(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面(531)を含む振動型デンシトメータ(800)用の振動部材(500)であって、
該内面(531)は、
１つ以上のアーチ形の部分(730)と、
所望の振動駆動モードの共振周波数と１以上の所望されない振動モードの共振周波数間の周波数分離を増加させる大きさに形成されて位置している１以上の突部(530)を含む、振動部材(500)。
【請求項２】
前記所望の駆動モードは、第１の３葉の放射状の振動モードを備え、前記所望されない振動モードは、第２の３葉の放射状の振動モードを備えている、請求項１に記載の振動部材(500)。
【請求項３】
前記１以上の突部は、振動部材(500)の全長に延びている、請求項１に記載の振動部材(500)。
【請求項４】
前記１つ以上のアーチ形の部分(730)は、第１の厚みＤ１を備え、１以上の突部(530)は第２の厚みＤ２を備え、Ｄ１はＤ２未満である、請求項１に記載の振動部材(500)。
【請求項５】
振動型デンシトメータ(800)であって、
ハウジング(801)と、
少なくとも一部がハウジング(801)内に位置する振動部材(500)を備え、該振動部材(500)は、
１つ以上のアーチ形の部分(730)及び所望の振動駆動モードの共振周波数と１以上の所望されない振動モードの共振周波数間の周波数分離を増加させる大きさに形成されて位置する１以上の突部(530)を有する内面(531)を備えている、振動型デンシトメータ(800)。
【請求項６】
前記振動部材は、ハウジング(801)に片持ち梁状に取り付けられた第１端部(513)を備え、第１端部(513)と反対の第２端部(514)が振動自在である、請求項５に記載の振動型デンシトメータ(800)。  
【請求項７】
更に、前記ハウジング(801)に対して前記振動部材(500)を振動させるように構成されたドライバ(516)と１以上のセンサ(517)を備える、請求項５に記載の振動型デンシトメータ(800)。  
【請求項８】
所望の振動駆動モードは、第１の３葉の放射状の振動モードを備え、所望されない振動モードは、第２の３葉の放射状の振動モードを備えている、請求項５に記載の振動型デンシトメータ(800)。  
【請求項９】
前記１以上の突部(530)は、振動部材(500)の全長に延びている、請求項５に記載の振動型デンシトメータ(800)。  
【請求項１０】
前記１つ以上のアーチ形の部分(730)は、第１の厚みＤ１を備え、前記１以上の突部(530)は第２の厚みＤ２を備え、Ｄ１はＤ２未満である、請求項５に記載の振動型デンシトメータ(800)。  
【請求項１１】
１以上の共振周波数にて振動するように構成された振動部材を含む振動型デンシトメータを形成する方法であって、該方法は、
１つ以上のアーチ形の部分及び所望の振動駆動モードの共振周波数と１以上の所望されない振動モードの共振周波数間の周波数分離を増加させる大きさに形成されて位置する１以上の突部を有する振動部材の内面を形成する工程を有している、方法。
【請求項１２】
所望の振動駆動モードは、第１の３葉の放射状の振動モードを備え、所望されない振動モードは、第２の３葉の放射状の振動モードを備えている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記内面を形成する工程は、１以上の突部を前記振動部材の全長に延ばす工程を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記内面を形成する工程は、第１の厚みＤ１にて１つ以上のアーチ形の部分を形成し、第２の厚みＤ２にて１以上の突部を形成し、厚みＤ１は厚みＤ２未満である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記振動部材の少なくとも一部が前記ハウジング内に位置するように、前記振動部材の第１端部をハウジングに連結する工程を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記連結する工程は、片持ち梁状に取り付けられた第１端部をハウジングに連結し、第１端部の反対側である振動部材の第２端部が振動自在である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
