科氏效应质量流量计制造技术

在科氏效应流量计中： 一对流管（１２、１４），其端部连接在歧管（１２０、１２０′）上； 支撑条（１４０Ｌ、１４０Ｒ），有平面表面，其表面垂直于上述每个流管的纵轴而且它具有垂直于上述平面表面的侧表面； 和歧管相分离的支撑条，为上述流管绕平行于支撑条平面表面的轴转动提供支点； 上述支撑条的第一个端部，它通过一个侧表面（２０１ａ）和第一个流管相连； 上述支撑条的第二个端部，它通过第二个侧表面（２０１ｂ）与第二个流管相连； 其特征是：上述科氏效应流量计中还包括： 上述支撑条的中部（３０２），它位于支撑条第一个端部和第二个端部中间，中部比第一个或第二个端部有更大的柔性；上述的中部可以有效地减小靠近支撑条的流管部分中的应力集中。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利技术的领域该专利技术是关于科氏效应质量流量计的。更进一步说，该专利技术是关于减小科氏效应流量计流管中应力的方法和装置的。该专利技术尤其是关于带有支撑条的科氏流量计的，支撑条减小了靠近支撑条的流管部位的应力。问题我们都知道，科氏效应流量计是用来测量流过管道的物质的质量流量和其它信息的。正如本领域所公开那样，比如1985年1月1日授给史密斯(J.E.Smith)及其合作者的美国专利Nos.4,491,025和1982年2月11日授给史密斯(JE.Smith)的Re.31，450所提出的，这些流量计有一个或多个直的或弯曲的流管。科氏效应质量流量计中，每个流管结构都有一套固有的振动模式，它可以是简单的弯曲式、扭转式或复合式。流体从靠近入口侧的管道流进流量计中，然后流向流管，最后从流量计的出口侧流出流量计。装有流体的系统，其固有的振动方式，部分地由流管和流管中的流体共同决定。每个流管被激发，与一种固有模式发生共振。当流量计中没有流体流过时，由于施加的激励器的作用力，流管上各点以相同的相位振动。当流体开始流动时，科氏加速度使得流管上各点有不同的相位。流管入口侧的相位滞后于激励器，而出口侧的相位超前于激励器。传感器可以安装在流管上，产生表示流管运动的正弦信号。传感器之间的相位差与流管中流体的质量流动速率成正比例。典型的工作流体的密度变化是测量过程中的一个复杂因素。密度的改变引起固有振动模式的频率变化。由于流量计的控制系统要维持共振，因此振动频率相应地变化。这种情况下质量流动速率与相位差和振动频率的比值成比例。美国专利No.Re 31,450提出了一种科氏流量计，它不必同时测量相位差和振动频率。相位差是通过测量两个正弦信号水平交叉(level crossing)处之间的时间延迟来确定的。当采用这种方法时，振动频率的变化被忽略，质量流动速率与所测出的时间延迟成比例。这种测量方法在下文中被称作时间延迟测量。我们都知道，激发科氏流量计的流管，使它们以固有的振动方式或以固有频率的谐波频率彼此反相振动。这种激励振动被称作“异相”振动。科氏流量计中每对流管也有这样一个固有的振动方式，在这种方式下，流管彼此间同相振动。这种振动被称作同相振动。同相振动在科氏流量计中没有用，但在某些情况下可以被激发，比如安装有流量计的管道的振动，或者流体中的压力脉冲。如果科氏流量计中没有支撑条，同相和异相振动实际上有相同的支点，因此有几乎相同的频率。同相振动的振幅被加到异相振动上。这种组合的振动不是我们希望得到的，由于它能导致两种方式的差频，而且它要求补偿流管同相振动的影响，从而使质量流量的计算复杂化。另一个问题是，如果没有支撑条，两种振动方式(同相和异相)使得流管绕一根轴转动，此轴穿过把流管连接到科氏流量计的歧管上的焊接点。最后，同相和异相振动共同产生的应力会削弱甚至最终破坏焊接点。科氏流量计上采用支撑条来克服这些问题。支撑条一般装在流管上，其位置介于流管的激励器位置和把流管固定到歧管的焊接点之间。流管的入口侧和出口侧都固定有支撑条，以固定流管彼此间的位置。流管的支撑条解决了上面讨论的问题。支撑条为流管的异相振动确定了一个新的转轴。这使异相振动的转轴离开了焊接点，使异相振动的频率和同相振动的频率相分离。通过选择支撑条的合适位置，可以实现同相振动和异相振动的频率分离。