CN101432600B - 单曲线管式科里奥利流量计的平衡结构 - Google Patents

单曲线管式科里奥利流量计的平衡结构 Download PDF

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Abstract

公开了一种科里奥利流量计，其采用扭转元件(430)的偏转来平衡单曲线流管(308)的振动。扭转元件的两个端部连接在单流管(308)的中心部分上并与其一起振动。平衡元件(432)连接在扭转元件(430)的中心部分上并在单流管(308)的相反相位上振动，从而促使扭转元件(430)在扭转过程中偏转。

Description

单曲线管式科里奥利流量计的平衡结构
发明背景
技术领域
本发明涉及流量计领域，更具体地涉及科里奥利(Coriolis)流量计。
背景技术
科里奥利流量计通常的操作是通过使一个或多个流管振动并对由来自流过流管的材料产生的科里奥利力在振动流管中引起的偏转或相差进行测量。科里奥利流量计具有多个不同的流管设计。一些流量计具有直线流管并且一些流量计具有曲线流管。一些流量计具有单个流管并且一些流量计具有两个流管。每种类型的科里奥利流量计得到研究以解决在流量计操作过程中的不同问题。所解决的问题之一是流量计在与管路***的连接点处的振动。通常流量计在其每一端部具有凸缘以使流量计可以连接在管路***内。
双管设计通常采用歧管将材料的流动分成两股物流并将两股材料物流送入两个流管内。由于流动被分成两股物流，因此流管的直径无需与管路***的直径相同。两个管通常形状对称并且相互平行安装。两个管通常以相同频率但在相反相位上振动。由于所述管对称且相互反向振动，因此振动通常在两个管连接之处相互抵消。这样形成了平衡的流量计(也就是流量计在歧管处存在很小或没有任何振动)。流过两个管的材料的密度变化等同改变两个管的质量，由此两个管的设计在大范围的材料密度内保持平衡。两个管通常在歧管处连接在一起。将不同材料的大范围分成两个相等流动对双管设计来说是一项困难的任务。将流动分流还穿过流量计形成更大的压差。另外，材料会阻塞在歧管内的分流点处。
单管设计不将流动分成两股物流。这样消除了与将流动分成两个等同物流相关的问题。由于仅存在单个振动的管，因此必须采用另一方法消除流量计在凸缘处的振动。直线单管设计采用环绕振动流管至少一部分的平衡元件。在美国专利6,401,548“科里奥利质量流动/密度传感器”中公开了一种这样的流量计。曲线单流管设计已经采用多种技术消除流量计在歧管处的振动。一种技术包括具有质量基本上高于振动管质量的支承盘，例如美国专利5,705,754“具有单测量管的科里奥利式质量流量计”。另一技术是具有相互平行的两个管，但流动材料仅穿过一个管。第二“虚”管被用作配重并在与测量管相反相位上振动。在美国专利6,666,098“振动转换器”中示出了这种技术的实例。另一技术是构建与单管相连的结构，其具有在振动管相反相位上振动的元件，例如美国专利6,484,591“具有单曲线测量管的质量流速/密度传感器”。这些方法可以形成用于给定密度的单个材料的平衡流量计。不利的是，当材料的密度改变或者测量具有不同密度的不同材料时，流量计通常不再保持平衡。
因此需要提供一种用于在材料密度范围内平衡单曲线管科里奥利流量计的***和方法。
发明内容
所公开的科里奥利流量计利用扭转元件的偏转以平衡单曲线流量的振动。扭转元件的两端与单流管的中心部分相连并与其一起振动。平衡元件连接在扭转元件的中心部分上并在单流管的相反相位上振动，从而促使扭转元件在扭转过程中偏转。
几个方面
本发明的一方面包括一种科里奥利流量计，包括：
单流管，其包括：
进口部分和出口部分，其中进口部分和出口部分轴向成直线；
连接在进口部分上的第一弯曲部分和连接在出口部分上的第二弯曲部分；
在第一弯曲部分与第二弯曲部分之间延伸的连接部分，其中连接部分的中心限定了单流管的对称轴线并且单流管关于对称轴线对称，单流管大体上被形成在一个平面上；
具有第一端部和第二端部的扭转元件，其中第一端部在第一弯曲部分附近连接在单流管的连接部分上并且第二端部在第二弯曲部分附近连接在单流管的连接部分上；
连接在扭转元件上并向单流管的连接部分的中心延伸的平衡元件，其中平衡元件大体上垂直扭转元件；
连接在平衡元件上的至少一个驱动支架，其中所述至少一个驱动支架被构造成安装驱动装置，所述驱动装置被构造成向单流管施加力；
扭转元件具有中心部分，其中扭转元件的第一端部和第二端部被构造成与单流管同相振动并且中心部分被构造成相对于单流管异相振动，由此促使扭转元件在扭转过程中沿扭转振动轴线变形。
优选地，还包括与单流管的进口部分相连的第一歧管和与单流管的出口部分相连的第二歧管；
