CN208606830U - 一种直管型科里奥利质量流量计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直管型科里奥利质量流量计，包括：外壳、主体、接头、固定块、直管型测量管、电磁线圈支架、和线圈组件，其特征在于，所述直管型测量管至少为两根且平行排列，直管型测量管两端分别设置有固定块；所述固定块外侧分别还设置有主体；所述主体外沿端面连接有外壳，主体外端两侧分别连接有接头；所述电磁线圈支架固定在直管型测量管上，所线圈组件安装于电磁线圈支架上；本实用新型大大减小了流量计的体积，减小了流场影响、流动阻力小、低压损，可以测定粘度高、杂质含量高的液体质量流量，提高了直管型科里奥利质量流量计的整体性能、灵敏度和测量范围。

Description

一种直管型科里奥利质量流量计

技术领域

本实用新型涉及流量计量类仪器仪表领域，尤其是一种直管型科里奥利质量流量计。

背景技术

质量流量测量技术是当今国家科技在过程控制领域中发展的重点，为实现对各种介质在复杂环境条件下的高准确度、高可靠性的测量，科里奥利质量流量计以其优越的性能成为该领域重点发展的新型测量仪表，且满足国家重大仪器仪表的支持需求；科里奥利质量流量计（以下简称科式流量计）是基于科里奥利原理测量流经管路中的介质（气体或液体）的质量、密度、温度等参数的新型智能仪表。具体地说，科式流量计直管型测量管做简谐振动（或圆周运动），当流体介质以某一速度流经直管型测量管时，介质一方面与直管型测量管作同步振动（简谐振动或圆周运动），另一方面继续以该速度通过管道，此时介质对管道产生与介质流动方向垂直的反作用力，即“科里奥利力”；在该力的作用下，直管型测量管对称位置处的同步振动转变为非同步振动，而这种非同步性体现在振动信号波形上即为相位差，相位差的数值与介质的质量流量成正比，通过检测电路计算信号的相位差，即可得到介质的质量流量；科式流量计利用上述原理可以实现对介质质量流量的精准测量，其中直管型测量管是其核心部件。根据直管型测量管数量不同，分为单管式和双管式。单管式因其易受外界振动干扰以及严重的零点漂移导致测量精度较差，故单管式实际应用较少，由于双管形状相同，固有频率相近，容易起振，两管内被测介质的流动情况相同，上下振动的相位相反，科氏力产生的作用效果也相反，因此多采用双管式设计，根据直管型测量管形状不同，可分为弯管型和直管型；直管型由于刚度大，谐振频率高，且振幅很小，由于频率较高，与工业上的一般机械振动频率相差较大，故不易受外界振动的干扰；不易存积气体及残渣、外形尺寸较小、低压损、高频率、等诸多优点在一定程度上解决了弯管型的许多不足，并大量使用于不能存积气体或液体残渣又便于清洗管道的工作工况，例如对卫生型较高的食品、制药等领域，因此设计一种高性能低成本的直管型质量流量计，即增加我国在高端仪表的核心竞争力，也是发展该类传感器的趋势之一，对其在国内计量仪表的发展起着至关重要的作用。

目前现有技术中，多数都采用的是弯管型，弯管型分U型、微弯型、△型、Ω型等，其中又以U型、微弯型和△型的应用最为广泛，传统微弯型由于结构原因，易积存介质（气体或液体）残渣而引起附加误差，并且制作加工要比直管型复杂；同时，随着市场要求的逐步提高，传统微弯型的体积尺寸、结构功能等受到安装环境、测量现场苛刻条件的约束，严重影响到科式流量计的广泛应用。市场要求其向更小体积、更低压损、更高精度、更佳稳定性等方向发展。

发明内容

本实用新型目的在于：针对上述存在的问题，提供一种直管型科里奥利质量流量计；本实用新型解决了检测测定粘度高、杂质含量高的液体质量流量误差高的问题；解决了科里奥利质量流量计灵敏度不高，测量范围小的问题；还解决了科里奥利质量流量计体积较大的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种直管型科里奥利质量流量计，包括：外壳、主体、接头、固定块、直管型测量管、电磁线圈支架、和线圈组件，其特征在于，所述直管型测量管至少为两根且平行排列，直管型测量管两端分别设置有固定块；所述固定块外侧分别还设置有主体；所述主体外沿端面连接有外壳，主体外端两侧分别连接有接头；所述电磁线圈支架固定在直管型测量管上，所线圈组件安装于电磁线圈支架上。

