JP5753527B2 - コリオリ流量計及びそれを作動させる方法 - Google Patents
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Description
本発明の或る態様は、コリオリ質量流量計を含んでおり、同流量計は、
対称面の回りに逆位相で振動させるようになっている第1流管及び第2流管と、
各流管を、各流管の両端のノードを繋ぐ曲げ軸の回りに振動させるようになっている駆動システムと、
前記第1流管に取り付けられた第1振動駆動システム構成要素を含む第1振動構成要素と、
前記第2流管に取り付けられた第2振動駆動システム構成要素を含む第2振動構成要素と、を備えており、
前記第1及び第2振動駆動システム構成要素は、前記第1流管と前記第1振動駆動システム構成要素を加えたものの慣性モーメントが、前記第2流管と前記第2振動駆動システム構成要素を加えたものの慣性モーメントと実質的に等しくなるように、等価な寸法と位置を有している。
前記第2流管の曲げ軸と、前記第2流管と前記第2振動駆動システム構成要素を加えたものの組み合わせられた質量の中心は、前記対称面に平行な第2平衡面上にあるのが望ましい。
前記第2振動駆動システム構成要素は、前記第2流管に取り付けられ、前記コイル構成要素と同軸に整列している前記ドライバの磁石構成要素を含んでいるのが望ましい。
前記第2流管の曲げ軸と、前記第2流管と前記第2振動駆動システム構成要素を加えたものの組み合わせられた質量の中心は、前記対称面に平行な第2平衡面上にあるのが望ましい。
対称面の回りに逆位相で振動させるようになっている第1流管及び第2流管と、
各流管を、各流管の両端のノードを繋ぐ曲げ軸の回りに振動させるようになっている駆動システムと、を備えているコリオリ流量計を作動させる方法であって、同方法は、
第1振動駆動システム構成要素を含んでいる第1振動構成要素を前記第1流管に取り付ける段階と、
第2振動駆動システム構成要素を含んでいる第2振動構成要素を前記第2流管に取り付ける段階と、
前記第1及び第2の振動駆動システム構成要素を、前記第1流管と前記第1振動駆動システム構成要素を加えたものの慣性モーメントが、前記第2流管と前記第2振動駆動システム構成要素を加えたものの慣性モーメントと実質的に等しくなくように、等価な寸法にし、等価な位置に配置する段階と、から成る。
前記第1流管の曲げ軸と、前記第1流管と前記第1振動駆動システム構成要素を加えたものの組み合わせられた質量の中心を、前記対称面に平行な第1平衡面上に配置する段階と、
前記第2流管の曲げ軸と、前記第2流管と前記第2振動駆動システム構成要素を加えたものの組み合わせられた質量の中心を、前記対称面に平行な第2平衡面上に配置する段階と、を含んでいるのが望ましい。
ドライバのコイル構成要素を含む前記第1振動駆動システム構成要素を、前記第1流管に取り付ける段階と、
前記ドライバの磁石構成要素を含む前記第2振動駆動システム構成要素を、前記第2流管に、前記コイル構成要素と同軸に整列させて取り付ける段階と、を含んでいるのが望ましい。
第1ピックオフ構成要素を前記第1流管に取り付ける段階と、
第2ピックオフ構成要素を前記第2流管に取り付ける段階と、を含んでいるのが望ましい。
前記第2流管の曲げ軸と、前記第2流管と前記第2振動駆動システム構成要素を加えたものの組み合わせられた質量の中心を、前記対称面に平行な第2平衡面上に配置する段階と、を含んでいるのが望ましい。
図1は、流量計アッセンブリ10と流量計電子回路120を備えているコリオリ流量計5を示している。流量計電子回路120は、リード線100を介して流量計アッセンブリ10に接続されており、経路126を通して密度、質量流量、体積流量、合計質量流量、温度、及び他の情報を提供する。当業者には自明のように、本発明は、ドライバ、ピックオフセンサー、流管の数、又は振動の作動モードに関わらず、何れの型式のコリオリ流量計にも使用できることができる。
図2は、コリオリ流量計5の好適な実施形態用の駆動システムDを示している。或る好適な代表的実施形態では、ドライバDは、コイルと磁石のアッセンブリである。当業者はお気付きのように、圧電式装置の様な他の型式の駆動システムを使用してもよい。
図3は、本発明を具現化しているコリオリ流量計300を開示している。流量計300は、流管301、302の下部を取り囲むスペーサー303を備えており、流管は、内側で、左端部がネック308を介してフランジ304に接続されており、右端部がネック320を介してフランジ305とマニホルド307に接続されている。図3には、フランジ305の出口306、左ピックオフLPO、右ピックオフRPO、及びドライバDも示している。右ピックオフRPOは、幾らか詳細に示されており、磁石構造315とコイル構造316を含んでいる。マニホルドスペーサー303の底部の要素314は、流量計電子回路120から、ドライバDとピックオフLPO及びRPOまで内側を伸張するワイヤー100を受け入れるための開口部である。流量計300は、使用時には、フランジ304及び305を介して、パイプラインなどに接続されるようになっている。