这简化了质量流量的确定，由于流管的同相和异相振动的累加效应而产生的复杂性不再重要。但是，支撑条的采用，引起了靠近把流管和支撑条连接起来的锌铜合金焊接点的流管部分中的高应力。这种应力能造成支撑条或流管的过早破坏。这种应力在某种程度上是由于所采用的把流管焊到流量计歧管上的方法造成的。尤其是在大流量计的制造中，经常希望把流管焊到歧管上之前，先用锌铜合金把支撑条焊接到流管上。然后流管的端部再一次一个地焊到歧管上。第一个流管的一个端部焊到歧管上，然后第二个流管的相应端部也焊到歧管上。在焊接过程中，每个管子在长度上收缩。这个收缩使支撑条弯曲，导致支撑条和焊于其上的那部分流管中产生应力。例如，将一对流管置于适当的位置，它们的端部紧靠在流管固定于其上的歧管部位。这时，由于流管均衡地靠在歧管上，支撑条不受应力。但是，在第一个流管的焊接过程中，流管长度收缩很大，比如收缩1/32英寸。这个收缩使支撑条一端向下弯曲，使支撑条所受应力超过其屈服点，结果支撑条上出现出新的、永久弯曲的位置。接下来，当第二个流管被焊接的时候，第二个流管长度收缩，使支撑条向另一个方向弯曲，支撑条受的应力再次超过其屈服点。支撑条中超过屈服点的应力引起了支撑条连接于其上的流管中相应的应力。当流量计进入商品化使用时，所有这些残余应力随后都加到正常的工作应力上。结果，受应力作用的元件可能过早地破坏，缩短流量计的寿命。受激的异相振动也引起靠近支撑条的流管中的应力。在正常操作中，流管象端部承载的悬臂梁，原因是流管固定的端部(支撑条)的应力最大。在这个位置，离流管的中性弯曲轴最远的流管部分，其应力最大。这个位置也是制造过程引起的残余应力最大的位置。正如上面所说的，这些应力附加在任何制造所引起的应力上，结果使得流管上产生的总应力是制造过程引起的应力和流管异相振动引起的应力的总和。科氏流量计元件中应力的大小与流量计的使用寿命有关。因此，采取各种措施来减小这些应力，尤其是减小科氏流量计制造过程中由制造方法所引起的应力是十分重要的。解决方法该专利技术通过提供一个用来减小有支柱连接其上的流管中的制造应力和工作应力的科氏流量计支撑条，从而解决了上述问题，取得了技术上的进步。为了解释该专利技术的优点，有必要给每个流管建立一个笛卡尔坐标系。原点位于每个流管的中心线和支撑条平的上表面所在平面的交点。Z轴和流管的纵向中心线重合。共同的X轴在支撑条上表面所在的平面上，并且和两个流管的z轴相交。Y轴位于支撑条上表面所在的平面上，并且与Z轴和X轴相垂直。该专利技术中，支撑条柔性的提高，允许流管增加在Z轴方向的相对平移和绕Y轴的相对转动。任何支撑条必须使流量计流管绕Y轴的独立转动受到很小的限制，从而严格限制流管在X轴方向上的独立平移。根据支撑条的使用目的，这是不言自明的。Y轴转动独立性的增加，减小了异相受激振动引起的流管和支撑条间焊接接头处的应力。流管沿Z轴方向平移独立性的增加，减小了由于流管依次焊接到流量计歧管时热收缩所产生的制造应力。在焊接过程中，当要焊接的第一个流管收缩时，该专利技术中的支撑条发生弯曲，但不产生屈服。这样，当第二个流管焊接和收缩时，支撑条可以恢复到未变形的状态。通过减小和消除残余应力，减少了流管、支撑条以及把流管和支撑条连接在一起的锌铜合金焊接点处的总应力。该专利技术中支撑条柔性的提高，降低了应力水平，同时将应力从流管和支撑条的焊接接头处转移到支撑条中。所有这些，提高了焊接接头处和支撑条的可靠性，以及流管的使用寿命。该专利技术中支撑条的另一个优点是它柔性的增加，提高了流量计的灵敏度，便于低流动速率的质量流量测量。本文给出了该专利技术的各种柔性支撑条的实施例。一种实施例中，在流管之间的支撑条区域形成空隙。第二种实施例只去掉了支撑条这部分区域中的一部分材料，留下一个支撑条材料组成的多孔网。另一个实施例中去掉了流管之间支撑条区域的大部分，但不是全部的支撑条材料。而在另一个实施例中，支撑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：D·F·诺门，C·P·施塔克，C·B·范克里夫，
申请(专利权)人：微动公司，
类型：发明
国别省市：