更に、ドライバと前記振動部材に近接した１以上の振動型センサを位置決めして、前記振動部材の振動を誘発し感知する工程を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記形成する工程は、ワイヤ放電加工を用いて、前記１つ以上のアーチ形の部分及び前記１以上の突部を切断する工程を含む、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下の実施形態は、振動型デンシトメータに関し、特に振動型デンシトメータ用の振動部材を備えた改善された振動モード分離を有する振動型デンシトメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
デンシトメータ、当該技術分野で一般に知られており、流体の密度を測定するために使用される。流体は液体、ガス、浮遊粒子及び/又は混入空気を備えた液体あるいはそれらの組み合わせを含む。異なる原理によって作動する様々なタイプのデンシトメータがあるが、大きな商業的成功を受けた１つのタイプのデンシトメータは振動型デンシトメータである。
振動型デンシトメータは、テスト時に流体に晒されるシリンダ、導管、パイプ、チューブなどのような振動部材を含む。振動型デンシトメータの一例は、入口端部に取り付けられ、既存のパイプラインあるいは他の構造及び出口自由端部に連結されて振動する片持ち導管を含む。あるいは、入口と出口の両方は、入口及び出口振動との間の導管の一部にて固定される。導管は共振で振動し、共振振動数は測定され得る。当該技術分野で一般的に知られているように、テスト時の流体の密度は導管の低減された(reduced)共振周波数を測定することによって決定される。
周知の原理に依れば、導管の共振振動数は導管に接する流体の密度に反比例する。従って、振動型デンシトメータの中には液体の密度を測定できるものがあるが、シリンダの外部の液体によって引き起こされた粘性減衰は、振動型デンシトメータの測定能力を低下させる。液体振動型のデンシトメータは、内部にのみ流体を有する振動パイプ又はチューブを用いるが、ガス振動型デンシトメータは一般的には流体に浸漬されシリンダの内側と外側の両方にガスを有する。従って、一般的には、振動型デンシトメータはガスの密度を測定するために使用される。
【０００３】
図１は、従来技術の浸漬型デンシトメータ１０を示す。従来技術のデンシトメータ１０は液体またはガスのような流体の密度を測定するように構成される。デンシトメータ１０はハウジング１１を含み、振動部材１２は少なくとも一部がハウジング１１内に位置している。ハウジング１１の一部は振動部材１２を示すべく破断される。例えば、デンシトメータ１０は、既存のパイプラインに直列に置かれ得る。或いは、例えばハウジング１１は、流体のサンプルを受け取るために開口を備えた閉塞端部を含み得る。
従って、フランジは示されていないが、多くの例において、ハウジング１１又は振動部材１２は、流体が漏れない方法でデンシトメータ１０をパイプラインか同様の流体を搬送するデバイスに作動可能に接続するフランジ又は他の部材を含む。示された例によれば、振動部材１２はハウジング１１に取り付けられる片持ち梁である。振動部材１２は出口端部１４が振動自在な状態で、入口端部１３にてハウジング１１に連結されて示される。
【０００４】
示された例によれば、振動部材１２は、さらに入口端部１３の近くに、多くの流体開口１５を含んでいる。流体開口１５はハウジング１１と振動部材１２の間に、デンシトメータ１０に入る流体の幾らかが流れることを許すために配備される。従って、流体は振動部材１２の外部の表面と同様に内部にも接触する。より大きな表面積がガスに露出されるので、テスト中の流体がガスを含む場合、これは特に有用である。他の例において、振動部材１２の外部の表面にテスト中の流体を露出するために、開口はハウジング１１に配備される。従って、開口１５は振動部材１２に必要ではない。
【０００５】
更に、図１には、ドライバ１６及びシリンダ５０内に位置した、振動型センサ１７が示される。ドライバ１６及び振動型センサ１７は磁石/コイルの組み合わせを含むように示され、それは当該技術分野において有名である。