在第一和第二歧管之间延伸的歧管隔板，歧管隔板具有外表面，歧管隔板在第一歧管附近具有穿过外表面的第一开口和在第二歧管附近穿过外表面的第二开口，其中单流管的连接部分的第一端部延伸穿过第一开口并且单流管的连接部分的第二端部延伸穿过第二开口；
与扭转振动轴线成直线并与歧管隔板的外表面相连以及与扭转元件的中心部分的第二表面相连的柔性元件。
优选地，歧管隔板封闭单流管的进口部分和出口部分以及单流管的第一弯曲部分和第二弯曲部分。
优选地，歧管隔板基本上为圆柱形。
优选地，扭转振动轴线处于由单流管限定的平面上。
优选地，还包括连接在平衡元件上的传感器支承元件，其中传感器支承元件平行于扭转元件并在单流管的连接部分处于单流管对称轴线相对两侧的两个部分之间延伸，传感器支承元件被构造成将第一传感器装置固定在传感器支承元件的第一端部并将第二传感器装置固定在传感器支承元件的第二端部。
优选地，还包括连接在扭转元件上的保护键，其中保护键垂直于扭转元件，从扭转元件远离单流管向下延伸，与单流管的对称轴线成直线，并且保护键被构造成消除第一和第二歧管中的任何残余运动。
优选地，保护键是具有大体上矩形形状的平板，矩形形状的长轴线垂直于扭转元件。
优选地，扭转元件是平行于扭转振动轴线的大体上平板并且扭转元件的第一端部弯曲，使得第一端部在扭转元件的第一端部与单流管的连接部分相连的位置垂直于单流管的连接部分，并且扭转元件的第二端部弯曲，使得第二端部在扭转元件的第二端部与单流管的连接部分相连的位置垂直于单流管的连接部分。
优选地，单流管的连接部分还包括：
连接在单流管第一弯曲部分上的第一直线部分和连接在单流管第二弯曲部分上的第二直线部分；
连接在第一直线部分和第二直线部分上并在它们之间延伸的弯曲顶部。
优选地，单流管的平衡元件是具有梯形形状的大体上平板，梯形的宽端部沿扭转振动轴线连接在扭转元件上。
优选地，平衡元件被构造成沿单流管的对称轴线具有高弯曲刚度。
优选地，流管的刚度以及扭转元件和平衡元件的刚度得到调节，使得流管以及扭转元件和平衡元件的异相振动固有频率比同相固有频率高得多。
本发明的另一方面包括一种对具有单曲线流管的科里奥利流量计进行平衡的方法，包括：
将单曲线流管悬挂在科里奥利流量计的两个端部之间，其中单曲线流管的两个弯曲部分未得到支承并且两个弯曲部分处于单曲线流管的对称轴线的相对两侧；
使扭转元件的两个端部关于单曲线流管的对称轴线对称布置并比单曲线流管的两个弯曲部分更靠近对称轴线的两个点上与单曲线流管相连；
在单曲线流管与均衡结构之间产生力，使得均衡结构与单曲线流管以相同频率单在相反相位上振动并且均衡结构连接在扭转元件的中心部分，由此扭转元件的中心部分在扭转过程中沿扭转旋转轴线与平衡结构同相偏转并且扭转元件的两个端部在扭转过程中沿扭转旋转轴线与单曲线流管同相偏转。
优选地，所述方法还包括将扭转元件利用柔性元件连接在歧管隔板上并且柔性元件与扭转旋转轴线成直线。
优选地，所述方法还包括保护键与均衡结构相对地连接在扭转元件上并被构造成消除两个歧管中的任何残余运动。
本发明的另一方面包括一种对具有单曲线流管的科里奥利流量计进行平衡的方法，包括：
使单曲线流管振动；
使具有第一密度的材料流过振动的单曲线流管；
使扭转元件在扭转过程中偏转，其中扭转元件的第一端部和第二端部随着单曲线流管的振动同相偏转并且扭转元件的中心部分在扭转过程中在单曲线流管振动的相反相位上偏转，第一振动轴线形成在扭转元件的第一端部与中心部分之间的第一位置并且第二振动轴线形成在扭转元件的第二端部与中心部分之间的第二位置。
优选地，所述方法还包括使具有第二密度的材料流过单曲线流管，其中第一密度与第二密度不同并且第一振动轴线不再形成在第一位置，第二振动轴线不再形成在第二位置。
本发明的另一方面包括一种制造科里奥利流量计的方法，包括：
提供单流管，该单流管包括：
进口部分和出口部分，其中进口部分和出口部分轴向成直线；
连接在进口部分上的第一弯曲部分和连接在出口部分上的第二弯曲部分；
在第一弯曲部分与第二弯曲部分之间延伸的连接部分，其中连接部分的中心限定了单流管的对称轴线并且单流管关于对称轴线对称，单流管大体上被形成在一个平面上；
将扭转元件的第一端部在第一弯曲部分附近连接在单流管的连接部分上并且将扭转元件的第二端部在第二弯曲部分附近连接在单流管的连接部分上；
将平衡元件连接在扭转元件的第一侧面，其中平衡元件向单流管的连接部分的中心延伸，并且平衡元件定向在流过的平面上；
将至少一个驱动支架连接在平衡元件上，其中所述至少一个驱动支架被构造成安装驱动装置，所述驱动装置被构造成向单流管施加力；
具有中心部分的扭转元件，其中扭转元件的第一端部和第二端部被构造成与单流管同相振动并且中心部分被构造成相对于单流管异相振动，由此促使扭转元件在扭转过程中沿扭转振动轴线变形。
