使用并联科里奥利质量流量计的科里奥利粘度计制造技术

一对具有不相等载流能力的流量计有效地并联连接以接收物质流动。流过流量计的物质流产生输出信号，传输到相应的流量计电路中，该电路获得各个流量计的质量流率和其它信息。该流量计电路是利用有关各个流量计的物理参数预先编程的。流量计电路利用预先编程的信息和所获得的各个流量计的物质流速和其它信息确定在流量计中流动物质的粘滞度。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种粘度计，这种粘度计使用并联的科里奥利质量流量计获得物质流的粘滞度。问题在现实中常常需要确定在管道或导管中流动的物质的粘滞度。之所以需要这样做，是因为在许多生产过程中，需要使流动的物质保持特定的粘滞度。例如，在使用管道系统加工食品如糖浆或工业品如电动机润滑油的生产过程中，要求在管道中流动的物质所具有的粘滞度能够增强其被客户使用的适用性。在其它应用中，必须使流动物质保持特定的粘滞度，以使生产过程的下一个步骤能够以规定的方式完成。另一种需要知道粘滞度的场合是使用分流式流量计测量大管道中的流率。流量计与大管道之间的流量比值是粘滞度的函数。所以，不间断地了解粘滞度能够使分流式流量计以更高的精度测量流率。获知粘滞度的一种通用方法是人工测量，按照这种方法，需要采集流动物质的样品并进行分析以确定其粘滞度。这种分批采样的方法不是很理想，因为它需要人员的劳动并且耗费时间。这种方法的不足之处还在于当获取流动物质采样和进行分析时常常需要中断生产过程。此外，在不同的采样之间，粘滞度可能变化很大，而无法察觉。测量粘滞度的另一种方法是使用购买的粘度计。这些仪器非常昂贵，它们一般利用插入流体管道中的振动或转动部件测定粘滞度。虽然它们可以进行连续测量，但是由于它们价格昂贵，振动部件易碎裂，所以也不是理想的方式。振动管科里奥利流量计由于能够测量质量流量、体积流量、密度、和温度而成为众所周知的测量仪器。许多科里奥利流量计的使用者需要调配各种成分以达到在流量计中流动物质所需的粘滞度。也能够测量粘滞度的科里奥利质量流量计与需要人工参与和实验室采样的离散的分批方式相比可取之处在于它能够连续地测定粘滞度。这种能够测量粘滞度的科里奥利流量计还没有单独的粘度计的昂贵和易碎裂性。粘滞度测量科里奥利流量计还可以以分流方式操作，以测定在一根大管道中流动物质的流率和粘滞度。知道管道中物质的粘滞度使得可以通过补偿物质粘滞度的变化获得更加精确的质量流量输出信息。授予Kalotay等人的美国专利US-5,359,881试图通过为科里奥利流量计配备可测定流量计出入口之间压力降的一个内置压力差传感器来解决分批采样方法和现有的粘度计存在的问题。根据这种压力降信息，可以获得流动物质的粘滞度。Kalotay等人专利技术的科里奥利流量计在许多应用中能够令人满意地工作。但是，Kalotay等人的科里奥利质量流量计的结构必须必须能够安置压力差传感器。这样增加了它的成本和复杂性。而且，Kalotay等人的装置在某些应用中不是很理想。由于必须安置压力差传感器造成的机械上的复杂性，使得这种装置无法达到某些工业生产过程例如食品加工和制药或在流量计可能用于在不同时间为不同物质的应用中所要求的洁净程度。可以看出，在利用不耗费时间和不需要使用专用的、昂贵的、或易碎裂装置的方法来测量在一根管道中流动的物质的粘滞度方法尚存在问题。此外，在某些应用中以足够卫生的方式连续地测量粘滞度方法也存在着问题。最后，使用分流式结构，而不连续地获得粘滞度以补偿粘滞度对于流量计灵敏度的影响，是难以精确地测量流率的。解决方案本专利技术解决了上述问题，通过提供使用一对并联的科里奥利质量流量计来测定物质粘滞度的一种方法和装置而实现了本领域的进步。本专利技术的方法和装置通过测定在具有不同的物质流动阻力的两个并联的科里奥利质量流量计中的流速来确定粘滞度。这两个流量计这样连接，使得其物质入口压力彼此相等，出口压力也彼此相等。每个流量计产生表示在其中流动物质的质量流量、密度、和温度的信息。这种信息传输到一个相应电子仪器的微处理器中，该微处理器求得两个流量计中的物质流速，并根据流速以及密度和流率，计算出在流量计流动和通过与流量计相连管道中物质的粘滞度。由于在两个并联的、流阻不同的通道中流动物质的流速比值为粘滞度、流率、和密度的函数，所以能够计算粘滞度。(如果两个通道中的流阻相等，则其流速总是相等的，该装置也对粘滞度不敏感。)标准的科里奥利流量计测定流率和密度，然后利用已知的管路直径，能够计算出物质流速。