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KR20010086232A - 직선관 코리올리 유량계의 유동관 및 평형 바아의 스프링 상수 평형 장치 및 방법 - Google Patents

직선관 코리올리 유량계의 유동관 및 평형 바아의 스프링 상수 평형 장치 및 방법 Download PDF

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KR20010086232A
KR20010086232A KR1020007008714A KR20007008714A KR20010086232A KR 20010086232 A KR20010086232 A KR 20010086232A KR 1020007008714 A KR1020007008714 A KR 1020007008714A KR 20007008714 A KR20007008714 A KR 20007008714A KR 20010086232 A KR20010086232 A KR 20010086232A
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KR1020007008714A
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English (en)
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KR100413654B1 (ko
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크레이그 브레이너드 반클리브
그레고리 트리트 랜험
Original Assignee
제프리 디. 웨어
마이크로 모우션, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=21800082&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR20010086232(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 제프리 디. 웨어, 마이크로 모우션, 인코포레이티드 filed Critical 제프리 디. 웨어
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Abstract

단일 직선 유동관, 상기 유동관에 평행한 평형 바아, 상기 평형 바아의 단부를 상기 유동관 및 케이스에 연결하는 브레이스 바아를 갖는 코리올리 유량계. 평형 바아 및/또는 유동관의 스프링 기능을 감소시킴으로써 유동 물질의 밀도 변화에 반응하여 유량계의 개선된 동적 평형이 유지된다. 이는 유량계의 스프링 기능을 브레이스 바아 구조물에 집중시킨다. 브레이스 바아 구조물 내의 진동 노드가 유동관의 유효 스프링 기능으로부터 평형 바아의 유효 스프링 기능을 분리시킨다. 진동 노드는 유동관 내에서 서로 다른 시간에 서로 다른 밀도의 물질에 반응하여 브레이스 바아 내부에 이동한다. 이러한 노드의 움직임은 케이스 질량을 관여시키지 않고서 유량계의 개선된 동적 진동 평형을 유지하기 위하여, 유효 유동관 스프링 기능의 그것에 대한 유효 평형 바아 스프링 기능의 비율을 변화시킨다.

Description

직선관 코리올리 유량계의 유동관 및 평형 바아의 스프링 상수 평형{SPRING RATE BALANCING OF THE FLOW TUBE AND A BALANCE BAR IN A STRAIGHT TUBE CORIOLIS FLOWMETER}
문제점
유동물질을 가진 진동 유량 튜브와 이에 연관된 평형 바아 간의 동적 평형을 유지하는 것은 단일 유동관 코리올리 유량계의 문제점이다. 변화하는 작동 조건하에서 유량계의 동적 평형을 유지하기 위해 단일 유동관 코리올리 유량계에 평형 바아가 제공된다. 평형 바아는 유량계의 유동관에 연결되어 유동관과 다른 위상으로 진동함으로써, 평형 바아 및 진동 유동관의 조합이 동적으로 평형인 구조를 형성하게 한다.
단일 유동관 코리올리 유량계는 제작시 보정이 행해지고(factory calibrated) 공지된 특정 중력을 갖는 물질 또는 예컨대 0.8 내지 1.0, 1.0 내지 1.2 등의 공지된 특정의 좁은 범위의 중력을 갖는 물질에 대해 동적으로 평형이 된다. 이들 유량계들은 보정되어진 중력에 대해 근접한 특정 중력을 갖는 물질에 제한되어 사용되는 한 만족스럽게 작동하고 그 동적 평형을 유지한다. 그러나, 코리올리 유량계의 사용이 이미 보정된 특정 중력을 갖는 물질에만 제한되는 것이 항상 가능한 것은 아니다. 이와 다른 중력을 갖는 물질에 대해 유량계를 사용하면 균형이 깨지게되고 그로인한 정확성의 하락으로 흔들리게 된다.
단일 유동관 코리올리 유량계는 통상적으로 유동관, 상기 유동관에 진동식으로 연결된 평형 바아 또는 평형 튜브(이하 "평형 바아"라고 함) 및 유동관과 평형 바아를 둘러싸는 케이스를 포함하여 이루어진다. 흔히, 유동관로부터 케이스의 단부를 통해 연장 스터브가 연장되어 유량계 구조물이 측정될 유동물질을 보유한 연관 파이프라인에 연결될 수 있도록 한다. 유량계의 동적 평형이 달성되면, 제로 모션의 엔드 노드 위치는 통상적으로 유동관과 케이스 단부의 교차지점에 있게된다. 유동관의 비교적 짧은 부분은 각각의 케이스 단부로부터 유동관의 종방향 축선에 수직인 브레이스 바아까지 내측으로 연장되고, 연장튜브를 평형바아의 단부에 연결시킨다. 물질이 충진된 유동관 및 평형 바아는 유동관/평형 바아 쌍이 유동관과 케이스 단부의 교차지점에 있는 노드와 동적으로 평형을 이룬 구조물을 형성하는 방식으로 서로 다른 위상으로 진동한다. 이와 같은 동적 평형이 달성되면, 케이스가 진동하지 않는다.
유량계가 미처 보정되고 평형화되지 못한 특정 중력을 갖는 물질에 대해 작동할 때 불평형에 기인한 케이스 진동이 발생한다. 이러한 조건에서 상기 노드의 위치가 이동되어 이들이 케이스 단부에 있지 않게된다. 새로운 물질의 특정 중력에따라, 진동 노드는 케이스로부터 떨어져서 그리고 유량계의 중심을 향한 방향으로 내측으로 이동하거나(보다 무거운 물질인 경우), 또는 케이스의 외부로 그리고 파이프 라인내부를 향해 외측으로 이동한다(보다 가벼운 물질인 경우). 어느 경우에나, 케이스는 모멘텀 보존의 법칙을 만족시키기 위해 진동하며; 유량계의 정확도가 떨어지게 된다.
유량계의 설계는 유동관의 엔드 노드에 대해 유동관 상의 유리한 지점에 속도 센서를 배치하는 것을 포함한다. 엔드 노드에 대해 비교적 근접한 센서의 배치는 유량계의 감도를 향상시키고, 반면, 엔드 노드로부터 멀리 떨어지게 센서를 배치하면 유량계의 감도가 저하된다. 유량계는 고정되고 알려진 감도를 갖는 것이 바람직하다. 유량계가 서로 다른 밀도의 물질에 대해 작용함에 따른 엔드 노드의 이동은 센서와 노드간의 거리를 변화시킨다. 이는 유량계의 감도를 변화시키고 그의 출력 정보의 정확성을 저하시킨다. 이러한 감도의 변화가 비교적 적더라도, 임계적인 상황에 있어서는 악화된 출력 정보가 사용자에게 문제를 일으키게 할 정도로 충분히 큰 것이다.
요약하면, 코리올리 유량계의 유동 감도는 능동 유동관 길이의 단부를 형성하는 노드와 속도 센서 간의 거리의 함수이다. 단일 유동관 유량계에서, 유동 물질의 특정 중력상의 변화는 유동관의 엔드 노드의 위치가 변하게 하고, 이로써, 유량계의 감도의 변화를 초래한다.
단일 유동관 코리올리 유량계의 평형 문제점을 해소하는 전통적인 방법은 케이스의 질량을 최대한 늘려서 그 진동폭을 최소화시키고 이로써 노드 위치의 변화를 최소화시키는 것이다. 또한, (유량계의 진동을 초래하는) 불균형이 물질 밀도의 함수이므로, 그리고 물질 밀도는 유동관 주파수로부터 결정되므로, 유량계의 전자장치내의 소프트웨어 알고리즘이 유동관의 진동 주파수에 따라 유량계의 유동 보정 인자를 수정하는데 사용된다. 이러한 접근방법의 주요 문제점은 유량계 설치 강성이 유량계 진동폭에 미치는 영향을 고려하지 않는다는데 있다. 연성 유량계 설치는 강성 유량계 설치에 비해 큰 진동폭 (및 보다 큰 노드 위치 이동)을 초래한다. 출력 설치내에 사용되는 수정 알고리즘은 "평균 강성"을 갖는 설치 장치를 취하여, 이로써 연성 설치에 대해서는 적게 보상하고, 강성 설치에 대해서는 많이 보상한다. 이것은 코리올리 유량계와 이에 연관된 장비의 출력 정보의 정확성 저하를 초래한다.
본 발명은 코리올리 유량계, 특히, 유동물질의 밀도변화에 반응하여 유동관 및 평형 바아간의 동적 평형을 유지하는 단일 유동관 코리올리 유량계에 관한 것이다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 하기의 상세한 설명으로부터 보다 용이하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1, 2 및 3은 종래 기술의 직선 튜브 코리올리 유량계의 진동 특성을 개시한 것이다.
도 4, 5, 6, 7 및 8은 스프링/질량 일괄 구조물의 진동 특성을 개시한 것이다.
도 9는 종래 기술의 코리올리 유량계를 개시한 것이다.
도 10은 본 발명의 평형 바아 및 유동관 스프링 구조물을 개시한 것이다.
도 11, 12, 13, 14, 15 및 16은 본 발명의 브레이스 바아, 평형 바아 및 유동관 구조물을 보다 상세히 개시한 것이다.
도 17, 18, 19, 20 및 21은 본 발명의 브레이스 바아 연결 링크를 보다 상세히 개시한 것이다.
도 22는 본 발명의 유동 스터브 연장 스터브를 개시한 것이다.
도 23, 24, 25, 26, 27 및 28은 본 발명의 제 1 및 제 2의 가능한 예시적 실시예를 개시한 것이다.
도 29 및 30은 도 18-21의 브레이스 바아 연결 링크의 대안적인 실시예를 개시한 것이다.
해결책
본 발명은 넓은 범위의 물질 밀도에 걸쳐 유량계의 동적 평형을 유지하는 단일 유동관, 평형바아 및 연관된 연결구조물을 갖는 유량계를 제공함으로써 상기의 문제점을 해소하고 당해 기술분야에서의 진보를 달성한다. 평형 바아, 유동관 및 하기에서 브레이스 바아로 호칭될 연결구조의 스프링 구조의 특성을 조절함으로써 유동관 및 평형 바아간에서 이러한 동적 평형이 유지된다. 브레이스 바아는 평형 바아의 단부를 유동관과 교차시키고, 서로 다른 밀도의 물질 충진시 평형 바아의 공진주파수가 유동관의 그것과 부합하도록 동적으로 변경시킴으로써 평형을 유지한다. 이러한 기능을 수행함에 있어서, 평형 바아는 동적 평형기처럼 작동하고 유동관의 진동폭과 내부 물질을 평형시키는데 필요한 진동폭을 자동으로 유지한다.
진동 시스템의 2개의 기본 법칙이 본 발명에 적용된다. 첫째는 (외력이 존재하지 않는 경우) 모멘텀이 보존되어야 한다는 것이다. 이것은 질량과 한 방향 속도의 곱이 질량과 그 반대방향 속도의 곱과 동일함을 말한다. 평형된 유량계에서는 유동관과 그에 포함된 물질의 질량과 그의 한 방향 속도의 곱이 평형 바아의 질량과 반대방향 속도의 곱과 동일하다. (sine 모션에서, 속도가 진동폭에 비례한다. 유동관과 평형 바아에 따른 서로 다른 지점들이 변화하는 폭을 가지므로, 이것은 미적분의 문제가 된다.) 불평형 유량계에서도 이 법칙은 여전히 적용되나, 유량 케이스 및 연결된 파이프라인이 유동관 또는 평형 바아 중 어느 하나와 함께 진동하므로 유량계 케이스의 질량, 및 연결된 파이프라인의 질량이 또한 포함된다. 아무리 많은 양이 유량계에 의해 흔들려지더라도, 진동하는 질량은 다음의 두 그룹으로 나누어질 수 있다; 유동관과 진동하는 것과 평형 바아와 진동하는 것. 모멘텀 보존은 이들 두 그룹의 총 모멘텀이 동일하고 서로 반대일 것을 요한다.
본 발명에 관련된 두번째 법칙은 2몸체 진동 시스템의 2개의 반쪽이 동일한 공진 주파수를 가져야 한다는 것이다. 만일 이들이 동일한 공진 주파수를 갖지 않는다면, 이들은 서로 별개의 진동 모드를 구성할 것이므로 동일 모드의 2개의 반쪽이 아니다. 공진주파수는 강성/질량의 제곱근과 동일하다. 따라서, 동일 공진 주파수를 갖는 이들 두 질량 그룹은 동일한 강성 대 질량 비를 가져야만 한다.