优选地，所述方法还包括将第一歧管与单流管的进口部分相连并且使第二歧管与单流管的出口部分相连；
将歧管隔板连接在第一与第二歧管之间，歧管隔板具有外表面，歧管隔板具有穿过第一歧管附近的外表面的第一开口和穿过第二歧管附近的外表面的第二开口，其中单流管的连接部分的第一端部延伸穿过第一开口并且单流管的连接部分的第二端部延伸穿过第二开口；
将柔性元件连接在歧管隔板的外表面上和扭转元件上，其中柔性元件与扭转振动轴线成直线。
优选地，所述方法还包括歧管隔板封闭单流管的进口部分和出口部分以及单流管的第一弯曲部分和第二弯曲部分。
优选地，所述方法还包括歧管隔板基本上为圆柱形。
优选地，所述方法还包括扭转振动轴线沿扭转元件的中心部分的长度在单流管在第一弯曲部分附近的连接部分与单流管在第二弯曲部分附近的连接部分之间延伸。
优选地，所述方法还包括将传感器支承元件连接在平衡元件上，其中传感器支承元件与扭转元件平行与扭转元件平行并在单流管对称轴线的相对两侧的单流管连接部分的两个区段之间延伸，传感器支承元件被构造成将第一传感器装置固定在传感器支承元件的第一端部并将第二传感器装置固定在传感器支承元件的第二端部。
优选地，所述方法还包括将保护键连接在扭转元件上，其中保护键垂直于扭转元件，从扭转元件远离平衡元件向下延伸，并在单流管的平面上成直线，保护键被构造成消除第一和第二歧管中的任何残余运动。
优选地，所述方法还包括保护键是大体上为矩形的平板，矩形的长轴线垂直于扭转元件。
优选地，所述方法还包括扭转元件是大体上平行于扭转振动轴线的平板并且扭转元件的第一端部弯曲，使得第一端部在扭转元件的第一端部与单流管的连接部分相连的位置垂直于单流管的连接部分并且扭转元件的第二端部弯曲，使得第二端部在扭转元件的第二端部与单流管的连接部分相连的位置垂直于单流管的连接部分。
优选地，所述方法还包括单流管的连接部分还包括：
连接在单流管的第一弯曲部分上的第一直线部分和连接在单流管的第二弯曲部分上的第二直线部分；
连接在第一直线部分和第二直线部分上并在它们之间延伸的曲线顶部。
优选地，所述方法还包括单流管的平衡元件是大体上为梯形的平板，梯形的宽端部沿扭转振动轴线连接在扭转元件上。
优选地，所述方法还包括平衡元件被构造成沿单流管的对称轴线具有高弯曲刚度。
优选地，所述方法还包括流管的刚度以及扭转元件和平衡元件的刚度得到调节，使得管以及扭转元件和平衡元件的异相振动固有频率比同相固有频率高得多。
附图说明
图1是在本发明的示例性实施方式中外壳去除的科里奥利流量计100的示意图。
图2是在本发明的示例性实施方式中具有外壳的科里奥利流量计200的示意图。
图3是在本发明的示例性实施方式中单曲线流管308的示意图。
图4是在本发明的示例性实施方式中科里奥利流量计400的示意图。
图5是在本发明的示例性实施方式中科里奥利流量计500的局部横截面示意图。
图6a是在本发明的示例性实施方式中处于非偏转状态的科里奥利流量计600的简化端视图。
图6b是在本发明的示例性实施方式中科里奥利流量计600在振动过程中处于放大的位移的简化端视图。
图7a是在本发明的示例性实施方式中处于非偏转状态的扭转元件730的简化示意图。
图7b是在本发明的示例性实施方式中处于偏转状态的扭转元件730的简化示意图。
图8是在本发明的示例性实施方式中科里奥利流量计的一端的横截面图。
具体实施方式
图1-7和以下描述示出了具体实例以教导本领域技术人员如何获得和利用本发明的最佳实施方式。为了教导本发明的原理，一些常规内容已经得到简化或省略。本领域技术人员将会认识到通过这些实例做出的变化落入本发明的范围内。本领域技术人员将会认识到下文所述的特征可以通过多种方式组合以形成本发明的多种变形。因此，本发明并不局限于下文所述的具体实例，而是仅由权利要求和它们的等效方案进行限定。
图1是在本发明示例性实施方式中科里奥利流量计100的示意图。科里奥利流量计100包括进口凸缘102、出口凸缘104、进口154、出口歧管152、歧管隔板106、单曲线流管108和平衡结构110。进口和出口凸缘(102和104)被用于将科里奥利流量计100连接到管路***(未示出)内。进口和出口凸缘(102和104)通常具有螺栓孔，但为了简化未示出具有螺栓孔。进口和出口歧管(152和154)被紧固在歧管隔板106的任意一端。歧管隔板106通常为圆柱形，但还可以被形成为具有其它横截面，例如矩形横截面。单流管108的每个端部装配在进口和出口歧管(152和154)上的开口内。采用软连接(未示出)使单曲线流管108的端部与两个歧管(152和154)接合。单流管108的曲线部分穿过歧管隔板106每一端部的开口在歧管隔板106的外表面上延伸。平衡结构110在两个连接点处与单流管108相连。两个连接点位于单流管108任意一端附近，单流管108靠近该位置在歧管隔板106外部延伸。平衡结构110悬挂在单流管108上两个连接点之间并定位在单流管108与歧管隔板106之间。在操作中，防护罩连接在歧管隔板上并保护单曲线流管和平衡结构免受损坏。图2是在本发明的示例性实施方式中科里奥利流量计200的示意图。科里奥利流量计200包括进口凸缘202、出口凸缘204、进口歧管254、出口歧管252、歧管隔板206和外壳212。
