset 260 que se estendem através das flexões sejam apenas mostradas como se estendendo através das flexões exteriores 151, 157, deve ser entendido que uma configuração similar pode ser utilizada em chapas de gusset estendendo-se através das flexões interiores 153, 155.
FIG. 7 mostra o medidor de fluxo 20 de acordo com outra forma de realização da invenção. De acordo com a forma de realização mostrada na FIG. 7, as chapas de gusset 260 são acopladas a apenas uma porção reta simples e a uma porção de uma porção de flexão. Por exemplo, uma primeira chapa de gusset 260 é mostrada acoplada à primeira flexão 151 e à segunda porção reta 152. No entanto, a primeira chapa de gusset 260 mostrada não é acoplada à primeira porção reta 150. Similarmente, uma segunda chapa de gusset 260 é mostrada como sendo acoplada à quarta porção reta 156 e à quarta seção de flexão 157. No entanto, a segunda chapa de gusset 260 não é acoplada à quinta porção reta 158. Em certas formas de realização, estas chapas de gusset tendo tamanho reduzido podem prover um aumento apropriado em enrijecimento tal que as frequências entre dois modos de vibração são apropriadamente separadas. Portanto, deve ser entendido que apesar das chapas de gusset 260 serem ainda acopladas a duas porções do tubo de fluxo, as duas porções podem não precisar ser duas porções retas de modo a prover separação de frequência apropriada.
FIG. 8 mostra um medidor de fluxo 20 de acordo com outra forma de realização da invenção. Na forma de realização mostrada na FIG. 8, o medidor de fluxo 20 compreende uma configuração de tubo de fluxo reta. O medidor de fluxo 20, como mostrado na FIG. 8, inclui um tubo de fluxo reto 103, uma caixa de medidor de fluxo 801, uma barra de equilíbrio 802, e chapas de gusset 260. De acordo com a forma de realização mostrada, o acionador 104 pode ser acoplado ao tubo de fluxo 103 e à barra de equilíbrio 802. Os sensores de desvio 105, 106 podem detectar as vibrações resultantes como discutido acima. Embora não mostrado, deve ser apreciado que o acionador 104 e sensores de desvio 105, 106 podem ser acoplados à eletrônica de medidor, como discutido acima.
De acordo com a forma de realização mostrada na FIG. 8, as chapas de gusset 260 podem ser acopladas ao tubo de fluxo 103 e estendem-se ao longo do tubo de fluxo 103. Na forma de realização mostrada, o medidor de fluxo 20 compreende quatro chapas de gusset 260 separadas, cada uma das mesmas estendendo-se ao longo de uma porção do tubo de fluxo 103. As chapas de gusset 260 podem ser dimensionadas e posicionadas para aumentar uma separação de frequência entre dois ou mais modos de vibração, como discutido acima. De acordo com outra forma de realização da invenção, o medidor de fluxo 20 pode incluir uma chapa de gusset 260 simples que se estende substancialmente ao longo do tubo de fluxo 103 completo. Em algumas formas de realização, os sensores de vibração, incluindo o acionador 104 e sensores de desvio 105, 106 podem ser acoplados às chapas de gusset 260 ao invés de diretamente ao tubo de fluxo 103.
A presente invenção como descrita acima provê um medidor de fluxo com modo de separação aumentado. Em algumas formas de realização, os dois modos separados compreendem o modo de acionamento e o modo lateral. De acordo com essa forma de realização, a frequência de modo lateral é aumentada com relação à frequência de modo de acionamento provendo uma ou mais chapas de gusset 260. A uma ou mais chapas de gusset 260 enrijecem o tubo de fluxo 103 no plano lateral, assim aumentando a frequência de modo lateral.
As descrições detalhadas das formas de realização acima não são descrições exaustivas de todas as formas de realização contempladas pelos inventores como dentro do escopo da invenção. Na verdade, versados na técnica reconhecerão certos elementos das formas de realização acima descritas que podem ser combinados ou eliminados de forma ampla para criar outras formas de realização, e tais outras formas de realização estão dentro do escopo 5 e ensinamentos da invenção. Também será aparente para os versados na técnica que as formas de realização acima descritas podem ser combinadas em completo ou em parte para criar formas de realização adicionais dentro do escopo e ensinamentos da invenção.
Deste modo, embora formas de realização específicas de, e 10 exemplos para, a invenção sejam descritos aqui para propósitos ilustrativos, várias modificações equivalentes são possíveis dentro do escopo da invenção, conforme os versados na técnica relevante reconhecerão. Os ensinamentos providos aqui podem ser aplicados a outros medidores de fluxo, e não apenas às formas de realização descritas acima e mostradas nas figuras anexas. Assim, o 15 escopo da invenção deve ser determinado a partir das seguintes reivindicações.