電流がコイルに提供されると、磁界が振動部材１２内に誘発され、該振動部材１２を振動させる。逆に、振動部材１２の振動は、振動型センサ１７内に電圧を誘導する。ドライバ１６は、メータ電子機器１８から駆動信号を受信し、複数の振動モードの１つで共振周波数の１つにて、振動部材１２を振動させ、複数の振動モードは例えば単純な曲げ、ねじれ、放射状か結合されたタイプを含む。
振動型センサ１７は、振動部材１２が振動する周波数を含む振動部材１２の振動を検出し、処理のために振動情報をメータ電子機器１８に送信する。振動部材１２が振動すると、振動部材の壁と接触する流体が振動部材１２と共に振動する。振動部材１２と接する流体の付加質量は、共振振動数を低下させる。
振動部材１２の新規な、より低い共振振動数は、当該技術分野で公知の如く、例えば、以前に決定された相関性に従って、流体の密度を決定するために使用される。
【０００６】
公知の如く、正確な密度測定を得るために、流体の密度を測定するのに使用される共振振動数は非常に安定していなければならない。流体が液体と比較して、共振周波数が少量だけ変化するガスを含む場合、これは特に当てはまる。
所望の安定性を達成する先行技術の１つのアプローチは放射状の振動モードにて振動部材１２を振動させることである。曲げ振動モードとは対照的に、例えば、放射状の振動モードにて振動部材の長軸が待機位置から並進し及び/又は回転する箇所で、振動部材の長軸は殆ど静止しているままであり、一方、振動部材の壁の少なくとも一部は待機位置から並進し及び/又は回転する。
図１に示す従来技術のデンシトメータ１０のような直線導管デンシトメータでは放射状の振動モードが好ましい、何故なら放射状の振動モードは自己平衡型であり、振動部材の取付け特性は他の振動モードに比して重要ではない。放射状の振動モードの一例は、図３に示す３葉(lobed)の放射状の振動モードである。
【０００７】
振動部材１２が完全な円形横断面を有し、且つ完全に均一な壁厚を持っていれば、１つの３葉の振動モードだけがある。しかし、設計許容差により、これは通常非実用的である。
従って、製造業者が完全に均一な壁厚を持つ完全に円形な振動部材１２を作ることを試みるとき、小さな欠陥は互いに非常に近い２つの異なる共振振動数で振動する、２つの３葉の放射状の振動に帰着する。
低い共振振動数を備えた３葉の放射状の振動モードは、図３に示すように、薄壁部分に合わせてピークと谷を以て振動し、一方、高い周波数を備えた３葉のある放射状の振動モードは厚壁部分でピークと谷を以て振動する。２つのモード間の周波数分離は一般的に非常に小さく、１ヘルツ未満であり得る。
２つの共振振動数がともに接近している状態では、作業者がしばしばどのモードが振動に駆動されるか決めるべく、振動の周波数及び正確な密度を識別することができないので、密度決定は非実用的である。
【０００８】
幾つかの従来技術のデンシトメータにあっては、放射状の振動モードを調整して２葉又は４葉のモードのような他の振動モードからと同様に、２つの３葉の振動モード間にて少なくとも最小の周波数分離を有することにより、この問題は解決される。調整は種々の技術によって達成されるが、従来技術の調整方法の１つのアプローチは、振動部材の壁を軸線方向のストリップに削り、振動部材が異なる周領域にて異なる厚みを有することである。これは図１に示され、より詳細には図２に示される。
【０００９】
図２は、図１の線２-２に沿って破断した、振動部材１２を示す。図２は、基準角度で同様に示される。基準角度はドライバ１６と振動型センサ１７が０度に位置した箇所で見ている。しかし、角度は単なる例示であり、他の基準座標角度が用いられ得る。
