JP2006170989A

JP2006170989A - コリオリ質量流速計

Info

Publication number: JP2006170989A
Application number: JP2005355529A
Authority: JP
Inventors: Rolf Chris; ロルフクリス; Harrison Neal; ハリソンニール; Youssif Hussain; フセインヨウジフ
Original assignee: Krohne AG
Current assignee: Krohne AG
Priority date: 2004-12-14
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2006-06-29
Also published as: US20060123924A1; EP1672331A1; DE102004060420A1

Abstract

【課題】この発明の目的は、高いゼロ点安定性を示すこの種のコリオリ質量流速計を特徴づけることにある。
【解決手段】この発明は、流媒体を運ぶ測定チューブ（１）、前記測定チューブ（１）の円周振動を励起する振動発生装置（２）、測定チューブ（１）の円周振動を検出する振動センサ、及び前記測定チューブ（１）に固定される２つの質量リング（５）を具備し、該質量リングが測定チューブ（１）を中心として円周方向に回るように設けられ、且つこれら２つの質量リングの間に振動発生装置（２）及び振動センサ（３）が設けられるコリオリ質量流速計において、２つの質量リング（５）を接続するシリンダ（６）が設けられるコリオリ質量流速計に関する。これによって、コリオリ質量流速計は、高いゼロ点安定性を示すことを達成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、流媒体を運ぶ測定チューブ、この測定チューブの円周振動を励起する振動発生装置、測定チューブの円周振動を検出する振動センサ、及び測定チューブの固定される２つの質量リングを有し、これら質量リングが前記測定チューブを中心とした円周上に設けられると共に、振動発生装置及び振動センサが前記２つの質量リングの間に設けられるコリオリ質量流速計に関する。

上述したようなコリオリ質量流速計は、例えば特許文献１から公知である。そこに記載されたコリオリ質量流速計において、測定チューブの円周振動、いわゆる測定チューブの断面が少なくとも振動の励起領域において振動の結果として幾何学的に変化するような振動を励起させることが同様に提供される。

測定チューブの円周振動の同様の励起が設けられるコリオリ質量流速計は、特許文献２にも記載される。そこに記載されるコリオリ質量流速計は、測定チューブが、測定チューブの半径よりも実質的に小さい壁厚を有するという事実によって特に特徴的であり、測定チューブの外面の変形を助長する円周振動を、特に簡単に発生させることができる。さらに、このコリオリ質量流速計において、測定チューブの長さが、少なくとも測定チューブの半径と同じ程度の大きさになることが提供される。それゆえに、特許文献２に記載されるコリオリ質量流速計は、その短い長さとその大きく明白な幅に基づいて、媒体の流れを単にすこしだけ絞る結果を生じ、それゆえにコリオリ質量流速計が装着されるパイプラインシステムの流れにほんのすこし干渉する影響を示すような測定チューブを有する。
WO ９５／１６８９７Ａ２ＷＯ０１／９２８３３Ａ１

特許文献１に記載されたコリオリ質量流速計において、測定チューブの端部領域の各々に質量リングを装着させることがさらに提供される。これらの測定チューブの周囲で円周方向に延出する質量リングは、いわゆる振動発生装置及び振動センサが典型的に配置される測定チューブの中央領域から逃げないように励起される円周振動に関して振動絶縁のために使用されることが意図される。質量リングから結果として生じる増加する質量に加えて、それらが配置される場所では、測定チューブの剛性における上昇が結果として生じ、所望の振動絶縁を改善する。この点で、質量リングが、測定チューブに付加的に装着される装置を必要としないこと、特に質量リングが測定チューブと一体に形成されることができることも指摘することができる。

質量リングの上記に記載された使用の結果として、コリオリ質量流速計の測定精度は、既に良好である。しかしながら、特にこの方法におけるコリオリ質量流速計のゼロ点安定性が満足のいくものでないことも示された。

それゆえに、この発明の目的は、高いゼロ点安定性を示すこの種のコリオリ質量流速計を特徴づけることにある。

当初に記載されたコリオリ質量流速計に基づいて、前記目的は、２つの質量リングに接続されるシリンダを設けたことによって達成される。この発明によれば、コリオリ質量流速計の測定チューブは、付加的な装置、いわゆる２つの質量リングを接続するシリンダを有する。この場合、前記シリンダは一方の質量リングから他方の質量リングへ正確に到達する。

原則として、前記シリンダは、前記質量リング及び／若しくは前記測定チューブと一体に成形されるものであっても良い。しかしながら、この発明の好ましい発展例によれば、前記シリンダが、前記測定チューブと一体に形成されるものではないことが提供される。しかしながら、前記質量リング及び前記シリンダの一体形成は、容易に可能である。

本発明の好ましい改良例によれば、２つの質量リングを接続し、且つそれによって、振動発生装置及び振動センサのための橋台として働くために前記振動発生装置及び振動センサを取り囲むシリンダが設けられる。これに関して、多数の振動発生装置及び／若しくは振動センサが設けられ、前記シリンダが複数の振動センサ及び／若しくは振動センサの橋台として働くことを記すべきである。

