массовый расходомер и способ измерения расхода
Классы МПК: | G01F5/00 Измерение соотношений объемного расхода G01F1/84 расходомеры гироскопического действия с определением массы |
Автор(ы): | Калотай Пол Золтан (US), Титлоу Джозеф Дэвид (US) |
Патентообладатель(и): | Микро Моушн, Инк. (US) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-01-18 публикация патента:
10.03.2000 |
Изобретения относятся к расходомерам на эффекте Кориолиса и могут быть использованы для измерения расхода в трубопроводах большого диаметра. Информацию о массовом расходе материала, протекающего через весь трубопровод, получают на основании информации о расходе материала через расположенную внутри трубопровода прямую трубку, которой с помощью возбудителя сообщают колебания в направлении, поперечном по отношению к ее продольной оси, на резонансной частоте трубки и материала внутри нее. В одном из частных случаев выполнения для измерения расхода высоковязких материалов трубка закрыта кожухом, внутри которого с помощью средств контроля давления поддерживается давление, равное давлению материала в трубопроводе. Между возбудителем и концами трубки закреплены датчики для измерения ее изгиба в поперечном направлении, вызванного силами Кориолиса. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности за счет использования расходной трубки, площадь поперечного сечения которой по крайней мере на порядок меньше площади поперечного сечения трубопровода, что позволяет выполнять трубку из менее жесткого материала. 2 с. и 14 з.п.ф-лы, 8 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8
Формула изобретения
1. Массовый расходомер, содержащий неподвижный трубопровод (101; 401; 601), направляющий поток материала в основном параллельно продольной оси трубопровода, расходную трубку (104; 404; 604; 704), расположенную с обеспечением протекания через нее материала, текущего через неподвижный трубопровод, возбудитель (121А, 121В, 125; 418, 425) колебаний расходной трубки в поперечном направлении относительно ее продольной оси на собственной частоте колебаний трубки и материала внутри нее, датчики (113А, 113В, 112А, 112В) для измерения изгиба расходной трубки в поперечном направлении, вызванного силами Кориолиса, возникающими при протекании материала через колеблющуюся расходную трубку, средства для передачи выходных сигналов датчиков к средствам обработки выходных сигналов (124, 126; 424, 426) для формирования информации о массовом расходе потока материала через расходную трубку, отличающийся тем, что расходная трубка имеет диаметр, обеспечивающий протекание через нее части потока, текущего через неподвижный трубопровод, и установлена внутри него так, что продольная ось трубки в основном параллельна продольной оси трубопровода, что обеспечивает протекание материала в трубке со скоростью, в основном равной скорости потока в неподвижном трубопроводе, а отношение потока в неподвижном трубопроводе к потоку внутри расходной трубки является постоянной величиной, при этом средства обработки сигналов, поступающих от датчиков, обеспечивают получение информации о массовом расходе материала, протекающего через весь неподвижный трубопровод. 2. Массовый расходомер по п.1, отличающийся тем, что расходная трубка имеет в основном прямую конфигурацию и оперта своей центральной частью на возбудитель, закрепленный на опоре (405), при этом внешняя поверхность расходной трубки находится в контакте с материалом, протекающим через неподвижный трубопровод, что позволяет расходной трубке реагировать на силы Кориолиса, действующие как на внутренней, так и на внешней поверхностях трубки. 3. Массовый расходомер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что датчики включают в себя первый датчик (113А, 113В), расположенный вблизи первого конца расходной трубки, и второй датчик (112А, 112В), расположенный вблизи второго конца расходной трубки, а средства для передачи выходных сигналов содержат средства (116А, 116В) для раздельной передачи сигнала от первого и второго датчиков к средствам обработки сигналов (126), при этом указанные выходные сигналы несут информацию о поперечном движении участков расходной трубки, вызванном силами Кориолиса. 