示すように、振動部材１２は導管の周回りにて、異なる壁厚を有する。例えば、振動部材１２は当初は厚みＴ１を有する。ドライバ１６と振動型センサ１７はこれらの壁厚領域の中心に位置する。約１５度から開始し、振動部材１２の周回りに均一に約３０度の間隔で離れて、振動部材１２の壁の６つの領域が厚みＴ１よりも薄い厚みＴ２に挽かれている。一般的に、壁厚は油圧によって位置に動かされる移動部分を有するマンドレルによって減じられる。マンドレルが加圧されると、移動部分が必要量だけ外に出て、振動部材１２に接して、薄手領域が削られる。種々の周領域にて振動部材１２の壁厚を削ることにより、２つの３葉の放射状の振動モードの共振周波数は互いに分離される。薄手領域間の間隔が約３０度である状態で、高周波数の３葉の放射状の振動モードは、低周波数の３葉の放射状の振動モードよりも約１５度だけ離れている。一例において、低周波数の３葉の放射状の振動モードは、薄手部と厚手部に中心があるピークと谷を以て振動し、一方、高周波数の３葉の放射状の振動モードは、薄手部と厚手部の間に中間があるピークと谷を以て振動する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の工程は、幾つかの問題を有している。油圧のマンドレルは寸法の許容性に限界がある。換言すれば、研削は非常に正確である必要があり、多くの場合、油圧で作動するマンドレルの設計能力を超えるに近いか、超えるに等しい。更に研削動作を繰り返し再現することは殆ど不可能である。例えば、顧客が次の最も接近しているモード周波数から所定量だけ離れた特定の共振周波数を有する振動チューブを持つことを望んでいれば、製造業者は振動チューブの薄手領域を削り、共振周波数をチェックしなければならない。共振周波数が所望でないと、更なる研削が要求される。この工程は所望の共振周波数が達成されるまで続く。
しかし、しばしば、研削動作中に、チューブを過度に挽くことにより希望の周波数は飛び越される。該部分は廃棄されなければならず、工程は再び開始する。理解されるように、研削動作は理想的な製造状況を付与しない。
従って、振動型デンシトメータを改善する方法と装置を求めるニーズが存在する。特に、高い製品収量を維持しつつ、共振振動数振動モード分離が増加した振動型デンシトメータを求めるニーズが存在する。
本発明はこの及び他の問題を解決し、当該技術分野における進歩が達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明の要旨
実施形態に従って、振動型デンシトメータ用の振動部材が配備される。振動部材は、１つ以上のアーチ形の部分を備えた内面を含む。実施形態に従って、内面は更に、１以上の突部を含み、該突部は所望の振動駆動モードの共振周波数と１以上の所望されない振動モードの共振周波数間の周波数分離を増加させる大きさに形成されて位置している。
【００１２】
実施形態に従って、振動型デンシトメータが配備される。実施形態に従って、振動型デンシトメータは、ハウジングと少なくとも一部がハウジング内に位置する振動部材を備えている。実施形態に従って、振動部材は、１つ以上のアーチ形の部分及び所望の振動駆動モードの共振周波数と１以上の所望されない振動モードの共振周波数間の周波数分離を増加させる大きさに形成されて位置する１以上の突部を備えている。
【００１３】
実施形態に従って、１以上の共振周波数にて振動するように構成された振動部材を含む振動型デンシトメータを形成する方法が提供される。方法は、振動部材の内面を１つ以上のアーチ形の部分及び所望の振動駆動モードの共振周波数と１以上の所望されない振動モードの共振周波数間の周波数分離を増加させる大きさに形成されて位置する１以上の突部を有するように形成する工程を含む。
【００１４】
態様
態様に従って、振動型デンシトメータ用の振動部材は、
１つ以上のアーチ形の部分と、
所望の振動駆動モードの共振周波数と１以上の所望されない振動モードの共振周波数間の周波数分離を増加させる大きさに形成されて位置する１以上の突部を有する
内面を備えている。
所望の振動駆動モードは、第１の３葉の放射状の振動モードを備え、所望されない振動モードは、第２の３葉の放射状の振動モードを備えているのが好ましい。
１以上の突部は振動部材の全長に延びているのが好ましい。
１つ以上のアーチ形の部分は、第１の厚みＤ１を備え、１以上の突部は第２の厚みＤ２を備え、Ｄ１はＤ２未満であるのが好ましい。
【００１５】
他の態様に従って、振動型デンシトメータは、
ハウジングと、
少なくとも一部がハウジング内に位置する振動部材を備え、該振動部材は、１つ以上のアーチ形の部分及び所望の振動駆動モードの共振周波数と１以上の所望されない振動モードの共振周波数間の周波数分離を増加させる大きさに形成されて位置する１以上の突部を有する内面を備えている。