图3是在本发明示例性实施方式中的单曲线流管308的示意图。单曲线流管308包括进口部分312、出口部分314、第一弯曲部分316、第二弯曲部分318、第一直线部分320、第二直线部分322和弯曲顶部324、进口部分312和出口部分314轴向成直线并分别连接进口和出口歧管(未示出)。第一弯曲部分316与进口部分312相连。第二弯曲部分318与出口部分314相连。第一直线部分320与第一弯曲部分316相连。第二直线部分322与第二弯曲部分318相连。弯曲324顶部与第一和第二直线部分(320和322)相连。弯曲顶部324可以具有圆形片段形状或者可以具有其它弯曲形状。在本发明的一种示例性实施方式(未示出)中，弯曲顶部直接与第一和第二弯曲部分(316和318)相连，由此省去了两个直线部分(320和322)。单曲线流管大体上形成在一个平面内。单曲线流管关于轴线AA对称，因此轴线AA构成了单流管的对称轴线。
图4是在本发明示例性实施方式中的科里奥利流量计400的剖面示意图。科里奥利流量计400包括歧管隔板406、流管408和平衡结构410。平衡结构410包括扭转元件430、平衡元件432、传感器支承元件434和驱动支架438。平衡结构410和流管408作为动力***起到了自由式两主体弹簧质量***的作用。
扭转元件430的每个端部连接在流管408上。该端部可以通过钎焊、焊接、粘结、夹紧或类似方式得到连接。在本发明的一种示例性实施方式中，扭转元件430的端部在流管408在歧管隔板406外表面上方延伸的位置附近与流管408相连。扭转元件430是具有两个向上倾斜端部的大体上平直的板，使得两个端部在扭转元件430与流管408相连的两个位置垂直于流管。扭转元件430具有顶侧和底侧。顶侧面向流管408的曲线顶部。底侧面向歧管隔板406。第一振动节点(也就是静止状态的轴线)沿扭转元件的长度延伸，从而在扭转元件与流管相连的位置附近与流管对称轴线相交。第一振动节点还可以被称为扭转振动节点或扭转振动轴线。扭转元件被示为大体上平直的板，但可以具有其它形状例如管、方棒或类似形状。
平衡元件432与扭转元件430的顶侧相连并在扭转元件430的两个端部之间居中。平衡元件432基本上是形成在一个平面上的平板。平衡元件432垂直于扭转元件430的顶侧。有平衡元件432限定的平面与第一振动节点成直线。平衡元件432在图4中被示为梯形，但可以是其它形状，例如矩形或类似形状。平衡元件432被构造成在有单流管限定的平面内和外具有高弯曲刚度。
在本发明的一种示例性实施方式中，传感器支承元件434与平衡元件432的顶部相连。传感器支承元件大体上是在一个平面内形成的平板，在每一端部具有传感器支架436。传感器支承元件434垂直于平衡元件432。传感器支承元件在平衡元件432上两侧以及前后居中。在传感器支承元件434每一端部上的传感器支架436被构造成安装对传感器支架与流管之间的相对位置或速度进行测量的传感器(未示出)。可以采用任何类型的传感器，例如磁铁和线圈副、光学传感器或类似传感器。在本发明的一种示例性实施方式中，磁铁连接在流管上并且线圈连接在传感器支架上。传感器支承元件434被构造成低质量高刚度结构，使得在传感器支承元件上的任何振动模式的固有频率都远离管/平衡结构的驱动频率。这种固有频率的分离减小了驱动频率与其它振动模式之间的任何耦联。在本发明的另一实施方式(未示出)中，传感器不安装在平衡结构上。传感器被安装在科里奥利流量计的其它部件例如歧管隔板上。
在本发明的一种示例性实施方式中，驱动支架436连接在传感器支承元件434的顶部。驱动支架438被构造成安装驱动***(未示出)，所述驱动***被用于在平衡结构与流管之间施加力。所述力通常在流管曲线部分的中心的管对称轴线处施加在流管上。在本发明的一种示例性实施方式(未示出)中，仅存在一个安装在传感器支承元件上的驱动支架。在本发明的另一实施方式(未示出)中，驱动支架直接安装在平衡元件上。
