振动型测量换能器及由其形成的测量系统技术方案

本发明专利技术涉及一种测量传感器，其包括两个分流器(21、22)，每个分流器具有彼此分离的两个管状室，且适用于引入和引出流动流体，每个管状室具有室底板(211#、212#、221#或222#)，在其中的每一个中形成与该室的内腔连通的相互隔开的两个流动开口(211A、211B、212A、212B、221A、221B或222A、222B)，以及具有至少四个连接到分流器(21、22)的测量管(181、182、183、184)的管装置，用于引导流动流体，由此形成相对于流体并联连接的流动路径。此外，测量传感器包括机电激励器机构(5)，用于激励所述测量管的机械振荡；以及传感器装置(19)，用于记录测量管的振荡运动并且用于生成至少两个表示所述测量管中的至少一个的振荡的振荡测量信号(s1、s2)。除了测量传感器之外，测量系统还包括电连接到测量传感器的变送器电子器件(12)，用于激活激励器机构(5)并且用于处理由传感器装置(19)生成的振荡测量信号(s1、s2)的至少一个。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】振动型测量换能器及由其形成的测量系统
本专利技术涉及一种用于产生反作用力(例如，即密度相关惯性力和/或质量流率相关科里奥利力和/或粘度相关摩擦力)且由此产生取决于在管道中流动的流体的至少一个物理被测变量(例如，即密度和/或质量流率和/或粘度)的力的振动型测量换能器。此外，本专利技术还涉及通过这种测量换能器形成的测量系统。
技术介绍
在US-A2012/0192658、US-A2011/0146416、US-A2011/0167907、US-A2011/0265580和US-A2014/0000374中描述的是测量振动型的换能器，其适于产生反作用力(例如，即密度相关惯性力和/或质量流率相关科里奥利力和/或粘度相关摩擦力)且由此产生取决于在管道中流动的流体的至少一个物理被测变量(例如，即密度和/或质量流率和/或粘度)的力，或其被提供为用作用于测量所述被测变量的振动测量设备的组件。所公开的测量换能器中的每一个包括具有四个用于输送流动的流体的测量管的管装置以及两个相互间隔开的分流器，每个分流器在每种情况下都具有用于引入和引出流动流体的管状室。测量管连接到每个室用于形成用于并联流动的流动路径，其中每个室具有室底板，其中形成有与室的内腔连通的刚好四个相互间隔开的流动开口，并且四个测量管中的每一个利用相应的第一分流器的流动开口中的一个与相应的入口侧的第一测量管端部连通，从而与其内腔连通，并且利用相应的第二分流器的流动开口中的一个与相应的出口侧的第二测量管端部连通，从而与其内腔连通。在每种情况下，四个测量管被实施为至少部分地直的和/或至少部分弯曲，例如以“U”或“V”的形式，例如使得它们是诸如在USA2011/0146416中所示，在每种情况下直线超过整个测量管长度。此外，测量管可以如此形成和布置，使得管装置具有彼此垂直的至少两个虚拟对称平面，在每种情况下，管装置相对于虚拟对称平面镜面对称。每个测量换能器在每种情况下还包括用于激励测量管的机械振荡的机电激励器机构以及用于记录测量管的振荡运动并且还用于产生表示测量管的振荡的至少一个振荡测量信号的传感器装置。在每种情况下，每个测量换能器的上述两个分流器也可以是换能器壳体的整体组件，即具有带有管的空腔的换能器壳体(激励器)以及放置在其中的传感器装置，使得换能器壳体的第一壳体端部借助第一分流器形成，并且换能器壳体的第二壳体端部借助第二分流器形成，并且换能器壳体具有横向地限定特定空腔的侧壁，其同时固定到第一分流器以及第二分流器。此外，所公开的测量换能器中的每一个还可以用于例如以紧凑结构的在线测量装置形式的形成振荡测量系统，用于测量在管道中流动的流体的至少一个被测变量，例如，即流动参数、质量流率和体积流率或物质参数、密度和粘度之一，在每种情况下，还电连接到相关联的测量和操作电子器件，用于操作激励器机构以及用于处理由传感器装置传送的至少一个振荡测量信号，特别是用于从至少一个振荡测量信号确定至少一个被测变量的被测值。