【００１６】
振動部材はハウジングに片持ち梁状に取り付けられた第１端部を備え、第１端部と反対の第２端部が振動自在であるのが好ましい。
振動型デンシトメータは更に、ハウジングに対して振動部材を振動させるように構成されたドライバと１以上のセンサを備えるのが好ましい。
所望の振動駆動モードは第１の３葉の放射状の振動モードを備え、所望されない振動モードは、第２の３葉の放射状の振動モードを備えているのが好ましい。
１以上の突部は振動部材の全長に延びているのが好ましい。
１つ以上のアーチ形の部分は、第１の厚みＤ１を備え、１以上の突部は第２の厚みＤ２を備え、Ｄ１はＤ２未満であるのが好ましい。
【００１７】
一態様によれば、１以上の共振周波数にて振動するように構成された振動部材を含む振動型デンシトメータを形成する方法であって、該方法は、
１つ以上のアーチ形の部分及び所望の振動駆動モードの共振周波数と１以上の所望されない振動モードの共振周波数間の周波数分離を増加させる大きさに形成されて位置する１以上の突部を有する振動部材の内面を形成する工程を有している。
【００１８】
所望の振動駆動モードは、第１の３葉の放射状の振動モードを備え、所望されない振動モードは、第２の３葉の放射状の振動モードを備えているのが好ましい。
内面を形成する工程は、１以上の突部を振動部材の全長に延ばす工程を含むのが好ましい。
内面を形成する工程は、第１の厚みＤ１にて１つ以上のアーチ形の部分を形成し、第２の厚みＤ２にて１以上の突部を形成し、厚みＤ１は厚みＤ２未満であるのが好ましい。
方法は更に、振動部材の少なくとも一部がハウジング内に位置するように、振動部材の第１端部をハウジングに連結する工程を含むのが好ましい。
連結する工程は、片持ち梁状に取り付けられた第１端部をハウジングに連結し、第１端部の反対側である振動部材の第２端部が振動自在であるのが好ましい。
方法は更に、ドライバと振動部材に近接した１以上の振動型センサを位置決めして、振動部材の振動を誘発し感知する工程を含むのが好ましい。
形成する工程は、ワイヤ放電加工を用いて、１つ以上のアーチ形の部分及び１以上の突部を切断する工程を含むのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来技術の振動型デンシトメータを示す。
【図２】従来技術の振動型デンシトメータを示す。
【図３】３葉の放射状の振動を示す。
【図４】実施形態に従ったシリンダを示す。
【図５】実施形態に従ったデンシトメータ用の振動部材を示す。
【図６】シリンダから外されて振動部材を形成する内側コアを示す。
【図７】実施形態に従った振動部材の断面図を示す。
【図８】実施形態に従ったデンシトメータを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図４-図８及び以下の記載は、当業者に振動型デンシトメータの最良の実施形態を如何にして作り使用するかを示す特定の例を記載する。発明の原理を示す目的から、幾つかの従来の態様は簡略化され又は省略される。当業者はこれらの例から変形例が本記載の範囲内であることを理解するだろう。当業者は以下に記載した特徴が種々の方法で組み合わされて、振動型デンシトメータの多数の変形例を形成することを理解するだろう。結果として、以下に記載した実施形態は以下に記載した特定例に限定されず、特許請求の範囲とその均等物のみにて限定される。
【００２１】
図４は、実施形態に従ったシリンダ４００を示す。シリンダ４００は、振動型デンシトメータ８００に使用される、振動部材５００(図５参照)の初期段階として形成される(図８参照)。シリンダ４００は振動型デンシトメータ８００の一部を形成すべく、ハウジング８０１に連結されるように構成された入口端部４１３と、一旦ハウジング８０１に取り付けられると振動自在である出口端部４１４とを備える。実施形態に従って、シリンダ４００は、ほぼ均一の厚さ４１６を備えた振動チューブ部分４１５を含む。振動チューブ部分４１５は、使用の間に振動自在であり、ハウジング８０１に連結されないシリンダ４００の部分である。振動チューブ部分４１５は大凡環状の外側断面および大凡環状の内側断面を含む。
【００２２】