図4は、流量計300の破断図である。この図は、マニホルドスペーサーの内部にある部分を示すため、マニホルドスペーサー303の前方部分を取り外している。図4には示されているが図3には示されていない部分には、外側端部ブレースバー401、404と、内側ブレースバー402、403と、右端の流管出口開口部405、412と、流管301、302と、湾曲流管区画414、415、416、417がある。使用時、流管301と302は、それぞれ曲げ軸WとW’回りに振動する。外側端部ブレースバー401、404と、内側ブレースバー402、403は、曲げ軸WとW’の位置を決める助けとなる。要素406は、ドライバDと、ピックオフLPO及びRPOとに取り付けられたワイヤーの取り付け具であり、なるべく複雑にしないように、図4には示していない。表面411は流量計の入口であり、表面306は流量計の出口である。
図5は、ドライバD(図5には示していない)の影響を受けて、互いに外向きに変位している状態が図示されている流管301と302の端面図である。内側ブレースバー402と403、外側ブレースバー401と404、並びに出口開口部405と412も、図5に示されている。流管301、302の外向きの変位の描写は、その動作を理解し易いように、誇張して示している。使用時、ドライバDによる流管の変位は、肉眼では検出できないほど小さい。流管301と302の曲げ軸WとW’も示されている。
図6は、コイル区画Cと磁石区画Mを有するドライバDを開示している。コイル区画Cは、コイル区画C全体を貫通して軸方向に伸張するボルト(図示せず)の端部601を有するように示されている。表面604は、コイル区画Cの軸方向外側端部である。要素602は、コイル区画Cを取り囲むコイルスペーサーである。表面603はスペーサーである。要素604は、コイル区画Cのコイルの巻き線の端部に接続されているワイヤー(図示せず)を支持している。要素605は、コイルボビンの外側表面である。要素606は、コイル区画Cのワイヤーが周囲に巻き付けられている表面である。要素608は、コイル区画Cを構成しているワイヤーである。
図7は、長手方向軸方向中心部における流管301及び302の断面図、並びに、ドライバDのコイル構成要素C、磁石構成要素Mの断面図である。コイル602は、その上側面が、流管301の下側面に固定されている。磁石スペーサー610の上側面は、流管302の下側面に固定されている。要素602と610は、蝋付け及び/又はスポット溶接によって流管に取り付けてもよい。端部601を有するボルト701は、コイルスペーサー602の中に入っており、スペーサー303を貫通して内向きに伸張し、要素606で終端している。要素606は、図6のコイル608が周囲に巻き付けられている表面を有する要素704に取り付けられている。
I=構成要素の慣性モーメント
m=各増分要素の質量
r=各増分要素から構成要素の質量の中心までの距離
である。最後に、各駆動構成要素の質量の中心は、各駆動構成要素とそれぞれの流管の組み合わせられた質量の中心が、平衡面716と717の上に位置するように配置される。ドライバをこれらの規則に則って設計すると、力学的に平衡な構造が保証され、望ましくない信号の生成を回避しながら、流管を逆位相に振動させることができる。
図8は、図6と7のドライバDを流管301と302の底部に取り付けたときの詳細を開示している。図8は、コイルCを貫通して伸張しているボルトの端部601を示している。図8は、更に、コイル区画及びコイルスペーサーカバーの端面614、コイル面603、ワイヤー端末604を示している。図8は、更に、磁石構成要素Mの要素609、610、612、613を示している。図8は、ブラケット802からコイル端末604まで伸張している導体806と807を示している。導体806と807は、流量計電子回路120からの加圧信号110をコイル区画Cに加えるため、導体110(図示せず)によって接続されている。ブラケット801、802、803、804、805は、導体806と807を支持するための取り付けブラケットである。ブラケット610は、コイルスペーサー要素602が流管301の底部に取り付けられるのと同じやり方で流管301の底部に取り付けられる。
図9は、流管301と302の上部に取り付けられている図3のピックオフRPOとLPOの詳細を示している。各ピックオフは、ドライバDと同じ様式で、コイル構成要素Cと磁石構成要素Mを有している。コイルC構成要素は、流管301の上部に取り付けられたスペーサー315を有しており、磁石M構成要素は、流管302の上部に取り付けられたスペーサー316を有している。ピックオフRPOは、図9には詳細に示していない手段によって図1の導体経路111と111’に接続されている導体907を有している。これらの導体は、ブラケット906によって支持されている。コイルC構成要素は、コイル導体を支持するため要素902と904を有しており、更に、軸方向内側端面903を有している。磁石M構成要素は、図6の磁石構成要素Mの要素609とに対応する内側端部905を有している。
Claims (11)
- コリオリ流量計であって、