图5是在本发明示例性实施方式中的科里奥利流量计500的局部横截面示意图。科里奥利流量计500包括歧管隔板506、流管508和平衡结构510。歧管隔板506的横截面图被示为露出保护键(dongle)540和铰链542。如图4所示，扭转元件530连接在流管508上。保护键540连接在扭转元件530的底侧并穿过歧管隔板506上的开口向下延伸到歧管隔板506的内部。在本发明的一种示例性实施方式中，保护键是大体上矩形的平板，具有垂直于扭转元件530下表面的长轴线。保护键540可以具有其它形状，例如质量连接在保护键顶端的更短长度。保护键540在流管508上居中且关于流管508的对称轴线对称，所述对称轴线与流管508曲线顶部的中心相交。铰链542是使扭转元件530的下表面与歧管隔板506的上表面相连的薄层元件。铰链通常由两部件形成，每个在歧管隔板506上的保护键开口的任意一侧。铰链542构成与扭转元件530上的第一或扭转振动节点成直线的平面。由于铰链542与扭转振动节点成直线，因此铰链对提高流管和平衡结构的频率具有很小或没有任何影响。铰链542还被称为柔性元件。
图6a和6b是在本发明的示例性实施方式中的科里奥利流量计600的简化端视图。科里奥利流量计600包括进口凸缘602、流管608和平衡结构，该平衡结构包括柔性元件642、柔性元件630、平衡元件632、传感器支承元件634、传感器支架636、驱动支架638和保护键640。为了清楚地描述流量计的操作简化了科里奥利流量计600的一些部件，例如扭转元件630被示为一个平板并且未被示为具有向上倾斜的端部。图6a表示处于静止或非移动位置的流管和平衡结构。在操作中连接在驱动支架上的驱动器(未示出)促使流管沿箭头BB振动。平衡结构以相同频率但在相反相位上振动。
图6b是在本发明示例性实施方式中科里奥利流量计600在振动过程中处于放大位移的端视图。流管608逆时针旋转并且平衡元件632、传感器支承元件634和保护键640顺时针旋转以平衡流管608的移动。扭转元件630在扭转过程中变形，扭转元件630的端部与流管608联合移动并且扭转元件630的中间部分与平衡元件632、保护键640和传感器支承元件634联合移动。扭转旋转轴线基本上沿柔性元件642与扭转元件630的交点。
图7a和7b是在本发明示例性实施方式中的扭转元件730的简化示意图。通过将扭转元件730示为是不具有向上倾斜端部的平板而对其进行简化。图7a表示扭转元件730处于未偏转状态。在流量计的操作过程中，流管和平衡元件以相同频率但在相反相位上振动，从而促使流管和平衡元件总是在相反方向上移动。图7b表示扭转元件处于流管和平衡结构振动过程中所表现出的一种形状。扭转元件连接在流管(未示出)上的两个端部已经在逆时针方向上绕轴线BB扭曲或旋转，跟随流管移动。扭转元件730连接在平衡结构(未示出)上的中间或中心部分已经在相反或顺时针方向上绕轴线BB扭曲或旋转，从而跟随平衡结构运动。在流管和平衡结构(未示出)相反的振动位置上，扭转元件的两个端部绕轴线BB在顺时针方向上扭转并且扭转元件730的中间部分绕轴线BB在相反或逆时针方向上扭转。
轴线CC和轴线DD代表在扭转元件730上形成的两个振动节点或振动轴线的位置。扭转元件730在轴线CC与轴线DD之间的每个部件绕轴线BB与平衡结构一起旋转。扭转元件730到轴线CC的左侧和轴线DD的右侧的每个部件与流管一起绕轴线BB旋转。轴线CC和轴线DD的定位或位置可以响应流过流管的材料的密度变化而变化。当流过流管的材料的密度增大时，促使振动管的质量增大，两个振动节点相互远离移动。当流过流管的材料的密度降低时，促使振动管的质量减小，两个振动节点相向移动。由平衡结构振幅划分的流管的振幅被称为振幅比。振幅比也随着流过流管的材料的密度变化而改变。随着流体密度增大，振幅比减小。
图8是在本发明示例性实施方式中的科里奥利流量计的一端的横截面图。图8包括出口歧管852、出口凸缘804、歧管隔板806、流管的出口部分814、流管的第二弯曲部分818、流管的第二直线部分820、以及扭转元件830。出口歧管852安装在歧管隔板806的端部。流管的出口部分814安装在出口凸缘804内。在该实施方式中，流管穿过歧管852而不会与其接触。相反，流管814的端部连接在凸缘804上。为了防止管在振动方向上移动，管连接在外壳连接件856上。流管的第二弯曲部分818未得到支承。扭转元件830在流管引出歧管隔板806的位置附近与流管的第二直线部分相连。流管的第一弯曲部分(未示出)也未得到支承。