上記の如く、製造業者がチューブ部分の厚さ４１６を完全に均一に作成することを試みるが、機械的な許容差により、一般的にはシリンダ４００の全周の厚さを完全に均一にすることはできない。従って、２つ以上の放射状の振動モードがしばしばオーバーラップさせて密度計算を非実用的にする。更に、シリンダ４００は密度測定の用意が出来ていない、何故なら平均的な厚み４１６は所望よりも大きいからである。従って、より薄いシリンダが密度測定のために望まれる。
【００２３】
図５は実施形態に従って、振動部材５００を示す。例えば、振動部材５００は、振動型デンシトメータ８００に使用され得る。実施形態によれば、振動部材５００は、シリンダ４００の少なくとも一部の削除により形成することができる。
振動部材５００がシリンダ４００から形成されるとして示され記載されるが、振動部材５００は正方形又は長方形のような他の断面形状を備えることは理解されるだろう。
実施形態によれば、シリンダ４００から内側コア６００(図６参照)が取り除かれ、それによって、シリンダ４００の壁を薄くして振動部材５００を形成する。
実施形態によれば、内側コア６００はワイヤ放電加工(ＥＤＭ)を使用して削除され得る。ワイヤ放電加工ＥＤＭは一般に知られており、極端な精度が必要な箇所で、様々な導電材料の繰り返し可能な切断に使用することができる。
ワイヤ放電加工ＥＤＭは一般的に、研削、製粉、穴開けなどの従来の切断技術が、所望の精度又は形を達成することができないところで利用される。他の切断技術が使用され得るが、ワイヤ放電加工ＥＤＭは非常に正確で反復可能な切断を提供することができる。現在の切断精度は切断経路が使用されるワイヤの径にのみ制限される０.００４ｍｍ(.０００１６インチ)以内であると知られている。
【００２４】
図５及び図６に関して、実施形態によれば、ワイヤ放電加工ＥＤＭ工程は、当該技術分野で公知の如く、両方ともコントローラ(図示せず)に連結された２つのガイド５５１、５５２によって支持されるワイヤ５５０を用いる。一般に、シリンダ４００およびワイヤ５５０は脱イオン化水のような誘電材料に浸され、導電率を助長する。シリンダ４００の軸中心を通ってワイヤ５５０を供給した状態で、シリンダ４００の内側コア６００は振動部材５００を残して、ワイヤ５５０によって切り取られる。
図６に見られるように、内側コア６００はギャップ６０１を含み、該ギャップにてえぐられた(hollowed out)中心６０２からワイヤ５５０が最初にシリンダ４００を貫通する。内側コア６００は、ワイヤ５５０と導電材料の間、この場合、シリンダ４００と内側コア６００の間の電気的なアークにより切り取られる。このアークは非常に小さな数片の導電材料を削除し、それは誘電性の流体で洗い流される。部分的に、一度に取り除く導電材料の非常に小さな片のため、非常に正確な切断が出来、これは一般的に他の切断技術を使用して、実現可能ではない。
多くの場合、切断に対する許容誤差は、ワイヤ５５０の直径よりわずかに大きいのみである。
【００２５】
周知の如く、ワイヤ放電加工ＥＤＭの使用は、円筒状の切断に限定されていない。むしろ、ワイヤ放電加工ＥＤＭを用いて複雑な形状が形成され、処理システムにプログラムされて、形状を反復可能で正確に作ることができる。
従って、内側コア６００は単に小さなシリンダを含むのではなく、１つ以上の突部５３０が、振動部材５００の内面５３１上で形成される。一実施形態によれば、１つ以上の突部５３０は、振動部材５００の全長に延びている。
別の実施形態によれば、１つ以上の突部５３０は、振動部材５００の長さに沿って単に部分的に延びている。そのような構成は、突部５３０をテーパ状にすることにより可能であり、例えば突部５３０の最大厚みは出口端部５１４であり、一方、例えば入口端部５１３に近づくにつれ、厚みがゼロとなるようにテーパ付けられる。
しかし、他の実施形態では、最大厚みは入口端部５１３付近であるように、向きを逆にし得ることは理解されるべきである。しかし、そのような向きは、入口端部５１３がハウジング８０１に連結されるとき、突部５３０の効果を制限するであろう(図８参照)。
【００２６】
実施形態によれば、１つ以上の突部５３０は、振動部材５００の厚みが増加した領域を含む。これは、図７を参照して、より理解することができる。
