(57)【要約】      （修正有）【課題】高いレベルの計測精度を提供する。【解決手段】流体が流れる計測チューブ１と、計測チューブ１を駆動する第１のオシレータ２と、計測チューブ１のコリオリ振動を検出する第１の振動センサ３及び第２の振動センサ４に加え、計測チューブ１の第１のオシレータ２、第１の振動センサ３及び第２の振動センサ４に対向した位置にそれぞれ第３の振動センサ５、第２のオシレータ６及び第３のオシレータを配置することにより、バランスのとれた構成とした。【選択図】図１
2006038850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流媒体を導く計測チューブと、該計測チューブの振動誘導の為の第１のオシレータと、前記計測チューブの振動を検出する第１の振動センサ及び第２の振動センサとを有し、前記第１のオシレータ、前記第１の振動センサ及び前記第２の振動センサが、お互いに計測チューブの長手方向において所定の間隔で配置され、前記第１のオシレータが振動誘導制御装置によって作動されるコリオリス質量流量計において、
第３の振動センサが、前記計測チューブ上の同じ長手方向の距離で、前記第１のオシレータの反対側に設けられることを特徴とするコリオリス質量流量計。
【請求項２】
前記第１のオシレータの大きさは、実質的に前記第３の振動センサの大きさに対応することを特徴とする請求項１記載のコリオリス質量流量計。
【請求項３】
さらに、第２のオシレータ及び第３のオシレータを有し、前記第２のオシレータが前記第１の振動センサの反対側に位置し、前記第３のオシレータが前記第２の振動センサの反対側に位置し、それぞれが前記計測チューブの同じ長手方向の距離で設けられることを特徴とする請求項１又は２記載のコリオリス質量流量計。
【請求項４】
第２のオシレータの大きさは、実質的に前記第１の振動センサの大きさに対応し、第３のオシレータの大きさは、実質的に前記第２の振動センサの大きさに対応していることを特徴とする請求項３記載のコリオリス質量流量計。
【請求項５】
流媒体が流れる計測チューブと、該計測チューブの振動誘導のための第１のオシレータと、計測チューブの振動を検出する第１の振動センサ及び第２の振動センサとを有し、前記第１のオシレータ、前記第１の振動センサ及び前記第２の振動センサがお互いに計測チューブの長手方向において所定の間隔で配置され、前記第１のオシレータが振動誘導制御装置によって作動されるコリオリス質量流量計において、
第２のオシレータ及び第３のオシレータが設けられると共に、第２のオシレータが前記第１の振動センサの反対側に位置し、第３のオシレータが前記第２の振動センサの反対側に位置し、それぞれが計測チューブ上の同じ長手方向の距離で設けられることを特徴とするコリオリス質量流量計。
【請求項６】
前記第２のオシレータの大きさは、実質的に第１の振動センサの大きさに対応し、第３のオシレータの大きさは、実質的に第２の振動センサの大きさに対応することを特徴とする請求項５記載のコリオリス質量流量計。
【請求項７】
さらに、前記計測チューブ上の同じ長手方向の距離で、前記第１のオシレータの反対側に位置する第３の振動センサが設けられることを特徴とする請求項５又は６記載のコリオリス質量流量計。
【請求項８】
前記第１のオシレータは、実質的に前記第３の振動センサの大きさに対応することを特徴とする請求項７記載のコリオリス質量流量計。
【請求項９】
前記第３の振動センサによって検出された振動信号は、前記振動誘導制御装置に供給され、振動誘導を作動するためのフィードバック信号として働くことを特徴とする請求項１又は２記載のコリオリス質量流量計。
【請求項１０】
前記第１の振動センサ及び前記第２の振動センサは、前記第１のオシレータの両側でそれぞれ前記第１のオシレータから等しい距離離れていることを特徴とする請求項１又は２記載のコリオリス質量流量計。
【請求項１１】
前記第１のオシレータ、前記第１の振動センサ及び前記第２の振動センサは、直線に沿って位置することを特徴とする請求項１０記載のコリオリス質量流量計。
【請求項１２】