4. Массовый расходомер по п.1 или 3, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кожух (103), закрывающий расходную трубку (104) для изоляции ее внешней поверхности от материала в неподвижном трубопроводе, что исключает воздействие вязкости материала на поперечное движение расходной трубки, и средства контроля давления, содержащие средства (111) для измерения давления в материале, протекающем в неподвижном трубопроводе, и средства (109) для поддержания воздушного промежутка между внутренней поверхностью кожуха (103) и внешней поверхностью расходной трубки (104), причем давление в воздушном промежутке поддерживается главным образом равным давлению материала в трубопроводе. 5. Массовый расходомер по любому из пп.1, 3 и 4, отличающийся тем, что возбудитель (121А, 121В) колебаний соединен с центральной частью расходной трубки, соединенной концами с опорными элементами (119, 120) для предотвращения поперечного перемещения концов, а первый (113А, 113В) и второй (112А, 112В) датчики закреплены между возбудителем и опорными элементами. 6. Массовый расходомер по п.4 или 5, отличающийся тем, что неподвижный трубопровод содержит Т-образную секцию (122) для введения расходной трубки, кожуха, возбудителя колебаний, датчиков и опорных элементов в трубопровод через отверстие в нем перпендикулярно направлению потока материала в трубопроводе. 7. Массовый расходомер по любому из пп.4 - 6, отличающийся тем, что кожух (103) расходной трубки имеет овальную форму, при этом участок поверхности трубопровода в окрестности кожуха также имеет соответствующую овальную форму для устранения нарушения профиля потока, вызванного овальной формой кожуха. 8. Массовый расходомер по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что расходная трубка на своем входном конце снабжена воронкой (701) для устранения нарушения профиля потока, вызванного размещением расходной трубки в трубопроводе. 9. Способ измерения массового расхода материала, текущего в неподвижном трубопроводе (101; 401; 601) в направлении, параллельном его оси, заключающийся в размещении расходной трубки (104; 404; 604; 704) так, чтобы материал, текущий через неподвижный трубопровод, протекал через расходную трубку, приведении в действие возбудителя (121А, 121В, 125; 418, 425), связанного с расходной трубкой для сообщения последней колебаний в направлении, поперечном по отношению к ее продольной оси и на резонансной частоте расходной трубки и материала внутри нее, приведении в действие датчиков (112А, 112В, 113, 113В) для детектирования колебаний расходной трубки, вызванных воздействием сил Кориолиса в результате протекания потока материала через трубку при ее поперечных колебаниях под воздействием возбудителя, и передаче выходных сигналов от датчиков к средствам обработки сигналов (124, 126; 424, 426) для получения информации о массовом расходе, относящейся к потоку материала через расходную трубку, отличающийся тем, что расходная трубка имеет диаметр, обеспечивающий протекание через нее части потока, текущего через неподвижный трубопровод, размещение расходной трубки осуществляют внутри неподвижного трубопровода так, чтобы ее продольная ось была в основном параллельна продольной оси трубопровода, что обеспечивает протекание части потока материала через расходную трубку со скоростью, в основном равной скорости потока материала в неподвижном трубопроводе, и отношение потока в неподвижном трубопроводе к потоку внутри расходной трубки является постоянной величиной, при этом средства обработки сигналов, поступающих от датчиков, обеспечивают получение информации о массовом расходе материала, протекающего через весь неподвижный трубопровод, на основании информации о массовом расходе потока материала через расходную трубку. 10. Способ измерения массового расхода по п.9, отличающийся тем, что расходная трубка является в основном прямой и оперта своей центральной частью на возбудитель, при этом внешняя поверхность расходной трубки находится в контакте с материалом, протекающим через неподвижный трубопровод, что позволяет расходной трубке реагировать на силы Кориолиса, действующие как на внутренней, так и на внешней поверхностях трубки. 11. Способ измерения массового расхода по п.9 или 10, отличающийся тем, что датчики включают в себя первый датчик (113А, 113В), расположенный вблизи первого конца расходной трубки, и второй датчик (112А, 112В), расположенный вблизи второго конца расходной трубки, при этом сигналы, поступающие от каждого датчика на средства обработки сигнала, несут информацию о поперечном перемещении частей расходной трубки под действием сил Кориолиса. 