図７は、実施形態に従って、図５の線７-７に沿って得られる振動部材５００の断面図を示す。理解されるように、ワイヤ５５０がシリンダ４００から内側コア６００を切断すると、ワイヤ５５０は略アーチ形の経路に沿って移動し、振動部材５００の均一な内周を形成する。
しかし、実施形態によれば、ワイヤは振動部材５００の内面５３１の周りを移動中に、アーチ形の経路を移動するだけでなく、ワイヤ５５０は１つ以上の突部５３０及び１つ以上のアーチ形の部分７３０を切り取る。図７では、中心から約６０度離間した６つの突部５３０が示される。しかし、幾つかの実施形態において、６つ未満の突部５３０が付与される。
理解されるように、突部５３０は厚みが増加した領域を含み、それはワイヤ５５０がアーチ状の経路から抜け出して、内面５３１の直線部又は内面５３１の突出隆起を切断し、一方、外面５２９は略円筒形(円形断面形状)を保つことによる。
直線部として５つの頂部の突部５３０が示され、一方、底の突部５３０が振動部材５００の半径中心に向かって内向きに延びる突出隆起として示される。何れかの状況において、突部５３０は幅ｗと最大厚みＤ２を有し、然るに振動部材５００のアーチ形の部分７３０はＤ２未満である平均厚みＤ１を有する結果となる。
実施形態によれば、突部５３０は、所望の振動駆動モードの共振周波数と少なくとも第２の振動モードの共振周波数間の周波数分離を増加させる大きさに形成されて位置する。上記の如く、一例として、突部５３０は低周波数の３葉の放射状の振動モードと高周波数の３葉の放射状の振動モードの間の周波数分離を増加させる大きさに形成されて位置する。突部５３０の大きさ及び位置は、例えば最初の試験手順中に決定され、又は有限要素分析を用いて決定され得る。
【００２７】
図６に見られるように、アーチ形の経路からの逸脱は、平坦部６３０として内側コア６００の外面にも見ることができる。突部５３０及び平坦部６３０の幅と厚みは図面にてスケール通りに示されていない。突部５３０及び平坦部６３０の特定の大きさは変化し、幾つかの実施形態にて、非常に小さいので、それらは人間の目にかろうじて見える。従って、図面に示される要素のサイズは、本実施形態の範囲に全く限定されない。
【００２８】
一実施形態に従って、振動部材５００の厚みが増加した結果に帰する突部５３０は、１以上の所望されない振動モードの周波数から意図された駆動モードの周波数を分離することができる。例えば、１以上の突部５３０及び１以上のアーチ形の部分７３０は、高周波数の３葉の放射状の振動モードから低周波数の３葉の放射状の振動モードを分離する。突部５３０の増加した厚みＤ２により、低周波数の３葉の放射状の振動モードのピークと谷は、突部５３０の中心に置かれ、一方、高周波数の３葉の放射状の振動モードは突部５３０とアーチ形の部分７３０の中心間の中途にピークと谷を有する。
実施形態に従って、幅ｗと最大厚みＤ２は、所望の周波数分離を付与するように調整される。実施形態に従って、意図された駆動モードと意図されない駆動モード間の周波数分離は少なくとも閾値量である。例えば、幾つかの実施形態において、低周波数の３葉の放射状の振動モードは、次の最寄りの振動モードとは少なくとも１０Ｈｚだけ分離されていることを要求する。しかし、１０Ｈｚは単なる一例であり、特定の周波数分離は１つの用途から他に変化し、以下の特許請求の範囲を少しも限定しない。
【００２９】
図８は、実施形態に従って振動型デンシトメータ８００を示す。振動型デンあるいはそれらの組み合わせのような流体の密度を決定するように構成されている。粘性減衰により、振動型デンシトメータ８００は液体の密度ではなくガスの密度を測定するために一般的に使用される。
実施形態に従って振動型デンシトメータ８００は、１以上の突部５３０及び内面５３１上に形成される１以上のアーチ形の部分７３０を含む振動部材５００を含む。図８に示すように、入口端部５１３はハウジング８０１に連結され、一方、出口端部５１４は振動自在である。図８に更に複数の開口５１５が見られ、該開口５１５はテスト下にて、振動部材５００の外面に達する流体用の流体流通経路を付与する。開口５１５は、付随的であることは理解されるべきである。
【００３０】