如上述US-A2012/0192658中所讨论的，可以通过选择测量管的几何形状和表面特性来优化借助上述指示类型的测量换能器形成的这种测量系统的测量精度，即对至少一个被测变量的借助测量系统产生的被测值与被测变量一致的精度，使得所有四个测量管的流动阻力相同。在US-A2011/0146416、US-A2011/0167907、US-A2011/0265580和US-A2014/0000374中公开的管装置的情况下，也在相对宽的测量或操作范围内自然地实现所述条件，即在每种情况下，借助四个等同构造的测量管形成并且在每种情况下都相对于三个虚拟的相互正交的对称平面镜面对称的管装置。在借助四个弯曲的(例如，U或V形的)仅成对等同构造、以及在每种情况下也相对于仅两个相互正交的虚拟对称平面镜面对称的测量管形成的管装置的情况下，再次，根据US-A2012/0192658，对于某一操作或工作点可以实施上述意义上相同的流动阻力，因为所有四个测量管在每种情况下具有相等的表面特性，并且另外是至少同等的测量管长度和同等的口径。虽然对某些测量或操作范围使用根据上述原理中的一个进行布置和实施的四个测量管可以实现相当可接受的测量精度，但是已经发现，对于某些应用，可以观察到大大降低的测量精度；这尤其也在其中要确定以每小时几千吨的较高质量流率流动的流体和/或以强烈波动的雷诺数(即在大范围内和/或随时间非常快速地变化的雷诺数)流动的流体的至少一个被测变量的应用的情况下，其中借助根据US-A2012/0192658实施的测量换能器形成的测量系统与US-A专利2011/0146416、US-A2011/0167907、US-A2011/0265580和US-A2014/0000374中公开的测量系统相比，可以具有趋于更高程度精细的测量精度。
技术实现思路
从上述现有技术特别是其缺点开始，本专利技术的目的是改进所讨论的类型的测量换能器，使得由其形成的测量系统即使在高质量流率和/或强雷诺数波动的情况下也可以具有足够高的测量精度。为了实现该目的，本专利技术涉及用于产生反作用力(例如，即密度相关惯性力和/或质量流率相关科里奥利力和/或粘度相关摩擦力)且由此产生取决于在管道中流动的流体的至少一个物理被测变量(例如，即密度和/或质量流率和/或粘度)的力的振动型测量换能器。本专利技术的测量换能器包括：·第一分流器，其具有(例如，通过单个分隔件)彼此分离的两个管状室，用于引入和引出流动流体，其中第一室具有室底板，其中形成有与第一室的内腔连通的两个(例如，刚好两个)两个相互间隔开的流动开口，例如，等同构造的流动开口，以及第二室具有室底板，其中形成有与第二室的内腔连通的两个(例如，刚好两个)相互间隔开的流动开口，例如，等同构造的流动开口；·第二分流器，例如与第一分流器等同构造的分流器，其具有(例如，通过单个分隔件)彼此分离的两个管状室，用于引入和引出流动流体，其中第一室具有室底板，其中形成有与第一室的内腔连通的两个(例如，刚好两个)相互间隔开的流动开口，例如，等同构造的流动开口，以及第二室具有室底板，其中形成有与第二室的内腔连通的两个(例如，刚好两个)相互间隔开的流动开口，例如，等同构造的流动开口；·管装置，其具有连接到分流器用于并联流动(例如，等同构造的分流器)的至少四个测量管，例如至少成对等同构造和/或至少成对地相互平行和/或至少部分平行和/或至少部分地弯曲和/或在每种情况下是整体的测量管，用于引导流体，其中第一测量管利用入口侧的第一测量管端部与第一分流器的第一室的第一流动开口连通并且利用出口侧的第二测量管端部与第二分流器的第一室的第一流动开口连通，第二测量管(例如，至少部分地平行于第一测量管的第二测量管)利用入口侧的第一测量管端部与第一分流器的第一室的第二流动开口连通以及利用出口侧的第二测量管端部与第二分流器的第一室的第二流动开口连通，第三测量管利用入口侧的第一测量管端部与第一分流器的第二室的第一流动开口连通以及利用出口侧的第二测量管端部与第二分流器的第二室的第一流动开口连通，以及第四测量管(例如，至少部分地平行于第三测量管的第四测量管)利用入口侧的第一测量管端部与第一分流器的第二室的第二流动开口连通以及利用出口侧的第二测量管端部与第二分流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种振动型测量换能器，所述振动型测量换能器用于根