由于采用上述结构，根据科里奥利效应，将两根直管型测量管采用多重方式进行焊接和固定，两根直管型测量管在驱动线圈组件的激振下，以其固有频率振动，且两根直管型测量管振动相位相反。由于直管型测量管的振动效应，流经管内的介质（气体或液体）流动会得到一个科氏加速度，直管型测量管便受到一个与此加速度方向相反的科氏力。由于直型直管型测量管的进、出两侧所受到的科氏力方向相反，而使直管型测量管发生微妙的扭转，其扭转程度与其扭转刚性成反比，而与管内瞬时质量流量成正比；位于直管型测量管的进流侧和出流侧的两个检查线圈组件检测出两路振动信号，两路信号的相位差与检测管的扭摆度，也称瞬时流量，成正比；通过计算这些信号间的相位差，可计算出质量流量。

进一步的，所述固定块用于固定直管型测量管；所述外壳用于支撑和保护直管型测量管且还用于隔离振动。

由于采用上述结构，所述固定块通过真空钎焊固定在直管型测量管上，固定块所在位置通过多重定位定距方式，即测量管的两端各采用两个固定块和两个精密机加接头，并在真空钎焊后可进行有效的连接和固定作用。本实用新型中的固定块的最佳安装位置，由ANSYS有限元分析中的力学分析、模态分析和谐响应分析来确定；所述外壳除了用于支撑直管型测量管之外，主要作用在于隔离直管型测量管的振动，以免在振动测量时，使与其连接的其他设备受到影响。

进一步的，所述固定块有两个与直管型测量管大小相同的通孔，用于使直管型测量管穿过固定块。

由于采用上述结构，通过通孔连直管型测量管可以更加有效的将测量管固定。

进一步的，所述电磁线圈支架为6个，并对称固定在两根直管型测量管上端中心轴线上。

由于采用上述结构，所述电磁线圈支架将两两一组并分为三组相互对称固定在直管型测量管上。

进一步的，所述线圈组件由线圈和磁铁同轴装配构成，线圈组件包括一个驱动线圈组件和两个检测线圈组件。

由于采用上述结构，所述驱动线圈组件主要用于使直管型测量管进行振动，所述检测线圈组件主要用于检测振动信号。

进一步的，所述线圈通过电磁线圈支架固定在一根直管型测量管上，所述磁铁固定在与固定线圈的电磁线圈支架相对称的另一个电磁线圈支架上。

由于采用上述结构，检测线圈组件和驱动线圈组件均为线圈与磁铁的配合组件，所述线圈组件和直管型测量管共同形成良好的闭环系统，使科里奥利传感器测量管具有稳定的固有频率工作状态，外部扰动的影响较小。

进一步的，所述驱动线圈组件固定于直管型测量管中心处，所述检测线圈组件分别固定于线圈组件两侧。

由于采用上述结构，驱动线圈组件位于测量管的中部，检测线圈组件位于驱动线圈组件的两侧，即测量管的进流侧和出流侧，用于检测振动信号。

进一步的，所述直管型测量管由直管段和圆弧管段组成，所述圆弧管段分别无缝连接于直管段两端。

由于采用上述结构，相对于没有圆弧段的直管型测量管，具有圆弧段的直管型测量管灵敏度更高，最小识别率更高，可以更加精确的计算出流经管内的介质的质量流量。

进一步的，所述两根直管型测量管的中心间距为2.1D-2.7D；所述D为直管型测量管外径值。

由于采用上述结构，间距在上述距离可以使检测到的值更加准确。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型有采用了新管型的检测结构，有效提高了谐振式传感器的特性及品质因数，大大减小了流量计的体积，减小了流场影响、流动阻力小、低压损，可以测定粘度高、杂质含量高的液体质量流量，加工简单、成本低，进一步提高了直管型科里奥利质量流量计的整体性能、灵敏度和测量范围。