前記計測チューブは、直線状の長手方向軸を有し、前記第１のオシレータ、前記第１の振動センサ及び第２の振動センサがそれに沿って位置する前記直線は、前記長手方向軸に平行に延出することを特徴とする請求項１１記載のコリオリス質量流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流媒体を導く計測チューブと、計測チューブを振動させる第１のオシレータと、計測チューブの振動を検出する第１の振動センサ及び第２の振動センサを具備し、その構成において、前記第１のオシレータ、前記第１の振動センサ及び前記第２の振動センサがお互いに計測チューブの長手方向に所定の間隔で配置され、前記第１のオシレータが振動誘導制御装置によって作動されるコリオリス質量流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のコリオリス質量流量計は、特許文献１に記載されている。この特許文献１に係るコリオリス質量流量計は、計測チューブの円周の振動誘導の概念を用いており、少なくとも振動誘導領域において、計測チューブの径が振動誘導幾何学的振動をうけるような振動を発生させる。特許文献２は、計測チューブの径方向の振動の同じような誘導を有するコリオリス質量流量計を記載する。後者のコリオリス質量流量計の特別な特徴として、計測チューブの壁厚が実質的に計測チューブの径より小さく、径方向の振動の発生及び計測チューブの円周表面の付随した変形を容易にすることが上げられる。さらに、前記コリオリス質量流量計の計測チューブの長さは、少なくとも計測チューブの径と略等しい大きさである。このように、特許文献２に記載されたコリオリス質量流量計は、その短い寸法及びその大きな内径によって、冷媒の流れをコリオリス質量流量計が装着されるパイプラインの流れと対応した周辺干渉に関して最小範囲でのみ制限する計測チューブを特徴とする。
【特許文献１】ＷＯ９５／１６８９７Ａ２
【特許文献２】ＷＯ０１／９２８３３Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、これら従来技術のコリオリス質量流量計に関する問題は、それらによって達成される計測精度が不十分であり、頻繁な再較正が要求されることである。
【０００４】
このため、この発明の目的は、高いレベルの計測精度を提供するコリオリス質量流量計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述したコリオリス質量流量計の概念に基づいて、この目的は、前記計測チューブ上の同じ長手方向の距離で前記第１のオシレータの反対側に第３の振動センサを設けることによって達成される。
【０００６】
このように、この発明によれば、第３の振動センサは、計測チューブ上の同じ長手方向の距離で前記第１のオシレータの１８０度反対側に位置し、この第３の始動センサが例えば誘導振動を検出することを可能にする。もし、この発明の好ましい実施例において、第１のオシレータの大きさが、実質的に第３の振動センサの大きさと同一であるならば、結果としてバランスのとれた計測チューブを構成する。さらに、この発明の好ましい実施例によれば、第３の振動センサによって検出された振動信号は、振動誘導制御装置にフィードバックされ、振動誘導を作動させるためのフィードバック信号として働く。
【０００７】
上述したように設計された初期段階のコリオリス質量流量計に関してさえ、実質的に改善された計測精度が、特に計測チューブ円周の誘導振動において得られる。さらに、この発明の別の好ましい実施例は、第２のオシレータ及び第３のオシレータを用いると共に、第２のオシレータを前記第１の振動センサの反対側に配置し、第３のオシレータを第２の振動センサの反対側に配置し、それぞれを計測チューブ上の同じ長手方向の距離に設けることである。さらに、本発明の好ましい実施例によれば、第２のオシレータの大きさは、実質的に第１の振動センサの大きさに対応し、第３のオシレータの大きさは、実質的に第２の振動センサの大きさに対応し、バランスのとれた計測チューブを構成する。
【０００８】