据在管道中流动的流体的至少一个物理被测变量——特别是密度和/或质量流率和/或粘度——产生反作用力，特别是密度相关的惯性力和/或质量流率相关的科里奥利力和/或粘度相关的摩擦力，所述测量换能器包括：‑第一分流器(21)，所述第一分流器具有彼此分离的两个管状室(211、212)——特别是由单个分隔件彼此分离的两个管状室(211、212)——用于引入和引出流动流体，其中‑‑第一室(211)具有室底板(211#)，其中形成有与所述第一室的内腔连通的两个——特别是刚好两个——相互间隔开的流动开口(211A、211B)，特别是等同构造的流动开口，以及‑‑第二室(212)具有室底板(212#)，其中形成有与所述第二室的内腔连通的两个——特别是刚好两个——相互间隔开的流动开口(212A、212B)，特别是等同构造的流动开口：‑第二分流器(22)，特别是与所述第一分流器等同构造的第二分流器(22)，其具有彼此分离的两个管状室(221、222)——特别是由单个分隔件彼此分离的两个管状室(221、222)——用于引入和引出流动流体，其中‑‑第一室(221)具有室底板(221#)，其中形成有与所述第一室的内腔连通的两个——特别是刚好两个——相互间隔开的流动开口(221A、221B)，特别是等同构造的流动开口，以及‑‑第二室(222)具有室底板(222#)，其中形成有与所述第二室的内腔连通的两个——特别是刚好两个——相互间隔开的流动开口(222A、222B)，特别是等同构造的流动开口；‑管装置，所述管装置具有至少四个连接到所述分流器(21、22)——特别是等同构造的分流器——用于并联流动的测量管(181、182、183、184)，特别是至少成对地等同构造和/或至少成对地相互平行和/或至少部分地平行和/或至少部分地弯曲和/或在每种情况下是整体的测量管，用于引导流体，其中‑‑第一测量管(181)利用入口侧的第一测量管端部与所述第一分流器(201)的所述第一室的第一流动开口(201A)连通，并且利用出口侧的第二测量管端部与所述第二分流器(202)的所述第一室的第一流动开口(202A)连通，‑‑第二测量管(182)，特别是至少部分地平行于所述第一测量管的第二测量管，利用入口侧的第一测量管端部与所述第一分流器(201)的所述第一室的第二流动开口(201B)连通，以及利用出口侧的第二测量管端部与所述第二分流器(202)的所述第一室的第二流动开口(202B)连通，‑‑第三测量管(183)利用入口侧的第一测量管端部与所述第一分流器(201)的所述第二室的第一流动开口(201C)连通，以及利用出口侧的第二测量管端部与所述第二分流器(202)的所述第二室的第一流动开口(202C)连通，‑‑第四测量管(184)，特别是至少部分地平行于所述第三测量管的第四测量管，利用入口侧的第一测量管端部与所述第一分流器(201)的所述第二室的第二流动开口(201D)连通以及利用出口侧的第二测量管端部与所述第二分流器(202)的所述第二室的第二流动开口(202D)连通；‑机电激励器机构(5)，所述机电激励器机构用于激励所述测量管的机械振荡；以及‑传感器装置(19)，所述传感器装置用于记录所述测量管的振荡运动，并且用于生成以下两者：表示所述测量管中的至少一个测量管的振荡的第一振荡测量信号(s1)，特别是具有取决于在所述管装置中引导的流体的密度的信号频率的第一振荡测量信号；以及表示所述测量管中的至少一个测量管的振荡的至少第二振荡测量信号(s2)，特别是具有的信号频率取决于在所述管装置中引导的流体的密度的第二振荡测量信号和/或取决于流过所述管装置的流体的质量流率相对于所述第一振荡测量信号被相移相位差的第二振荡测量信号。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.10 DE 102014118367.31.