さらに、この発明の好ましい改良例によれば、前記測定チューブ及び前記シリンダを取り囲み、前記シリンダの２つの端部領域において前記測定チューブに接続されるハウジングを有するコリオリ質量流速計が提供される。これは、前記シリンダが、実質的にハウジング機能をなすことを意図せず、最終的にかなり改良されたゼロ点安定性に導くかなり改良された振動絶縁に実質的に使用されることを示している。

前記質量リングの幅及び好ましくは前記シリンダの壁厚も、それぞれ前記測定チューブの壁厚より大きい場合に有益であることが示される。この点について、本発明の好ましい改良例によれば、前記質量リングの幅、好ましくは前記シリンダの壁厚は、前記測定チューブの壁厚の少なくとも１０倍、好ましくは少なくとも２０倍であることが提供される。この場合、前記シリンダの壁厚が前記質量リングの幅に実質的に対応することが特に好ましい。

すでに上記に説明されたように、記載された一般的なコリオリ質量流速計は、いわゆる測定チューブの断面が振動の間幾何学的に変化する測定チューブの円周振動が発生されるような操作に関して適している。これに関して、本発明の好ましい改良例によれば、前記測定チューブが、その半径に対して十分に小さい壁厚を有し、振動発生装置によって励起され、前記振動センサによって検出され、共動するコリオリ振動を含む前記測定チューブの円周振動を可能にすることを提供する。この場合、前記測定チューブの壁厚が測定チューブの半径の１／５０以下であることが特に好ましいものである。

さらに、これに関しては、前記測定チューブの直径１００ｍｍに対してその壁厚が、２．０ｍｍ以下であり、好ましくは１．０ｍｍ以下であることが特に望ましい。その上、この発明の好ましい改良例によれば、前記測定チューブの長さが、前記測定チューブの半径と同じ桁数であることが提供される。これは、流媒体に関するちょっとした絞り点が形成されることを意味する。それに対応するものは、特に、測定チューブ全体の横振動が、振動する弦の場合と同じように、測定チューブの外部面を変形させる測定チューブの円周振動を除いて実行されないことから、可能であり、測定チューブの小さい壁厚によって容易に達成される。この場合、最後に、この発明の好ましい改良例によれば、測定チューブの半径に対する測定チューブの長さの割合は、６以下であり、好ましくは４以下であることが提供される。

最後に、この発明の好ましい改良例は、前記測定チューブが、その２つの端部にそれぞれパイプラインシステムに前記測定チューブを接続するためのカップリング装置を有し、このカップリング装置が、前記パイプラインシステムへの前記測定チューブの「ソフト」接続を確保するように形成されることを提示する。特に、前記測定チューブと前記パイプラインシステムの間のこの種の「ソフト」接続は、カップリング装置として設けられるベローズによって達成される。コリオリ質量流速計の測定チューブからパイプラインシステムへの振動の伝達は、干渉する振動を測定チューブ側に反射することが可能になるため、さらに減少される。

詳しくは、本願発明の係るコリオリ質量流速計を形成し、且つ発展させる多くの可能な方法がある。この目的のために、請求項１及び下記する本発明の好ましい実施例を、図面を参照して下記に説明する。

以下、この発明の実施例について図面により説明する。

本発明の実施例に係るコリオリ質量流速計は、断面で概略的に図示された図１から明らかなように、コリオリ質量流速計の操作中に図示しない媒体が流れる測定チューブ１を有する。測定チューブ１の振動を励起するために、２つの振動発生装置２が、特にお互いに正確に対峙する位置に且つ前記測定チューブ１の長手方向において前記測定チューブ１の中央に正確に設けられる。

測定チューブ１の長手方向に見て、２組の振動センサ３が、それぞれ２つの振動発生装置２に対してずれた位置に設けられる。それぞれの組の２つの振動センサ３は、お互いに対峙するように配置され、それぞれに２つの振動センサ３を有する２組は、前記２つの振動発生装置２から、前記測定チューブ１の長手方向に見て同じ距離に配置される。全体的に、測定チューブ１の一方の側では、振動発生装置２及び振動センサ３が、前記測定チューブ１の長手軸に平行に延出する線上に配置される。

さらに、本発明の目下記載中の好ましい実施例によれば、同じ質量を有する２つの相互に対峙する振動発生装置２及び同じ質量を有する４つの振動センサ３が設けられ、全体的にバランスがとられた測定チューブ１が達成される。さらに、振動発生装置２及び振動センサ３は、それらの重心が測定チューブ１の壁部に最も近接して位置するように構成され且つ配置される。この方法において、振動発生装置２及び振動センサ３の質量慣性モーメントが、測定チューブ１の円周振動において少しの部分で遊びがあるために、これらは、振動発生装置２及び振動センサ３によってほんの少し影響される。測定チューブ１の円周振動は、振動発生装置２によって発生される。この目的のために、測定チューブ１は、その半径に対して十分低い壁厚を有し、振動発生装置２によって励起され、振動センサ３によって検出される測定チューブの円周振動を可能にすると共に、コリオリ振動を検出することが可能となるものである。それゆえに、図１から得ることができるように、測定チューブ１の短い長さは、測定チューブ１の半径と同じ桁数で達成することができる。