利用具有不同流阻的两个科里奥利流量计可以给出物质流速，这个量值是计算物质粘滞度所需的最后一个信息。在本领域已知利用科里奥利效应质量流量计测量质量流量和在一根导管或管道中流动物质的其它信息。这种流量计公开了授予J.E.Smith等人的美国专利US-4,109,524(1978年8月29日)、US-4,491,025(1985年1月1日)和Re.31450(1982年2月11日)中。这些流量计具有一根或多根直线形或弯曲形的流管。每种流管结构具有一组固有振动模式，它们可以是简单的弯曲型、扭转型或耦合型。每种流管在驱动下以与这些固有模式之一谐振的方式振荡。振动管的固有振动模式部分地由流管和在流管中流动物质的组合质量限定也是众所周知的。所以，可以利用谐振频率确定流管中物质的密度。从一根相连的管道中在流量计入口侧流入流量计中的物质流过流管，然后从流量计的出口侧流出。如果没有物质流动，则流管上所有点都由于所施加的驱动力的作用以相同的相位振荡。当有物质流动时，科里奥利加速度使得流管上的各个点具有不同的相位。流管入口侧的相位滞后于驱动器，而出口侧的相位则超前于驱动器。在流管上设置有传感器，以产生表示流管速度的正弦波输出信号。两个传感器信号之间的相位差正比于通过流管的物质的质量流率。与在科里奥利流量计中流动物质特征相关的信息必须以高精度获得，因为常常要求所获得的流率信息的精度至少为读数的0.15％。这些流量计输出信号是正弦波形的，其时间或相位的偏移量由物质流过的流量计所产生的科里奥利力决定。接收这些传感器输出信号的信号处理电路精确地测量这个时间差，并以所需的至少为读数的0.15％的精度生成流动物质的所需特征信息。根据本专利技术的第一实施例，在物质供应管道与物质接收管道之间以全流方式将一对科里奥利质量流量计彼此并联连接。这两个流量计，包括它们的材料入口和出口，对于物质流动具有不同的阻力。这可以由于流动路径具有不同的横截面面积、长度或两者均不同而形成。不同的流阻还可以由于在其中一个流量计中采用的节流板产生的局部限制而形成的。这两个流量计的物质入口与物质供应管道相连，两个流量计的物质出口与物质接收管道相连。在工作时，这两个流量计产生表示各个流量计中物质流的质量流率、温度、和密度的输出信号。来自各个流量计的输出信息被传输到相应的电子装置中，该装置处理所接收的信息，并计算出各个流量计中的物质流速。然后将一个流量计的流速数据从一个流量计电路中传送到另一个中，利用电子装置中的一个微处理器计算物质粘滞度。在该第一实施例中，两个流量计由在物理上分开的、并联连接在供应管道和接收管道之间的流量计构成。它们还具有物理上分开的电路部分，它们之间的连接仅仅用于传送流速数据。在本专利技术的一个第二实施例中，提供了一体化装置，该装置包括功能上等效的一对并联的科里奥利质量流量计。但是，在这个实施例中，两个流量计的许多冗余部件被组合为一个。例如，如图所述它们不使用独立的外壳、管线、驱动器、温度测量装置、和电子装置，而是组合成具有两根流管的一个细长部件，以减少成本。这些流管可以是具有相等长度、直径、刚度和质量，但是具有不同物质流阻的两根流管。每根流管具有其自己的一对独立的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测定流动物质粘滞度的装置，所说装置包括： 一个第一科里奥利质量流量计（３０２），其具有可与一个物质源（５０４）相连的入口（５０８）和可与一个物质接收装置（５０６）相连的一个出口（５１１）； 其特征在于所说装置还包括： 一个第二科里奥利质量流量计（５０３），其具有可与所说物质源相连的一个入口（５０９）和可与所说物质接收装置相连的一个出口（５１２）； 所说第二科里奥利质量流量计对于物质流动具有与所说第一科里奥利质量流量计不同的流阻； 装置（２１０，２０６），它们在物质从所说物质源向所说物质接收装置流动过程中流经所说第一和第二科里奥利质量流量计时测定在所说第一科里奥利质量流量计中的物质密度和流速以及在所说第二科里奥利质量流量计中的物质密度和流速； 装置（２０６），其在分别测定所说第一和第二流量计中物质密度和流速之后，产生与所说流动物质粘滞度有关的输出信息。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：CB范克勒维，RS罗维，
申请(专利权)人：微动公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]