2、本实用新型采用多重定位定距方式使得测量管的谐振频率较高、稳定性好、抗震性强。

3、本实用新型的检测线圈组件、驱动线圈组件和直管型测量管之间共同形成良好的闭环系统，使科里奥利传感器测量管具有稳定的固有频率工作状态，外部扰动的影响较小。

4、本实用新型有效减小了科里奥利质量流量计的体积。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是直管型科里奥利质量流量计注视结构图图。

图2是直管型科里奥利质量流量计俯视结构图图。

图3是直管型科里奥利质量流量计横切结构图。

图4是直管型测量管结构图。

其中，1-接头；2-主体；3-固定块；4-电磁线圈支架；5-检测线圈组件；6-驱动线圈组件；7-外壳；8-直管型测量管；801-直管部；802-圆弧管部；9-线圈组件；901-线圈；902-磁铁。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“两侧”、“外端”、“向上”等指示方位或位置关系都为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须 具有特定的方位，以特定的方位构造操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

一种直管型科里奥利质量流量计，如图1至图3所示，包括：外壳7、主体2、接头1、固定块3、直管型测量管8、电磁线圈支架4、和线圈组件9，所述直管型测量管8至少为两根且平行排列，在本实施例中为两根，直管型测量管8两端分别设置有固定块3，用于固定直管型测量管8；所述固定块3外侧分别还设置有主体2；所述主体2外沿端面连接有外壳7，用于支撑和保护直管型测量管8，同时还用于隔离直管型测量管8的振动，主体2外端两侧分别连接有接头1；所述电磁线圈支架4固定在直管型测量管8上，所线圈组件9安装于电磁线圈支架4上。

所述固定块3还设置有两个与直管型测量管8大小相同的通孔，用于使直管型测量管8穿过；在本实施例中，电磁线圈支架4为6个，并且相互对称固定在两根直管型测量管8上端中心轴线上，用于固定线圈组件9；所述线圈组件9是由线圈901和磁铁902同轴装配构成，所述线圈901通过电磁线圈支架4固定在一根直管型测量管8上，所述磁铁902固定在与固定线圈901的电磁线圈支架4对称的电磁线圈支架4上；在本实施例中，所述线圈组件9包括一个驱动线圈组件6和两个检测线圈组件5，所述驱动线圈组件6用于使直管型测量管8振动，所述检测线圈组件5用于检测直管型测量管8振动时产生的各类数据；所述驱动线圈组件6位于直管型测量管8中部，检测线圈组件5分别位于驱动线圈组件6的两侧并靠近固定块3。

在本实施例中，两根平行的直管型测量管8的中心间距为2.1D-2.7D，其中，D为直管型测量管8的外径；所述固定块3上的通孔之间间距也为2.1D-2.7D，与直管型测量管8中心间距相对应；所述测量管一般采用316L不锈钢、哈氏合金、及其它材质的精密进口管材，使直管型测量管8本身的一致性和外径公差的均匀性得到了很好的保证，使得两根直管型测量管8路在焊接固定后具有较高的对称性，直管型测量管8本身也具有良好的动态平衡特性，保证了传感器动态下的整体平衡，对直管型质量流量计的高精度要求具有较高的保证。

所述固定块3和直管型测量管8之间通过真空钎焊固定，固定块3所在位置通过多重定位定距方式，即测量管的两端各采用两个固定块3和两个精密机加接头1，并在真空钎焊后可进行有效的连接和固定作用。本实用新型中的固定块3的最佳安装位置，由ANSYS有限元分析中的力学分析、模态分析和谐响应分析来确定，使得测量管的谐振频率较高、稳定性好、抗震性强；通过真空钎焊的方式同时固定两个直管型测量管8，而且不会引起变形，使得两根直管型测量管8的特性完全相同，同时提供流量测量所需的有限扭曲和弯曲，根据相应的变化改变传感器的谐振频率，所以根据所设计的频率来确定固定块3在直管段801的位置，减小了内部测量管的振动耦合，并使得直管型测量管8的抗震性强。

本实施例根据科里奥利效应，将两根直管型测量管8采用多重方式进行焊接和固定，两根直管型测量管8在驱动线圈组件6的激振下，以其固有频率振动，且两根直管型测量管8振动相位相反。由于直管型测量管8的振动效应，流经管内的介质（气体或液体）流动会得到一个科氏加速度，直管型测量管8便受到一个与此加速度方向相反的科氏力。由于直型直管型测量管8的进、出两侧所受到的科氏力方向相反，而使直管型测量管8发生微妙的扭转，其扭转程度与其扭转刚性成反比，而与管内瞬时质量流量成正比；位于直管型测量管8的进流侧和出流侧的两个检测线圈组件5检测出两路振动信号，两路信号的相位差与检测管的扭摆度，也称瞬时流量，成正比；通过计算这些信号间的相位差，可计算出质量流量。