対称面(708)の回りに逆位相で振動させるようになっている第1流管(301)及び第2流管(302)と、
前記各流管を、各流管の両端のノードを繋ぐ曲げ軸の回りに振動させるようになっている駆動システム(D)と、
前記第1流管に取り付けられた第1振動駆動システム構成要素(C)を含む第1振動構成要素(D、LPO、RPO)と、
前記第2流管に取り付けられた第2振動駆動システム構成要素(M)を含む第2振動構成要素と、を備えており、
前記第1及び第2振動駆動システム構成要素を、前記第1流管と前記第1振動駆動システム構成要素を加えたものの慣性モーメントが、前記第2流管と前記第2振動駆動システム構成要素を加えたものの慣性モーメントと実質的に等しくなるように、等価な寸法と位置を有しているコリオリ流量計であり、
前記第1流管の曲げ軸と、前記第1流管と前記第1振動駆動システム構成要素(C)を加えたものの組み合わせられた質量の中心(727)は、前記対称面(708)に平行な第1平衡面(716)上にあり、
前記第2流管の曲げ軸と、前記第2流管と前記第2振動駆動システム構成要素(M)を加えたものの組み合わせられた質量の中心(714)は、前記対称面(708)に平行な第2平衡面(717)上にあり、
前記第1流管の中心線(706)及び質量の中心(715)は、前記第1平衡面(716)以外の位置にあり、
前記第2流管の中心線(707)及び質量の中心(712)は、前記第2平衡面(717)以外の位置にある、ことを特徴とするコリオリ質量流量計。 - 前記第1及び第2の振動駆動システム構成要素は、実質的に等しい質量を有する寸法に作られていることを特徴とする、請求項1に記載のコリオリ流量計。
- 前記第1振動駆動システム構成要素は、前記第1流管に取り付けられたドライバのコイル構成要素(C)を含んでおり、
前記第2振動駆動システム構成要素は、前記第2流管に取り付けられ、前記コイル構成要素と同軸に整列している前記ドライバの磁石構成要素(M)を含んでいることを特徴とする、請求項1に記載のコリオリ流量計。 - 前記第1振動構成要素は、更に、第1ピックオフ構成要素(315)を含んでおり、前記第2振動構成要素は第2ピックオフ構成要素(316)を含んでいることを特徴とする、請求項1に記載のコリオリ流量計。
- 前記第1ピックオフ構成要素(315)は前記第1流管(301)に取り付けられ、
前記第2ピックオフ構成要素(316)は前記第2流管(302)に取り付けられていることを特徴とする、請求項4に記載のコリオリ流量計。 - 前記第1及び第2ピックオフ構成要素は、実質的に等しい質量を有するような寸法に作られていることを特徴とする、請求項5に記載のコリオリ流量計。
- コリオリ流量計を作動させる方法であって、
対称面の回りに逆位相で振動させるようになっている第1流管及び第2流管と、
前記各流管を、各流管の両端のノードを繋ぐ曲げ軸の回りに振動させるようになっている駆動システムと、を備えており、前記方法は、
第1振動駆動システム構成要素を含んでいる第1振動構成要素を前記第1流管に取り付ける段階と、
第2振動駆動システム構成要素を含んでいる第2振動構成要素を前記第2流管に取り付ける段階と、
前記第1及び2振動駆動システム構成要素を、前記第1流管と前記第1振動駆動システム構成要素を加えたものの慣性モーメントが、前記第2流管と前記第2振動駆動システム構成要素を加えたものの慣性モーメントと実質的に等しくなるように、等価な寸法にし、等価な位置に配置する段階と、を含んでいる方法であり、
前記第1流管の曲げ軸と、前記第1流管と前記第1振動駆動システム構成要素を加えたものの組み合わせられた質量の中心を、前記対称面に平行な第1平衡面上に配置する段階であって、前記第1流管の中心線及び質量の中心が前記第1平衡面以外の位置にある、段階と、
前記第2流管の曲げ軸と、前記第2流管と前記第2振動駆動システム構成要素を加えたものの組み合わせられた質量の中心を、前記対称面に平行な第2平衡面上に配置する段階であって、前記第2流管の中心線及び質量の中心が前記第2平衡面以外の位置にある、段階と、を更に含んでいることを特徴とする方法。 - 前記第1及び第2振動駆動システム構成要素を、実質的に等しい質量を有する寸法に作る段階を更に含んでいる、請求項7に記載の方法。
- ドライバのコイル構成要素を含む前記第1振動駆動システム構成要素を、前記第1流管に取り付ける段階と、
前記ドライバの磁石構成要素を含む前記第2振動駆動システム構成要素を、前記第2流管に、前記コイル構成要素と同軸に整列させて取り付ける段階と、を更に含んでいる、請求項7に記載の方法。 - 前記第1振動構成要素が第1ピックオフ構成要素を更に含んでおり、前記第2振動構成要素が第2ピックオフ構成要素を更に含んでいることを特徴とし、更に、
第1ピックオフ構成要素を前記第1流管に取り付ける段階と、
第2ピックオフ構成要素を前記第2流管に取り付ける段階と、を含んでいる、請求項7に記載の方法。 - 前記第1及び第2ピックオフ構成要素を、実質的に等しい質量を有する寸法に作る段階を更に含んでいる、請求項10に記載の方法。
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