평형된 유량계에서, 포함된 물질을 갖는 유동관과 평형 바아는 동일한 공진주파수를 가지므로 동일한 강성 대 질량 비를 갖는다. 종래의 단일 유동관 유량계가 서로 다른 밀도의 물질에 의해 불평형되면, 유동관, 평형바아, 및 케이스를 포함하는 조합 구조물의 모멘텀의 보존을 달성하기 위해 평형 바아 질량으로부터 유동관 질량을 분리시키는 노드들이 이동한다. 보다 밀도가 큰 물질에서는, 상기 노드들이 유동관상에서 내측으로 이동하고, 이로써 유동관 질량 및 케이스 질량 중 일부가 평형 바아와 진동한다. 질량 이동의 결과, 유동관 고유 주파수는, 유동관이 평형 바아에 질량의 일부를 내줌으로써 지시되어지는 증가된 물질 밀도 이하로 떨어진다. 또한, 평형 바아 고유 주파수가 케이스와 유동관의 부가 질량 구성부로부터 하강되어, 질량/강성 비율과 상기 2개의 구조물의 공진 주파수가 동일하게 유지된다. 낮은 밀도의 물질에서는, 노드들이 반대방향으로 이동하고, 평형 바아가 공진 주파수를 동일하게 유지하기 위해 유동관에 질량을 내준다.
종래의 해결방법에서는, 노드 위치의 이동은 질량을 주로 하나의 부재와 케이스로부터 다른 부재로 이동시켰다. 문제는 케이스의 질량이 포함되는 것과 그 흔들림 폭이, 알려지지 않은 설치 강성의 함수라는 사실에 있다. 케이스의 흔들림 폭이 알려지지 않으므로, 계기 감도의 변화도 알려지지 않는다. 불평형에 의한 노드 이동은 하나의 "스프링"을 길게 하고 나머지를 짧게 만듦으로써 두 부재의 스프링 상수를 또한 변화시킨다. 그러나, 각 부재내의 "스프링"이 구조물 전체에 걸쳐져 있으므로, 노드의 변화거리가 "스프링"의 길이에 비해 매우 작고, 따라서 스프링 비율의 변화가 매우 작다.
본 발명에서, 각 부재의 "스프링"은 구조물 전체에 분산된 것이 아니라 엔드 노드의 근방에 집중된다. 따라서 노드 위치의 변화는 하나의 스프링 길이를 짧고,결과적으로 단단하게 하고, 나머지를 길고 유연하게 만듦으로써(스프링 강성은 스프링 길이에 반비례함), 유효한 스프링 길이를 상당히 변화시킨다. 본 발명에서, 물질의 밀조에 따른 노드 이동은 유동관과 평형 바아의 공진 주파수를 동일하게 유지하는 방식으로 스프링 상수 변화시킨다. 공진주파수가 동일하면, 모멘텀을 보존하기 위해 유동관과 평형 바아의 진동폭이 자동으로 자신들을 조절한다. 이런 방식으로, 상당한 질량을 전달하거나 계기 케이스를 포함함없이 계기 평형이 유지된다.
본 발명에 따르면, 유동관 및 평형 바아가 유동계의 스프링 기능으로부터 제거되고 스프링 기능은 브레이스 바아 내에 집중된다. 구조물의 스프링으로서의 중요성은 그것이 편향 상태에 있을 때 저장하는 스프링 에너지의 양에 의해 결정될 수 있다. 어떤 영역이 매우 소량의 스프링 에너지를 저장하면 시스템의 주파수에 매우 작은 영향을 갖게된다. 스프링 에너지에 대한 공식,
은 강성, k,를 매우 작게함으로써 스프링 에너지가 중요하지 않게될 수 있음을 보여준다. 이것이 행해지면 구조물은 매우 연성인 스프링의 위치에 힌지 또는 갭이 있는 것처럼 작동한다. 스프링 에너지는 또한 스프링의 편향, x,를 매우 작게함으로써 일정 영역내에서 중요치 않게될 수 있다. 이것은 국부적으로 적재를 감소시키거나 적재가 상기 부재를 편향시키지 못하게 할 정도로 스프링 강성, k,를 매우 크게함으로써 행해진다. 이것이 수행되면, 구조물은 고강성 영역에 강성 연결이 있는 것처럼 작동한다. 유동계의 (중요한) 스프링 작용으로부터 유동관 및 평형 바아를제거하는데 이들 방법 모두가 사용된다. 평형 바아 및 유동관은 여전히 시스템의 동적 작용에 있어 중요하게 남게 되나, 오직 질량 요소로서만 그러하다.
본 발명의 가능한 바람직한 일실시예에 따르면, 유동관의 중간 부분을 제거하고 그것을 가요성 벨로우즈로 교체함으로써 스프링 기능으로부터 유동관이 제거된다. 벨로우즈는 높은 편향에도 불구하고 매우 적은 에너지를 저장하는 정도로 낮은 스프링 상수 갖는다. 이와 같은 유동관과 연성의 중앙부는 벨로우즈에 의해 이들의 단부에 느슨하게 연결된 2개의 강성 외팔보와 같이 변형되도록 한다. 유동관의 동적부분 내의 굽힘 모멘트는 벨로우즈에 의해 효과적으로 제거되어 벨로우즈의 각 측면 상의 유동관의 반쪽이 매우 적은 변형을 겪는다(이들은 비교적 곧게 유지된다). 따라서, 스프링 에너지 저장 및 스프링 변형의 대부분이 유동관의 동적 부분으로부터 제거된다. 유동관은 연속적이어야 하고 브레이스 바아에서 끝날 수 없으므로, 유동관의 단부(브레이스 바아의 외측이고 케이스 단부의 내측)는 유동관 편향의 강성 외팔보 섹션과 같이 굽는다. 이들 유동관 섹션(이하 "튜브 스터브"라 함)은 굽어질 때 스프링 에너지를 저장한다. 본 발명의 최적 실시예에서 실질적으로 스프링 에너지 모두가 브레이스 바아 내에 포함된다. 이로써 중앙 유동관 벨로우즈와 동일한 방식으로 스프링 에너지를 제거하는 튜브 스터브 내에서 벨로우즈를 사용함으로써 튜브 스터브로부터 스프링 에너지가 제거된다. 본 발명의 유동관에 대한 전체 스프링 기능은, 3개의 벨로우즈에 의해, 브레이스 바아 내에 주재하게 된다.
본 발명의 평형 바아는 또한 그 중심이 매우 유연하게 만들어지므로 역시 스프링 기능이 제거된다. 유동관과 같이, 평형 바아의 나머지 부분은 견고하게 만들어 진다. 평형 바아는 그 단부에서 브레이스 바아 이상으로 연장되지 않으므로 단부 벨로우즈를 필요로하지 않는다. 연성의 중심과 강성의 나머지의 조합으로써 계기의 스프링 기능으로부터 브레이스 바아를 효과적으로 제거한다. 계기의 스프링 기능으로부터 유동관 및 평형 바아를 제거한 결과 스프링 기능이 거의 전적으로 브레이스 바아에 집중된다.
브레이스 바아 내의 유량계의 스프링 기능의 집중은, 브레이스 바아가 비교적 길이가 짧고, 짧은 스프링을 효과적으로 포함하여 이루어지므로 유리하다. 본 발명의 유량계는 평형되어, 평형 바아 스프링으로부터 유동관 스프링을 동적으로 분리하는 엔드 노드가 브레이스 바아 내에 머무르도록 한다. 따라서 각각의 엔드 노드는 평형 바아에 작용하는 유효 스프링의 짧은 부분으로부터 유동관에 작용하는 유효 스프링의 짧은 부분을 분리한다. 물질 밀도의 변화는 노드 위치의 약간의 이동을 초래하고, 이는 (스프링이 그만큼 짧기 때문에) 한개의 스프링이 상당히 짧아지고 단단해지게 하고 나머지가 상당히 길고 유연해지게 한다. 모멘텀 보존은 노드 위치가 증가된 질량의 부재를 향해 이동하게 한다. 보다 밀도가 높은 물질에 대해서는 노드가 유동관을 향해 이동하는 반면 보다 밀도가 낮은 물질에 대해서는 이들이 평형 바아를 향해 이동한다. 그 결과, 보다 밀도가 높은 물질에 있어서는 (브레이스 바아 내에 위치한) 유동관 스프링이 더 단단해지고 (역시 브레이스 바아 내에 위치한) 평형 바아 스프링이 더욱 유연해진다. 이러한 변화는 상기 두 부재가 동일한 공진 주파수를 유지하는데 기여한다. 반대로, 보다 밀도가 낮은 물질에 있어서는, 노드가 평형 바아쪽으로 이동하고, 유동관 스프링이 보다 유연해지고 평형 바아 스프링이 보다 단단해지며, 동일한 공진 주파수가 유지된다.
2개의 유동관 및 평형 바아가 동일한 공진 주파수를 가질 때, 이들은 서로에 대해 튜닝된 동적 평형기와 같이 작용한다. 이와 같이, 이들은 상대적인 진동 폭을 조절하여 케이스 또는 파이스라인의 상당한 진동없이도 모멘텀이 보존되도록 한다. 평형은 진동 부재 질량보다는 스프링 상수를 변경함으로써 유지된다. 이것은 감소된 케이스 및 파이프 라인의 진동이 설치 강성을 보유한 채 계기의 감도 변화를 줄인다는 점에서 종래기술에 비해 큰 장점을 갖는다.
종래기술의 계기에서는 물질의 밀도에 대한 노드의 이동이 질량 분포에는 큰 변화를 생성함과 동시에 스프링 상수에는 작은(미미한) 변화를 생성하였다는 것을 이미 언급하였다. 반대로 본 발명은 스프링 상수에는 큰 변화를 발생시킴과 동시에 질량 분포에는 작은 변화를 일으킨다. 계기 질량의 관련서을 최소로 유지하기 위해 2개의 설계 특성이 요구된다. 첫째는 계기 스프링이 엔드 노드의 근방에 집중됨이다. 나머지 하나는 케이스(또는 케이스가 사용되지 않는 경우에는 지구)에 대한 유동관/평형 바아 동적 시스템의 연결이 진동폭이 없는 지점에서 이루어져야 한다는 는 것이다. 동적 시스템 내에서 진동폭이 전혀 없는 유일한 영역은, 물론, 엔드 노드이다. 엔드 노드들은 브레이스 바아 내에 있고 물질의 밀도에 따라 그 위치를 변화한다. 따라서 동적 시스템을 케이스에 연결하는 구조물의 설계(이하에서는 케이스 연결 링크라고 함)는 케이스 진동폭을 거의 제로로 유지하는데 매우 중요하다.
본 발명의 케이스 연결 링크의 특정한 설계는 평형 바아의 설계에 달려있다.평형 바아의 한가지 바람직한 실시예는 평형 바아가 유동관과 동심으로 되어, 이로써 유동관이 평형 바아의 중공형 중심을 통해 연장되도록 하는 것이다. 그러면, 브레이스 바아가 유동관의 바깥지름으로부터 평형 바아의 안지름까지 연장되는 원형 링의 형태를 취한다. 유량계의 동적 구조물에 대해 요구되는 공진 주파수를 부여하기에 적합한 강성을 가지기 위해 브레이스 바아(링)는 제한된 축방향 길이를 갖는다. 브레이스 바아는 평형 바아의 단부에 위치된다.