本实用新型通过采用直管型直管型测量管8有效提高了谐振式传感器的特性及品质因数，大大减小了流量计的体积，减小了流场影响、流动阻力小、低压损，可以测定粘度高、杂质含量高的液体质量流量，加工简单、成本低，进一步提高了直管型科里奥利质量流量计的整体性能和测量范围。

实施例2

实施例2和实施例1结构相似，其不同在于，所述直管型测量管8由直管段801和圆弧管段802构成，如图4所示。

所述圆弧管段802分别无缝连接在直管段801两侧，所述固定块3固定于圆弧管段802上，且与直管段801呈现垂直，与测量管圆弧面重合，即固定块3所在面与直管段801垂直或呈一定角度，同时与圆弧管段802固定位置的切面平行，使得测量管的谐振频率较高、稳定性好、抗震性强。本实施例中，所述驱动线圈组件6固定在直管段801中心位置，两个检测线圈组件5固定在圆弧管段802中心位置，使线圈组件9和直管型测量管8之间形成良好的闭环系统，使科里奥利传感器测量管具有稳定的固有频率工作状态，减小外部扰动的影响。

所述圆弧管段802呈向上凸起的结构，在本实施例中，呈U型；在一个实施例中，还可以是三角形或微微向上凸起。

本实施例通过直管型测量管8上的圆弧管段802，有效提高了直管型测量管8的灵敏度和最小识别率，减小了检测的误差。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (9)

1.一种直管型科里奥利质量流量计，包括：外壳（7）、主体（2）、接头（1）、固定块（3）、直管型测量管（8）、电磁线圈支架（4）、和线圈组件（9），其特征在于，所述直管型测量管（8）至少为两根且平行排列，直管型测量管（8）两端分别设置有固定块（3）；所述固定块（3）外侧分别还设置有主体（2）；所述主体（2）外沿端面连接有外壳（7），主体（2）外端两侧分别连接有接头（1）；所述电磁线圈支架（4）固定在直管型测量管（8）上，所线圈组件安装于电磁线圈支架（4）上。

2.如权利要求1所述的直管型科里奥利质量流量计，其特征在于，所述固定块（3）用于固定直管型测量管（8）；所述外壳（7）用于支撑和保护直管型测量管（8）且还用于隔离振动。

3.如权利要求2所述的直管型科里奥利质量流量计，其特征在于，所述固定块（3）有两个与直管型测量管（8）大小相同的通孔，用于使直管型测量管（8）穿过固定块（3）。

4.如权利要求1所述的直管型科里奥利质量流量计，其特征在于，所述电磁线圈支架（4）为6个，并对称固定在两根直管型测量管（8）上端中心轴线上。

5.如权利要求1所述的直管型科里奥利质量流量计，其特征在于，所述线圈组件（9）由线圈（901）和磁铁（902）同轴装配构成，线圈组件（9）包括一个驱动线圈组件（6）和两个检测线圈组件（5）。

6.如权利要求5所述的直管型科里奥利质量流量计，其特征在于，所述线圈（901）通过电磁线圈支架（4）固定在一根直管型测量管（8）上，所述磁铁（902）固定在与固定线圈（901）的电磁线圈支架（4）相对称的另一个电磁线圈支架（4）上。

7.如权利要求6所述的直管型科里奥利质量流量计，其特征在于，所述驱动线圈组件（6）固定于直管型测量管（8）中心处，所述检测线圈组件（5）分别固定于驱动线圈组件（6）两侧。

8.如权利要求1所述的直管型科里奥利质量流量计，其特征在于，所述直管型测量管（8）由直管段（801）和圆弧管段（802）组成，所述圆弧管段（802）分别无缝连接于直管段（801）两端。

9.如权利要求1所述的直管型科里奥利质量流量计，其特征在于，所述两根直管型测量管（8）的中心间距为2.1D-2.7D；所述D为直管型测量管（8）外径值。