12. Способ измерения массового расхода по п.9 или 11, отличающийся тем, что он включает дополнительные операции, состоящие в закрывании расходной трубки кожухом для изоляции внешней поверхности трубки от материала в трубопроводе, благодаря чему исключается влияние вязкости материала в трубопроводе на перемещение расходной трубки в поперечном направлении, измерении давления материала, протекающего в трубопроводе, и поддержании воздушного промежутка между внутренней поверхностью кожуха и внешней поверхностью расходной трубки, причем давление в воздушном промежутке поддерживают в основном равным давлению материала, протекающего в трубопроводе. 13. Способ измерения массового расхода по одному из пп.9, 11 и 12, отличающийся тем, что возбудитель (121А, 121В) колебаний соединен с центральной частью расходной трубки, соединенной концами с опорными элементами (119, 120) для предотвращения поперечного перемещения концов, а первый (113А, 113В) и второй (112А, 112В) датчики закреплены между возбудителем и опорными элементами. 14. Способ измерения массового расхода по любому из пп.9 - 13, отличающийся тем, что неподвижный трубопровод содержит Т-образную секцию для введения расходной трубки, кожуха, возбудителя колебаний, датчиков и опорных элементов в трубопровод через отверстие в нем перпендикулярно направлению потока материала в трубопроводе. 15. Способ измерения массового расхода по любому из пп.12 - 14, отличающийся тем, что кожух (103) имеет овальную форму, при этом участок поверхности трубопровода в окрестности кожуха также имеет соответствующую овальную форму для устранения нарушения профиля потока, вызванного овальной формой кожуха. 16. Способ измерения массового расхода по любому из пп.9 - 15, отличающийся тем, что он включает операцию подключения воронки на входном конце расходной трубки для устранения нарушения профиля потока, вызванного размещением расходной трубки в трубопроводе.Описание изобретения к патенту
Настоящее изобретение имеет отношение к созданию массовых расходомеров, построенных с использованием эффекта Кориолиса. Более конкретно, изобретение касается создания способа и устройства для выработки информации о массовом расходе потока материала в трубопроводах большого диаметра путем измерения расхода материала в расходной трубке меньшего диаметра, введенной в трубопровод большего диаметра. Расходомеры Кориолиса позволяют произвести прямое измерение скорости потока материала в трубопроводе. В настоящее время известны такие расходомеры, например, в соответствии с патентом США N 4491025 на имя Дж.Е.Смита и других, с приоритетом от 1 января 1985 г., и с патентом США Re. 31450 на имя Дж. Е.Смита, с приоритетом от 11 февраля 1982 г., в которых имеется одна или несколько расходных трубок прямой или изогнутой конфигурации. Каждая конфигурация расходной трубки в массовом расходомере Кориолиса имеет набор собственных вибрационных мод, который может относиться к типу простого изгиба, кручения или к смешанному (связанному) типу. Жидкость втекает в расходомер из смежного трубопровода на стороне впуска, направляется в расходную трубку или трубки и вытекает из расходомера на выпускной стороне расходомера. Собственные вибрационные моды вибрирующей, наполненной жидкостью системы определяются частично комбинированной массой расходных трубок и жидкостью внутри расходных трубок. Каждый расходный трубопровод приводится в колебательное движение в резонансе на одной из этих собственных мод. Когда нет потока в расходной трубке, все точки вдоль расходной трубки колеблются в одинаковой фазе. Но как только начнет протекать поток, то ускорения Кориолиса приводят к появлению различных фаз для каждой точки вдоль расходной трубки. Фаза стороны впуска расходной трубки имеет запаздывание относительно фазы возбуждения, в то время как фаза на стороне выпуска имеет опережение относительно фазы возбуждения. На корпусе расходной трубки могут быть помещены датчики для выработки синусоидальных сигналов, несущих информацию относительно движения расходной трубки. Разность фаз между двумя сигналами датчиков пропорциональна массовому расходу (скорости потока) жидкости, протекающей через расходную трубку. Осложняющим фактором при этом измерении является изменение плотности типичных обрабатываемых жидкостей. Изменения плотности вызывают изменение частот собственных мод. Так как система управления расходомера поддерживает