이와 같은 최적의 기하학적 위치가 주어지면, 각 브레이스 바아의 변형의 특성이 결정된다. 계기의 각 단부에서의 노드 위치가 브레이스 바아 내에 있도록 계기가 평형된다. 브레이스 바아(링)의 내표면은 유동관과 함께 이동하고 외표면은 평형 바아와 함께 이동한다. 따라서 각각의 노드는 브레이스 바아의 외표면과 내표면 간의 원통형 표면으로 이루어진다. 노드 표면의 외측에서, 브레이스 바아물질이 평형 바아와 같은 위상으로 진동하고 노드 표면으로부터 거리가 떨어질수록 진동폭이 증가된다. 노드 표면의 내측에서는, 브레이스 바아 물질이 유동관과 동일 위상으로 진동하고 또한 노드 표면으로부터 멀어질수록 증가된 진동폭을 갖는다. 따라서 브레이스 바아 물질은, 마치 비틀림 스프링인 것처럼, 전단방향으로 편향되는 것으로 보여진다. 노드 표면은 유효한 유동관 스프링으로부터 유효한 평형 바아 스프링을 분리한다. 물질 밀도 변화에 의해 유동관과 평형 바아간의 진동폭 비율이 변화하면, 원통형 노드 표면이 그 지름을 변화하면서 내측 또는 외측으로 이동한다. 이는 상대적인 "스프링" 길이를 변화시키고 유동관의 질량 변화에도 불구하고 2개의 능동 부재의 고유 주파수의 동등성을 유지한다. 노드 이동에 따라 발생하는유동관과 평형 바아간의 질량 전달은 미미하고 케이스 질량은 포함될 필요가 없다.
케이스 연결 링크는 케이스의 진동을 초래함없이 케이스 내부에서 계기의 동적 구조물을 지지해야 한다. 평형 바아와 유동관 단부는 브레이스 바아에서 발생하는 대부분의 편향에 강성적으로 반응한다. 이들은 공통의 피봇축에 대해 각 단부에서 피봇한다. 피봇축에는 평형 바아 외측 병진운동이 없으나 회전 진동은 있다. 바람직한 실시예에서 케이스 연결 링크가 피봇축에서 평형 바아 단부의 외측에 부착된다. 이들을 진동 방향의 병진운동에 대해 경직되도록 만듦으로써, 케이스에 진동을 가하지 않고 동적 구조물을 지지할 수 있다. 상기 케이스 연결 링크를 뒤틀림의 방향으로 유연하게 만듦으로써, 브레이스 바아 외측의 스프링 에너지가 회피될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 케이스 연결 링크는 평형 바아의 외측과 케이스의 내측 사이의 피봇축을 따라 연장되는 납작한 나비 형상 구조물이다. 여기에는 이것이 4개 존재하는데, 각 평형 바아 단부의 각 측면상에 하나씩 존재한다. 링크의 평면은 튜브축에 대해 수직으로 배향된다. 이러한 구성은 유동관/평형 바아 진동의 방향으로 동적 구조물과 케이스 간의 연결이 강성이 되도록 한다. 평형 바아와 케이스 사이의 중간 정도에서 발생하는 나비 형상의 "허리"가 평형 바아와 케이스 간의 연결이 비틀림에 연성이되도록 하고 링크 내의 비틀림 스프링 에너지를 감소시킨다.
요약하면, 본 발명은 질량 분포 보다는 상대적 스프링 상수를 변경함으로써 물질 밀도 변화에도 불구하고 동적 평형을 유지한다. 본 발명은 엔드 노드 근방에 구조 스프링을 집중함으로써 이를 달성한다. 동적 구조물은 유동관/평형 바아 피봇축을 따른 링크에 의해 케이스 내에서 지지된다. 이러한 링크는 진동 방향의 병진운동에 대해서는 강성이나 비틀림에 대해서는 연성이다.
본 발명의 제 1 측면에서는 개선된 동적 평형을 갖는 코리올리 유량계를 포함한다. 상기 코리올리 유량계는,
서로에 대해 실질적으로 평행하게 배향된 유동관(104) 및 평형 바아(1101),
상기 평형 바아의 단부를 상기 유동관에 연결시키는 브레이스 바아(1001) 수단,
기준 질량(1401),
상기 기준 질량을 상기 브레이스 바아 수단에 연결시키는 수단(1701),
상기 평형 바아와 상기 유동관을 서로에 대해 다른 위상으로 횡으로 진동시키는 구동 수단(D),
상기 평형 바아의 유효 스프링 기능을 진동 노드의 근방에 집중시키는 수단(1002)을 포함하여 이루어지며, 그리고
상기 유동관(104)은 스프링 기능 및 질량 기능을 가지고,
상기 평형 바아(1101)는 스프링 기능 및 질량 기능을 가지며,
상기 구동 수단은 상기 브레이스 바아 수단(1001), 상기 평형 바아(1101) 또는 상기 유동관(104) 중의 하나에 상기 진동 노드를 설정하는데 유효하고,
상기 진동 노드는 상기 평형 바아의 유효 스프링 기능으로부터 상기 유동관의 유효 스프링 기능을 분리하도록 작용하고,
상기 집중 수단(1002)은 상기 유동관 내에서 서로 다른 시간에 서로 다른 밀도의 물질이 존재함에 반응하여 상기 평형 바아의 유효 스프링 기능을 변화시키는데 유효하고,
상기 집중 수단은 상기 코리올리 유량계의 개선된 동적 평형을 유지하는데 유효한 코리올리 유량계에 관한 것임을 알 수 있다.
제 2 측면은 제 1 측면의 코리올리 유량계를 포함하고, 상기 집중 수단(1002)이 상기 평형 바아의 나머지 부분에 대해 증가된 유연성을 보유한 상기 평형 바아의 종방향 중간부분을 포함하여 이루어지는 코리올리 유량계에 관한 것이다.
제 3 측면은 제 2 측면을 포함하고, 상기 평형 바아의 상기 중간 부분이 평형 바아의 절단부(2402)를 포함하여 이루어지는 코리올리 유량계에 관한 것이다.
제 4 측면은 제 1 측면의 코리올리 유량계를 포함하고, 상기 유동관의 유효 스프링 기능을 상기 노드의 근방에 집중시키는 수단(1003)을 더 포함하여 이루어지고,
상기 유동관의 유효 스프링 기능을 집중시키는 상기 수단은 상기 유동관 내에서 서로 다른 시간에 서로 다른 밀도의 물질이 존재함에 반응하여 상기 유동관의 유효 스프링 기능을 변화시키는데 유효한 코리올리 유량계에 관한 것이다.
제 5 측면은 제 4 측면의 코리올리 유량계를 포함하고, 상기 유동관의 유효 스프링 기능을 집중시키는 상기 수단이 상기 유동관의 나머지 부분에 대해 증가된 유연성을 보유한 상기 유동관의 종방향 중간 부분(1003)을 포함하여 이루어지는 코리올리 유량계에 관한 것이다.
제 6 측면은 제 5 측면의 코리올리 유량계를 포함하고, 상기 유동관의 상기 중간 부분이 벨로우즈(1003)를 포함하는 코리올리 유량계에 관한 것이다.
제 7 측면은 제 1 측면의 코리올리 유량계를 포함하고, 상기 기준 질량이 상기 평형 바아(1101)와 상기 유동관(104)과 상기 브레이스 바아 수단(100)을 둘러싸는 케이스(1401)를 포함하여 이루어지고,
상기 케이스가 상기 평형 바아 및 상기 유동관에 대해 실질적으로 평형한 종방향 축을 가지며, 그리고
상기 연결 수단이, 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아 수단의 병진운동을 방지하기 위하여 상기 케이스에 상기 브레이스 바아 수단을 연결하는 수단(1701)을 포함하여 이루어지는 코리올리 유량계에 관한 것이다.
제 8 측면은 제 7 측면의 코리올리 유량계를 포함하고, 상기 케이스에 상기 브레이스 바아 수단을 연결시키는 상기 수단이, 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아 수단의 병진운동을 방지하는 한편 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아 수단의 회전을 허용하는 형상으로 되고 상기 평형 바아의 종방향 축에 실질적으로 수직으로 배향된 실질적인 평면을 갖는 링크(1701)를 포함하여 이루어지고,
상기 브레이스 바아 수단의 상기 회전은, 상기 평형 바아 및 상기 유동관의 상기 종방향 축에 수직인 축에 대해 이루어지고 상기 브레이스 바아 수단으로부터 상기 케이스로 연장되는 코리올리 유량계에 관한 것이다.
제 9 측면은 제 8 측면의 코리올리 유량계를 포함하고, 상기 링크 각각의 상기 실질적인 평면은 실질적으로 모래시계 형상이어서, 제 1 단부(1704), 협소한 중간 부분(1702) 및 제 2 단부(1703)를 형성하도록 하는 코리올리 유량계에 관한 것이다.
제 10 측면은 제 9 측면의 코리올리 유량계를 포함하고, 상기 링크의 상기 제 1 단부(1704)가 상기 브레이스 바아 수단에 연결되고 상기 제 2 단부는 상기 케이스의 내벽 부분에 연결되며,
상기 링크의 상기 중간 부분은 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아 수단의 회전을 가능하게 하기 위해 낮은 비틀림 스프링 상수를 가지고,
상기 중간 부분은 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아 수단의 병진 운동을 방지하기에 충분한 강도를 가지는 코리올리 유량계.
제 11 측면은 제 10 측면의 코리올리 유량계를 포함하고, 상기 링크 각각이 상기 평형 바아와 상기 링크 사이에서 연결되는 평면을 형성하는 보강판 부재(2901)를 더 포함하고,
상기 보강판 부재는 상기 평형 바아의 외표면에 부착된 제 1 측면을 가지고,
상기 제 1 측면은 상기 평형 바아의 상기 종방향 축에 실질적으로 평행하게 정렬되고,
상기 보강판 부재는 상기 제 1 측면에 실질적으로 수직이고 상기 링크의 상기 실질적인 평면에 부착된 제 2 측면을 가지고,
상기 보강판 부재는 상기 평형 바아의 횡방향 진동 주파수에 수직 방향으로 상기 평형 바아에 부여된 구동 진동 주파수를 실질적으로 영향받지 않은 채 남겨두는 한편, 상기 평형 바아의 횡방향 진동 주파수를 상승시키는데 유효한 코리올리유량계.
제 12 측면은 제 8 측면의 코리올리 유량계를 포함하고, 상기 브레이스 바아 수단 근방의 상기 유동관의 단부를 상기 케이스의 단부에 연결하기 위한 유동관 스터브(1404)를 더 포함하는 코리올리 유량계에 관한 것이다.
제 13 측면은 제 12 측면의 코리올리 유량계를 포함하고, 상기 유동관 스터브가 상기 브레이스 바아 근방에 벨로우즈(2201)를 포함하고,
상기 벨로우즈가 상기 브레이스 바아 수단을 상기 케이스 단부로부터 동적으로 격리시키기 위해 상기 유동관 스터브의 상기 스프링 기능을 낮추는데 유효한 코리올리 유량계에 관한 것이다.
제 14 측면은 제 10 측면의 코리올리 유량계를 포함하고, 상기 유동관 및 상기 평형 바아를 그들의 종방향 축에 수직으로 서로 다른 위상으로 진동시키기 위해 상기 평형 바아 및 상기 유동관의 근방에 배치된 상기 구동 수단(D), 및
상기 구동 수단에 의해 상기 유동관이 진동되는 동안 상기 유동관을 통한 물질의 유동에 의해 발생된 상기 유동관의 코리올리 동요를 검지하기 위해 상기 유동관 근방에 배치된 센서 수단(SR, SL)을 더 포함하여 이루어지고,
상기 센서 수단은 상기 검지에 반응하여 상기 유동 물질의 하나 이상의 특징을 나타내는 출력 신호를 발생시키는데 유효한 코리올리 유량계에 관한 것이다.