さらに上述されたコリオリス質量流量計の概念に基づいて、上述された目的は、第２のオシレータ及び第３のオシレータを設けると共に、前記第２のオシレータが第１の振動センサの反対側に位置し、前記第３のオシレータが第２の振動センサの反対側に位置し、それぞれが前記計測チューブ上の同じ長手方向の距離で設けられることによって達成される。第３の振動センサなしに第２のオシレータ及び第３のオシレータを設けることでも、ＤＥ１０００２６３５Ａ１に記載されたような技術である、そのゼロポイント及び感度のようなコリオリス質量流量計の特性のリアルタイムの決定を可能にする計測チューブの振動を誘発することが可能であることにおいて利点を提供することができる。
【０００９】
この場合においても、本発明の好ましい実施例は、第２のオシレータの大きさを、第１の振動センサの大きさと実質的の同一にし、且つ前記第３のオシレータの大きさを、前記第２の振動センサの大きさと実質的に同一にし、バランスのとれた計測チューブを得るものである。
【００１０】
第２のオシレータ及び第３のオシレータが第３の振動センサを付加することなしに設けることができることを上述したが、第２のオシレータ、第３のオシレータ及び第３の振動センサが、それぞれ第１の振動センサ、第１のオシレータ及び第２の振動センサの反対側に同時に設けられ、それぞれが反対側にある振動センサ又はオシレータと同じ大きさであることが特に望まれる。このように構成されたコリオリス質量流量計は、実質的に計測精度及び再現精度を向上させる付加的な機能性を提供すると同時に、バランスの良い計測チューブを構成する。
【００１１】
本質的に、前記第１の振動センサと前記第１のオシレータの間の距離、及び前記第２の振動センサと前記第１のオシレータとの距離は、それぞれに任意に選択可能であると同時に、本発明の好ましい構成は、第１の振動センサと前記第２の振動センサが、前記第１のオシレータの両側で前記第１のオシレータから同じ距離に位置していることを提供する。同じように、もし設けられるならば、第２のオシレータ及び第３のオシレータは、第３の振動センサの両側で前記第３の振動センサから同じ距離に位置していることが望ましい。
【００１２】
本発明の好ましい実施例において、第１のオシレータ、第１の振動センサ及び第２の振動センサは、直線に沿って配されることが望ましい。したがって、もし設けられるならば、第２のオシレータ、第３のオシレータ及び第３の振動センサも直線状に沿って位置することが望ましい。特に好ましい特徴として、計測チューブは、少なくとも部分的に且つ望ましくはその全体に渡って直線的編成であり、前記第１のオシレータ、前記第１の振動センサ及び前記第２の振動センサがそれに沿って位置する直線は、前記計測チューブの長手方向軸に平行に延出するものである。また、第１のオシレータは、実質的に前記計測チューブの長手方向に見て計測チューブの中央に位置することが特に望まれる。
【００１３】
上記に指摘されたように、ここで記載されるコリオリス質量流量計は、計測チューブの径が幾何学的振動を受けている間の振動を意味する計測チューブの径方向の振動が発生される操作に対して特に役に立つものである。これに関して、本発明の好ましい実施例は、第１のオシレータが計測チューブのコリオリス振動を含む径方向の振動を誘導し且つ第１及び第２の振動センサが捕捉することができるように、計測チューブの壁部が計測チューブの径に対して十分薄く形成されることを提供する。特に、計測チューブの壁厚は、計測チューブの径の１／５０より小さいことが望ましい。これに関して、壁厚は、０．５ｍｍ以下であることが望ましく、さらに０．２５ｍｍ以下であることが望ましい。コリオリス質量流量計を通過する流れ制限を最小にするために、本発明の好ましい実施例は、計測チューブの長さを、概略計測チューブの径の大きさとした。これは、計測チューブが、例えばギターの弦のように全方向において振動しないので、特に可能となる。その代わりに、計測チューブは、径方向でのみ振動するので、計測チューブの円周表面に変形を生じ、計測チューブの薄い壁によってそれは促進される。さらに、本発明の好ましい例では、計測チューブの長さと前記計測チューブの径との間の比率は、６：１以下であり、好ましくは４：１以下である。