本发明的平衡结构和流管作为动力***，其起到了自由式两个主体弹簧质量***的作用。该***的自平衡性能在于无需任何外力，***的动量总计为零。该***随着流过流管的材料的密度变化将实现自平衡。通过振幅比的改变自动实现自平衡，由此随着流体密度增大流管振幅减小并且平衡结构振幅增大。除了振幅比的变化，将扭转元件分成与平衡结构一起移动的部件以及与流管一起移动的部件的两个振动节点的位置也将相应改变。管和平衡结构的固有振动频率或驱动频率远高于流量计中其它结构的固有振动频率。在其它结构频率与流管/平衡结构频率之间较大的频率分离使流管/平衡结构可以起到自由式两主体***的作用。流管的两个弯曲部分未得到左支承(如图8所示)以提供与歧管的软连接。通过在流管/平衡结构与歧管之间采用软连接，流管/平衡结构的动力结构是自由式的，以起到自由式两主体***的作用。
流管和平衡结构的刚度得到调节，使得管和平衡结构的异相振动的固有频率比同相固有频率高得多。这样减小了流管和平衡结构的两个振动节点之间的耦联。在本发明的一种示例性实施方式中，同相固有频率在247Hz并且异相固有频率在408Hz。流量计的设计还被构造成将其它振动节点的固有频率设定为远离驱动频率至少100Hz。
保护键被用于平衡流管弯曲部分(316和318)在流管/平衡结构的动力结构外部的运动。保护键长度、形状和质量得到调节以消除在凸缘(102和104)上的任何残余运动。

Claims (31)

1.一种科里奥利流量计，包括：
单流管，其包括：
进口部分(312)和出口部分(314)，其中进口部分(312)和出口部分(314)轴向成直线；
连接在进口部分(312)上的第一弯曲部分(316)和连接在出口部分(314)上的第二弯曲部分(318)；
在第一弯曲部分(316)与第二弯曲部分(318)之间延伸的连接部分(324)，其中连接部分(324)的中心限定了单流管的对称轴线并且单流管关于对称轴线对称，单流管大体上被形成在一个平面上；
具有第一端部和第二端部的扭转元件(430)，其中第一端部在第一弯曲部分(316)附近连接在单流管的连接部分(324)上并且第二端部在第二弯曲部分(318)附近连接在单流管的连接部分(324)上；
连接在扭转元件(430)上并向单流管的连接部分的中心延伸的平衡元件(432)，其中平衡元件(432)大体上垂直扭转元件(430)；
连接在平衡元件(432)上的至少一个驱动支架(438)，其中所述至少一个驱动支架(438)被构造成安装驱动装置，所述驱动装置被构造成向单流管施加力；
扭转元件(430)具有中心部分，其中扭转元件(430)的第一端部和第二端部被构造成与单流管同相振动并且中心部分被构造成相对于单流管异相振动，由此促使扭转元件在扭转过程中沿扭转振动轴线变形。
2.如权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，还包括：
与单流管的进口部分(312)相连的第一歧管(154)和与单流管的出口部分(314)相连的第二歧管(152)；
在第一和第二歧管(152，154)之间延伸的歧管隔板(106)，歧管隔板(106)具有外表面，歧管隔板(106)在第一歧管(154)附近具有穿过外表面的第一开口和在第二歧管(152)附近穿过外表面的第二开口，其中单流管的连接部分的第一端部延伸穿过第一开口并且单流管的连接部分的第二端部延伸穿过第二开口；
与扭转振动轴线成直线并与歧管隔板的外表面相连以及与扭转元件的中心部分的第二表面相连的柔性元件(542)。 
3.如权利要求2所述的科里奥利流量计，其特征在于，歧管隔板(106)封闭单流管的进口部分(312)和出口部分(314)以及单流管的第一弯曲部分(316)和第二弯曲部分(318)。
4.如权利要求2所述的科里奥利流量计，其特征在于，歧管隔板(106)基本上为圆柱形。
5.如权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，扭转振动轴线处于由单流管限定的平面上。
6.如权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，还包括：
连接在平衡元件(432)上的传感器支承元件(434)，其中传感器支承元件(434)平行于扭转元件(430)并在单流管的连接部分(324)处于单流管对称轴线相对两侧的两个部分之间延伸，传感器支承元件(434)被构造成将第一传感器装置固定在传感器支承元件的第一端部并将第二传感器装置固定在传感器支承元件的第二端部。
7.如权利要求2所述的科里奥利流量计，其特征在于，还包括：
连接在扭转元件(530)上的保护键(540)，其中保护键(540)垂直于扭转元件(530)，从扭转元件(530)远离单流管向下延伸，与单流管的对称轴线成直线，并且保护键(540)被构造成消除第一和第二歧管中的任何残余运动。
8.如权利要求7所述的科里奥利流量计，其特征在于，保护键(540)是具有大体上矩形形状的平板，矩形形状的长轴线垂直于扭转元件(530)。