제 15 측면은 제 1 측면의 동적으로 평형된 코리올리 유량계를 포함하고,
상기 평형 바아, 상기 유동관 및 상기 브레이스 바아 수단을 둘러싸는 신장된 케이스,
상기 평형 바아와 상기 유동관이 서로에 대해 다른 위상으로 진동하는 동안 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아 수단의 병진운동을 방지하기 위해 상기 케이스의 내벽부분에 상기 브레이스 바아 수단을 연결하는 링크(1701),
상기 평형 바아의 유효 스프링 기능을 진동 노드의 근방에 집중시키기 위해 상기 평형 바아의 중심부에 절단부(2402)를 포함하는 수단,
상기 유동관으로부터의 유효 스프링 기능을 진동 노드의 근방에 집중시키기 위해 상기 유동관의 중간 부분을 포함하여 이루어지는 벨로우즈(1003)를 포함하는 수단,
상기 브레이스 바아 수단의 근방의 상기 유동관의 단부를 상기 케이스의 단부에 연결시키는 유동관 스터브(1404),
상기 유동관이 상기 구동 수단에 의해 진동되는 동안 상기 유동관을 통한 물질의 유동에 의해 발생되는 상기 유동관의 코리올리 진동을 검지하기 위해 상기 유동관 근방에 배치된 센서 수단(SL, SR)을 포함하여 이루어지며, 그리고
상기 유동관이 스프링 기능 및 질량 기능을 가지고,
상기 평형 바아가 스프링 기능 및 질량 기능을 가지고,
상기 브레이스 바아 수단이 상기 평형 바아 및 상기 유동관에 대해 실질적으로 수직으로 배향되고 상기 평형 바아의 단부를 상기 유동관에 연결시키며,
상기 케이스는 상기 평형 바아 및 상기 유동관에 실질적으로 평행한 종방향 축을 가지고,
상기 구동 수단은 상기 브레이스 바아 수단, 상기 평형 바아, 또는 상기 유동관 중 하나에 진동 노드를 설정하는데 유효하고,
상기 진동 노드는 상기 평형 바아의 유효 스프링 기능으로부터 상기 유동관의 유효 스프링 기능을 분리시키도록 작용하고,
상기 링크는 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아 수단의 상기 병진운동을 방지하는 한편, 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아 수단의 회전을 허용하는 모래시계의 형상이고,
상기 브레이스 바아 수단의 상기 회전은 상기 평형 바아 및 상기 케이스의 종방향 축에 수직인 축에 대해 이루어지고,
상기 집중 수단은 상기 유동관 내에서 서로 다른 시간에 서로 다른 밀도의 물질이 존재함에 반응하여 상기 유동관 및 상기 평형 바아의 유효 스프링 상수를 변화시키는데 유효하고,
상기 유동관 스터브는 상기 유동관 스터브로부터의 스프링 상수를 감소시켜 상기 브레이스 바아를 상기 케이스 단부로부터 동적으로 격리시키기 위해 상기 브레이스 바아 수단의 근방에 벨로우즈는 포함하고,
상기 브레이스 바아 수단은 서로 다른 밀도의 물질이 상기 유동관 내에 존재하는 동안 상기 브레이스 바아 수단의 세그먼트의 스프링 상수 비율을 변화시킴으로써 상기 코리올리 유량계의 동적 평형을 유지하기 위해 상기 코리올리 유량계의 실질적으로 전체의 스프링 기능을 포함하고, 그리고
상기 센서 수단은 상기 검지에 반응하여 상기 유동 물질의 하나 이상의 특성을 표시하는 출력 신호를 발생시키는데 유효한 코리올리 유량계에 관한 것이다.
제 16 측면은 제 1 측면의 코리올리 유량계를 포함하고,
상기 브레이스 바아 수단에 케이스를 연결시키기 위한 연결 링크 수단을 포함하여 이루어지고,
상기 연결 링크 수단 각각이 상기 평형 바아와 상기 연결 링크 수단 사이에 연결되는 평면을 형성하는 보강판 부재(2901)를 더 포함하고,
상기 연결 링크 수단은 상기 평형 바아의 종방향 축에 실질적으로 수직으로 배향되고, 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아 수단의 병진 운동을 방지하는 한편 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아 수단의 회전을 허용하는 형태를 띠는 실질적인 평면을 가지고,
상기 브레이스 바아 수단의 상기 회전이 상기 유동관의 상기 종방향 축에 수직인 축에 대해 이루어지고 상기 브레이스 바아 수단으로부터 상기 케이스까지 연장되고,
상기 연결 링크 수단의 제 1 단부가 상기 브레이스 바아 수단에 연결되고 제 2 단부가 상기 케이스의 내벽부에 연결되며,
상기 연결 링크의 중간 부분은 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아 수단의 회전을 가능하게 하기 위해 낮은 비틀림 스프링 상수를 가지고,
상기 중간 부분은 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아 수단의 병진 운동을 방지하기에 충분한 강도이고,
상기 보강판 부재는 상기 평형 바아의 외표면에 부착된 제 1 측면을 가지고,
상기 제 1 측면은 상기 평형 바아의 상기 종방향 축에 실질적으로 평행하게정렬되며,
상기 보강판 부재는 상기 제 1 측면에 대해 실질적으로 수직이고 상기 연결 링크 수단의 상기 실질적인 평면에 부착되는 제 2 측면을 가지고,
상기 보강판 부재는 상기 평형 바아의 횡방향 진동 주파수에 수직 방향에서 상기 평형 바아에 부여된 구동 진동 주파수를 실질적으로 영향받지 않은 채 남겨두는 한편, 상기 평형 바아의 횡방향 진동 주파수를 상승시키는데 유효한 코리올리 유량계에 관한 것이다.
제 17 측면은, 실질적으로 서로 평행하게 배향된 평형 바아(1101) 및 유동관(104),
기준 질량(1401)에 연결되고 상기 평형 바아의 단부를 상기 유동관에 연결시키는 브레이스 바아 수단(1001)을 포함하는 코리올리 유량계를 동적으로 평형시키는 방법으로서,
상기 평형 바아, 상기 브레이스 바아 수단 또는 상기 유동관 중 하나에 진동 노드를 배치하기 위해 상기 평형 바아와 상기 유동관을 횡방향으로 서로 다른 위상으로 진동시키는 단계,
상기 평형 바아의 유효 스프링 기능을 상기 노드 근방에 집중시키는 단계를 포함하여 이루어지고,
상기 진동 노드는 상기 평형 바아의 유효 스프링 기능으로부터 상기 유동관의 유효 스프링 기능을 격리시키도록 작용하고,
상기 집중 단계는 상기 유동관 내에서 서로 다른 시간에 서로 다른 밀도의물질이 존재함에 반응하여 상기 평형 바아의 유효 스프링 기능을 변화시키는데 유효하고,
상기 집중 단계는 또한 상기 코리올리 유량계의 개선된 동적 평형를 제공하는데 유효한 방법에 관한 것이다.
제 18 측면은 제 17 측면의 방법을 포함하고, 상기 평형 바아(1101)의 스프링 기능을 집중시키는 상기 단계가 상기 평형 바아의 나머지부분 보다 큰 유연성을 갖는 상기 평형 바아의 중간 부분을 제공하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
제 19 측면은 제 18 측면의 방법을 포함하고, 상기 집중 단계가 상기 평형 바아의 상기 중간 부분에 절단 기능(2402)을 포함하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
제 20 측면은 제 18 측면의 방법을 포함하고, 상기 유동관 내에서 서로 다른 시간에 서로 다른 밀도의 물질이 존재함에 반응하여 상기 유동관의 유효 스프링 기능을 변화시키기 위해 상기 유동관의 유효 스프링 기능을 상기 노드 근방에 집중시키는 단계를 더 포함하는 방법에 관한 것이다.
제 21 측면은 제 20 측면의 방법을 포함하고, 상기 유동관의 스프링 기능을 집중시키는 상기 단계가 상기 유동관의 중간 부분에 벨로우즈(1003)를 포함하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
제 22 측면은 제 17 측면의 방법을 포함하고, 상기 기준 질량이 케이스를 포함하여 이루어지고, 상기 방법이,
상기 케이스의 종방향 축이 상기 평형 바아 및 상기 유동관에 실질적으로 평행하도록 하기 위해 상기 평형 바아, 상기 유동관 및 상기 브레이스 바아 수단을 상기 케이스로 둘러싸는 단계, 및
상기 평형 바아와 상기 유동관이 서로 다른 위상으로 진동함에 반응한 상기 브레이스 바아 수단의 상기 케이스에 대한 병진운동을 방지하기 위해 상기 케이스의 내벽부에 상기 브레이스 바아 수단을 연결하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 방법에 관한 것이다.
제 23 측면은 제 22 측면의 방법을 포함하고, 상기 연결 수단이, 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아 수단의 병진운동을 방지하는 한편 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아의 회전을 방지하도록 하는 형태를 띠는 링크(1701)를 포함하여 이루어지고,
상기 방법은 상기 평형 바아와 상기 유동관의 종방향 축에 수직인 축에 대하여 상기 링크에 대한 상기 브레이스 바아 수단을 회전시키는 단계를 더 포함하는 방법.
제 24 측면은 제 23 측면의 방법을 포함하고, 상기 링크가 모래시계의 형태이고, 상기 회전 단계는 상기 브레이스 바아 수단의 회전에 반응하여 상기 링크 각각의 제 1 부분이 상기 링크 각각의 제 2 부분에 대해 회전하도록 하기 위해 상기 링크를 회전시키는 단계를 포함하고, 상기 모래시계 형상의 링크 중 협소한 목부분이 상기 회전을 용이하게 하는 방법에 관한 것이다.
제 25 측면은 제 22 측면의 방법을 포함하고, 상기 브레이스 바아 수단 근방의 상기 유동관의 단부를 유동 스터브를 통해 상기 케이스의 단부(1405)에 연결시키는 단계를 더 포함하는 방법에 관한 것이다.
제 26 측면은 제 25 측면의 방법을 포함하고, 상기 유동관 스터브로부터 유효 스프링 기능을 감소시켜 상기 케이스 단부로부터 상기 브레이스 바아 수단을 동적으로 격리시키기 위해 상기 브레이스 바아 근방의 상기 유동관 스터브 내에 벨로우즈를 채용하는 단계를 더 포함하는 방법에 관한 것이다.
도 1 및 2의 설명
도 1은 관(104)의 중앙(101)에 배치되고 노드 위치(102 및 103)를 생성하기 위해 비유동 조건하에서 작동하는 구동기(D)에 의해 진동되는 코리올리 유동관(104)을 도시한다. 유동관(104)은 좌측 센서(SL) 및 우측 센서(SR)에 연결된다. 점선(106)은 유동관(104)의 제로 변위축이다. 점선(107)은 유동관(104)의 편향 극한에 대향한다. 도 2는 동일한 유량계를 유동 조건하에서 도시한다.
진동하는 유동관 코리올리 유량계에서, 유동 물질의 코리올리력은 진동하는 유동관(104)의 형상을 변형시킨다. 도 2에서 요소(108)로서 매우 과장된 바와 같은 이러한 변형은 유동관(104)에 따른 서로 다른 위치가 약간 다른 위상으로 진동하게 만든다. 진동하는 유동관에 따른 각 지점은 사인(sinusoidal) 모션을 겪는다. 그러나, 물질 유동 도중에는, 상기 지점들이 그들의 최대 변위 또는 제로 변위에 동시에 이르지 못한다. 입구 단부를 향한 위치가 증가된 양의 위상 지연을 경험하고 유동관의 출구 단부를 향한 위치가 증가된 양의 위상 앞섬을 경험하는 동안, 진동하는 유동관의 중앙은 유동에 따른 위상 변화를 경험하지 않는다. 따라서 최대 위상 지연 및 앞섬을 갖는 지점은 유동관의 진동부분의 입구 및 출구 단부에 있다. 이들단부는 노드, 또는 제로 진동폭 위치에 의해 정의된다.
엔드 노드(102)는 유동관(104)의 입구에 있는 것으로 가정되고, 엔드 노드(103)는 유동관(104)의 출구에 위치하는 것으로 가정된다. 유동관(104)의 우측면의 대응하는 점이 제로 변위 축(106)을 통과한 이후에 유동관(104)의 중앙(101)에 대한 좌측 부분 상의 각 점이 그 제로 변위 축(106)을 통과한다는 점에서, 상기 유동관의 좌측 부분은 위상 지연을 갖는다.
유동관(104) 상의 두 지점 간의 위상차는 유량을 결정할 수 있는 수단이다. 속도(또는 변위 또는 가속) 센서(SL 및 SR)은 유동관(104)을 따른 두 위치에 위치한다. 상기 센서들의 출력 사인파 간의 시간 지연(위상차를 유동관의 주파수로 나눈 값)은 유동관(104)을 통한 질량 유량에 직접 비례한다. 센서들의 출력 신호간의 위상차 및 시간 지연은 엔드 노드(102 및 103)에서 최대가 될 것이다. 노드(102 및 103)에 속도 센서(SL 및 SR)를 배치하면 이론상 가장 감도가 좋은 계기를 만들게 될 것이다. 그러나, 노드(102 및 103)은 움직이지 않으므로 여기서는 센싱할 진동폭이 없다. 따라서, 속도 센서(SL 및 SR)에 대한 절충 위치는 적절한 감도(위상차)를 위해 노드(102 및 103)로부터 충분히 격리되고 쉽게 검지되는 사인파를 제공하기에 충분한 신호 진폭을 갖도록 선택된다. 이들 절충 위치는 일반적으로 엔드 노드(102 및 103)와 중앙에 배치된 구동기(D) 사이의 대략 중간이다.