【００１４】
本発明の好ましい実施例では、前記計測チューブは、その両端に、前記計測チューブをパイプラインシステムに接続するためのカップリングスリーブを有することを特徴とすると共に、このカップリングスリーブが、前記計測チューブを前記パイプラインシステムにソフト接続するように設計されることを特徴とする。特に、そのような計測チューブのパイプラインへのソフト接続は、前記カップリングスリーブがベローズの形であることによって達成される。これによって、計測チューブへの擬似振動の逆反射を有するコリオリス質量流量計の計測チューブから前記パイプラインへの振動の伝達をかなり排除することができる。その上、パイプラインシステムからコリオリス質量流量計の計測チューブを分断するために、本発明の好ましい実施例によれば、計測チューブの両端に、この計測チューブの周囲の回りに延出し、特に環状形状をした終端質量を設けることが望ましい。
【００１５】
本発明の係るコリオリス質量流量計が形成され若しくは向上させることができる幾多の方法がある。この状況において、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例の下記する説明と共に従属クレームに注意をする必要がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の実施例について図面により説明する。
【実施例】
【００１７】
図１に概略的に示されるコリオリス質量流量計は、動作時に、図示しない液体媒体が流れる計測チューブ１を具備する。前記計測チューブ１の振動は、計測チューブの長手方向に見て、正確に計測チューブ１の中央部分に設けられた第１のオシレータ２によって誘導される。計測チューブ１の長手方向において、第１の振動センサ３及び第２の振動センサ４が、第１のオシレータ２に対してずれた位置に配されている。第１２の振動センサ３及び第２の振動センサ４は、第１のオシレータ２から等距離にある。第１のオシレータ２、第１の振動センサ３及び第２の振動センサ４は、すべて前記計測チューブ１の長手方向軸に平行に延出する直線に沿って配される。
【００１８】
第１のオシレータ２、第１の振動センサ３及び第２の振動センサ４の１８０度反対側であって、前記計測チューブ１の各々の同一の長手方向の点に、第３の振動センサ５，第２のオシレータ６及び第３のオシレータ７が配置される。第３の振動センサ５は、前記第１のオシレータ２の反対側に、第２のオシレータ６は、前記第１の振動センサ３の反対側に、第３のオシレータ７は前記第２の振動センサ４の反対側に位置する。上述されたコリオリス質量流量計の実施例において、第１のオシレータ２と第３の振動センサ５、第１の振動センサ３と第２のオシレータ６，及び第２の振動センサ４と第３のオシレータ７のそれぞれの大きさを整合させることが重要である。実際、ここに記載される本発明の装置においては、全ての振動センサ３，４，５及び全てのオシレータ２，６，７は、同じ大きさである。この結果、バランスのとれた計測チューブ１を達成できる。
【００１９】
振動誘導制御装置９によって誘導される第１のオシレータ２は、前記計測チューブ１において径方向の振動を発生させる。これを容易にするために、使用される計測チューブ１は、その径に比較して十分に薄い壁を有するので、第１のオシレータ２が、検出されるべきコリオリス振動を発生させる計測チューブ１の径方向振動を発生させ、第１の振動センサ３及び第２の振動センサ４が振動を捕捉できるようにするものである。特に、計測チューブ１の壁厚は、計測チューブ１の径の少なくとも１／５０より小さいものであり、特に計測チューブのために選択された壁厚が０．５ｍｍ以下であることが望ましい。図面からわかるように、計測チューブ１の長さは、計測チューブ１の径と略等しい大きさであるほど十分に短く保持されることが望ましい。第１の振動センサ３及び第２の振動センサ４は、第１の振動センサ３及び第２の振動センサ４によって検出された信号を判定装置８に送ることによって質量の流れ速度を計測する通常の目的のために使用される。
【００２０】