резонанс, в результате происходит изменение частоты колебаний. В этой ситуации массовый расход пропорционален отношению разности фаз и частоты колебаний. В патенте США Re.31450 раскрывается расходомер, в котором удается избежать необходимости одновременного измерения как разности фаз, так и частоты колебаний. Разность фаз в этом расходомере определена путем измерения временной задержки между уровнями перекрытия двух синусоидальных сигналов. При использовании такого метода измерения изменения в частоте колебаний устраняются, а массовый расход становится пропорциональным измеренной временной задержке. Поэтому в последующем изложении этот метод измерения именуется как измерение временной задержки. В известных устройствах, включая и патент на имя Смита, расходные трубки должны быть жесткими. Стенки трубок изготавливаются с достаточной толщиной, чтобы выдерживать приложенное давление и изгибающие нагрузки допустимых уровней. Это требование является нежелательным, так как при толстых стенках расходомеры Кориолиса становятся низкочувствительными. Расходные трубки должны иметь достаточно большие диаметры для пропускания полного расхода питающего трубопровода без нежелательного его ограничения, а также без падения давления. Для типичных для больших трубопроводов расходов это приводит к неосуществимым размерам и высоким стоимостям расходомеров. Аналогичным образом не имеет практического смысла использование измерительной техники при применении расходной трубки в обводной линии, а не непосредственно в основном трубопроводе. Причиной этого является трудность создания условий, при которых обводной поток остается всегда в строго постоянной пропорции к основному потоку вне зависимости от скорости основного потока. Между тем такие условия должны существовать, чтобы можно было использовать измерения в обводном контуре для вычисления потока в основном трубопроводе. В патенте Великобритании GB-A-2071848 на фиг. 6 показан расходомер, не относящийся к типу массового расходомера Кориолиса, в котором использована внутренняя тонкостенная рубка 31, которая вибрирует внутри трубопровода с жидкостью 32, который имеет слегка больший диаметр относительно трубки 31. Вибрации жидкости, протекающей внутри цилиндра 31, воздействуют на скорость волн изгиба, которые перемещаются по окружности в стенке внутреннего цилиндра 31. Трубопровод 32 представляет собой механизм поддержания давления (оболочку с давлением). В европейском патенте ЕР-А-0412129 раскрывается единственная расходная трубка, которая расположена внутри оболочки 13, которая не содержит внешнего трубопровода и не содержит протекающего в ней потока жидкости. Расходная трубка 1 имеет возможность поворота относительно оси Y с целью образования движений Кориолиса, которые обнаруживаются датчиком 12. В тексте описания этого патента, в колонке 5, строки 19-30, содержится указание, что расходная трубка 1 может быть погружена в трубу большего диаметра. В патенте США US-S-3927565 раскрывается конструкция расходомера Кориолиса, содержащего расходную трубку, которая имеет возможность поворота относительно оси Y на фиг. 1. Расходная трубка колеблется с поворотом (качанием) относительно этой оси с целью создания отклонений (изгибов) Кориолиса расходной трубки при протекании через нее материала (вещества). Эти отклонения измеряются и используются для определения массового расхода материала, протекающего через трубку. Наиболее близким к заявленному является техническое решение по патенту США N 4831885, который раскрывает массовый расходомер Кориолиса, соединенный последовательно с частями неподвижного трубопровода так, что весь материал, текущий через трубопровод, проходит через расходную трубку расходомера. Расходная трубка расходомера размещена в защитном корпусе, который поддерживает средство двигателя для создания колебаний расходной трубки поперек ее продольной оси, и датчики, которые обнаруживают поперечное движение изгиба расходной трубки, вызванной указанным средством двигателя и силами Кориолиса, возникающими благодаря движению потока материала через колеблющуюся расходную трубку. Сигналы, формируемые датчиками, используются процессором, чтобы получить массовый расход материала через расходную трубку. Другой проблемой имеющихся в настоящее время устройств для измерения расхода (расходомеров) Кориолиса является их ограниченная пригодность для приложений с газовыми