고정 속도 센서(SL 및 SR)의 위치에 대한 엔드 노드(102 및 103)의 위치 변화는 유동에 대한 계기의 감도를 변화시킨다. 노드가 속도 센서를 향해 안으로 이동하거나, 또는 속도 센서로부터 바깥으로 이동함에 따라, 위상 지연 및 이에 따른계기 감도가 변화한다. 유동관 엔드 노드(102 및 103)의 위치는 계기의 구조적 설계에 의해 결정되지만 상기 노드 위치는 계기의 불평형에 의해 변경될 수 있다.
도 3의 설명
도 3은 엔드 플레이드(301)에 의해 케이스(304)에 연결된 유동관(104)을 개시한다. 유동관(104)은 진동하고 일정한 진폭을 갖는다. 케이스(304)가 정지해 있으면, 노드는 요구되는 노드 위치(102 및 103)에 머무른다. 그러면 상기 구조물은 동적으로 평형이 되었다고 한다. 그러나, 도 3에서, 케이스(304)는 또한 동일 주파수에서 진동하나, 유동관(104)에 대해 180도 어긋난 위상으로 진동한다(불평형 유동관에서는 흔한 상황임). 점선(106A 및 304A)은 비편향된 유동관 및 케이스의 위치를 나타낸다. 플레이트(301)에서의 요구되는 노드 위치(102 및 103)는 케이스 진동 때문에 진정한 노드가 아니다. 진정한 노드는 케이스(304)에 대한 유동관(104) 진동폭이 케이스 진동폭과 동일하고 반대방향인 유동관(104) 상의 위치(302 및 303)에 있다. 따라서, 노드(302 및 303)에서의 전체 진동폭은 제로이다. 도 3 상에서 유동관(104)과 다른 위상으로 진동하는 케이스에 의해 노드 위치(302 및 303)가 플레이트(301)로부터 유동관(104) 상에서 내측으로 이동함을 알 수 있다. 고정 위치 센서(SL 및 SR)에 대한 노드 위치의 변화는 유동에 대한 유량계의 감도를 변경시키는데 이는 바람직하지 않다.
노드(102 및 103)를 엔드 플레이트(301) 내의 설계 위치에서 유지하기 위해, 케이스(304)가 진동하지 않도록 하는 것이 필요하다. 이것은 단일 (유동) 물질 밀도에 있어서는 동일한 공진 주파수의 다른 스프링 질량 시스템에 대해 유동관(104)의 스프링 질량 시스템을 대등평형(counterbalancing)하게 함으로써 쉽게 달성된다.
도 4, 5 및 6의 설명
도 4의 단순화된 스프링 질량 시스템은 대응평형이 어떻게 작용하는지를 나타낸다. 일괄 질량, m1및 m2,가 스프링 상수(k)를 갖는 질량이 없는 이상적인 스프링에 의해 연결된다. 질량(m1및 m2)를 서로 이격되게 당긴후 놓으면, 이들은 서로 동일한 공진주파수로 서로 180도 다른 위상으로 진동한다.
모멘텀 보존의 법칙은 한 방향에서의 질량의 시간 속도가 반대 방향에서의 질량의 시간 속도와 동일할 것, 즉, m1V1= m2V2일 것을 요한다. 진동 속도는 진동폭에 비레하므로, m1A1= m2A2(여기서 A1및 A2는 진동폭)가 된다. 간단히 말해, 큰 질량(m2)은 질량(m1)에 비해 작은 진동폭을 가져야 한다. 이는 또한 스프링 상에 제로의 운동을 갖는 노드(N)이 있다는 것으로 연결된다. N의 노드의 위치는 스프링을 길이 l1/l2= A1/A2를 갖는 2개의 길이로 분할한다. 노드(N)의 위치가 고정되어 있으므로, 각 스프링 부분이 마치 스프링의 다른 부분이 아닌 벽에 고정된 것처럼 행동한다.
(스프링 노드(N)의 각 측면상의) 2개의 몸체 진동 시스템 중 2개의 반쪽은 동일한 공진 주파수를 가져야 한다. 공진 주파수는 (강성/질량)의 제곱근, 즉
(식 1)
과 같다.
도 4의 시스템의 2개의 반쪽은 동일한 강성 대 질량 비를 가져야 한다. 왜냐하면,
(식 2)
또한, 강성 대 질량 비는 스프링 강성, 길이, 및 진동폭 간의 관계에 근거하여 일정해야 한다는 것을 판단할 수 있다. 도 4의 스프링은 노드(N)에 의해 2개의 스프링(k1및 k2)으로 분할된다. 스프링의 강성(k)은 그 길이에 반비례, 즉 k1/k2= l2/l1이다. l1/l2= A1/A2이고 m1A1= m2A2이므로, 치환에 의해, k1/m1= k2/m2임을 알 수 있다.
도 4의 스프링 질량 시스템이 전통적인 평형된 단일 유동관 코리올리 유량계를 나타내면, m1은 유동관(104)의 질량을 나타내고, m2는 평형 바아의 질량을 나타낸다. 도 5에서와 같이 케이스(304)는 노드(N)에서 이들에 연결된다. 노드(N)이 움직이지 않으므로, 케이스(304)는 진동하지 않는다. 도 6에서, 유동관(m1) 내의 높은 밀도의 물질을 나타내기 위해 추가 질량(Δm)이 질량(m1)에 추가되었다. 모멘텀 보존은 여전히 적용되므로, 노드 위치(N)가 m1을 향하여 새로운 노드 위치를 포함하는위치(Nd)로 이동한다. 이것은 (더 이상 노드가 아닌) N에 연결된 케이스(304)가 새로운 노드(Nd)의 각 측면에서의 모멘텀의 합이 제로가 되도록 하는 진동폭으로 m2와 진동하게 만든다. 상기 케이스는 일반적으로 m1또는 m2어느 것보다도 훨씬 큰 질량이므로, 노드는 케이스(304)가 모멘텀을 보존하기에 충분한 폭으로 진동하도록 하기 위해 N으로부터 도 6의 Nd까지 그다지 먼 거리를 이동할 필요가 없다 만약 m1으로부터 질량이 추가되지 않고 제거되면, 노드는 N으로부터 우측으로 이동하고 케이스(304)는 m2가 아닌 m1과 진동할 것이다.
요약하면, 종래 기술의 단일관 유량계에서는, 유동관(104)(m1)의 질량 변화는, 케이스 질량이 모멘텀을 보존하기에 충분한 진동폭으로 m1또는 m2중 어느 하나와 동일 위상으로 진동하는 것을 초래할 정도로 노드 위치에 큰 변화를 가져왔다. 케이스 질량이 크므로, 노드 위치의 변화가 작고, 케이스 진동폭이 작으며, 물질 밀도와 함께 변화하는 계기 감도가 작다. 그러나, 물질 밀도에 따른 감도 변화는 일부 적용에서 코리올리 유량계의 요구되는 정확성을 떨어뜨리기에 충분하다. 케이스는 평형 바아, 유동관 및 브레이스 바아에 연결된 기준 질량으로 간주될 수 있다.
본 발명은 평형에 있어서 케이스 질량을 관여시키기 보다는 강성 k1및 k2를 변경함으로써 전통적인 유동관 평형 방법을 상당히 개선한다. 기존의 접근에서는 유량계 구조물의 유효 스프링이 유동관, 평형 튜브, 및 브레이스 바아(301)와 같은연결 구조물 전체를 통해 분산된다. 유동관(104) 내의 물질 밀도 변화에 따른 엔드 노드(102 및 103)의 위치의 움직임은 유효 "스프링" 길이에 비해 매우 작고, 따라서 노드의 상기 움직임은 유효 스프링 상수(k1및 k2)를 변경하는데 영향이 매우 작고, 케이스 질량을 관여시키지 않고 구조물 내의 동적 평형을 달성하는 것이 불가능하다.
다음 식을 상기해보라.
(식 3)
종래 기술에서, 모멘텀을 보존하는 주요 수단은 케이스 질량(304)을 가벼운 부재와 함께 이동하도록 하는 것이다. 따라서, 다음의 경우 등호가 성립된다.
(식 4)
도 7 및 8의 설명
도 7 및 8에 도시된 바와 같이, 본 발명은 노드 영역 내에 극히 짧은 스프링(701)을 채용함으로써 동적 불평형에 기인한 노드 위치의 어떠한 움직임이 각각의 스프링 상수(k1및 k2)에 비교적 큰 변화를 초래하도록 한다. 스프링 상수를 변경함으로써, 동적 평형이 유지되고 요구되는 질량 전달 및 노드 위치 변화의 길이가 줄어든다. 이것은 케이스 진동 및 물질 밀도에 따른 계기 감도의 변화를 줄인다.
도 8은 도 7의 스프링 영역의 확대도이다. 이는 질량(Δm)이 m1에 부가된 후에 동적 평형을 다시 획득하기 위해, 노드가 위치(801)에서 위치(802)까지의 짧은 거리를 이동하는 방법을 보여준다. 이는 또한 이와 같은 짧은 거리가 짧은 스프링 길이에 비해 얼마나 중요한지를 보여준다. 스프링(k1)은 짧아지고 경화되는 반면 스프링(k2)은 신장되고 연성으로 되어, 종래 기술에서와 같이 구조물 전체에 걸쳐 스프링이 연장되는 것보다 훨씬 짧은 노드 이동 및 케이스 진동을 갖는 계기의 평형이 가능하게 한다. 종래의 평형 접근법과 본 발명의 그것과의 차이는 질량들 중 하나의 변화에도 불구하고 유량계 요소들 간의 공진 주파수의 동일성이 유지된다는 점으로 설명된다.
식 2를 상기해보라.
물질 밀도의 변화에 의하는 것과 같이, 질량(Δm)이 유동관 질량(m1)에 부가되면, 종래기술의 평형 방법은 상기 평형 바아 질량에 케이스 질량을 부가함으로써 동등성을 유지한다. 케이스는 다음의 조건하에서 진동한다.
(식 5)
이 식은 평형에 있어서 케이스 질량이 직접적으로 연관될 것을 요구한다.
본 발명은 부가된 질량(Δm)에 반응하여 유량계 구조물의 스프링 상수(k1및 k2)를 변경함으로써 강성 대 질량 비의 동등성을 유지한다:
(식 6)
이 식은 평형을 달성하기 위해 케이스 질량을 관여시키지 않고 대신에, 강성(k1및 k2)를 변경한다. 이 케이스는 동적 평형을 달성하는데 포함되지 않으므로 심각하게 진동하지 않는다.
도 9의 설명
도 9는 통상적인 종래기술의 유량계 유동관 및 평형 바아를 변형된 상태에서 나타낸다. 종래기술에서, 유동관(104) 및 평형 바아(902)는 그 길이를 따라 본질적으로 균일한 강성을 가지고 그 길이 전체에 걸쳐 변형한다. 상기 시스템의 스프링은 구조물 전체에 걸쳐 전개된다. 본 문맥상 "스프링"이라는 용어 인가된 힘에 반응하여 탄성적으로 변형하는 일정 부피의 금속을 일컫는다. 이는 변형될 때 에너지를 저장하고 해제될 때 시스템에 에너지를 환원한다. 따라서 도 9의 전체 구조물은 커다란 스프링으로서 작용한다. 노드 위치 변화는 큰 스프링 길이에 비해 매우 작으므로, 유효 길이를 변경시키는데 매우 작은 작용을 하고 따라서 유동관 또는 평형 바아 중 어느 것의 유효 스프링 강성을 변화시키는데도 매우 작은 역할을 한다.
도 10의 설명
질량 평형이 아니라, 유량계의 스프링 상수 평형을 가능하게 하는 본 발명의상세한 설계의 일례는 스프링을 유동관의 엔드 노드 근방에 배치하는 것이다. 도 10은 본 발명을 구성하는 구조물의 개념적 실시예를 개시한다. 굽히기가 매우 용이한 유동관(104) 및 평형 바아(1004) 양자의 중앙부(1002 및 1003)를 생성함으로써, 이 구조물은 도 10에 도시된 유량계의 스프링 기능을 유동관(104) 및 평형 바아(1004)의 N 노드(102 및 103)의 근방에 배치한다.