バランスのとれた計測チューブ１を製造することに加えて、第３の振動センサ５、第２のオシレータ６及び第３のオシレータ７が、下記する可能性のために設けられる。
【００２１】
第３の振動センサ５によって検出された振動信号は、上述されたように、振動誘導、特に第１のオシレータ２の誘導を制御する振動誘導制御装置９に供給される。計測チューブ１の振動を誘導する第１のオシレータ２の直接反対側の前記計測チューブ１の同じ長手方向の点に、第３の振動センサ５の配置することによって、第３の振動センサ５は、始動誘導制御装置９が前記第１のオシレータ２を誘導するために使用するフォードバック信号を、例えばフェーズロックループ（ＰＬＬ）によって計測チューブの温度依存共振振動数に励起振動数を追従させることによって、検出する。
【００２２】
第２及び第３のオシレータ６，７は、例えばコリオリスモードである励起モードの範囲を超えた別のモードで、前記計測チューブ１を振動させる。それは、例えばＤＥ１０００２６３５Ａ１において基本的に記載されたように、コリオリス質量流量計の感度及びゼロポイントのような特性パラメータをリアルタイムで決定することを可能にする。ＤＥ１０００２６３５Ａ１は、ギター弦のように、コリオリス質量流量計の計測チューブを全周方向で振動させることを開示し、この場合計測チューブ１の径方向の振動を生じするための概念が記載されている。しかしながら、ＤＥ１０００２６３５Ａ１に記載された方法の基本的な原理は、本発明の実施例に容易に移転することが可能である。
【００２３】
第１のオシレータ２の反対側に第３の振動センサ５を、第１の振動セン３の反対側に第２のオシレータ６を、第２の振動センサ４の反対側に第３のオシレータ７を付加することの全体的な効果は、バランスのとれた計測チューブ１を達成すると同時に、付加的な分析的制御及びリアルタイムの較正能力を得ることができることである。付加された振動センサ５及び付加されたオシレータ６，７の装着、構成及び作用は、特に協同的な方法において、従来のコリオリス質量流量計と比較して顕著に改善された計測精度及び再現精度を提供するコリオリス質量流量計を創造する。
【００２４】
さらに、ここに記載される本発明の実施例に係るコリオリス質量流量計は、計測精度の改善及び故障発生度の低減という付加的な特徴を提供する。特に、計測チューブ１は、コリオリス質量流量計が装着されるパイプラインシステム１１に、ベローズ型カップリング１０を介して接続され、その結果として計測チューブ１とパイプラインシステム１１との間のソフト接続を達成する。振動に関していえば、これはパイプラインシステム１１から計測チューブ１へ事実上減結合するために、最小限の振動のみが計測チューブ１からパイプラインシステム１１に移動し、そこから、前記振動が計測チューブ１に振動が戻ってくるように逆反射することもあり得る。
【００２５】
上述した本発明の実施例において、計測チューブ１は付加的にその両端に円周状の、いわゆる環状の終端質量１２を有する。実際問題として、終端質量１２は、前記パイプラインシステム１１から計測チューブ１への振動の隔離に顕著に貢献することがわかった。ベローズ型カップリング１０と終端質量１２の結合は、前記パイプラインシステム１１での振動干渉を実質的に減じる振動フィルタを形成する。その一方で、付加された振動センサ５及び付加されたオシレータ６，７による計測チューブのバランスは、上述したように、従来のコリオリス質量流量計の問題点であった非対称の振動を実質的に排除するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の好ましい実施例に係るコリオリス質量流量計の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  計測チューブ
２  第１のオシレータ
３  第１の振動センサ
４  第２の振動センサ
５  第３の振動センサ
６  第２のオシレータ
７  第３のオシレータ
８  振動誘導制御装置
９  判定装置
１０  カップリング
１１  パイプラインシステム
１２  終端質量
【図１】
2006038850.tif 000003