измерениями. Газы менее плотны по сравнению с жидкостями и, следовательно, при тех же самых скоростях потока образуются меньшие силы Кориолиса. В такой ситуации требуется большая чувствительность расходомера. В альтернативном варианте возможно использование расходомера с обычной чувствительностью, если скорость потока увеличена для получения прежних ускорений Кориолиса. К сожалению, эта альтернатива приводит к созданию расходомера, чувствительность которого не является постоянной. В настоящем изобретении предлагается устранение указанных недостатков и усовершенствование известных решений за счет использования усовершенствованного способа и устройства для измерения массового расхода материала через трубопровод. В соответствии с настоящим изобретением информация о массовом расходе для материала, протекающего в неподвижном трубопроводе большого диаметра, имеющего неподвижную центральную продольную ось, создается при помощи введения в этот трубопровод относительно небольшой расходной трубки, причем площадь поперечного сечения трубопровода по крайней мере на порядок превышает площадь поперечного сечения указанной трубки. При этом скорости потока материала в расходной трубке и в трубопроводе приблизительно одинаковы. Относительно небольшая расходная трубка приводится в поперечное колебательное движение на ее собственной (резонансной) частоте при помощи возбудителя и функционирует как массовый расходомер, работающий с использованием эффекта Кориолиса, путем создания ускорений Кориолиса, вызываемых потоком материала, который является как внешним, так и внутренним относительно расходной трубки при ее поперечном колебательном движении. Эти ускорения Кориолиса являются аддитивными и позволяют создать весьма чувствительный расходомер Кориолиса. Возбудитель, который может быть присоединен на среднем участке к расходной трубке, колеблет расходную трубку на ее резонансной частоте в поперечном направлении относительно неподвижной продольной оси трубопровода. С расходной трубкой связаны датчики, которые позволяют обнаруживать поперечные изгибы расходной трубки и вырабатывать информацию о массовом расходе для материала, протекающего внутри расходной трубки. Отношение полного потока в трубопроводе к потоку внутри небольшой расходной трубки является определенным и постоянным по величине. Выходная информация погружного расходомера откорректирована в соответствии с порцией материала, который протекает через малую расходную трубку, относительно порции материала, который протекает через трубопровод большого диаметра, что позволяет получить точную информацию относительно массового расхода трубопровода большого диаметра. Использование небольшой расходной трубки, введенной в трубопровод большого диаметра, позволяет решить обсуждавшиеся ранее проблемы, связанные с известными ранее расходомерами Кориолиса. Введение небольшой трубки в материал, протекающий в трубопроводе большого диаметра, устраняет проблемы дифференциального давления, так как внутренняя и внешняя поверхности погружной расходной трубки находятся под одинаковым давлением при протекании материала через трубопровод. За счет устранения этой разницы давлений небольшая расходная трубка может быть сделана тоньше и из менее жесткого материала, чем в случае использования внешней расходной трубки при атмосферном давлении. Более тонкая и гибкая расходная трубка лучше подходит для образования значимых (по величине) сил Кориолиса. Дополнительно отсутствует необходимость прерывания потока в трубопроводе для установки относительно громоздкой и дорогостоящей конструкции для измерения потока. Предлагаемый в настоящем изобретении массовый расходомер Кориолиса погружного типа становится практически осуществимым для больших магистральных трубопроводов, которые в данное время не могут обслуживаться из-за экономических соображений имеющимися в настоящее время наиболее большими расходомерами Кориолиса (имеющими диаметр трубы 8 дюймов (дюйм=25,4 мм) или больше). Введение небольшой расходной трубки в поток материала внутри трубопровода позволяет преодолеть проблемы с разницей температур вдоль длины трубки, которые были обсуждены ранее, так как такое погружение в материал позволяет всем отрезкам расходной рубки иметь одну и ту же температуру, а именно температуру потока материала внутри трубопровода. В результате измерения массового расхода для измерителя с прямой