이것은 유동관(104)과 평형 바아(1004)의 중앙에 고무 또는 보다 낮은 경도의 것과 같은 보다 낮은 경도의 물질을 이용함으로써 달성된다. 이 중앙부는 유동관(104) 내의 벨로우즈(1003)와 평형 바아(1004) 내의 하측으로 목이 형성되는 영역(1002)을 포함한다. 이들 "연성" 중앙 영역은 요소(104 및 1004)의 굽힘을 이 중앙 영역 내에 집중시킨다. 이들 중앙 영역에서는 스프링 상수가 매우 낮으므로, 유동관(104)이 평형 바아(1004)에 연결된 영역 내에 스프링 에너지가 집중된다. 이 영역은 도 10의 브레이스 바아(1001)이다. 유동관(104)과 평형 바아(1004)의 직선 부분은 강성이고 이동이 자유로우나, 이들의 연성 중앙부가 이 강성 요소들로부터 굽힘 모멘트를 제거하므로 유효한 스프링을 형성하지 않는다. 평형 바아와 유동관 중앙부(1002 및 1003)이 충분히 유연하다면, 그들의 강성은 매우 낮아서 스프링 질량 시스템에 대해 동역학적으로 미미해진다. 그러면, 전체 스프링(k)이 집중되고 브레이스 바아(1001)의 그것과 동일해진다.
도 11은 유동관(104)과 평형 바아(1101)(1004에 비교됨)를 갖는 유량계의 일단부 상의 브레이스 바아(1001)의 단면도이다. 도 12는 유동관(104) 및 평형 바아(1101)가 대략 동일한 진동폭을 갖는 경우 초래되는 브레이스 바아(1001) 내의변형을 (매우 과장되게) 나타낸다. 이 경우, (어떠한 움직임도 없는)노드는 유동관(104) 벽면과 평형 바아(1101) 벽면 사이의 대략 중간에 있는 원통형의 표면(1104)(점선)이다. 도 13은 평형 바아(1101)가 유동관(104)보다 훨씬 큰 진동을 가질 때 초래되는 변형을 나타낸다. 이 상황은 유동관(104) 내의 매우 높은 밀도의 물질로부터 초래된다. 밀도가 큰 물질은 유동관(104)의 주파수와 진동폭을 낮추는 경향이 있다(모멘텀 보전의 법칙을 상기할 것). 노드 실린더(1104)는 유동관의 감소된 폭에 기인하여 유동관(104)에 매우 가깝게 이동한다. 이는 유동관의 유효 스프링이 짧고 강성이되게 만들고 유동관의 공진 주파수의 강하를 감소시킨다. 동시에 상기 평형 바아 유효 스프링은 길어지고 연성이 된다. 이것은 평형 바아의 공진 주파수가 또한 강하하도록 한다. 적절히 설계된 경우, 브레이스 바아(1001) 내의 스프링 상수의 변화(Δk)는 유동관 내의 고밀도 물질의 추가 질량을 평형하기에 딱 충분하다. 그러면, 공진 주파수가 동일량 하강하고 케이스 질량을 관여시키지 않은 채 동일하게 유지된다. 케이스 진동폭은 계기의 감도를 변화시키므로 이들 모두가 바람직한 것이다.
이제까지는 평형 바아(1101)의 진동폭에 비한 유동관(104)의 상대 진동폭이 밀도가 큰 물질에 대해서는 감소하고 가벼운 물질에 대해서는 증가한다고 가정되었다. 스프링 상수의 변화에 기인하여 동일한 공진 주파수를 갖는 평형 바아와 유동관에 대해서는 이러한 가정이 정당화된다. 만약 평형 바아가 요구되는 엔드 노드에서 유동관에 고정된 동적 평형기로서 예상된다면, 브레이스 바아(1001) 내의 요구되는 노드 위치에서의 임의의 움직임이 평형 바아(1101)에 의해 형성된 동적 평형기 내로 에너지를 펌핑해 넣으며 상기 동적 평형기로부터의 반력이 노드의 움직임을 억제할 때까지 그 폭을 증가시킨다는 것을 쉽게 알 수 있다. 만약 질량이 유동관(104) 상으로 가해지면, 동적 평형기는 주파수 동등성을 유지하기 위해 그 공진 주파수를 낮추고, 노드 실린더(1104)의 위치가 정치될 때까지 그 폭을 증가시킨다. 만일 질량이 유동관(104)으로부터 제거되면, 동적 평형기는 그 공진 주파수를 상승시키고 딱 적당한 정도로 그 폭을 감소시킨다.
도 14-21, 29 및 30의 설명
본 발명은 진동하는 유동관, 평형 바아 및 케이스 부재 간에서 질량을 전달함이 아니라 상대적인 스프링 강성을 변경함으로써 동적 평형을 유지한다. 이것은 브레이스 바아(1001) 내에서 고정된 노드 영역(1104) 주위로 국부적으로 스프링 기능을 집중시킴으로써 달성가능하다. 도 11, 12 및 13은 유량계 감도가 영향받지 않으면서 어떻게 이것이 달성되는지를 나타낸다. 그러나, 여기서는 단순화의 목적으로 도 14 및 15에 의해 도시된 복잡한 인자는 무시한다. 도 14 및 15는 평형 바아(1101), 유동관(104) 및 브레이스 바아(1001)를 포함하는 케이스(1401)의 단부(1405)를 갖는 유량계 케이스(1401)를 개시한다. 유동관(104)과 평형 바아(1101)는 브레이스 바아(1001)에 의해 평형 바아(1101)의 단부에 상호 연결된다. 도 14에서, 유동관(104) 진동폭이 평형 바아(1101)의 폭보다 훨씬 크다. 도 15에서, 평형 바아(1101)의 폭이 유동관(104) 폭보다 훨씬 크다. 이러한 상황은 가벼운 물질(도 14) 및 큰 밀도의 물질(도 15) 각각을 갖는 계기를 평형시킬 것이다.
도 14 및 15는 브레이스 바아(1001) 영역 내의 유동관(104)에 인가된 토크에반응하여 유동관(104)이 브레이스 바아(1001)와 케이스 단부(1405) 사이의 유동관 세그먼트(1404)에서 굽혀진다는 점에서 도 11, 12 및 13과 차이가 있다. 이 토크는 유동관(104)과 평형 바아(1101)의 상대 진동폭에 의해 초래된다. 유량계는 주어진 물질 밀도에서 평형 바아(1101)에 가해지는 토크가 유동관(104)(도 16)에 의해 가해지는 토크와 동일하고 반대방향이 되도록 설계될 수 있다. 그러나, 물질 밀도가 변함에 따라, 유동관(104)과 평형 바아(1101) 간의 진동폭 비가 변하고 토크가 불평형이 된다. 이 토크는 케이스 연결 링크(1701)(도 17)와 케이스 단부(1405)에 의해 저항되고, 여기서 유동관 세그먼트(1404)가 그것을 관통하여, 크기가 같고 방향이 반대인 힘(F1및 F2)을 초래한다. 이제, 케이스 연결 링크(1701)가 왜 진동 방향의 병진운동에서 강성이어야 하는지를 알 수 있다. 케이스 연결 링크(1701)는 요구되는 노드 위치가 F1에 의해 병진운동되어 전체 구조물이 불평형되지 않도록 힘(F1)에 저항해야 한다. 케이스 단부(1405) 및 케이스 연결 링크(1701)는 극히 강성인 케이스(1401)에 힘을 전달하고 여기서 상기 힘은 상쇄되어 케이스 상에 진동력이 작용하지 않게된다. 케이스(1401)의 양단부를 고려하면(도 19) 케이스(1401) 상의 모멘트도 상쇄된다.
케이스 연결 링크(1701)는 이들에 부여된 특정한 설계 기준을 갖는다. 이들은 브레이스 바아(1001)의 노드 영역과 케이스(1401)간의 심각한 상대운동을 방지하기에 충분히 강성이어야 한다. 동시에 이들은 연결 링크(1701) 내에 상당한 스프링 에너지를 저장함없이 평형 바아(1101) 단부가 자유롭게 회전하도록 하기에 충분하게 비틀림 방향이 유연해야 한다. 만약 스프링 에너지가 케이스 연결 링크(1701)내에 저장되면, 이는 노드 영역에 대해 외측일 것이고 계기의 자체 평형 성능을 떨어뜨린다. 연결 링크의 한가지의 가능한 바람직한 설계는 도 17 및 20에서와 같이 나비 또는 모래시계 형상을 갖는 것이다. 가늘은 중앙부(1702)는 비틀림에는 유연성을 제공하나 병진운동에는 그렇지 않다. 광폭 단부(1703 및 1704)는 병진력을 저항하기에 충분한 강성을 제공한다. 도 21의 굽힘 모멘트 선도에 도시된 바와 같이 링크 상의 병진력에 동반된 굽힘 모멘트는 링크의 중앙에서 제로가 되므로, 중앙부(1702)는 병진력에 저항하기 위해 광폭일 필요가 없다.
케이스 연결 링크(1701)는 또한 다른 설계 문제를 해결하는데 사용된다. 유동관(104)과 평형 바아(1101)는 서로 반대되는 공진 주파수로 진동하도록 구동된다. 이들은 관 축을 따라 구동평면이라고 하는 평면을 형성하는 방향으로 진동하도록 구동된다. 또한 유동관 및 평형 바아는 구동평면에 대해 수직인 방향으로 이들이 진동하게 되는 진동 모드를 갖는다. 유동관, 브레이스 바아, 및 평형 바아의 축방향 대칭성 때문에, 수직 진동 모드의 주파수가 구동 주파수에 매우 근접할 가능성이 높다. 이러한 주파수의 협소한 차이는 측정상의 문제를 초래할 수 있으므로 방지되어야 한다. 구동 모드와 수직 모드간의 주파수 차이를 증가시키는 방법은 도 29 및 30에 도시된 바와 같이 케이스 연결 링크와 평형 바아 사이에 얇은 금속 보강판을 두는 것이다. 보강판(2901)은 케이스 연결 링크(1701)와 평형 바아(1101)에 고정된다. 이러한 배열은 수직 모드에서 필요한 굽힙 편향에 대해 케이스 연결 링크를 견고히한다. 이로써 평형 바아 설치를 강화시키고 수직 모드에서 주파수를 상승시킨다. 보강판은 얇으므로, 이것은 케이스 연결 링크의 비틀림 강성을 상당히 증가시키지 않고 구동 모드의 주파수를 증가시키지 않는다. 또한, 이들은 구동 방향의 병진운동에서 케이스 연결 링크의 강성에 영향을 주지 않는다.
힘(F1및 F2)에 의해 튜브 스터브(1404)에 가해진 토크는 각 튜브 스터브가 상기 토크에 반응하여 굽혀진다는 다른 한가지 문제점을 초래한다. 이와같은 유동관 스터브(1404)의 브레이스 바아(1103)의 외부로의 굽힘은 유동관의 유효 스프링 구조물의 노드 영역으로부터 떨어진 심각한 연장이다. 앞서 언급된 바와 같이, 계기의 스프링 기능을 노드 근방에 집중시키는 것이 바람직하다. 스프링 구조의 이러한 연장은 계기의 스프링 평형을 악화시킨다.
도 22-28의 설명
도 22의 벨로우즈(2201)와 같은 보다 연성의 물질 또는 보다 연성의 구조를 제공하여 유동관 스터브(1404)의 스프링 상수를 감소시킴으로써 유동관 스터브(1404) 내에 저장된 스프링 에너지가 감소된다. 벨로우즈(2201)는 유동관 스터브(1404) 내의 스프링 에너지를 감소시켜서 브레이스 바아(1001) 영역 내에 이것을 더욱 집중시킨다. 벨로우즈(2201)는 또한 튜브 스터브(1404)에 의해 케이스(1401)에 가해진 토크력을 크게 감소시킨다. 이들은 브레이스 바아 영역(1001)이 자유롭게 피봇될 수 있도록 함으로써 이들 힘을 감소시킨다.
자체 평형의 측면에서는, 도 22 및, 케이스가 제거된, 도 23의 설계가 본 발명의 바람직한 실시예이다.