9.如权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，扭转元件(430)是平行于扭转振动轴线的大体上平板并且扭转元件的第一端部弯曲，使得第一端部在扭转元件的第一端部与单流管的连接部分相连的位置垂直于单流管的连接部分，并且扭转元件的第二端部弯曲，使得第二端部在扭转元件的第二端部与单流管的连接部分相连的位置垂直于单流管的连接部分。
10.如权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，单流管的连接部分还包括：
连接在第一弯曲部分(316)上的第一直线部分(320)和连接在单流管第二弯曲部分(318)上的第二直线部分(322)；
连接在第一直线部分和第二直线部分上并在它们之间延伸的弯曲 顶部。
11.如权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，单流管的平衡元件(410)是具有梯形形状的大体上平板，梯形的宽端部沿扭转振动轴线连接在扭转元件(430)上。
12.如权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，平衡元件(410)被构造成沿单流管的对称轴线具有高弯曲刚度。
13.如权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，单流管(308)的刚度以及扭转元件(430)和平衡元件(432)的刚度得到调节，使得单流管以及扭转元件和平衡元件的异相振动固有频率比同相固有频率高得多。
14.一种对具有单曲线流管的科里奥利流量计进行平衡的方法，包括：
将单曲线流管(308)悬挂在科里奥利流量计的两个端部之间，其中单曲线流管(308)的两个弯曲部分未得到支承并且两个弯曲部分处于单曲线流管的对称轴线的相对两侧；
使扭转元件(430)的两个端部在关于单曲线流管的对称轴线对称布置并比单曲线流管的两个弯曲部分更靠近对称轴线的两个点上与单曲线流管相连；
在单曲线流管(308)与平衡结构(432)之间产生力，使得平衡结构(432)与单曲线流管(308)以相同频率但在相反相位上振动并且平衡结构(432)连接在扭转元件(430)的中心部分，由此扭转元件(430)的中心部分在扭转过程中沿扭转旋转轴线与平衡结构同相偏转并且扭转元件的两个端部在扭转过程中沿扭转旋转轴线与单曲线流管(308)同相偏转。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述科里奥利流量计还包括：与单曲线流管的进口部分相连的第一歧管和与单曲线流管的出口部分相连的第二歧管；在第一和第二歧管之间延伸的歧管隔板，歧管隔板具有外表面，歧管隔板在第一歧管附近具有穿过外表面的第一开口和在第二歧管附近穿过外表面的第二开口，其中单曲线流管的连接部分的第一端部延伸穿过第一开口并且单曲线流管的连接部分的第二端部延伸穿过第二开口；而且，扭转元件(430)利用柔性元件(542)连接在歧管隔板(406)上并且柔性元件(542)与扭转旋转轴线成直 线。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述科里奥利流量计还包括与单曲线流管的进口部分相连的第一歧管和与单曲线流管的出口部分相连的第二歧管，而且还包括在第一和第二歧管之间延伸的歧管隔板，歧管隔板具有外表面，歧管隔板在第一歧管附近具有穿过外表面的第一开口和在第二歧管附近穿过外表面的第二开口，其中单曲线流管的连接部分的第一端部延伸穿过第一开口并且单曲线流管的连接部分的第二端部延伸穿过第二开口；以及保护键(540)与平衡结构(432)相对地连接在扭转元件(430)上，并被构造成消除这两个歧管中的任何残余运动。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括：
使具有第一密度的材料流过振动的单曲线流管，第一振动轴线形成在扭转元件的第一端部与中心部分之间的第一位置，第二振动轴线形成在扭转元件的第二端部与中心部分之间的第二位置。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括：
使具有第二密度的材料流过单曲线流管(308)，其中第一密度与第二密度不同并且第一振动轴线不再形成在第一位置，第二振动轴线不再形成在第二位置。
19.一种制造科里奥利流量计的方法，包括：
提供单流管，该单流管包括：
进口部分(312)和出口部分(314)，其中进口部分(312)和出口部分(314)轴向成直线；
连接在进口部分(312)上的第一弯曲部分(316)和连接在出口部分(314)上的第二弯曲部分(318)；