трубкой, использующего эту погружную расходную трубку, осуществляются проще, чем это делалось ранее. Использование более тонкого и более гибкого материала для изготовления стенок расходной трубки, как это обсуждалось ранее, приводит к созданию более эффективного расходомера, использующего эффект Кориолиса, так как при использовании более гибкого материала стенок трубки удается создать более значительные силы Кориолиса в расходной трубке при приложении прежнего сигнала возбуждения. Эта увеличенная чувствительность позволяет лучше адаптировать расходную трубку для использования в измерениях массового расхода менее плотных сред, таких как газы. Расходная трубка для осуществления измерений расхода может быть помещена в любом месте внутри трубопровода, где числа Рейнольдса указывают на присутствие турбулентного потока. Однако когда поток внутри трубопровода становится ламинарным (числа Рейнольдса ниже 4000), то расходную трубку для достижения наилучшей достижимой точности следует располагать в геометрическом центре трубопровода большого диаметра. В первом предпочтительном варианте осуществления изобретения размещенная внутри трубопровода большого диаметра расходная трубка окружена кожухом, который изолирует внешнюю часть расходной трубки от контакта с материалом, протекающим внутри трубопровода. Устройство контроля давления создает достаточное давление воздуха внутри кожуха для того, чтобы внешняя поверхность расходной трубки находилась главным образом под тем же давлением, что и материал, протекающий внутри расходной трубки и внутри трубопровода. Вследствие этого обе стороны расходной трубки имеют одинаковое давление, а именно давление материала, протекающего через трубопровод. В таком случае стенки расходной трубки могут иметь относительно малую толщину, что приводит к увеличению чувствительности массового расходомера. В соответствии с другим возможным предпочтительным вариантом настоящего изобретения расходная трубка малого диаметра введена в трубопровод большого диаметра, причем расходная трубка поддерживается (имеет опору) только в ее средней части при помощи магнитострикционного возбудителя. На своих краях, которые связаны с датчиками, расходная трубка не поддерживается. Датчики обнаруживают движение расходной трубки в результате ускорений Кориолиса, пораждаемых совместным действием поперечного движения, сообщаемого возбудителем, и потока материала, внутреннего и внешнего относительно расходной трубки. На фиг. 1 приведен вид сбоку с вырывом одного из возможных примеров предпочтительного осуществления настоящего изобретения. На фиг. 2 показан вид с конца с вырывом по линии 2-2 фиг. 1. На фиг. 3 изображены различные формы, которые может принимать расходная трубка за счет воздействия сил Кориолиса на материал, протекающий через расходную трубку. На фиг. 4 приведен вид сбоку с вырывом другого возможного примера предпочтительного осуществления настоящего изобретения, который подходит для измерений массового расхода материалов с низкой вязкостью. На фиг. 5 показан вид с конца с вырывом по линии 5-5 фиг. 4. На фиг. 6 изображен трубопровод фиг. 1, измененный для соответствия модификациям профиля потока. На фиг. 7 показано изменение расходной трубки фиг. 1, сделанное для увеличения ее расхода материала. На фиг. 8 изображены различные формы, которые расходная трубка фиг. 4 может принимать в результате ее изменения за счет воздействия сил Кориолиса на поток материала в расходной трубке. На фиг. 1 и 2 показан трубопровод 101, который имеет расходную трубку 104, расположенную внутри трубопровода, причем продольная ось расходной трубки параллельна продольной оси трубопровода. Расходная трубка 104 окружена кожухом 103. Расходная трубка 104 прикреплена на ее концах к опорным элементам 119 и 120, которые представляют собой часть опорной конструкции 105. Возбудитель 121 соединен с центральной частью расходной трубки 104. Возбудитель 121 содержит магнит 121А, закрепленный на центральной части расходной трубки 104, и обмотку возбуждения 121В, закрепленную на опоре 105. Обмотка возбуждения 121В запитана током возбуждения от контура возбуждения 125 при помощи отрезка 117 кабеля 123 для придания колебательного движения в поперечном направлении расходной трубке 104. Левый датчик, имеющий магнит 113А и измерительную обмотку 113В, и правый датчик, содержащий магнит 112А и измерительную обмотку 112В, объединены с расходной