通常のコリオリ質量流速計の場合、フランジ４が前記測定チューブ１の端部に設けられるので、目下記載中の本発明に係る好ましい実施例によるコリオリ質量流速計の図示しないパイプラインシステムへの結合がそれによって可能となる。さらに、その両端部で、測定チューブ１は、測定チューブ１を前記パイプラインシステムに接続するためのベローズ７をそれぞれ有している。その結果、測定チューブ１の前記パイプラインシステムへの「ソフト」結合が確保される。前記コリオリ質量流速計の測定チューブ１からパイプラインシステムへの振動の伝達は、干渉する振動が測定チューブ１へ戻されるので、さらに減少される。最後に、従来のコリオリ質量流速計と同様な方法において、測定チューブ１及び前記シリンダ６を取り囲むハウジングが設けられ、このハウジングは前記シリンダ６の両端部において前記測定チューブ１に接続される。

測定チューブ１を中心として円周方向に回り且つ前記振動発生装置２及び振動センサ３を囲むように前記測定チューブ１の中から等しい距離で前記測定チューブ１に固定される２つの質量リング５が設けられることが、本発明の目下記載中の好ましい実施例によるコリオリ質量流速計において重要である。２つの質量リング５をお互いに接続するシリンダ６が、これらの質量リング５と一体に成形され、且つ一方の質量リング５から他方の質量リング５へ正確に到達すると共に、処理中は前記振動発生装置２及び前記振動センサ３の橋台として働く。この場合、質量リング５の幅は、実質的にシリンダ６の壁厚に対応することが図面から明らかにすることができ、この場合、特に約１．５ｃｍであり、測定チューブ１の所定の壁厚１．０ｍｍであることから、シリンダの壁厚及び質量リングの幅は、測定チューブ１の壁厚の１０倍以上である。全体的に、この種のコリオリ質量流速計は、これによってゼロ点安定性が非常に高くなることを達成することができる。

図１は、本発明の実施例に係るコリオリ質量流速計の概略構成断面図である。

符号の説明

１測定チューブ
２振動発生装置
３振動センサ
４フランジ
５質量リング
６シリンダ
７ベローズ

Claims

流媒体を運ぶ測定チューブ（１）、前記測定チューブ（１）の円周振動を励起する振動発生装置（２）、測定チューブ（１）の円周振動を検出する振動センサ、及び前記測定チューブ（１）に固定される２つの質量リング（５）を具備し、該質量リングが測定チューブ（１）を中心として円周方向に回るように設けられ、且つこれら２つの質量リングの間に振動発生装置（２）及び振動センサ（３）が設けられるコリオリ質量流速計において、２つの質量リング（５）を接続するシリンダ（６）が設けられることを特徴とするコリオリ質量流速計。
前記シリンダ（６）は、前記振動発生装置（２）及び前記振動センサ（３）のための橋台を形成することを特徴とする請求項１記載のコリオリ質量流速計。
前記測定チューブ（１）及びシリンダ（６）を囲むハウジングが設けられ、該ハウジングは、前記シリンダ（６）の２つの端部領域において前記測定チューブ（１）に接続されることを特徴とする請求項１又は２記載のコリオリ質量流速計。
前記質量リング（５）の幅及び前記シリンダ（６）の壁厚は、前記測定チューブ（１）の壁厚の少なくとも１０倍、好ましくは少なくとも２０倍であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のコリオリ質量流速計。
前記シリンダ（６）の壁厚は、前記質量リングの幅に実質的に対応することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のコリオリ質量流速計。
前記測定チューブ（１）の壁厚は、前記測定チューブ（１）の径より少なくとも１／５０倍小さいことを特徴とする請求項１〜５のコリオリ質量流速計。
前記測定チューブ（１）の壁厚は、２．０ｍｍ以下であり、好ましくは１．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のコリオリ質量流速計。
前記測定チューブ（１）の長さは、該測定チューブ（１）の半径と同じ桁数であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のコリオリ質量流速計。
前記測定チューブ（１）の半径に対する前記測定チューブ（１）の長さの比率は、６以下であり、好ましくは４以下であることを特徴とする請求項８記載のコリオリ質量流速計。
その２つの端部において、前記測定チューブ（１）は、該測定チューブ（１）をパイプラインシステムに接続するためのカップリング装置を有し、該カップリング装置は、前記パイプラインシステムへの前記測定チューブのソフト接続を確保することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載のコリオリ質量流速計。
前記カップリング装置は、ベローズ（７）であることを特徴とする請求項１０記載のコリオリ質量流速計。