도 23은 도 22의 유량게와 유사한 것을 나타내나 케이스(1401)가 제거되었다. 특히, 도 23에 나타낸 유량계 구조물은 그 중앙부에 벨로우즈(1003)를 갖고 그 스터브(1404) 부분에 벨로우즈(2201)를 갖는 유동관(104)을 포함한다. 유동관(104)은 평형 바아(1101)의 좌측 및 우측을 서로 연결하는 감소된 부분(1002)에 의해 형성된 유연한 중앙 절단부(2402)를 갖는 평형 바아(1101)로 둘러싸인다. 도 23의 구조물은 케이스 연결 링크(1701)를 더 포함한다. 따라서 도 23의 구조는 동적 평형이 주요 기준이 되는 응용분야에 바람직하다. 도 23의 구조물은 유동관(104)의 스프링 구조물과 브레이스 바아(1001) 내의 평형 바아(1101)를 엔드 노드 근방에 집중시키므로, 동적 평형이 달성된다.
일부 응용예에서는 벨로우즈가 단일 직선 유동관 유량계를 바람직한 것으로 만드는 특징 중 일부를 부정할 수 있다. 벨로우즈는 그 내부를 세척하기가 곤란하다. 이는 유동관의 내측면 전체가 세척가능하고 검사받는 것이 필요한, 예컨대, 식품 분야에서는 이용될 수 없다.
연속적이고 균일한 직경과 물질의 유동관(104)을 갖는 것이 바람직한 경우에는, 유동관(104)의 중앙부 및 튜브 스터브(1404) 영역이 굽힘에 유연하게 만들어지지 않는다. 평형 바아(1101)의 중앙부(1002)를 연성으로 만들고 브레이스 바아(1001)에서 케이스 연결 링크(1701)를 이용하는 것은 여전히 유리하다. 도 24는 유동관(104)에 도 23의 벨로우즈(2201 및 1003)가 없는 점을 제외하면 도 23과 유사하다. 도 24의 실시예는 유동관(104)의 내측이 유연하고 연속적이어야 하는 응용분야에서 가장 바람직할 것이다. 따라서, 도 24의 유동관(104)은 도 23의 벨로우즈(2201 및 1003)에 의해 주어진 유연성을 갖지 않는다.
도 24의 유량게는 노드가 여전히 브레이스 바아(1001) 영역 내에 있도록 평형된다. 또한, 평형 바아(1101) 스프링은 브레이스 바아(1001) 내에서 도 23에서와 같이 여전히 노드 근처에 집중된다. 노드의 유동관(104) 측면상에서, 유동관 스프링의 브레이스 바아(104) 부분은 이제 비교적 유연하고 분산된 스프링(굽힘 유동관)과 직렬로 된다. 유동관에 부가 질량이 놓이면, 노드 위치가 유동관 방향으로 이동하여, 도 13에 대해서 앞서 기술된 바와 같이, 평형 바아(1101) 스프링을 상당히 유연하게 만든다.
그러나, 네트(net)한 유동관 스프링은 유연한 유동관 스프링 및 강성 브레이스 바아(1001) 스프링의 일부가 직렬로 이루어진다. 직렬 스프링은 저항기와 같은 비율을 병렬로 부가하고; 보다 연성의 것(또는 작은 저항기)이 우위를 차지한다.
따라서, 인치당 10 파운드짜리 스프링과 직렬로 된 인치당 100 파운드짜리 스프링은 인치당 9.1 파운드의 네트 스프링 상수를 초래한다. 만약 보다 강성의 스프링이, 노드 움직임과 더불어 발생할 수 있듯이, 인치당 130 파운드로 변경되면, 네트한 직렬 연결은 인치당 9.3 파운드의 스프링 상수가 될 것이다. 따라서, 강성 스프링의 강성의 30%의 변화가 조합 스프링의 강성에는 겨우 2%의 변화만을 발생시킨 것을 알 수 있다. 따라서 네트 유동관(104) 스프링 상수는 연성 유동관 스프링에 의해 지배되고 브레이스 바아(1001) 스프링 내의 노드 위치 변화는 네트유동관(104) 스프링의 상수에 거의 영향을 못미친다.
도 24의 유동관(104)의 스프링 기능이 도 25 및 26에 도시되어 있다. 도 25에서는, 유동관(104) 질량이 m1으로 표시된다. 네트 유동관 스프링은 k1으로 표시되는데, 이는 연성의 분산된 유동관(104) 스프링 및 노드(N) 좌측의 브레이스 바아(1001)의 강성부분의 직렬 부가이다. 보다 큰 평형 바아(1101) 질량이 질량(m2)로 표시되고, 그의 스프링(k2)가 브레이스 바아(1001)에 연결된다. 평형 조건에서 이 구조물의 노드는 위치(2501)에서 노드(N)로 표시된다. 도 26에서, 유동관내로 무거운 물질이 도입된 경우와 같이, 유동관(104)에 질량(Δm)이 부가되면, 이것은 노드(N)이 위치(2601)로 좌측으로 이동하게 한다. 이와같은 노드 이동은 평형 바아(1101) 스프링, k2의 스프링 길이 및 상수에 상당한 변화를 초래한다. 그러나 유동관(104) 스프링은 유동관 내의 연성의 분산된 스프링으로 이루어지고, 이는 새로운 노드 위치의 유동관 상의 브레이스 바아의 짧은 강성 스프링과 연계하여 길이를 변화시키지 않는다. 브레이스 바아(1001) 성분이 노드의 이동에 의해 상당히 짧아짐에 불구하고, 분산된 유동관 스프링이 스프링 상수를 지배하고 노드 이동은 유동관(104) 전체 스프링 상수에 별 차이를 만들지 못한다. 따라서 도 24의 배열은 물질 밀도의 변화에 대해 평형을 유지함에 대한 절충안이다. 평형 바아(1101)는 그 스프링 상수를 변화시킬 수 있으나 유동관(104)은 케이스(1401)를 움직임으로써 그 질량을 변화시켜야 한다. 그 결과 케이스가 진동한다. 그러나, 평형 바아(1101) 내의 강성 변화가 필요한 질량 전달을 감소시키므로, 케이스 움직임이 종래의 계기에비해 훨씬 작다. 케이스 진동의 이러한 감소는 노드 위치의 보다 작은 변화를 초래하고 종래기술에 비한 유량계의 정확성 개선을 초래한다.
공진 주파수 공식은 본 발명의 이 실시예(유동관 내에 벨로우즈가 없음)가 종래기술의 계기에 비해 케이스 진동이 여전히 작다는 것을 나타낸다.
이 공식은 종래의 접근법(식 4)에 비해 Δk 항목에서 차이가 난다. 이 항목의 존재는 상기 공식과 계기를 평형화시키기 위해 케이스 질량이 보다 덜 연관됨(진동폭)을 의미한다.
도 27 및 28은 본 발명을 구현하는 코리올리 유량계 전체의 구조를 개시한다. 도 27은 유동관(104)이 벨로우즈를 포함하지 않는 실시예로 이루어진다. 도 28은 유동관(104)의 중앙부와 관의 스터브(1404) 영역이 벨로우즈(2201 및 10030를 포함하는 점을 제외하면 도 27의 그것과 유사하다. 이들 양 실시예는 입력 파이프라인과 같은 물질의 공급원 및 출력 단부상의 물질 수용기에 도 27 및 28의 유량계를 연결시킬 수 있는 플랜지(2701)에 대해 요소(2702)에 의해 연결된 케이스 단부(1405)를 나타낸다.
도 27 및 28의 실시예는 유동관(104)의 중간부분에 구동기(D)를 포함하고, 유동관/평형 바아 구조물의 코리올리 진동을 나타내는 움직임을 검지하고, 나아가, 유량계를 통한 물질 유량을 지시하기 위한 좌측 센서(SL) 및 우측센서(SR)를 포함한다.
본 발명은 바람직한 실시예의 기재에 의해 제한되지 아니하고 본 발명의 사상과 범위 내에 있는 다른 수정 및 변경을 포함한다는 것이 분명히 이해되어야 한다. 따라서, 여기에 사용된 "물질(material)"이라는 용어는 현탁액, 액체, 가스 및 이들의 임의의 조합과 같이 유동하는 임의의 물체에 적용가능하다.

Claims (26)

  1. 개선된 동적 평형을 갖는 코리올리 유량계에 있어서,
    서로에 대해 실질적으로 평행하게 배향된 유동관(104) 및 평형 바아(1101),
    상기 평형 바아의 단부를 상기 유동관에 연결시키는 브레이스 바아(1001) 수단,
    기준 질량(1401),
    상기 기준 질량을 상기 브레이스 바아 수단에 연결시키는 수단(1701),
    상기 평형 바아와 상기 유동관을 서로에 대해 다른 위상으로 횡으로 진동시키는 구동 수단(D),
    상기 평형 바아의 유효 스프링 기능을 진동 노드의 근방에 집중시키는 수단(1002)을 포함하여 이루어지며, 그리고
    상기 유동관(104)은 스프링 기능 및 질량 기능을 가지고,
    상기 평형 바아(1101)는 스프링 기능 및 질량 기능을 가지며,
    상기 구동 수단은 상기 브레이스 바아 수단(1001), 상기 평형 바아(1101) 또는 상기 유동관(104) 중의 하나에 상기 진동 노드를 설정하는데 유효하고,
    상기 진동 노드는 상기 평형 바아의 유효 스프링 기능으로부터 상기 유동관의 유효 스프링 기능을 분리하도록 작용하고,
    상기 집중 수단(1002)은 상기 유동관 내에서 서로 다른 시간에 서로 다른 밀도의 물질이 존재함에 반응하여 상기 평형 바아의 유효 스프링 기능을 변화시키는데 유효하고,
    상기 집중 수단은 상기 코리올리 유량계의 개선된 동적 평형을 유지하는데 유효한 코리올리 유량계.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 집중 수단(1002)은 상기 평형 바아의 나머지 부분에 대해 증가된 유연성을 보유한 상기 평형 바아의 종방향 중간부분을 포함하여 이루어지는 코리올리 유량계.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 평형 바아의 상기 중간 부분은 평형 바아의 절단부(2402)를 포함하여 이루어지는 코리올리 유량계.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동관의 유효 스프링 기능을 상기 노드의 근방에 집중시키는 수단(1003)을 더 포함하여 이루어지고,
    상기 유동관의 유효 스프링 기능을 집중시키는 상기 수단은 상기 유동관 내에서 서로 다른 시간에 서로 다른 밀도의 물질이 존재함에 반응하여 상기 유동관의 유효 스프링 기능을 변화시키는데 유효한 코리올리 유량계.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 유동관의 유효 스프링 기능을 집중시키는 상기 수단이 상기 유동관의 나머지 부분에 대해 증가된 유연성을 보유한 상기 유동관의 종방향 중간 부분(1003)을 포함하여 이루어지는 코리올리 유량계.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 유동관의 상기 중간 부분이 벨로우즈(1003)를 포함하는 코리올리 유량계.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 기준 질량이 상기 평형 바아(1101)와 상기 유동관(104)과 상기 브레이스 바아 수단(100)을 둘러싸는 케이스(1401)를 포함하여 이루어지고,
    상기 케이스가 상기 평형 바아 및 상기 유동관에 대해 실질적으로 평형한 종방향 축을 가지며, 그리고
    상기 연결 수단이, 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아 수단의 병진운동을 방지하기 위하여 상기 케이스에 상기 브레이스 바아 수단을 연결하는 수단(1701)을 포함하여 이루어지는 코리올리 유량계.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 케이스에 상기 브레이스 바아 수단을 연결시키는 상기 수단이, 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아 수단의 병진운동을 방지하는 한편 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아 수단의 회전을 허용하는 형상으로 되고 상기 평형 바아의 종방향 축에 실질적으로 수직으로 배향된 실질적인 평면을 갖는 링크(1701)를 포함하여 이루어지고,
    상기 브레이스 바아 수단의 상기 회전은, 상기 평형 바아 및 상기 유동관의상기 종방향 축에 수직인 축에 대해 이루어지고 상기 브레이스 바아 수단으로부터 상기 케이스로 연장되는 코리올리 유량계.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 링크 각각의 상기 실질적인 평면은 실질적으로 모래시계 형상이어서, 제 1 단부(1704), 협소한 중간 부분(1702) 및 제 2 단부(1703)를 형성하도록 하는 코리올리 유량계.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 링크의 상기 제 1 단부(1704)가 상기 브레이스 바아 수단에 연결되고 상기 제 2 단부는 상기 케이스의 내벽 부분에 연결되며,
    상기 링크의 상기 중간 부분은 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아 수단의 회전을 가능하게 하기 위해 낮은 비틀림 스프링 상수를 가지고,
    상기 중간 부분은 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아 수단의 병진 운동을 방지하기에 충분한 강도를 가지는 코리올리 유량계.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 링크 각각이 상기 평형 바아와 상기 링크 사이에서 연결되는 평면을 형성하는 보강판 부재(2901)를 더 포함하고,
    상기 보강판 부재는 상기 평형 바아의 외표면에 부착된 제 1 측면을 가지고,
    상기 제 1 측면은 상기 평형 바아의 상기 종방향 축에 실질적으로 평행하게 정렬되고,
    상기 보강판 부재는 상기 제 1 측면에 실질적으로 수직이고 상기 링크의 상기 실질적인 평면에 부착된 제 2 측면을 가지고,
    상기 보강판 부재는 상기 평형 바아의 횡방향 진동 주파수에 수직 방향으로 상기 평형 바아에 부여된 구동 진동 주파수를 실질적으로 영향받지 않은 채 남겨두는 한편, 상기 평형 바아의 횡방향 진동 주파수를 상승시키는데 유효한 코리올리 유량계.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 브레이스 바아 수단 근방의 상기 유동관의 단부를 상기 케이스의 단부에 연결하기 위한 유동관 스터브(1404)를 더 포함하는 코리올리 유량계.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 유동관 스터브가 상기 브레이스 바아 근방에 벨로우즈(2201)를 포함하고,
    상기 벨로우즈가 상기 브레이스 바아 수단을 상기 케이스 단부로부터 동적으로 격리시키기 위해 상기 유동관 스터브의 상기 스프링 기능을 낮추는데 유효한 코리올리 유량계.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 유동관 및 상기 평형 바아를 그들의 종방향 축에 수직으로 서로 다른 위상으로 진동시키기 위해 상기 평형 바아 및 상기 유동관의 근방에 배치된 상기 구동 수단(D), 및
    상기 구동 수단에 의해 상기 유동관이 진동되는 동안 상기 유동관을 통한 물질의 유동에 의해 발생된 상기 유동관의 코리올리 동요를 검지하기 위해 상기 유동관 근방에 배치된 센서 수단(SR, SL)을 더 포함하여 이루어지고,
    상기 센서 수단은 상기 검지에 반응하여 상기 유동 물질의 하나 이상의 특징을 나타내는 출력 신호를 발생시키는데 유효한 코리올리 유량계.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 평형 바아, 상기 유동관 및 상기 브레이스 바아 수단을 둘러싸는 신장된 케이스,
    상기 평형 바아와 상기 유동관이 서로에 대해 다른 위상으로 진동하는 동안 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아 수단의 병진운동을 방지하기 위해 상기 케이스의 내벽부분에 상기 브레이스 바아 수단을 연결하는 링크(1701),
    상기 평형 바아의 유효 스프링 기능을 진동 노드의 근방에 집중시키기 위해 상기 평형 바아의 중심부에 절단부(2402)를 포함하는 수단,
    상기 유동관으로부터의 유효 스프링 기능을 진동 노드의 근방에 집중시키기 위해 상기 유동관의 중간 부분을 포함하여 이루어지는 벨로우즈(1003)를 포함하는 수단,
    상기 브레이스 바아 수단의 근방의 상기 유동관의 단부를 상기 케이스의 단부에 연결시키는 유동관 스터브(1404),
    상기 유동관이 상기 구동 수단에 의해 진동되는 동안 상기 유동관을 통한 물질의 유동에 의해 발생되는 상기 유동관의 코리올리 진동을 검지하기 위해 상기 유동관 근방에 배치된 센서 수단(SL, SR)을 포함하여 이루어지며, 그리고
    상기 유동관이 스프링 기능 및 질량 기능을 가지고,
    상기 평형 바아가 스프링 기능 및 질량 기능을 가지고,
    상기 브레이스 바아 수단이 상기 평형 바아 및 상기 유동관에 대해 실질적으로 수직으로 배향되고 상기 평형 바아의 단부를 상기 유동관에 연결시키며,
    상기 케이스는 상기 평형 바아 및 상기 유동관에 실질적으로 평행한 종방향 축을 가지고,
    상기 구동 수단은 상기 브레이스 바아 수단, 상기 평형 바아, 또는 상기 유동관 중 하나에 진동 노드를 설정하는데 유효하고,
    상기 진동 노드는 상기 평형 바아의 유효 스프링 기능으로부터 상기 유동관의 유효 스프링 기능을 분리시키도록 작용하고,
    상기 링크는 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아 수단의 상기 병진운동을 방지하는 한편, 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아 수단의 회전을 허용하는 모래시계의 형상이고,
    상기 브레이스 바아 수단의 상기 회전은 상기 평형 바아 및 상기 케이스의 종방향 축에 수직인 축에 대해 이루어지고,
    상기 집중 수단은 상기 유동관 내에서 서로 다른 시간에 서로 다른 밀도의 물질이 존재함에 반응하여 상기 유동관 및 상기 평형 바아의 유효 스프링 상수를 변화시키는데 유효하고,
    상기 유동관 스터브는 상기 유동관 스터브로부터의 스프링 상수를 감소시켜상기 브레이스 바아를 상기 케이스 단부로부터 동적으로 격리시키기 위해 상기 브레이스 바아 수단의 근방에 벨로우즈를 포함하고,
    상기 브레이스 바아 수단은 서로 다른 밀도의 물질이 상기 유동관 내에 존재하는 동안 상기 브레이스 바아 수단의 세그먼트의 스프링 상수 비율을 변화시킴으로써 상기 코리올리 유량계의 동적 평형을 유지하기 위해 상기 코리올리 유량계의 실질적으로 전체의 스프링 기능을 포함하고, 그리고
    상기 센서 수단은 상기 검지에 반응하여 상기 유동 물질의 하나 이상의 특성을 표시하는 출력 신호를 발생시키는데 유효한 코리올리 유량계.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 브레이스 바아 수단에 케이스를 연결시키기 위한 연결 링크 수단을 포함하여 이루어지고,
    상기 연결 링크 수단 각각이 상기 평형 바아와 상기 연결 링크 수단 사이에 연결되는 평면을 형성하는 보강판 부재(2901)를 더 포함하고,
    상기 연결 링크 수단은 상기 평형 바아의 종방향 축에 실질적으로 수직으로 배향되고, 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아 수단의 병진 운동을 방지하는 한편 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아 수단의 회전을 허용하는 형태를 띠는 실질적인 평면을 가지고,
    상기 브레이스 바아 수단의 상기 회전이 상기 유동관의 상기 종방향 축에 수직인 축에 대해 이루어지고 상기 브레이스 바아 수단으로부터 상기 케이스까지 연장되고,
    상기 연결 링크 수단의 제 1 단부가 상기 브레이스 바아 수단에 연결되고 제 2 단부가 상기 케이스의 내벽부에 연결되며,
    상기 연결 링크의 중간 부분은 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아 수단의 회전을 가능하게 하기 위해 낮은 비틀림 스프링 상수를 가지고,
    상기 중간 부분은 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아 수단의 병진 운동을 방지하기에 충분한 강도이고,
    상기 보강판 부재는 상기 평형 바아의 외표면에 부착된 제 1 측면을 가지고,
    상기 제 1 측면은 상기 평형 바아의 상기 종방향 축에 실질적으로 평행하게 정렬되며,
    상기 보강판 부재는 상기 제 1 측면에 대해 실질적으로 수직이고 상기 연결 링크 수단의 상기 실질적인 평면에 부착되는 제 2 측면을 가지고,
    상기 보강판 부재는 상기 평형 바아의 횡방향 진동 주파수에 수직 방향에서 상기 평형 바아에 부여된 구동 진동 주파수를 실질적으로 영향받지 않은 채 남겨두는 한편, 상기 평형 바아의 횡방향 진동 주파수를 상승시키는데 유효한 코리올리 유량계.
  17. 실질적으로 서로 평행하게 배향된 평형 바아(1101) 및 유동관(104),
    기준 질량(1401)에 연결되고 상기 평형 바아의 단부를 상기 유동관에 연결시키는 브레이스 바아 수단(1001)을 포함하는 코리올리 유량계를 동적으로 평형시키는 방법으로서,
    상기 평형 바아, 상기 브레이스 바아 수단 또는 상기 유동관 중 하나에 진동 노드를 배치하기 위해 상기 평형 바아와 상기 유동관을 횡방향으로 서로 다른 위상으로 진동시키는 단계,
    상기 평형 바아의 유효 스프링 기능을 상기 노드 근방에 집중시키는 단계를 포함하여 이루어지고,
    상기 진동 노드는 상기 평형 바아의 유효 스프링 기능으로부터 상기 유동관의 유효 스프링 기능을 격리시키도록 작용하고,
    상기 집중 단계는 상기 유동관 내에서 서로 다른 시간에 서로 다른 밀도의 물질이 존재함에 반응하여 상기 평형 바아의 유효 스프링 기능을 변화시키는데 유효하고,
    상기 집중 단계는 또한 상기 코리올리 유량계의 개선된 동적 평형를 제공하는데 유효한 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 평형 바아(1101)의 스프링 기능을 집중시키는 상기 단계가 상기 평형 바아의 나머지부분 보다 큰 유연성을 갖는 상기 평형 바아의 중간 부분을 제공하는 단계를 포함하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 집중 단계가 상기 평형 바아의 상기 중간 부분에 절단 기능(2402)을 포함하는 단계를 포함하는 방법.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 유동관 내에서 서로 다른 시간에 서로 다른 밀도의 물질이 존재함에 반응하여 상기 유동관의 유효 스프링 기능을 변화시키기 위해 상기 유동관의 유효 스프링 기능을 상기 노드 근방에 집중시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 유동관의 스프링 기능을 집중시키는 상기 단계가 상기 유동관의 중간 부분에 벨로우즈(1003)를 포함하는 단계를 포함하는 방법.
  22. 제 17 항에 있어서, 상기 기준 질량이 케이스를 포함하여 이루어지고, 상기 방법이,
    상기 케이스의 종방향 축이 상기 평형 바아 및 상기 유동관에 실질적으로 평행하도록 하기 위해 상기 평형 바아, 상기 유동관 및 상기 브레이스 바아 수단을 상기 케이스로 둘러싸는 단계, 및
    상기 평형 바아와 상기 유동관이 서로 다른 위상으로 진동함에 반응한 상기 브레이스 바아 수단의 상기 케이스에 대한 병진운동을 방지하기 위해 상기 케이스의 내벽부에 상기 브레이스 바아 수단을 연결하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 연결 수단이, 상기 케이스에 대한 상기 브레이스바아 수단의 병진운동을 방지하는 한편 상기 케이스에 대한 상기 브레이스 바아의 회전을 방지하도록 하는 형태를 띠는 링크(1701)를 포함하여 이루어지고,
    상기 방법은 상기 평형 바아와 상기 유동관의 종방향 축에 수직인 축에 대하여 상기 링크에 대한 상기 브레이스 바아 수단을 회전시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 링크가 모래시계의 형태이고, 상기 회전 단계는 상기 브레이스 바아 수단의 회전에 반응하여 상기 링크 각각의 제 1 부분이 상기 링크 각각의 제 2 부분에 대해 회전하도록 하기 위해 상기 링크를 회전시키는 단계를 포함하고, 상기 모래시계 형상의 링크 중 협소한 목부분이 상기 회전을 용이하게 하는 방법.
  25. 제 22 항에 있어서, 상기 브레이스 바아 수단 근방의 상기 유동관의 단부를 유동 스터브를 통해 상기 케이스의 단부(1405)에 연결시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 유동관 스터브로부터 유효 스프링 기능을 감소시켜 상기 케이스 단부로부터 상기 브레이스 바아 수단을 동적으로 격리시키기 위해 상기 브레이스 바아 근방의 상기 유동관 스터브 내에 벨로우즈를 채용하는 단계를 더포함하는 방법.
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