在第一弯曲部分(316)与第二弯曲部分(318)之间延伸的连接部分(324)，其中连接部分(318)的中心限定了单流管的对称轴线并且单流管关于对称轴线对称，单流管大体上被形成在一个平面上；
将扭转元件(430)的第一端部在第一弯曲部分(316)附近连接在单流管的连接部分上并且将扭转元件(430)的第二端部在第二弯曲部分(318)附近连接在单流管的连接部分上；
将平衡元件(432)连接在扭转元件(430)的第一侧面，其中平衡元件(432)向单流管的连接部分的中心延伸，并且平衡元件(432) 定向在流过的平面上；
将至少一个驱动支架(438)连接在平衡元件(432)上，其中所述至少一个驱动支架(438)被构造成安装驱动装置，所述驱动装置被构造成向单流管施加力；
具有中心部分的扭转元件(430)，其中扭转元件(430)的第一端部和第二端部被构造成与单流管同相振动并且中心部分被构造成相对于单流管异相振动，由此促使扭转元件在扭转过程中沿扭转振动轴线变形。
20.如权利要求19所述的制造科里奥利流量计的方法，其特征在于，还包括：
将第一歧管(154)与单流管的进口部分(312)相连并且使第二歧管(152)与单流管的出口部分(314)相连；
将歧管隔板(406)连接在第一与第二歧管(154，152)之间，歧管隔板(406)具有外表面，歧管隔板具有穿过第一歧管(154)附近的外表面的第一开口和穿过第二歧管(152)附近的外表面的第二开口，其中单流管的连接部分的第一端部延伸穿过第一开口并且单流管的连接部分的第二端部延伸穿过第二开口；
将柔性元件(542)连接在歧管隔板(406)的外表面上和扭转元件上，其中柔性元件与扭转振动轴线成直线。
21.如权利要求20所述的制造科里奥利流量计的方法，其特征在于，歧管隔板(406)封闭单流管的进口部分(312)和出口部分(314)以及单流管的第一弯曲部分(316)和第二弯曲部分(318)。
22.如权利要求20所述的制造科里奥利流量计的方法，其特征在于，歧管隔板(406)基本上为圆柱形。
23.如权利要求19所述的制造科里奥利流量计的方法，其特征在于，扭转振动轴线沿扭转元件的中心部分的长度在单流管在第一弯曲部分附近的连接部分与单流管在第二弯曲部分附近的连接部分之间延伸。
24.如权利要求19所述的制造科里奥利流量计的方法，其特征在于，将传感器支承元件(434)连接至平衡元件(432)，其中传感器支承元件(434)与扭转元件(430)平行并在单流管对称轴线的相对两侧的单流管连接部分的两个区段之间延伸，传感器支承元件被构造 成将第一传感器装置固定在传感器支承元件的第一端部并将第二传感器装置固定在传感器支承元件的第二端部。
25.如权利要求20所述的制造科里奥利流量计的方法，其特征在于，还包括：
将保护键(540)连接在扭转元件(430)上，其中保护键(540)垂直于扭转元件(430)，从扭转元件(430)远离平衡元件(432)向下延伸，并在单流管的平面上成直线，保护键(540)被构造成消除第一和第二歧管中的任何残余运动。
26.如权利要求25所述的制造科里奥利流量计的方法，其特征在于，保护键(540)是大体上为矩形的平板，矩形的长轴线垂直于扭转元件。
27.如权利要求19所述的制造科里奥利流量计的方法，其特征在于，扭转元件(430)是大体上平行于扭转振动轴线的平板并且扭转元件(430)的第一端部弯曲，使得第一端部在扭转元件(430)的第一端部与单流管的连接部分相连的位置垂直于单流管的连接部分并且扭转元件的第二端部弯曲，使得第二端部在扭转元件(430)的第二端部与单流管的连接部分相连的位置垂直于单流管的连接部分。
28.如权利要求19所述的制造科里奥利流量计的方法，其特征在于，单流管的连接部分还包括：
连接在单流管的第一弯曲部分(316)上的第一直线部分(320)和连接在单流管的第二弯曲部分(318)上的第二直线部分(322)；
连接在第一直线部分和第二直线部分上并在它们之间延伸的曲线顶部。
29.如权利要求19所述的制造科里奥利流量计的方法，其特征在于，单流管的平衡元件(432)是大体上为梯形的平板，梯形的宽端部沿扭转振动轴线连接在扭转元件(430)上。
30.如权利要求19所述的制造科里奥利流量计的方法，其特征在于，平衡元件(432)被构造成沿单流管的对称轴线具有高弯曲刚度。
31.如权利要求19所述的制造科里奥利流量计的方法，其特征在于，单流管的刚度以及扭转元件(430)和平衡元件(432)的刚度得到调节，使得单流管以及扭转元件和平衡元件的异相振动固有频率比同相固有频率高得多。 
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