Claims (20)
1. Medidor de fluxo (20) caracterizado pelo fato de incluir um ou mais tubos de fluxo (103) e um acionador (104A, 104B) adaptado para vibrar o tubo de fluxo (103) em uma frequência de acionamento, o um ou mais tubos de fluxo (103) compreendendo:
uma chapa de gusset (260) acoplada a duas ou mais porções do tubo de fluxo (103) e estendendo-se ao longo do tubo de fluxo (103) tal que uma separação de frequência entre a frequência de acionamento e pelo menos uma segunda frequência de vibração é aumentada, em que as duas ou mais porções estão conectadas por uma flexão (151, 153, 155, 157) no tubo de fluxo (103).
2. Medidor de fluxo (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a chapa de gusset (260) estende-se ao longo de uma porção do tubo de fluxo (103).
3. Medidor de fluxo (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a chapa de gusset (260) estende-se substancialmente ao longo de todo o tubo de fluxo (103).
4. Medidor de fluxo (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo de fato de que a pelo menos segunda frequência de vibração compreende um modo de vibração lateral.
5. Medidor de fluxo (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a chapa de gusset (260) é acoplada ao tubo de fluxo (103) tal que uma porção do tubo de fluxo (103) é enrijecida.
6 Medidor de fluxo (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a chapa de gusset (260) é adaptada para elevar uma frequência de um modo de vibração lateral.
7. Medidor de fluxo (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a chapa de gusset (260) é formada como uma
Petição 870180155217, de 26/11/2018, pág. 15/17 parte integrante do tubo de fluxo (103).
8. Medidor de fluxo (20) caracterizado pelo fato de incluir um ou mais tubos de fluxo (103) e um acionador (104A, 104B) adaptado para vibrar o tubo de fluxo (103) em uma frequência de acionamento, o um ou mais tubos de fluxo (103) compreendendo:
uma chapa de gusset (260) acoplada a duas ou mais porções do tubo de fluxo (103) e estendendo-se ao longo do tubo de fluxo (103) tal que uma porção do tubo de fluxo (103) é enrijecida, em que as duas ou mais porções estão conectadas por uma flexão (151, 153, 155, 157) no tubo de fluxo (103).
9. Medidor de fluxo (20) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a chapa de gusset (260) estende-se ao longo de uma porção do tubo de fluxo (103).
10. Medidor de fluxo (20) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a chapa de gusset (260) estende-se substancialmente ao longo de todo o tubo de fluxo (103).
11. Medidor de fluxo (20) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a chapa de gusset (260) é adaptada para aumentar uma separação de frequência entre dois ou mais modos de vibração.
12. Medidor de fluxo (20) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a chapa de gusset (260) é adaptada para aumentar uma separação entre uma frequência da vibração de acionamento e uma frequência de uma vibração lateral.
13. Medidor de fluxo (20) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a chapa de gusset (260) é adaptada para elevar uma frequência de uma vibração lateral.
14. Medidor de fluxo (20) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a chapa de gusset (260) compreende uma porção
Petição 870180155217, de 26/11/2018, pág. 16/17 integrante do tubo de fluxo (103).
15. Método para aumentar uma separação entre duas ou mais frequências de vibração de um medidor de fluxo vibratório conforme definido na reivindicação 1, o método caracterizado pelo fato de compreender a etapa de:
acoplar uma chapa de gusset a duas ou mais porções do tubo de fluxo, tal que a separação entre duas ou mais frequências de vibração é aumentada, em que as duas ou mais porções estão conectadas por uma flexão no tubo de fluxo.
16. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo de fato de que etapa de acoplar a chapa de gusset ao tubo de fluxo compreende estender a chapa de gusset ao longo de uma porção do tubo de fluxo.
17. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo de fato de que a etapa de acoplar a chapa de gusset ao tubo de fluxo compreende estender a chapa de gusset substancialmente ao longo de todo o comprimento do tubo de fluxo.
18. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo de fato de que as duas ou mais frequências de vibração compreendem a frequência de acionamento e uma frequência de vibração lateral.
19. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo de fato de que a etapa de acoplar a chapa de gusset ao tubo de fluxo compreende acoplar a chapa de gusset a duas ou mais porções do tubo de fluxo de modo que a frequência de um modo de vibração é aumentada.
20. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo de fato de que a etapa de acoplar a chapa de gusset ao tubo de fluxo compreende acoplar a chapa de gusset a duas ou mais porções do tubo de fluxo tal que uma porção do tubo de fluxo é enrijecida.
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