一种振动型测量换能器，所述振动型测量换能器用于根据在管道中流动的流体的至少一个物理被测变量——特别是密度和/或质量流率和/或粘度——产生反作用力，特别是密度相关的惯性力和/或质量流率相关的科里奥利力和/或粘度相关的摩擦力，所述测量换能器包括：-第一分流器(21)，所述第一分流器具有彼此分离的两个管状室(211、212)——特别是由单个分隔件彼此分离的两个管状室(211、212)——用于引入和引出流动流体，其中--第一室(211)具有室底板(211#)，其中形成有与所述第一室的内腔连通的两个——特别是刚好两个——相互间隔开的流动开口(211A、211B)，特别是等同构造的流动开口，以及--第二室(212)具有室底板(212#)，其中形成有与所述第二室的内腔连通的两个——特别是刚好两个——相互间隔开的流动开口(212A、212B)，特别是等同构造的流动开口：-第二分流器(22)，特别是与所述第一分流器等同构造的第二分流器(22)，其具有彼此分离的两个管状室(221、222)——特别是由单个分隔件彼此分离的两个管状室(221、222)——用于引入和引出流动流体，其中--第一室(221)具有室底板(221#)，其中形成有与所述第一室的内腔连通的两个——特别是刚好两个——相互间隔开的流动开口(221A、221B)，特别是等同构造的流动开口，以及--第二室(222)具有室底板(222#)，其中形成有与所述第二室的内腔连通的两个——特别是刚好两个——相互间隔开的流动开口(222A、222B)，特别是等同构造的流动开口；-管装置，所述管装置具有至少四个连接到所述分流器(21、22)——特别是等同构造的分流器——用于并联流动的测量管(181、182、183、184)，特别是至少成对地等同构造和/或至少成对地相互平行和/或至少部分地平行和/或至少部分地弯曲和/或在每种情况下是整体的测量管，用于引导流体，其中--第一测量管(181)利用入口侧的第一测量管端部与所述第一分流器(201)的所述第一室的第一流动开口(201A)连通，并且利用出口侧的第二测量管端部与所述第二分流器(202)的所述第一室的第一流动开口(202A)连通，--第二测量管(182)，特别是至少部分地平行于所述第一测量管的第二测量管，利用入口侧的第一测量管端部与所述第一分流器(201)的所述第一室的第二流动开口(201B)连通，以及利用出口侧的第二测量管端部与所述第二分流器(202)的所述第一室的第二流动开口(202B)连通，--第三测量管(183)利用入口侧的第一测量管端部与所述第一分流器(201)的所述第二室的第一流动开口(201C)连通，以及利用出口侧的第二测量管端部与所述第二分流器(202)的所述第二室的第一流动开口(202C)连通，--第四测量管(184)，特别是至少部分地平行于所述第三测量管的第四测量管，利用入口侧的第一测量管端部与所述第一分流器(201)的所述第二室的第二流动开口(201D)连通以及利用出口侧的第二测量管端部与所述第二分流器(202)的所述第二室的第二流动开口(202D)连通；-机电激励器机构(5)，所述机电激励器机构用于激励所述测量管的机械振荡；以及-传感器装置(19)，所述传感器装置用于记录所述测量管的振荡运动，并且用于生成以下两者：表示所述测量管中的至少一个测量管的振荡的第一振荡测量信号(s1)，特别是具有取决于在所述管装置中引导的流体的密度的信号频率的第一振荡测量信号；以及表示所述测量管中的至少一个测量管的振荡的至少第二振荡测量信号(s2)，特别是具有的信号频率取决于在所述管装置中引导的流体的密度的第二振荡测量信号和/或取决于流过所述管装置的流体的质量流率相对于所述第一振荡测量信号被相移相位差的第二振荡测量信号。2.根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器，其中，所述激励器机构具有第一振荡激励器(51)，所述第一振荡激励器适于激励所述第一测量管的机械振荡以及所述第二测量管的机械振荡两者，特别是差分地和/或同时地，特别是使得所述第二测量管的振荡与所述第一测量管的振荡反向相等。3.根据前一权利要求所述的测量换能器，其中，所述激励器机构具有第二振荡激励器(52)，特别是与所述第一振荡激励器(51)等同构造的振荡激励器，所述第二振荡激励器适于激励所述第三测量管的机械振荡以及所述第四测量管的机械振荡两者，特别是差分地和/或同时地，特别是使得所述第四测量管的振荡与所述第三测量管的振荡反向相等，和/或使得借助所述第二振荡激励器激励的所述第三测量管和所述第四测量管的振荡与借助所述第一振荡激励器激励的所述第一测量管和所述第二测量管的振荡不相关。