трубкой 104 соответственно слева и справа от возбудителя 121. Магниты 112А и 113А закреплены на расходной трубке 104. Измерительные обмотки 112В и 113В закреплены на опоре 105. Трубопровод 101 на его нижней поверхности имеет Т-образное ответвление, имеющее трубчатую секцию 122 и соединительный фланец 106 для введения расходной трубки 104 и связанных с ней устройств, включая кожух 103 расходной трубки и ее опору 105. Опора 105 расходомера содержит базовый фланец расходомера 107. Концы расходной трубки 104 прикреплены к опорным элементам 119 и 120 опорной конструкции измерителя 105, которые (элементы) имеют достаточную жесткость для удержания в стационарном состоянии в течение всего времени работы концов расходной трубки 104. Участок расходной трубки между опорными элементами 119 и 120 колеблется в поперечном направлении при подаче питания в обмотку возбуждения 121В. Обмотки 112В и 113В измеряют скорость поперечных колебаний расходной трубки. Если внутри расходной трубки нет протекания материала, то выходные сигналы этих датчиков одинаковы. Когда материал протекает через расходную трубку при совершении ею колебаний, то выходной сигнал датчика 113В остается идентичным сигналу датчика 112В, с тем отличием, что теперь имеется небольшое фазовое запаздывание в сигнале от датчика 113В и небольшое фазовое опережение в сигнале от датчика 112В. Эти фазовые изменения вызваны ускорениями Кориолиса, а полная разность фаз пропорциональна массовому потоку внутри расходной трубки 104. Массовый поток, внешний относительно расходной трубки 104, не измеряется благодаря наличию кожуха 103. На фиг. 3 показана картина вибраций расходной трубки 104 при ее вибрациях на основной частоте от возбудителя 121, так же как и картины вибраций, получаемых расходной трубкой в результате порожденных сил Кориолиса. Картина 301, имеющая верхний участок 301А и нижний участок 301В, иллюстрирует колебательное движение, сообщаемое расходной трубке 104 возбудителем 121 при нулевом потоке материала в расходной трубке. Картины 302 и 303 представляют собой картины вибраций, создаваемых комбинированным действием возбудителя 121 и образовавшихся сил Кориолиса. Картина 302 имеет верхний участок 302А и нижний участок 302В, а картина 303 соответственно верхний участок 303А и нижний участок 303В. Образовавшиеся силы Кориолиса приводят к изменению формы изгиба трубы между правыми сдвигами (уходами), представленными последовательными картинами 303А, 302В, 303В и 302А. Картины фиг. 3 показаны в преувеличенной форме для облегчения понимания. Измерительные обмотки 112В и 113В фиг. 1 служат для измерения скорости расходной трубки, которая подвержена воздействию сил Кориолиса при протекании в ней материала, и передают соответствующие сигналы скорости по проводникам 116А и 116В и кабелю 123 на измерительный контур 124 измерительного электронного блока 108. Кабель 123 проходит через согласующую коробку 132 и канал 131 опоры 105. Измерительный контур 124 при поступлении сигналов по кабелю 123 выдает выходную информацию на контур обработки сигналов 126, который вырабатывает информацию массового расхода, относящуюся к потоку материала в трубопроводе. Элемент 140 представляет собой уплотнительную прокладку, предотвращающую утечку воздуха в канале 131 из области с повышенным давлением внутри кожуха 103. Согласующая коробка 132, которая имеет крышку 133, обеспечивающую доступ в нее, подсоединена при помощи резьбовых соединений 131 к дну базового фланца 107 расходомера, а при помощи резьбовых соединений 134 - к трубе, содержащей кабель 123, идущий к контуру возбуждения 125 и к измерительному контуру 124. Сигналы 116А и 116В с датчиков 112В и 113В представляют собой мгновенную скорость участков расходной трубки 104, объединенных с измерительными обмотками 112В и 113В. Как указывается в упомянутом заявленном повторно патенте Смита, датчики использованы для измерения скорости точек расходной трубки, которая вызвана перемещением вибрирующей расходной трубки под совместным действием силы Кориолиса и колебательного движения возбудителя 121 при протекании в расходной трубке материала. Сигналы 116А и 116В, имеющие временной сдвиг![массовый расходомер и способ измерения расхода, патент № 2146357](/images/patents/325/2146038/916.gif)
Класс G01F5/00 Измерение соотношений объемного расхода
Класс G01F1/84 расходомеры гироскопического действия с определением массы