実施形態に従って振動型デンシトメータ８００は更に、中央タワー５５０に連結される１以上のドライバ５１６と１以上の振動型センサ５１７を含む。ドライバ５１６は振動部材５００を１以上の振動モードで振動させるように構成される。ドライバ５１６は、振動部材内に位置する中央タワー５５０内に位置するとして示されるが、幾つかの実施形態において、ドライバ５１６は例えば、ハウジング８０１と振動部材５００との間に位置する。更に、ドライバ５１６は入口端部５１３に接近して位置するとして示されるが、ドライバ５１６はあらゆる所望の箇所に位置してもよいことは理解されるべきである。
実施形態に従って、ドライバー５１６はリード５１９を介してメータ電子機器５１８から電気信号を受け取ることができる。一実施形態によれば、例えばドライバ５１６は１つの突部５３０の中心に位置することができる。
【００３１】
実施形態に従って、振動型デンシトメータ８００は更に、振動型センサ５１７を含む。振動型センサ５１７はドライバ５１６と同軸上に配列されて示されるが、他の実施形態において、振動型センサ５１７は他の箇所にて振動部材５００に連結され得る。振動型センサ５１７はリード５１９を介してメータ電子機器５１８に信号を送信することが出来る。メータ電子機器５１８は、振動型センサ５１７によって受け取られた信号を処理して、振動部材５００の共振振動数を決定することができる。テスト中の流体が存在すれば、振動部材５００の共振振動数は公知の如く、流体の密度に逆比例して変化するであろう。比例する変化は、例えば最初の較正中に決定される。示された実施形態では、振動型センサ５１７は更にコイルを含む。振動型センサ５１７はドライバ５１６に似ている。しかし、ドライバ５１６は電流を受信して振動部材５００内に振動を誘発するが、振動型センサ５１７はドライバ５１６によって生成される振動部材５００の動きを用いて電圧を誘発する。コイルドライバとセンサは当該技術分野で周知であり、更なる記載は記述の簡潔さのために省略される。更に、ドライバ５１６及び振動型センサ５１７はコイルに限定されないが、例えばピエゾ電気センサのような種々の他の周知の振動要素をも含んでもよいことは理解されるべきである。従って、本実施形態は少しもコイルに限定されない。更に、当業者は本実施形態の範囲内でドライバ５１６及びセンサ５１７の特定の配置を変更することができることを容易に理解するであろう。
【００３２】
上記の実施形態は、振動型デンシトメータ８００用に振動部材５００を付与し、該振動部材は所望の駆動モード共振周波数と１以上の所望されない共振周波数との間の周波数分離を改善する。付与された例にて、所望の駆動モード周波数は、３葉の放射状の振動モード周波数を含むが、実施形態は他の振動モードにも等しく適用可能である。周波数分離を達成しようとして、振動部材の外部の表面を挽く従来技術の振動部材と異なり、上記の実施形態は、振動部材５００の内面５３１に１つ以上の突部５３０を正確に切る。従って、外面５２９が略円筒状に形作られ続ける一方、内面５３１は１つ以上の突部５３０と１以上のアーチ形の部分７３０を含む。１以上の突部５３０は上記の如く、１以上の所望されない周波数から駆動周波数を分離する大きさに形成され位置する。
【００３３】
上記の実施形態の詳細な記述は、本記述の範囲内のために発明者によって熟考された全ての実施形態の余すところのない記述ではない。実際、当業者は、上記実施形態のある要素が種々に組み合わせられ又は除去されて、更なる実施形態を作成することを理解するであろう、そしてそのような、更なる実施形態は本記述の範囲及び開示内にある。当業者には、上記の実施形態が全体的に又は一部が組み合わされて、本記載の範囲及び開示内の更なる実施形態を作成することが明らかであろう。
このように、特定の実施形態が説明の目的のためにここに記述されるが、関連技術分野の当業者が理解するように、様々な等価な修正は本記載の範囲内で可能である。ここに提供される開示は、他の振動部材に適用され、上記及び添付の図面に示された実施形態だけには適用されない。従って、上に記述された実施形態の範囲は、以下の特許請求の範囲から決定されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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