4.根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器，-其中，所述第一分流器(201)具有法兰(61)，用于将所述测量换能器连接到管道的第一管段，特别是用于向所述测量换能器供应流体的第一管段，-并且其中，所述第二分流器(202)具有法兰(62)，用于将所述测量换能器连接到所述管道的第二管段，特别是用于从所述测量换能器去除流体的第二管段。5.根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器，其中，在所述第一分流器(21)的所述第一室(211)的所述室底板(211#)中形成的所述流动开口(211A、211B)和在所述第一分流器(21)的所述第二室(212)的所述室底板(212#)中形成的所述流动开口(212A、212B)被布置成使得-在所述第一分流器(21)的所述第一室(211)的所述室底板(211#)中形成的所述流动开口(211A、211B)之间的最小间隔等于在所述第一分流器(21)的所述第二室(212)的所述室底板(212#)中形成的所述流动开口(212A、212B)之间的最小间隔，和/或-在所述第一分流器(21)的所述第一室(211)的所述室底板(211#)中形成的所述第一流动开口(211A)与在所述第一分流器(21)的所述第二室(212)的所述室底板(212#)中形成的所述第一流动开口(212A)之间的最小间隔等于在所述第一分流器(21)的所述第一室(211)的所述室底板(211#)中形成的所述第二流动开口(212B)与在所述第一分流器(21)的所述第二室(212)的所述室底板(212#)中形成的所述第二流动开口(212B)之间的最小间隔。6.根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器，其中，在所述第二分流器(22)的所述第一室(221)的所述室底板(221#)中形成的所述流动开口(221A、221B)与在所述第二分流器(22)的所述第二室(222)的所述室底板(212#)中形成的所述流动开口(222A、222B)被布置成使得-在所述第二分流器(22)的所述第一室(221)的所述室底板(221#)中形成的所述流动开口(221A、221B)之间的最小间隔等于在所述第二分流器(22)的所述第二室(222)的所述室底板(222#)中形成的所述流动开口(222A、222B)之间的最小间隔，和/或-在所述第二分流器(22)的所述第一室(221)的所述室底板(221#)中形成的所述第一流动开口(221A)与在所述第二分流器(22)的所述第二室(222)的所述室底板(222#)中形成的所述第一流动开口(222A)之间的最小间隔等于在所述第二分流器(22)的所述第一室(221)的所述室底板(221#)中形成的所述第二流动开口(221B)与在所述第二分流器(22)的所述第二室(222)的所述室底板(222#)中形成的所述第二流动开口(222B)之间的最小间隔。7.根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器，还包括：-换能器壳体(71)，特别是至少部分中空的圆柱形换能器壳体，其中借助所述第一分流器(21)形成第一壳体端部，并且借助所述第二分流器(22)形成第二壳体端部，-其中，所述换能器壳体具有空腔，在所述空腔内放置所述管装置、所述激励器机构以及所述传感器装置。8.根据前一权利要求所述的测量换能器，其中，所述第一分流器(21)以及所述第二分流器(22)都是所述换能器壳体(71)的整体组件，特别是使得所述换能器壳体(71)具有横向限定所述空腔并且固定到所述第一分流器(21)以及所述第二分流器(22)两者——特别是通过与所述第一分流器(21)和所述第二分流器(22)两者结合的材料连接——的侧壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱浩，阿尔弗雷德·里德，沃尔夫冈·德拉赫姆，迈克尔·基斯特，
申请(专利权)人：恩德斯豪斯流量技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH