ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ДАТЧИК ВИБРАЦИОННОГО ТИПА И ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ И/ИЛИ ПРОЦЕНТА МАССОВОГО РАСХОДА
VIBRATION-TYPE MEASUREMENT SENSOR AND MEASURING SYSTEM FOR MEASUREMENT OF DENSITY AND/OR PERCENTAGE MASS FLOW RATE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к измерительному датчику вибрационного типа для измерения проведенной в трубопроводе текучей среды, в частности, газа, жидкости, порошка или другого текучего материала, в частности, для измерения плотности, и/или процента массового расхода, в частности, также суммированного в течение определенного временного интервала общего массового расхода, протекающей в трубопроводе, по меньшей мере, периодически, с массовым расходом более 1000 т/ч, в частности, более 1500 т/ч, среды. Изобретение относится также к осуществленной, к примеру, в виде встроенного измерительного прибора измерительной системе с измерительным датчиком.
Уровень техники
В технике измерения и автоматизации процессов для измерения физических параметров, таких, к примеру, как массовый расход, плотность и/или вязкость протекающих в трубопроводах сред, к примеру, водянистой жидкости, газа, смеси жидкости и газа, пара, масла, пасты, шлама или другого текучего материала, зачастую используются такие встроенные измерительные приборы, которые посредством измерительного датчика вибрационного типа, через который проходит среда, и посредством подсоединенной к нему измерительной и рабочей схемы, вызывают в среде силы реакции, к примеру, соответствующие массовому расходу кориолисовы силы, соответствующие плотности силы инерции и/или соответствующие вязкости среды силы трения и т.д., и на их основании, генерируют выражающий собой соответствующий массовый расход, соответствующую вязкость и/или соответствующую плотность среды измерительный сигнал. Такие, осуществленные, в частности, в виде измерителей кориолисова массового расхода или измерителей кориолисова массового расхода и плотности, измерительные датчики подробно и детально описаны, к примеру, в EP-A 1001254, EP-A 553939, US-A 2002/0157479, US-A 2006/0150750, US-A 53 70002, US-A 5796011, US-B 6308580, US-B 6415668, US-B 6711958, US-B 6920798, US-B 7134347, US-B 7392709 или в WO-A 03/027616.
Каждый из измерительных датчиков имеет корпус-приемник, у которого расположенный со стороны впуска, первый конец корпуса, по меньшей мере, частично образован посредством имеющего ровно два, соответственно, расположенных на расстоянии друг от друга, имеющих форму кругового цилиндра или конуса, проточных отверстия, первого разделителя потока, а расположенный со стороны выпуска, второй конец корпуса, по меньшей мере, частично образован посредством имеющего ровно два, соответственно, расположенных на расстоянии друг от друга, проточных отверстия, второго разделителя потока. У некоторых, представленных в US-A 5796011, US-B 7350421 или в US-A 2007/0151368, измерительных датчиков корпус-приемник включает в себя, как правило, толстостенный, имеющий форму кругового цилиндра, трубный сегмент, который образует, по меньшей мере, один центральный сегмент корпуса-приемника.
Для проведения, по меньшей мере, периодически протекающей, при необходимости, также экстремально горячей среды, измерительные датчики включают в себя далее, соответственно, ровно две, аэрогидродинамически параллельно подсоединенные, изогнутые измерительные трубы из металла, в частности, из стали или титана, которые установлены внутри корпуса-приемника и удерживаются там посредством упомянутых ранее разделителей потока, с возможностью осуществления колебательного движения. Первая из, в большинстве случаев, конструктивно аналогичных и проходящих параллельно друг другу, измерительных труб входит расположенным со стороны впуска первым концом в первое проточное отверстие расположенного со стороны впуска первого разделителя потока, а расположенным со стороны выпуска вторым концом в первое проточное отверстие расположенного со стороны выпуска второго разделителя потока, а вторая из измерительных труб входит расположенным со стороны впуска первым концом во второе проточное отверстие первого разделителя потока, а расположенным со стороны выпуска вторым концом во второе проточное отверстие второго разделителя потока. Каждый из разделителей потока имеет далее, соответственно, фланец с уплотнительной поверхностью для герметичного подсоединения измерительного датчика к служащему для подведения среды к измерительному датчику или для отведения среды от измерительного датчика трубному сегменту трубопровода.
Для генерирования вышеуказанных сил реакции, измерительные трубы, приводимые в действие посредством служащего для генерирования или поддержания механических колебаний, в частности, изгибных колебаний, измерительных труб в так называемом режиме возбуждения или полезном режиме, устройства возбуждения, в процессе работы принуждаются к осуществлению колебательных движений. Колебания в полезном режиме осуществляются, зачастую, в частности, при использовании измерительного датчика в качестве измерителя кориолисова массового расхода и/или плотности, по меньшей мере, частично, как боковые изгибные колебания, и в случае протекающей через измерительные трубы среды, вследствие индуцированных в ней кориолисовых сил, перекрываются дополнительными, равными по частоте, колебаниями в так называемом кориолисовом режиме. В соответствии с этим - в данном случае, как правило, электродинамическое - устройство возбуждения осуществлено таким образом, что при его использовании обе измерительные трубы в полезном режиме, по меньшей мере, частично, в частности, также предпочтительным образом, могут возбуждаться к осуществлению изгибных колебаний дифференциально, то есть посредством введения действующих одновременно вдоль общей линии воздействия, однако, в противоположных направлениях, возбуждающих усилий.
Для регистрации вибраций, в частности, возбужденных посредством устройства возбуждения изгибных колебаний, измерительных труб и для генерирования выражающих собой вибрации колебательных сигналов, измерительные датчики имеют далее, соответственно, реагирующую на относительные перемещения измерительных труб, в большинстве случаев, также электродинамическую систему датчиков. Обычно система датчиков образуется посредством расположенного со стороны впуска, дифференциально регистрирующего колебания измерительных труб - то есть только относительные перемещения измерительных труб - датчика колебаний, а также посредством расположенного со стороны выпуска, дифференциально регистрирующего колебания измерительных труб, датчика колебаний. Каждый из, как правило, конструктивно аналогичных друг другу датчиков колебаний образован посредством удерживаемого на первой измерительной трубе постоянного магнита и посредством пронизываемой его магнитным полем, удерживаемой на второй измерительной трубе, цилиндрической катушки.
В процессе работы описанная выше, образованная посредством двух измерительных труб, система труб посредством электромеханического устройства возбуждения, по меньшей мере, периодически, в полезном режиме, возбуждается к механическим колебаниям, по меньшей мере, на одной доминирующей полезной частоте колебаний. В качестве частоты колебаний для колебаний в полезном режиме выбирается при этом обычно естественная резонансная частота системы труб в данный момент времени, которая опять же зависит, в основном, как от размера, формы и материала измерительных труб, так и от плотности среды в данный момент времени; при известных условиях на эту полезную частоту колебаний может оказывать существенное воздействие также и вязкость среды в данный момент времени. Вследствие колебаний плотности измеряемой среды и/или вследствие осуществленной в процессе работы замены среды, полезная частота колебаний в процессе работы измерительного датчика, естественно, изменяется, по меньшей мере, внутри калибруемого и заданного диапазона полезных частот, который включает в себя, соответственно, заданную нижнюю и заданную верхнюю предельные частоты.
Для определения полезной колебательной длины измерительных труб и, наряду с этим, для регулировки диапазона полезной частоты, измерительные датчики вышеописанного типа включают в себя далее в большинстве случаев, по меньшей мере, один, расположенный со стороны впуска, соединительный элемент для образования узла колебаний со стороны впуска для противофазных вибраций, в частности, изгибных колебаний, обеих измерительных труб, который на расстоянии от обоих разделителей потока устанавливается на обеих измерительных трубах, а также, по меньшей мере, один расположенный со стороны выпуска соединительный элемент для образования узла колебаний со стороны выпуска для противофазных вибраций, в частности, изгибных колебаний, измерительных труб, который как на расстоянии от обоих разделителей потока, так и на расстоянии от расположенного со стороны впуска соединительного элемента, установлен на обеих измерительных трубах. В случае использования изогнутых измерительных труб, длина проходящего между расположенным со стороны впуска соединительным элементом и расположенным со стороны выпуска соединительным элементом участка линии изгиба соответствующей измерительной трубы, и, следовательно, соединяющей центры тяжести всех воображаемых поверхностей поперечных сечений соответствующей измерительной трубы, воображаемой осевой линии указанной измерительной трубы, соответствует полезной колебательной длине измерительных труб. Посредством - относящихся к системе труб - соединительных элементов может быть, к тому же, оказано воздействие на качество колебаний системы труб, а также на чувствительность измерительного датчика в целом, таким образом, что для минимально требуемой чувствительности измерительного датчика необходимо иметь, по меньшей мере, одну минимальную полезную колебательную длину.
Разработки в области измерительных датчиков вибрационного типа достигли, между тем, такого уровня, когда современные измерительные датчики описанного типа могут удовлетворять практически самым высоким требованиям в широком диапазоне применений, в отношении точности и воспроизводимости результатов измерений. Такие измерительные датчики на практике используются для измерения массового расхода в пределах от лишь нескольких граммов в час (г/ч) до нескольких тонн в минуту (т/мин), при давлении до 100 бар для жидкостей или даже свыше 300 бар для газов. Полученная при этом точность измерения обычно составляет примерно 99,9% от фактического значения или выше, или, соответственно, ошибка измерения составляет 0,1%, причем нижняя граница гарантированной области измерения вполне может располагаться где-то на уровне примерно 1% верхнего предела измерений.
Ввиду широких возможностей применения, предлагаются пригодные для промышленного использования измерительные датчики вибрационного типа с номинальными внутренними диаметрами (соответствующими калибру присоединяемого к измерительному датчику трубопровода или калибру измерительного датчика, измеренного на присоединительном фланце), значения которых лежат в диапазоне значений номинальных внутренних диаметров от 1 мм до 250 мм, и при максимальном номинальном массовом расходе 1000 т/ч, соответственно, специфицированы для потерь давления менее 3 бар. Калибр измерительных труб составляет при этом примерно от 80 мм до 100 мм.
Несмотря на это, что, между тем, предлагаются измерительные датчики для использования в трубопроводах с очень большим процентом массового расхода и, соответственно, очень большим калибром, много свыше 100 мм, по прежнему, имеется повышенный интерес к тому, чтобы использовать измерительные датчики высокой точности и низкой потери давления и для еще больших калибров трубопроводов, к примеру, 300 мм или более, и соответственно, массового расхода в 1500 т/ч или более, к примеру, для применений в нефтехимической промышленности или при транспортировке и переработке нефти, природного газа, горючих материалов и т.д. При соответствующих масштабных увеличениях известных из уровня техники, в частности, из *EP-A 1001254, EP-A 553939, US-A 2002/0157479, US-A 5370002, US-A 5796011, US-B 6308580, US-B 6711958, US-B 7134347, US-B 7350421 или из WO-A 03/027616, и уже зарекомендовавших себя вариантов измерительных датчиков, это приводит к тому, что они должны были бы иметь чрезмерно большие габариты, в частности, геометрические размеры, отвечающие желаемым колебательным свойствам, требуемой нагрузке, а также максимально разрешенной потере давления, в частности, соответствующую расстоянию между уплотнительными поверхностями обоих фланцев установочную длину и, в случае изогнутых измерительных труб, максимальное боковое удлинение измерительного датчика. В соответствии с этим, неизбежно увеличивается также и собственная масса измерительного датчика, причем традиционные измерительные датчики большого номинального внутреннего диаметра уже выпускаются с собственной массой примерно в 400 кг. Опыты, которые были произведены для измерительных датчиков с двумя изогнутыми измерительными трубами, к примеру, в соответствии с US-B 73 50421 или US-A 5796011, в плане их согласования по масштабу с еще большими номинальными внутренними диаметрами, выявили, к примеру, тот факт, что для номинальных внутренних диаметров более 300 мм собственная масса увеличенного в масштабе традиционного измерительного датчика составила бы более 500 кг, соответственно, с установочной длиной более 3000 мм и максимальным боковым удлинением более 1000 мм.
Раскрытие изобретения
Исходя из вышеупомянутого уровня техники, задача изобретения состоит, поэтому, в создании измерительного датчика высокой чувствительности и качества колебаний, который даже при больших массовых расходах более 1000 т/ч обеспечивает небольшую потерю давления, по возможности менее 3 бар, и который также при большом номинальном внутреннем диаметре свыше 100 мм имеет максимально компактную конструкцию и, не в последнюю очередь, однако, пригоден также для газообразных сред и/или для сред с существенно изменяющимися температурами.
Для решения задачи изобретение относится к измерительному датчику вибрационного типа для регистрации, по меньшей мере, одного физического измеряемого параметра проведенной в трубопроводе текучей среды, к примеру, газа, жидкости, порошка или другого текучего материала, и/или для генерирования служащих для регистрации процента массового расхода проведенной в трубопроводе текучей среды, в частности, газа, жидкости, порошка или другого текучего материала, кориолисовых сил. Измерительный датчик включает в себя в соответствии с изобретением, к примеру, по меньшей мере, частично, в основном, трубообразный и/или, по меньшей мере, частично снаружи имеющий форму кругового цилиндра корпус-приемник, от которого образованы расположенный со стороны впуска первый конец корпуса, посредством имеющего восемь, соответственно, расположенных на расстоянии друг от друга, к примеру, имеющих форму кругового цилиндра, конусообразных проточных отверстий, расположенного со стороны впуска первого разделителя потока, и расположенный со стороны выпуска второй конец корпуса, посредством имеющего восемь, соответственно, расположенных на расстоянии друг от друга, к примеру, имеющих форму кругового цилиндра, конусообразных проточных отверстий, расположенного со стороны выпуска второго разделителя потока. Измерительный датчик включает в себя далее систему труб с восьмью, при формировании аэрогидродинамически параллельно соединенных путей прохождения потока, подключенными, к примеру, к конструктивно аналогичным разделителям потока, удерживаемыми в корпусе-приемнике с возможностью осуществления колебательных движений, в частности, лишь посредством указанных разделителей потока, и/или конструктивно аналогичными, и/или попарно параллельными, изогнутыми, к примеру, по меньшей мере, фрагментарно V-образными и/или, по меньшей мере, фрагментарно имеющими форму дуги окружности, измерительными трубами для проведения текучей среды. Из восьми конструктивно аналогичных, к примеру, как в отношении геометрии, так и в отношении материала, измерительных труб первая измерительная труба расположенным со стороны впуска первым концом измерительной трубы входит в первое проточное отверстие первого разделителя потока, а расположенным со стороны выпуска вторым концом измерительной трубы входит в первое проточное отверстие второго разделителя потока; по меньшей мере, фрагментарно параллельная первой измерительной трубе вторая измерительная труба расположенным со стороны впуска первым концом измерительной трубы входит во второе проточное отверстие первого разделителя потока, а расположенным со стороны выпуска вторым концом измерительной трубы входит во второе проточное отверстие второго разделителя потока; третья измерительная труба расположенным со стороны впуска первым концом измерительной трубы входит в третье проточное отверстие первого разделителя потока, а расположенным со стороны выпуска вторым концом измерительной трубы входит в третье проточное отверстие второго разделителя потока; а также, по меньшей мере, фрагментарно параллельная третьей измерительной трубе четвертая измерительная труба расположенным со стороны впуска первым концом измерительной трубы входит в четвертое проточное отверстие первого разделителя потока, а расположенным со стороны выпуска вторым концом измерительной трубы входит в четвертое проточное отверстие второго разделителя потока; пятая измерительная труба расположенным со стороны впуска первым концом измерительной трубы входит в пятое проточное отверстие первого разделителя потока, а расположенным со стороны выпуска вторым концом измерительной трубы входит в пятое проточное отверстие второго разделителя потока; к примеру, по меньшей мере, фрагментарно параллельная пятой измерительной трубе шестая измерительная труба расположенным со стороны впуска первым концом измерительной трубы входит в шестое проточное отверстие первого разделителя потока, а расположенным со стороны выпуска вторым концом измерительной трубы входит в шестое проточное отверстие второго разделителя потока; седьмая измерительная труба расположенным со стороны впуска первым концом измерительной трубы входит в седьмое проточное отверстие первого разделителя потока, а расположенным со стороны выпуска вторым концом измерительной трубы входит в седьмое проточное отверстие второго разделителя потока; и, к примеру, по меньшей мере, фрагментарно параллельная седьмой измерительной трубе восьмая измерительная труба расположенным со стороны впуска первым концом измерительной трубы входит в восьмое проточное отверстие первого разделителя потока, а расположенным со стороны выпуска вторым концом измерительной трубы входит в восьмое проточное отверстие второго разделителя потока. Измерительный датчик включает в себя далее электромеханическое, образованное, к примеру, посредством одного или нескольких электродинамических возбудителей колебаний, устройство возбуждения для генерирования и/или поддержания механических колебаний, в частности, изгибных колебаний, восьми измерительных труб.
Кроме того, изобретение относится к измерительной системе для измерения плотности и/или процента массового расхода, к примеру, также суммированного за определенный временной интервал общего массового расхода, протекающей в трубопроводе, по меньшей мере, периодически, к примеру, также с массовым расходом более 1000 т/ч, среды, к примеру, газа, жидкости, порошка или другого текучего вещества, и эта, осуществленная, к примеру, в виде встроенного измерительного прибора и/или измерительного прибора компактной конструкции, измерительная система включает в себя указанный измерительный датчик, а также электрически соединенный с измерительный датчиком, к примеру, расположенный в механически соединенном с корпусом-приемником корпусе для электроники, электронный преобразователь для настройки измерительного датчика, в частности, посредством его устройства возбуждения, и для обработки и оценки поданных от измерительного датчика колебательных сигналов; а также относится к использованию указанной измерительной системы для измерения плотности и/или процента массового расхода, в частности, также суммированного за определенный временной интервал общего массового расхода, и/или вязкости, и/или числа Рейнольдса протекающей в рабочем трубопроводе, к примеру, в системе труб, по меньшей мере, периодически, с массовым расходом более 1000 т/ч, к примеру, более 1500 т/ч, среды, к примеру, газа, жидкости, порошка или другого текучего вещества.
В соответствии с первым вариантом осуществления измерительного датчика изобретения устройство возбуждения осуществлено таким образом, что, тем самым, каждая из восьми измерительных труб, к примеру, также синхронно, может возбуждаться к осуществлению изгибных колебаний, к примеру, изгибных колебаний в присущем системе труб естественном режиме колебаний и/или на соответствующей им резонансной частоте.
В соответствии со вторым вариантом осуществления измерительного датчика изобретения устройство возбуждения осуществлено таким образом, что, тем самым, первая измерительная труба и вторая измерительная труба выполнены с возможностью возбуждения к противофазным изгибным колебаниям, а также третья измерительная труба и четвертая измерительная труба выполнены с возможностью возбуждения к одинаковым изгибным колебаниям, и/или, что, тем самым, пятая измерительная труба и седьмая измерительная труба выполнены с возможностью возбуждения к противофазным изгибным колебаниям, а также шестая измерительная труба и восьмая измерительная труба выполнены с возможность возбуждения, к примеру, также к противофазным изгибным колебаниям.
В соответствии с третьим вариантом осуществления измерительного датчика изобретения измерительные трубы осуществлены и расположены в измерительном датчике таким образом, что система труб имеет расположенную между первой воображаемой плоскостью продольного сечения и второй воображаемой плоскостью продольного сечения измерительного датчика, соответственно, параллельную первой воображаемой плоскости продольного сечения измерительного датчика и второй плоскости продольного сечения измерительного датчика, первую воображаемую плоскость продольного сечения, относительно которой система труб является зеркально симметричной и, что система труб имеет перпендикулярную ее воображаемой первой плоскости продольного сечения, вторую воображаемую плоскость продольного сечения, относительно которой система труб также является зеркально симметричной. В соответствии с вариантом усовершенствования данного варианта осуществления изобретения далее предусмотрено, что система труб имеет, соответственно, перпендикулярную как первой воображаемой плоскости продольного сечения, так и второй воображаемой плоскости продольного сечения, воображаемую плоскость поперечного сечения, в которой располагается центр тяжести масс системы труб, и/или относительно которой система труб также является зеркально симметричной.
В соответствии с четвертым вариантом осуществления измерительного датчика изобретения далее предусмотрено, что оба разделителя потока осуществлены и расположены в измерительном датчике, к тому же, таким образом, что как бы соединяющая первое проточное отверстие первого разделителя потока с первым проточным отверстием второго разделителя потока, воображаемая первая соединительная ось измерительного датчика проходит параллельно как бы соединяющей второе проточное отверстие первого разделителя потока со вторым проточным отверстием второго разделителя потока, воображаемой второй соединительной оси измерительного датчика; что как бы соединяющая третье проточное отверстие первого разделителя потока с третьим проточным отверстием второго разделителя потока, воображаемая третья соединительная ось измерительного датчика проходит параллельно как бы соединяющей четвертое проточное отверстие первого разделителя потока с четвертым проточным отверстием второго разделителя потока, воображаемой четвертой соединительной оси измерительного датчика; что как бы соединяющая пятое проточное отверстие первого разделителя потока с пятым проточным отверстием второго разделителя потока, воображаемая пятая соединительная ось измерительного датчика проходит параллельно как бы соединяющей шестое проточное отверстие первого разделителя потока с шестым проточным отверстием второго разделителя потока, воображаемой шестой соединительной оси измерительного датчика; и что как бы соединяющая седьмое проточное отверстие первого разделителя потока с седьмым проточным отверстием второго разделителя потока, воображаемая седьмая соединительная ось измерительного датчика проходит параллельно как бы соединяющей восьмое проточное отверстие первого разделителя потока с восьмым проточным отверстием второго разделителя потока, воображаемой восьмой соединительной оси измерительного датчика.
В соответствии с вариантом усовершенствования данного варианта осуществления изобретения далее предусмотрено, что оба разделителя потока осуществлены и расположены в измерительном датчике таким образом, что первая воображаемая плоскость продольного сечения измерительного датчика, в которой проходят параллельная, к примеру, расположенной на одной оси с системой труб основной оси потока измерительного датчика, первая воображаемая соединительная ось и вторая воображаемая соединительная ось, параллельна второй воображаемой плоскости продольного сечения измерительного датчика, в которой проходят воображаемая третья соединительная ось и воображаемая четвертая соединительная ось; что третья воображаемая плоскость продольного сечения измерительного датчика, в которой проходят воображаемая первая соединительная ось и воображаемая третья соединительная ось, параллельна четвертой воображаемой плоскости продольного сечения измерительного датчика, в которой проходят воображаемая вторая соединительная ось и воображаемая четвертая соединительная ось; и что пятая воображаемая плоскость продольного сечения измерительного датчика, в которой проходят воображаемая пятая соединительная ось и воображаемая шестая соединительная ось, параллельна шестой воображаемой плоскости продольного сечения измерительного датчика, в которой проходят воображаемая седьмая соединительная ось и воображаемая восьмая соединительная ось; и что седьмая воображаемая плоскость продольного сечения измерительного датчика, в которой проходят воображаемая пятая соединительная ось и воображаемая седьмая соединительная ось, параллельна восьмой воображаемой плоскости продольного сечения измерительного датчика, в которой проходят воображаемая шестая соединительная ось и воображаемая восьмая соединительная ось. В соответствии с вариантом усовершенствования данного варианта осуществления изобретения далее предусмотрено, к примеру, что первая воображаемая плоскость продольного сечения системы труб проходит между пятой воображаемой плоскостью продольного сечения измерительного датчика и шестой воображаемой плоскостью продольного сечения измерительного датчика, к примеру, таким образом, что первая воображаемая плоскость продольного сечения системы труб параллельна пятой воображаемой плоскости продольного сечения измерительного датчика и параллельна шестой воображаемой плоскости продольного сечения измерительного датчика и/или, что вторая воображаемая плоскость продольного сечения системы труб проходит между третьей воображаемой плоскостью продольного сечения измерительного датчика и четвертой воображаемой плоскостью продольного сечения измерительного датчика, к примеру, таким образом, что вторая воображаемая плоскость продольного сечения системы труб параллельная третьей воображаемой плоскости продольного сечения измерительного датчика и параллельна четвертой воображаемой плоскости продольного сечения измерительного датчика.
В соответствии с пятым вариантом осуществления измерительного датчика изобретения далее предусмотрено, что восемь проточных отверстий первого разделителя потока расположены таким образом, что относящиеся, в частности, к круглым поверхностям поперечного сечения проточных отверстий первого разделителя потока, воображаемые центры тяжести на плоскости образуют угловые точки воображаемого правильного восьмиугольника, причем указанные поверхности поперечного сечения располагаются в совместной воображаемой плоскости поперченного сечения первого разделителя потока.
В соответствии с шестым вариантом осуществления измерительного датчика изобретения далее предусмотрено, что восемь проточных отверстий второго разделителя потока расположены таким образом, что относящиеся, в частности, к круглым поверхностям поперечного сечения проточных отверстий второго разделителя потока, воображаемые центры тяжести на плоскости образуют угловые точки воображаемого правильного восьмиугольника, причем указанные поверхности поперечного сечения располагаются в совместной воображаемой плоскости поперечного сечения второго разделителя потока.
В соответствии с седьмым вариантом осуществления измерительного датчика изобретения далее предусмотрено, что каждая из восьми, в частности, равновеликих, измерительных труб имеет калибр, который больше 40 мм, в частности, больше 60 мм. В соответствии с вариантом усовершенствования данного варианта осуществления изобретения далее предусмотрено, что измерительные трубы изогнуты таким образом и располагаются таким образом, что отношение калибра к высоте системы труб, определенное посредством соотношения калибра первой измерительной трубы и максимального бокового удлинения системы труб, измеренное от наивысшей точки первой измерительной трубы до наивысшей точки третьей измерительной трубы, составляет более 0,05, в частности более 0,07 и/или менее 0,5, в частности менее 0,4.
В соответствии с восьмым вариантом осуществления измерительного датчика изобретения далее предусмотрено, что первый разделитель потока имеет фланец, в частности, массой более 50 кг, для присоединения измерительного датчика к служащему под подведения среды к измерительному датчику трубному сегменту системы труб, а второй разделитель потока имеет фланец, в частности, массой более 50 кг, для присоединения измерительного датчика к служащему для отведения среды от измерительного датчика трубному сегменту системы труб. В соответствии с вариантом усовершенствования данного варианта осуществления изобретения каждый из фланцев, соответственно, имеет уплотнительную поверхность для герметичного соединения измерительного датчика с соответствующим трубным сегментом системы труб, причем расстояние между уплотнительными поверхностями обоих фланцев определяет составляющую, в частности, более 1000 мм, и/или менее 3000 мм, установочную длину измерительного датчика. В частности, измерительный датчик осуществлен далее таким образом, что при этом соответствующая длине проходящего между первым проточным отверстием первого разделителя потока и первым проточным отверстием второго разделителя потока участка линии изгиба первой измерительной трубы длина первой измерительной трубы выбрана таким образом, что отношение длины измерительной трубы к установочной длине измерительного датчика, определенное посредством соотношения длины первой измерительной трубы и установочной длины измерительного датчика, составляет более 0,7, в частности более 0,8 и/или менее 1,2; и/или что отношение калибра к установочной длине измерительного датчика, определенное посредством соотношения калибра первой измерительной трубы и установочной длины измерительного датчика, составляет более 0,02, в частности более 0,05 и/или менее 0,09. В альтернативном варианте или в дополнение к этому, измерительный датчик осуществлен таким образом, что отношение номинального внутреннего диаметра к установочной длине измерительного датчика, определенное посредством соотношения номинального внутреннего диаметра измерительного датчика и установочной длины измерительного датчика, меньше 0,3, в частности меньше 0,2 и/или больше 0,1, причем номинальный внутренний диаметр соответствует калибру трубопровода, по ходу которого должен быть помещен измерительный датчик.
В соответствии с девятым вариантом осуществления измерительного датчика изобретения далее предусмотрено, что соответствующая длине проходящего между первым проточным отверстием первого разделителя потока и первым проточным отверстием второго разделителя потока участка линии изгиба первой измерительной трубы длина первой измерительной трубы составляет более 1000 мм, в частности, более 1200 мм, и/или менее 3000 мм, в частности, менее 2500 мм.
В соответствии с десятым вариантом осуществления измерительного датчика изобретения далее предусмотрено, что отношение собственной массы всего измерительного датчика в целом к собственной массе первой измерительной трубы больше 10, в частности больше 15 и меньше 25.
18
В соответствии с одиннадцатым вариантом осуществления измерительного датчика изобретения далее предусмотрено, что собственная масса M первой измерительной трубы, в частности, каждой из измерительных труб, больше 20 кг, в частности, больше 30 кг, и/или меньше 50 кг.
В соответствии с двенадцатым вариантом осуществления измерительного датчика изобретения далее предусмотрено, что собственная масса измерительного датчика больше 200 кг, в частности, больше 300 кг.
В соответствии с тринадцатым вариантом осуществления измерительного датчика изобретения далее предусмотрено, что номинальный внутренний диаметр измерительного датчика, который соответствует калибру трубопровода, по ходу которого должен быть помещен измерительный датчик, составляет более 50 мм, в частности, более 100 мм. В предпочтительном варианте измерительный датчик осуществлен далее таким образом, что отношение массы к номинальному внутреннему диаметру измерительного датчика, определенное посредством соотношения собственной массы измерительного датчика и номинального внутреннего диаметра измерительного датчика, меньше 2 кг/мм, в частности меньше 1 кг/мм и/или больше 0,5 кг/мм.
В соответствии с четырнадцатым вариантом осуществления измерительного датчика изобретения далее предусмотрено, что отношение калибра к номинальному внутреннему диаметру измерительного датчика, определенное посредством соотношения калибра первой измерительной трубы и соответствующего калибру трубопровода, по ходу которой должен быть помещен измерительный датчик, номинального внутреннего диаметра измерительного датчика, меньше 0,4, в частности меньше 0,35 и/или больше 0,21.
В соответствии с пятнадцатым вариантом осуществления измерительного датчика изобретения далее предусмотрено, что восемь измерительных труб, в отношении материала, из которого состоят их стенки, и/или в отношении геометрических размеров труб, в частности, длины измерительных труб, толщины стенок труб, наружного диаметра труб и/или калибра, конструктивно аналогичны.
В соответствии с шестнадцатым вариантом осуществления измерительного датчика изобретения далее предусмотрено, что материалом, из которого, по меньшей мере, частично, состоят стенки восьми измерительных труб является титан и/или цирконий, и/или, к примеру, нержавеющая и/или высокопрочная сталь, дуплекс-сталь и/или супердуплекс-сталь, или хастеллой.
В соответствии с семнадцатым вариантом осуществления измерительного датчика изобретения далее предусмотрено, что корпус-приемник, разделители потока и стенки измерительных труб состоят, соответственно, к примеру, из нержавеющей стали.
В соответствии с восемнадцатым вариантом осуществления измерительного датчика изобретения далее предусмотрено, что устройство возбуждения образовано посредством, к примеру, электродинамического и/или дифференциально возбуждающего колебания первой измерительной трубы относительно второй измерительной трубы, первого возбудителя колебаний. В частности, устройство возбуждения образовано далее посредством, к примеру, электродинамического и/или дифференциально возбуждающего колебания третьей измерительной трубы относительно четвертой измерительной трубы, второго возбудителя колебаний. При этом далее предусмотрено, что первый и второй возбудители колебаний электрически последовательно соединены друг с другом таким образом, что совместный сигнал возбуждения активизирует совместные колебания первой и третьей измерительных труб относительно второй и четвертой измерительных труб. Возбудители колебаний устройства возбуждения могут быть образованы, к примеру, посредством удерживаемого на первой измерительной трубе постоянного магнита и посредством пронизываемой его магнитным полем, удерживаемой на второй измерительной трубе, цилиндрической катушки и, причем второй возбудитель колебаний образован посредством удерживаемого на третьей измерительной трубе постоянного магнита и посредством пронизываемой его магнитным полем, удерживаемой на четвертой измерительной трубе, цилиндрической катушки. Устройство возбуждения может иметь далее и другие, к примеру, электродинамические, соответственно, дифференциально возбуждающие указанные колебания пятой измерительной трубы относительно седьмой измерительной трубы или шестой измерительной трубы относительно восьмой измерительной трубы, третий и четвертый возбудители колебаний.
В соответствии с первым вариантом усовершенствования измерительного датчика изобретения, он включает в себя далее, по меньшей мере, восемь, к примеру, соответственно, пластинчатых, соединительных элемента первого типа, из которых каждый для регулировки собственных частот естественных, используемых, не в последнюю очередь, для генерирования кориолисовых сил в протекающей через измерительные трубы среде, и/или для измерения процента массового расхода протекающей через измерительные трубы среды, режимов колебаний системы труб, и/или для образования узлов колебаний со стороны впуска или со стороны выпуска для вибраций, к примеру, также изгибных колебаний, измерительных труб, установлен на расстоянии как, соответственно, от первого, так и от второго разделителей потока со стороны впуска или со стороны выпуска на двух из измерительных труб, в частности, лишь на указанных двух, однако, впрочем, ни на какой другой из восьми измерительных труб.
Далее измерительный датчик в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения имеет, по меньшей мере, четыре, к примеру, соответственно, пластинчатых или стержнеобразных, соединительных элемента второго типа для регулировки собственных частот естественных, используемых, не в последнюю очередь, также для генерирования кориолисовых сил в протекающей через измерительные трубы среде, и/или для измерения процента массового расхода протекающей через измерительные трубы среды, режимов колебаний системы труб, из которых каждый установлен на расстоянии как, соответственно, от первого разделителя потока, так и от второго разделителя потока, а также от соединительных элементов первого типа, соответственно, на двух из восьми измерительных трубах, в частности, впрочем, ни на какой другой из восьми измерительных труб.
В соответствии со вторым вариантом усовершенствования изобретения, измерительный датчик включает в себя далее реагирующую на вибрации, в частности, на возбуждаемые посредством устройства возбуждения изгибные колебания, измерительных труб, к примеру, электродинамическую и/или образованную посредством конструктивно аналогичных друг другу датчиков колебаний, систему датчиков для генерирования выражающих собой вибрации, в частности, изгибные колебания измерительных труб, колебательных сигналов.
В соответствии с первым вариантом осуществления измерительной системы изобретения далее предусмотрено, что электронный преобразователь, на основании преобразованной в устройстве возбуждения электрической мощности возбуждения, генерирует выражающее собой вязкость текучей среды измеренное значение вязкости, и/или, что электронный преобразователь, на основании поданных от измерительного датчика колебательных сигналов, генерирует выражающее собой процент массового расхода текучей среды измеренное значение массового расхода и/или выражающее собой плотность текучей среды измеренное значение плотности.
Основная идея изобретения состоит в том, чтобы вместо обычно используемых у традиционных измерительных датчиков большого номинального внутреннего диаметра систем труб с двумя изогнутыми измерительными трубами, по которым параллельно проходит текучая среда, использовать системы труб с восьмью, к примеру, V-образными или изогнутыми по форме дуги окружности измерительными трубами, по которым параллельно проходит текучая среда, и, таким образом, с одной стороны, обеспечить возможность оптимального использования ограниченного пространства, а с другой стороны, иметь возможность гарантировать приемлемую потерю давления в большом диапазоне измерения, в частности, также при очень высоком проценте массового расхода, много более 1000 т/ч. Кроме того, выявляющееся на основании общего поперечного сечения восьми измерительных труб, эффективное поперечное сечение потока системы труб, по сравнению с традиционными, имеющими лишь две измерительные трубы, измерительными датчиками того же номинального внутреннего диаметра и той же собственной массы, повышается более чем на 20%, и, таким образом, соответственно, может быть уменьшено согласованное с ним аэродинамическое сопротивление измерительного датчика.
Преимущество изобретения состоит, к тому же, в частности, и в том, что ввиду симметрии системы труб могут быть нейтрализованы и возникающие вследствие изгибных колебаний изогнутых измерительных труб поперечные усилия, которые - как обсуждалось, в частности, в упомянутых ранее EP-A 1 248084 и US-B 73 50421 - в основном, действуют перпендикулярно плоскостям продольного сечения соответствующего измерительного датчика или его системы труб, и вполне могут оказывать негативное воздействие на точность измерений измерительных датчиков вибрационного типа. К тому же, у измерительных датчиков вышеуказанного типа, по сравнению с традиционными измерительными датчиками лишь с одной или с двумя изогнутыми измерительными трубами, могло быть зафиксировано улучшенное качество колебаний измерительного датчика в целом, и это, не в последнюю очередь, также вследствие существенно меньшей растраты энергии колебаний при передаче от измерительного датчика на присоединенный к нему трубопровод, к примеру, вследствие, по сути, нежелательных деформаций разделителей потока. Кроме того, колебания измерительных труб измерительных датчиков в соответствии с предложенным на рассмотрение изобретением - по сравнению с традиционными измерительными датчиками - также в существенно меньшей степени зависят от перепада давлений или от воздействия шума.
Следующее преимущество измерительного датчика в соответствии с изобретением можно также увидеть далее в том, что в предпочтительном варианте могут быть использованы традиционные конструктивные концепции, к примеру, в отношении используемых материалов, техники соединения, технологических процессов и проч., или они должны быть лишь незначительно модифицированы, вследствие чего и расходы на изготовление в целом оказываются сравнимы с традиционными измерительными датчиками. Поэтому, следующее преимущество изобретения можно усмотреть в том, что, вследствие этого, не только создается возможность реализовывать сравнительно компактные измерительные датчики вибрационного типа также и с большими номинальными внутренними диаметрами свыше 150 мм, в частности, с номинальным внутренним диаметром более 250 мм, с удобными для обслуживания геометрическими размерами и собственными массами, но и, к тому же, реализовывать их экономически рационально.
Измерительный преобразователь в соответствии с изобретением пригоден, поэтому, в особенности для измерения текучих сред, которые проведены в трубопроводе с калибром более 150 мм, в частности, 300 мм или свыше этого. К тому же, измерительный датчик пригоден также для измерения массовых расходов, которые составляют, по меньшей мере, периодически, более 1000 т/ч, в частности, по меньшей мере, периодически более 1500 т/ч, которые можно встретить, к примеру, при использовании для измерения нефти, природного газа или других нефтехимических материалов.
Краткое описание чертежей
Изобретение, а также другие предпочтительные варианты его осуществления поясняются далее более детально на основании примеров осуществления, представленных на чертежах. Одинаковые элементы снабжены на фигурах аналогичными ссылочными позициями; из соображений наглядности или по другим причинам целесообразности уже упомянутые ссылочные позиции на последующих фигурах опускаются. Другие предпочтительные варианты осуществления или варианты усовершенствования изобретения, в частности, также комбинации прежде упомянутых лишь отдельно элементов изобретения, выявляются далее на основании чертежей, а также на основании зависимых пунктов формулы изобретения. На чертежах детально представлены:
фиг. 1 - служащий, к примеру, в качестве прибора для измерения кориолисова расхода/плотности/вязкости, встроенный измерительный прибор, в перспективном изображении, на виде сбоку, частично в разрезе;
фиг. 2a, 2b - проекция встроенного измерительного прибора в соответствии с фиг. 1, на двух различных видах сбоку;
фиг. 3a - в перспективном изображении, на виде сбоку, измерительный датчик вибрационного типа с образованной посредством восьми изогнутых измерительных труб системой труб, вмонтированной во встроенный измерительный прибор в соответствии с фиг. 1;
фиг. 3b - в перспективном изображении, на виде сбоку, система труб в соответствии с фиг. 4a;
фиг. 4a-4d - проекция измерительного датчика в соответствии с фиг. 4a на четырех различных видах сбоку;
фиг. 5 - проекции системы труб в соответствии с фиг. 4b на следующем виде сбоку;
фиг. 6a-6c - схематично изображенные режимы колебаний системы труб в соответствии с фиг. 4b, соответственно, в проекции на воображаемую плоскость поперечного сечения указанной системы труб;
фиг. 7 - на виде сбоку следующий вариант осуществления измерительного датчика в соответствии с изобретением.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 схематично представлена выполненная, в частности, в виде прибора для измерения кориолисова массового расхода и/или плотности, измерительная система 1, которая, не в последнюю очередь, служит для того, чтобы регистрировать массовый расход m протекающей в - не изображенном здесь из соображений наглядности - трубопроводе среды и воспроизводить выражающее собой этот массовый расход в данный момент времени измеренное значение массового расхода. Средой может являться практически любой текучий материал, к примеру, порошок, жидкость, газ, пар и т.д. В альтернативном варианте или в дополнение к этому, измерительная система 1 может быть, при известных условиях, использована также для того, чтобы измерять плотности P и/или вязкости N среды. В частности, измерительная система 1 предусмотрена для того, чтобы измерять такие среды, как, к примеру, нефть, природный газ и другие нефтехимические вещества, которые протекают в трубопроводе с калибром более 250 мм, в частности, с калибром 300 мм или более. Не в последнюю очередь, встроенный измерительный прибор предусмотрен также и для того, чтобы измерять среды вышеуказанного типа, которые принуждаются к протеканию с массовым расходом более 1000 т/ч, в частности, более 1500 т/ч.
Представленная - в данном случае в виде встроенного измерительного прибора, а именно, выполненного с возможностью размещения по ходу трубопровода измерительного прибора, представленная в компактной конструкции - измерительная система 1 включает в себя для этого измерительный датчик 11 вибрационного типа, через который в процессе работы проходит измеряемая среда, а также электрически соединенный с измерительным датчиком 11 - в данном случае не изображенный более детально - электронный преобразователь 12 для настройки измерительного датчика и для обработки и оценки поданных от измерительного датчика колебательных сигналов. В предпочтительном варианте образованный, к примеру, посредством одного или нескольких микропроцессоров, и/или посредством одного или нескольких цифровых сигнальных процессоров, электронный преобразователь 12 может быть осуществлен, к примеру, таким образом, что в процессе работы измерительной системы 1 он может обмениваться с вышестоящим устройством обработки измеренных значений, к примеру, с программируемым контроллером (SPS), персональным компьютером и/или рабочей станцией через систему передачи данных, к примеру, по проводной системе полевой шины и/или беспроводным способом, по радио, данными измерения и/или другими рабочими параметрами. Далее электронный преобразователь 12 может быть осуществлен таким образом, что может запитываться от внешнего источника энергообеспечения, к примеру, также через вышеупомянутую систему полевой шины. Для случая, когда измерительная система 1 предусмотрена для подсоединения к системе полевой шины или к другой системе связи, (ре)программируемый, к примеру, также по месту и/или через систему связи, электронный преобразователь 12 может иметь, к тому же, соответствующий интерфейс связи для обмена данными, к примеру, для передачи измеренных значении на уже упомянутый выше программируемый контроллер или на вышестоящую систему управления процессом, и/или для приема данных по регулировке измерительной системы.
На фиг. 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b в различных изображениях представлен пример осуществления пригодного для измерительной системы 1, служащего, в частности, в качестве датчика кориолисова массового расхода, датчика плотности и/или датчика вязкости, измерительного датчика 11 вибрационного типа, и этот измерительный датчик 11 в процессе работы помещен по ходу - не изображенного здесь - трубопровода, по которому протекает, соответственно, измеряемая, к примеру, порошкообразная, жидкая, газообразная или парообразная среда. Измерительный датчик 11 служит, как уже упоминалось ранее, для того, чтобы создавать в протекающей среде такие механические силы реакции, в частности, зависящие от процента массового расхода кориолисовы силы, зависящие от плотности среды силы инерции и/или зависящие от вязкости среды силы трения, которые с возможностью измерения, в частности, с возможностью измерения посредством датчика, оказывают обратное воздействие на измерительный датчик. На основании этих, описывающих среду, сил реакции, посредством соответствующим образом используемого в электронном преобразователе метода оценки и обработки результатов, известным специалисту способом, могут быть измерены, к примеру, процент m массового расхода, а, следовательно, и массовый расход, и/или плотность, и/или вязкость среды.
Измерительный датчик 1 включает в себя - в данном случае, по меньшей мере, частично, в основном, имеющий форму эллипсоида вращения или же также, по меньшей мере, частично, сферическую форму - корпус-приемник 71, в котором с возможностью защиты от внешних воздействий окружающей среды, то есть от пыли или водяных брызг, или от возможных воздействий на измерительный датчик действующих извне усилий и проч., помещены другие, служащие для регистрации, по меньшей мере, одного измеряемого параметра, компоненты измерительного датчика 11.
1A
1B
1C
1D
1E
1F
1G
1H
2A
2B
2C
2D
2E
2F
2G
2H
1
2
1
2
1
2
В данном случае, в основном, имеющий форму круглого цилиндра, расположенный со стороны впуска, первый конец корпуса-приемника 71 образован посредством расположенного со стороны впуска, первого разделителя 201 потока, а имеющий, в данном случае, в основном, форму круглого цилиндра, расположенный со стороны выпуска, второй конец корпуса-приемника 71 образован посредством расположенного со стороны выпуска, второго разделителя 202 потока. Каждый из двух, осуществленных в виде встроенного элемента корпуса, разделителей 201, 202 потока, имеет ровно восемь, соответственно, расположенных на расстоянии друг от руга, к примеру, имеющих форму кругового цилиндра или конуса, или осуществленных, соответственно, в виде внутреннего конуса, проточных отверстий 20, 20, 20, 20, 20, 20, 20, 20 и, соответственно, 20, 20, 20, 20, 20, 20, 20, 20. Кроме того, каждый из, к примеру, стальных разделителей 20, 20 потока снабжен, соответственно, одним, к примеру, стальным фланцем 6 и, соответственно, 6, для присоединения измерительного датчика 11 к служащему для подведения среды к измерительному датчику трубному фрагменту трубопровода и, соответственно, к служащему для отведения среды от измерительного датчика трубному фрагменту упомянутого трубопровода. Каждый из двух фланцев 6, 6 имеет в соответствии с вариантом осуществления изобретения массу более 50 кг, в частности, более 60 кг, и/или менее 100 кг.
1
1
1
2
1
1
1
В качестве материала для корпуса-приемника 7 могут быть использованы, впрочем - в зависимости от случая применения - все обычно используемые для таких корпусов стали, к примеру, конструкционная сталь или нержавеющая сталь, или же другие подходящие или обычно подходящие для этого высокопрочные материалы. Для большинства случаев применения промышленной измерительной техники, в частности, и в нефтехимической промышленности, к тому же, измерительные трубы из нержавеющей стали, к примеру, также из дуплекс-стали, супердуплекс-стали или из другой (высокопрочной) инструментальной стали, могут удовлетворять требованиям в отношении механической прочности, химической стойкости, а также термическим требованиям, так что в многочисленных случаях применения корпус-приемник 7, разделители 20, 20 потока, а также стенки измерительных труб могут состоять, соответственно, из стали достаточно высокого качества, что, в частности, применительно к затратам на материал и на изготовление, а также к термически обусловленному расширению измерительного датчика 11 в процессе работы, может являться преимуществом. Кроме того, корпус-приемник 7 может быть далее в предпочтительном варианте осуществлен таким образом и рассчитан таким образом, что при возможных повреждениях на одной или нескольких измерительных трубах, к примеру, вследствие трещинообразования или растрескивания, вытекающая среда до момента наступления необходимого максимального избыточного давления может как можно дольше полностью удерживаться внутри корпуса-приемника 7, причем такое критическое состояние, как упомянуто, к примеру, и в вышеуказанном документе US-B 73 92 709, может быть посредством соответствующих датчиков давления и/или на основании генерированных посредством упомянутого электронного преобразователя 12 в процессе работы рабочих параметров максимально заблаговременно зарегистрировано и преобразовано в звуковой сигнал. Для упрощения транспортировки измерительного датчика или всего образованного таким образом встроенного измерительного прибора в целом, как предложено, к примеру, и в упомянутом ранее документе US-B 73 50421, могут быть предусмотрены установленные со стороны впуска и со стороны выпуска снаружи на корпусе-приемнике 7 транспортировочные петли.
1A
2A
1A
2A
11
Для герметичного соединения измерительного датчика с соответствующим трубным сегментом трубопровода каждый из фланцев имеет далее соответствующую, по возможности, ровную уплотнительную поверхность 6 и, соответственно, 6. Расстояние между обеими уплотнительными поверхностями 6, 6 обоих фланцев определяет, таким образом, практически установочную длину L измерительного датчика 11.
11
11
1
2
1
2
11
11
11
11
11
1A
1
1
Фланцы, в частности, касательно своего внутреннего диаметра, своих соответствующих уплотнительных поверхностей, а также служащих для установки соответствующих соединительных болтов отверстий фланцев, рассчитаны в соответствии с предусмотренным для приемного датчика 11 номинальным внутренним диаметром D, а также с соответствующими промышленными стандартами, который соответствует калибру трубопровода, по ходу которого должен быть помещен измерительный датчик. Ввиду того, что очень востребован большой номинальный внутренний диаметр измерительного датчика, его установочная длина L в соответствии вариантом осуществления изобретения составляет более 1200 мм. Далее предусмотрено, однако, удерживать установочную длину измерительного датчика 11, по возможности, небольшой, в частности, менее 3000 мм. Фланцы 6, 6, как очевидно также на основании фиг. 4 и что является обычным для такого рода измерительных датчиков, могут располагаться для этого максимально близко к проточным отверстиям разделителей 20, 20 потока, чтобы, таким образом, создавать как можно более короткую зону входа в разделители потока и зону выхода из них и, тем самым, формировать, в целом, как можно более короткую установочную длину L измерительного датчика, в частности, менее 3000 мм. Для максимально компактного измерительного датчика с - не в последнюю очередь, также желательно высоким - массовым расходом свыше 1000 т/ч, в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, установочная длина и номинальный внутренний диаметр измерительного датчика, в согласовании друг с другом, рассчитаны таким образом, что отношение номинального внутреннего диаметра к установочной длине D/L измерительного датчика, определенное посредством соотношения номинального внутреннего диаметра D измерительного датчика и установочной длины L измерительного датчика, меньше 0,3, в частности меньше 0,2 и/или больше 0,1. В представленном здесь примере осуществления, по меньшей мере, один центральный сегмент 7 корпуса-приемника 7 образован эллипсоидальным - здесь даже сферическим - а, в данном случае, посредством двух полусфер, так что для изготовления корпуса-приемника 7 могут использоваться, к примеру, и экономичные детали, полученные методом глубокой вытяжки из стального листа.
1
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
Для проведения, по меньшей мере, периодически протекающей через трубопровод и измерительный датчик среды измерительный датчик в соответствии с изобретением включает в себя далее систему труб с - в данном случае ровно - восемью удерживаемыми в корпусе-приемнике 7 с возможностью осуществления колебательного движения, изогнутыми, к примеру, по меньшей мере, частично имеющими форму дуги окружности и/или - как здесь схематично представлено - по меньшей мере, частично V-образными, измерительными трубами 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18. Восемь - в данном случае имеющих одинаковую длину, а также проходящих попарно параллельно - измерительных труб 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18 сообщаются, соответственно, с присоединенным к измерительному датчику трубопроводом, и в процессе работы, по меньшей мере, периодически, в частности, также синхронно, принуждаются к вибрациям, по меньшей мере, в одном, подходящем для определения физических измеряемых параметров, активно возбуждаемом, режиме колебаний.
1
1A
1
2A
2
2
1B
1
2B
2
3
1C
1
2C
2
4
1D
1
2D
2
5
1E
1
2E
2
6
1F
1
2F
2
7
1G
1
2G
2
8
1H
1
2H
2
Из восьми измерительных труб первая измерительная труба 18 расположенным со стороны впуска первым концом измерительной трубы входит в первое проточное отверстие 20 первого разделителя 20 потока, а расположенным со стороны выпуска вторым концом измерительной трубы входит в первое проточное отверстие 20 второго разделителя 20 потока; вторая измерительная труба 18 расположенным со стороны впуска первым концом измерительной трубы входит во второе проточное отверстие 20 первого разделителя 20 потока, а расположенным со стороны выпуска вторым концом измерительной трубы входит во второе проточное отверстие 20 второго разделителя 20 потока; третья измерительная труба 18 расположенным со стороны впуска первым концом измерительной трубы входит в третье проточное отверстие 20 первого разделителя 20 потока, а расположенным со стороны выпуска вторым концом измерительной трубы входит в третье проточное отверстие 20 второго разделителя 20 потока; четвертая измерительная труба 18 расположенным со стороны впуска первым концом измерительной трубы входит в четвертое проточное отверстие 20 первого разделителя 20 потока, а расположенным со стороны выпуска вторым концом измерительной трубы входит в четвертое проточное отверстие 20 второго разделителя 20 потока; пятая измерительная труба 18 расположенным со стороны впуска первым концом измерительной трубы входит в пятое проточное отверстие 20 первого разделителя 20 потока, а расположенным со стороны выпуска вторым концом измерительной трубы входит в пятое проточное отверстие 20 второго разделителя 20 потока; шестая измерительная труба 18 расположенным со стороны впуска первым концом измерительной трубы входит в шестое проточное отверстие 20 первого разделителя 20 потока, а расположенным со стороны выпуска вторым концом измерительной трубы входит в шестое проточное отверстие 20 второго разделителя 20 потока; седьмая измерительная труба 18 расположенным со стороны впуска первым концом измерительной трубы входит в седьмое проточное отверстие 20 первого разделителя 20 потока, а расположенным со стороны выпуска вторым концом измерительной трубы входит в седьмое проточное отверстие 20 второго разделителя 20 потока; а также восьмая измерительная труба 18 расположенным со стороны впуска первым концом измерительной трубы входит в восьмое проточное отверстие 20 первого разделителя 20 потока, а расположенным со стороны выпуска вторым концом измерительной трубы входит в восьмое проточное отверстие 20 второго разделителя 20 потока.
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
1
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
Восемь измерительных труб 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18, таким образом, с образованием аэрогидродинамически параллельно соединенных путей для прохождения потока, подсоединены, в частности, к конструктивно аналогичным разделителям 20, 20 потока, и притом с возможностью осуществлять вибрации, в частности, изгибные колебания, измерительных труб относительно корпуса-приемника или же, по меньшей мере, соответственно, попарно относительно друг друга. Далее предусмотрено, что измерительные трубы 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18, соответственно, лишь посредством указанных разделителей 20, 20 потока удерживаются в корпусе-приемнике 7 с возможностью осуществления колебательных движений. В качестве материала для стенок измерительных труб подходит, к примеру, нержавеющая, при необходимости, также высокопрочная, специальная сталь, титан, цирконий или тантал или образованные из них сплавы или же жаропрочные сплавы, к примеру, хастеллой, инконель и т.д. Кроме того, в качестве материала для измерительных труб 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18 может служить также практически любой другой, обычно используемый для этого, или, по меньшей мере, подходящий материал, в частности, материал с как можно меньшим коэффициентом термического расширения или с как можно большим пределом текучести. В предпочтительном варианте восемь измерительных труб 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18 в отношении материала, из которого состоят их стенки, и/или в отношении их геометрических размеров, в частности длины измерительной трубы, толщины стенки трубы, наружного диаметра трубы, формы соответствующей линии изгиба и/или калибра, реализованы конструктивно аналогичными, в частности, таким образом, что в результате, по меньшей мере, одна минимальная резонансная частота изгибных колебаний каждой из пустых измерительных труб 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18, или измерительных труб 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18, по которым равномерно протекает однородная среда, в основном, равны соответствующим минимальным резонансным частотам изгибных колебаний оставшихся других измерительных труб.
1
3
2
4
1
2
3
4
В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения восемь измерительных труб, как очевидно также на основании совместного обзора фиг. 2, 4a и 4b, далее осуществлены и расположены в измерительном датчике таким образом, что система труб имеет расположенную как между первой измерительной трубой 18 и третьей измерительной трубой 18, так и между второй измерительной трубой 18 и четвертой измерительной трубой 18, первую воображаемую плоскость XZ продольного сечения, относительно которой система труб является зеркально симметричной и, что система труб далее имеет перпендикулярную этой воображаемой первой плоскости XZ продольного сечения, расположенную как между пятой измерительной трубой и шестой измерительной трубой, так и между седьмой измерительной трубой и восьмой измерительной трубой, вторую воображаемую плоскость YZ продольного сечения, относительно которой система труб также является зеркально симметричной. Указанная первая воображаемая плоскость XZ продольного сечения располагается, к тому же, как между пятой измерительной трубой и седьмой измерительной трубой, так и между шестой измерительной трубой и восьмой измерительной трубой, в то время как указанная вторая воображаемая плоскость YZ продольного сечения располагается, к тому же, как между первой измерительной трубой 18 и второй измерительной трубой 18, так и между третьей измерительной трубой 18 и четвертой измерительной трубой 18.
В результате, минимизируются не только генерированные внутри системы труб посредством возможного термически обусловленного расширения измерительных труб механические напряжения, но и могут быть нейтрализованы возможные индуцированные посредством изгибных колебании изогнутых измерительных труб внутри системы труб, действующие, в основном, перпендикулярно линии разреза обеих вышеупомянутых воображаемых плоскостей продольного сечения, поперченные усилия, и, не в последнюю очередь те, в частности, упомянутые также в вышеуказанных документах EP-A 1 248 084 и US-B 73 50 421, поперечные усилия, которые ориентированы, в основном, перпендикулярно первой воображаемой плоскости XZ продольного сечения. Как очевидно, не в последнюю очередь, и на основании фиг. 4a, 4b, 5a, 5b, в представленном здесь примере осуществления каждая из измерительных труб имеет, соответственно, наивысшую точку, определенную как максимальное перпендикулярное расстояние от соответствующей измерительной трубы до первой воображаемой плоскости XZ продольного сечения. Впрочем, как очевидно и на основании совместного обзора фиг. 4a-6b, система труб имеет, соответственно, перпендикулярную как первой воображаемой плоскости XZ продольного сечения, так и второй воображаемой плоскости YZ продольного сечения, воображаемую плоскость XY поперечного сечения. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения система труб осуществлена далее таким образом, что центр тяжести масс системы труб располагается в воображаемой плоскости XY поперечного сечения или, что система труб относительно воображаемой плоскости XY поперечного сечения является зеркально симметричной, к примеру, таким образом, что воображаемая плоскость XY поперечного сечения разрезает каждую из измерительных труб в соответствующей наивысшей точке данной измерительной трубы.
В представленном здесь примере осуществления восемь измерительных труб в предпочтительном варианте, не в последнюю очередь, также с целью достижения максимально высокого качества колебаний системы труб, осуществлены и расположены далее таким образом, что первая воображаемая плоскость XZ продольного сечения проходит, соответственно, параллельно пятой, шестой, седьмой и восьмой измерительным трубам и, что вторая воображаемая плоскость YZ продольного сечения проходит, соответственно, параллельно первой, второй, третьей и четвертой измерительным трубам. В результате этого, система труб, по меньшей мере, для описанного ранее случая, когда все восемь измерительных труб конструктивно аналогичны друг другу, и обе воображаемые плоскости XZ, YZ продольного сечения перпендикулярны друг другу, в проекции на воображаемую плоскость XY поперечного сечения имеет контур, который, как очевидно также на основании фиг. 5, в основном, соответствует так называемому укороченному, а именно образованному из четырех равных по длине поперечин, кресту («греческий крест»).
1
2
1A
1
2A
2
1
1B
1
2B
2
2
1C
1
2C
2
3
1D
1
2B
2
4
1
2
1E
1
2E
2
5
1F
1
2F
2
6
1G
1
2G
2
7
1H
1
2H
2
8
Для дальнейшего симметрирования измерительного датчика и, тем самым, также для дальнейшего упрощения его конструкции, оба разделителя 20, 20 потока в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения осуществлены далее таким образом и таким образом расположены в измерительном датчике, что, как схематично представлено и на фиг. 4a и 4b, как бы соединяющая первое проточное отверстие 20 первого разделителя 20 потока с первым проточным отверстием 20 второго разделителя 20 потока, воображаемая первая соединительная ось Z измерительного датчика проходит параллельно как бы соединяющей второе проточное отверстие 20 первого разделителя 20 потока со вторым проточным отверстием 20 второго разделителя 20 потока, воображаемой второй соединительной оси Z измерительного датчика и, что как бы соединяющая третье проточное отверстие 20 первого разделителя 20 потока с третьим проточным отверстием 20 второго разделителя 20 потока, воображаемая третья соединительная ось Z измерительного датчика проходит параллельно как бы соединяющей четвертое проточное отверстие 20 первого разделителя 20 потока с четвертым проточным отверстием 20 второго разделителя 20 потока, воображаемой четвертой соединительной оси Z измерительного датчика. Далее оба разделителя 20, 20 потока в предпочтительном варианте, к тому же, осуществлены и расположены в измерительном датчике таким образом, что как бы соединяющая пятое проточное отверстие 20 первого разделителя 20 потока с пятым проточным отверстием 20 второго разделителя 20 потока, воображаемая пятая соединительная ось Z измерительного датчика проходит параллельно как бы соединяющей шестое проточное отверстие 20 первого разделителя 20 потока с шестым проточным отверстием 20 второго разделителя 20 потока, воображаемой шестой соединительной оси Z измерительного датчика и, что как бы соединяющая седьмое проточное отверстие 20 первого разделителя 20 потока с седьмым проточным отверстием 20 второго разделителя 20 потока, воображаемая седьмая соединительная ось Z измерительного датчика проходит параллельно как бы соединяющей восьмое проточное отверстие 20 первого разделителя 20 потока с восьмым проточным отверстием 20 второго разделителя 20 потока, воображаемой восьмой соединительной оси Z измерительного датчика.
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
1
1
2
2
3
4
1
2
3
5
6
4
7
8
3
5
7
4
6
8
Как представлено на фиг. 4a и 4b, разделители потока осуществлены далее таким образом и таким образом расположены в измерительном датчике, что соединительные оси Z, Z, Z, Z, Z, Z, Z, Z измерительного датчика параллельны также, в основном, соосной системе труб и/или совпадающей с вышеописанной линией разреза обеих воображаемых плоскостей XZ, YZ продольного сечения системы труб, основной оси L потока измерительного датчика. Далее оба разделителя 20, 20 потока в предпочтительном варианте могут быть, к тому же, осуществлены таким образом и таким образом расположены в измерительном датчике, что первая воображаемая плоскость XZ продольного сечения измерительного датчика, в которой проходят его первая воображаемая соединительная ось Z и его вторая воображаемая соединительная ось Z, параллельна второй воображаемой плоскости XZ продольного сечения измерительного датчика, в которой проходят его воображаемая третья соединительная ось Z и его воображаемая четвертая соединительная ось Z. Далее оба разделителя 20, 20 потока в предпочтительном варианте при этом могут быть, к тому же, осуществлены таким образом и таким образом расположены в измерительном датчике, что в результате и пятая воображаемая плоскость XZ продольного сечения измерительного датчика, в которой - в данном случае параллельной упомянутой основной оси потока измерительного датчика -проходят пятая и шестая воображаемые соединительные оси Z и, соответственно, Z, параллельна шестой воображаемой плоскости XZ продольного сечения измерительного датчика, в которой проходят его воображаемые седьмая и восьмая соединительные оси Z и, соответственно, Z, и/или, что седьмая воображаемая плоскость YZ продольного сечения измерительного датчика, в которой проходят его пятая и шестая воображаемые соединительные оси Z и, соответственно, Z, параллельна восьмой воображаемой плоскости YZ продольного сечения измерительного датчика, в которой проходят его шестая и восьмая воображаемые соединительные оси Z и, соответственно, Z.
1
2
1
2
1
2
1
2
Кроме того, измерительные трубы в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения осуществлены далее таким образом и таким образом расположены в измерительном датчике, что воображаемая первая плоскость XZ продольного сечения системы труб, как очевидно и на основании совместного обзора фиг. 3a и 4a, располагается между вышеуказанной первой воображаемой плоскостью XZ продольного сечения измерительного датчика и вышеуказанной второй воображаемой плоскостью XZ продольного сечения измерительного датчика, к примеру, также, таким образом, что первая плоскость XZ продольного сечения системы труб параллельна первой и второй плоскостям XZ, XZ продольного сечения измерительного датчика. Далее измерительные трубы осуществлены и расположены в измерительном датчике таким образом, что также и вторая воображаемая плоскость YZ продольного сечения системы труб располагается между третьей воображаемой плоскостью YZ продольного сечения измерительного датчика и четвертой воображаемой плоскостью YZ продольного сечения измерительного датчика, к примеру, таким образом, что вторая воображаемая плоскость YZ продольного сечения системы труб параллельна третьей воображаемой плоскости YZ продольного сечения измерительного датчика и параллельна четвертой воображаемой плоскости YZ продольного сечения измерительного датчика.
3
4
3
4
3
4
3
4
1
2
3
4
В представленном здесь измерительном датчике, продольная ось L которого проходит в обеих воображаемых плоскостях XZ, YZ продольного сечения системы труб, к тому же, первая воображаемая плоскость XZ продольного сечения системы труб располагается между пятой и шестой воображаемыми плоскостями XZ, XZ продольного сечения измерительного датчика и, соответственно, вторая воображаемая плоскость YZ продольного сечения системы труб располагается между пятой и шестой воображаемыми плоскостями YZ, YZ продольного сечения измерительного датчика. Далее при этом и первая воображаемая плоскость XZ продольного сечения системы труб параллельна пятой и шестой воображаемым плоскостями XZ, XZ продольного сечения измерительного датчика и, соответственно, вторая воображаемая плоскость YZ продольного сечения системы труб параллельна седьмой и восьмой воображаемым плоскостями YZ, YZ продольного сечения измерительного датчика. По меньшей мере, для упомянутого случая, когда первая воображаемая плоскость XZ продольного сечения проходит, соответственно, параллельно пятой, шестой, седьмой и восьмой измерительным трубам и, когда вторая воображаемая плоскость YZ продольного сечения проходит, соответственно, параллельно первой, второй, третьей и четвертой измерительным трубам, в результате, третья воображаемая плоскость YZ продольного сечения измерительного датчика разрезает как первую измерительную трубу, так и третью измерительную трубу, четвертая воображаемая плоскость YZ продольного сечения измерительного датчика разрезает как вторую измерительную трубу, так и четвертую измерительную трубу, пятая воображаемая плоскость XZ продольного сечения измерительного датчика разрезает как пятую измерительную трубу, так и шестую измерительную трубу и, соответственно, шестая воображаемая плоскость XZ продольного сечения измерительного датчика разрезает как седьмую измерительную трубу, так и восьмую измерительную трубу, соответственно (как бы) вдоль.
В представленном здесь примере осуществления система труб, как очевидно на основании совместного обзора фиг. 4a, 4b, 5a, 5b и 6a, осуществлена далее таким образом и таким образом установлена в корпусе-приемнике, что, в результате, не только общая линия разреза первой и второй воображаемых плоскостей XZ, YZ продольного сечения системы труб параллельна продольной оси L или совпадает с ней, но также и общая линия разреза первой плоскости XZ продольного сечения и плоскости XY поперечного сечения параллельна перпендикулярной продольной оси L воображаемой поперечной оси Q измерительного датчика или совпадает с ней, и общая линия разреза второй плоскости YZ продольного сечения и плоскости XY поперченного сечения параллельна перпендикулярной продольной оси L воображаемой вертикальной оси H измерительного датчика или совпадает с ней.
1
2
2
В соответствии со следующим предпочтительным вариантом осуществления изобретения проточные отверстия первого разделителя 20 потока расположены далее таким образом, что те воображаемые центры тяжести поверхности, которые принадлежат - в данном случае круговым - поверхностям поперечного сечения проточных отверстий первого разделителя потока, образуют угловые точки воображаемого правильного восьмиугольника, причем указанные поверхности поперечного сечения опять же могут располагаться в общей воображаемой, проходящей перпендикулярно - расположенной, к примеру, в первой плоскости XZ продольного сечения системы труб, или параллельной упомянутой главной оси потока измерительного датчика или совпадающей с ней - продольной оси L измерительного датчика или же перпендикулярной плоскостям продольного сечения измерительного датчика плоскости поперечного сечения первого разделителя потока. Далее и проточные отверстия второго разделителя 20 потока расположены таким образом, что принадлежащие - в данном случае также круговым - поверхностям поперечного сечения проточных отверстий второго разделителя 20 потока, воображаемые центры тяжести поверхности образуют угловые точки воображаемого правильного восьмиугольника, причем указанные поверхности поперечного сечения опять же могут располагаться в общей воображаемой, проходящей перпендикулярно упомянутой главной оси потока или продольной оси L измерительного датчика или же перпендикулярной плоскостям продольного сечения измерительного датчика плоскости поперечного сечения второго разделителя потока. В результате этого, таким образом, и первые, вторые, четвертые и пятые плоскости продольного сечения измерительного датчика проходят, соответственно, параллельно друг другу. Равным образом, параллельными друг другу являются, таким образом, и третья, четвертая, седьмая и восьмая плоскости продольного сечения измерительного датчика.
18
18
18
18
В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения измерительные трубы изогнуты таким образом и таким образом расположены в измерительном датчике, что отношение калибра к высоте D/Q системы труб, определенное посредством соотношения калибра D первой измерительной трубы и максимального бокового удлинения Q системы труб, измеренное от наивысшей точки первой измерительной трубы до наивысшей точки третьей измерительной трубы, или измеренное от наивысшей точки второй измерительной трубы до наивысшей точки четвертой измерительной трубы, составляет более 0,05, в частности более 0,07 и/или менее 0,5, в частности менее 0,4.
1
2
3
4
5
6
7
8
exc
exc
exc
exc
Как уже упоминалось ранее, у измерительного датчика 11 необходимые для измерения силы реакции в соответствующей измеряемой среде вызываются посредством, к примеру, синхронного принуждения к колебаниям восьми измерительных труб 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18 в активно возбуждаемом режиме колебаний, так называемом полезном режиме. Для возбуждения колебаний измерительных труб, в частности, в полезном режиме, измерительный датчик включает в себя далее образованное посредством, по меньшей мере, одного непосредственно, в частности, дифференциально воздействующего, по меньшей мере, на две измерительные трубы, электромеханического, к примеру, электродинамического возбудителя колебаний, устройство 5 возбуждения, которое служит для того, чтобы каждую из измерительных труб в соответствии с рабочим процессом, по меньшей мере, периодически переводить, соответственно, в подходящий для конкретного измерения колебательный режим, в частности, режим изгибных колебаний, в полезный режим, соответственно, с достаточно большими для генерирования и регистрации вышеуказанных сил реакции в среде амплитудами колебаний, или же поддерживать эти полезные колебания. По меньшей мере, один возбудитель колебаний, а, тем самым, образованное посредством него устройство возбуждения служит при этом, в основном, для того, чтобы запитанную от электронного преобразователя - к примеру, посредством, по меньшей мере, одного электрического сигнала возбуждения - электрическую мощность P возбуждения преобразовывать в такие, к примеру, пульсирующие или гармонические, силы F возбуждения, которые, по возможности, одновременно, равномерно, однако, в противофазе, воздействуют, по меньшей мере, на две измерительные трубы, к примеру, на первую и вторую измерительные трубы, и при необходимости, от обеих измерительных труб механически передаются на другие две измерительные трубы и, таким образом, возбуждают колебания в полезном режиме. Генерированные - посредством преобразования запитанной в устройств возбуждения электрической мощности P возбуждения - силы F возбуждения могут быть отрегулированы известным специалисту образом, к примеру, посредством предусмотренной в электронном преобразователе 12, в заключение подающей сигнал возбуждения, рабочей схемы, к примеру, посредством вмонтированных в рабочую схему регуляторов тока и/или напряжения, в отношении их амплитуд и, к примеру, посредством также предусмотренной в рабочей схеме системы фазовой автоподстройки частоты, в отношении их частоты (см. для этого, к примеру, также US-A 48 01 897 или US-B 63 11 136). Поэтому, в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения предусмотрено далее, что электронный преобразователь запитывает необходимую для генерирования сил возбуждения, электрическую мощность возбуждения в устройство возбуждения посредством, по меньшей мере, одного, поданного на возбудитель колебаний, а, тем самым, на устройство возбуждения, к примеру, по соединительным проводам, и/или, по меньшей мере, время от времени периодического, электрического сигнала возбуждения, который изменяется посредством, по меньшей мере, одной, соответствующей резонансной частоте естественного режима колебаний системы труб, сигнальной частоты. К примеру, по меньшей мере, один сигнал возбуждения может иметь также множество компонентов сигнала с отличающейся друг от друга сигнальной частотой, из которых, по меньшей мере, один - к примеру, доминирующий в отношении мощности сигнала - компонент сигнала имеет соответствующую резонансной частоте естественного режима колебаний системы труб, в котором каждая из измерительных труб осуществляет изгибные колебания, сигнальную частоту. Кроме того, далее преимуществом может являться - к примеру, с целью согласования запитанной мощности возбуждения с фактически необходимой в данный момент времени для достаточной амплитуды колебаний - осуществление, по меньшей мере, одного сигнала возбуждения в отношении максимального значения напряжения (амплитуды напряжения) и/или максимальной силы тока (амплитуда тока), переменными - например, таким образом, что, к примеру, через цилиндрическую катушку, по меньшей мере, одного возбудителя колебаний проходит генерированный посредством выработанного с помощью указанного сигнала возбуждения, переменного напряжения возбуждения, ток возбуждения.
1
2
3
4
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
Целью активного возбуждения измерительных труб для осуществления колебательных движений является, не в последнюю очередь, также случай, когда образованная в конечном итоге посредством измерительного датчика измерительная система должна быть использована для измерения массового расхода, посредством вибрирующих в полезном режиме измерительных труб индуцировать в проходящей среде достаточно большие кориолисовы силы, так чтобы в результате инициировать дополнительные, соответствующие, таким образом, режиму колебаний высшего порядка системы труб - так называемому режиму Кориолиса - деформации каждой из измерительных труб с достаточными для измерения амплитудами колебаний. К примеру, измерительные трубы 18, 18, 18, 18 посредством удерживаемого на них электромеханического устройства возбуждения могут побуждаться, в частности, к осуществлению синхронных изгибных колебаний, в частности, на механической резонансной частоте в данный момент времени образованной посредством восьми измерительных труб 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18 системы труб, при которых они - по меньшей мере, преобладающим образом - с отклонением в поперечном направлении и, как очевидно для специалиста на основании совместного обзора фиг. 3a, 3b, 6a, 6b, 6c, попарно, в основном, в противофазе, побуждаются к осуществлению колебательных движений. В особенности, таким образом, что одновременно осуществляемые в процессе работы каждой из восьми измерительных труб вибрации, по меньшей мере, периодически и/или, по меньшей мере, частично, сформированы, соответственно, в виде изгибных колебании вокруг соединяющей первый и, соответственно, второй концы соответствующей измерительной трубы, соответственно, параллельной упомянутым соединительным осям Z, Z, Z, Z, Z, Z, Z, Z, воображаемой оси колебаний, причем оси колебаний в представленном здесь примере осуществления в равной мере параллельны друг другу, а также как бы соединяющей оба разделителя потока и проходящей через центр тяжести масс измерительного датчика, продольной оси L всего измерительного датчика в целом. Иными словами, измерительные трубы, что является вполне обычным для измерительных датчиков вибрационного типа с одной или несколькими изогнутыми измерительными трубами, соответственно, по меньшей мере, частично, по типу зажатой на конце консоли, могут побуждаться к осуществлению колебательных движений, то есть, осуществлять консольные изгибные колебания вокруг, соответственно, параллельной, по меньшей мере, двум воображаемым соединительным осям Z, Z, Z, Z, Z, Z, Z, Z, воображаемой оси колебаний.
В качестве - не в последнюю очередь также пригодного для генерирования кориолисовых сил в протекающей по измерительным трубам среде - полезного режима для системы труб измерительного датчика в соответствии с изобретением подходят, в частности, такие, присущие системе труб, естественные режимы колебаний, при которых, как представлено также схематично на фиг. 6a, 6b, 6c для поперечного сечения, параллельного воображаемой плоскости XY поперченного сечения, как первая измерительная труба и третья измерительная труба могут осуществлять или осуществляют относительно первой воображаемой плоскости XZ продольного сечения противофазные изгибные колебания вокруг, соответственно, относящегося к соответствующей измерительной трубе статичного нейтрального положения, так и вторая измерительная труба и четвертая измерительная труба могут осуществлять или осуществляют относительно первой воображаемой плоскости продольного сечения противофазные изгибные колебания вокруг, соответственно, относящегося к соответствующей измерительной трубе статичного нейтрального положения, и/или при этих режимах колебаний как пятая измерительная труба и седьмая измерительная труба могут осуществлять или осуществляют относительно первой воображаемой плоскости XZ продольного сечения противофазные изгибные колебания вокруг, соответственно, относящегося к соответствующей измерительной трубе статичного нейтрального положения, так и шестая измерительная труба и восьмая измерительная труба могут осуществлять или осуществляют относительно первой воображаемой плоскости XZ продольного сечения противофазные изгибные колебания вокруг, соответственно, относящегося к соответствующей измерительной трубе статичного нейтрального положения, и/или при этих режимах колебаний первая измерительная труба и пятая измерительная труба могут осуществлять или осуществляют в синфазном режиме - а именно, по меньшей мере, в воображаемой плоскости XY поперечного сечения с совпадением по фазе - изгибные колебания вокруг, соответственно, относящегося к соответствующей измерительной трубе статичного нейтрального положения, вторая измерительная труба и шестая измерительная труба могут осуществлять или осуществляют в синфазном режиме изгибные колебания вокруг, соответственно, относящегося к соответствующей измерительной трубе статичного нейтрального положения, третья измерительная труба и седьмая измерительная труба могут осуществлять или осуществляют в синфазном режиме изгибные колебания вокруг, соответственно, относящегося к соответствующей измерительной трубе статичного нейтрального положения и четвертая измерительная труба и восьмая измерительная труба могут осуществлять или осуществляют в синфазном режиме изгибные колебания вокруг, соответственно, относящегося к соответствующей измерительной трубе статичного нейтрального положения.
1
2
3
4
1
3
2
4
В соответствии с вариантом осуществления изобретения устройство возбуждения осуществлено далее таким образом, что посредством данного устройства возбуждения первая измерительная труба 18 и вторая измерительная труба 18 выполнены с возможностью возбуждения к противофазным относительно второй воображаемой плоскости YZ продольного сечения, в частности, также к симметричным относительно второй воображаемой плоскости YZ продольного сечения, изгибным колебаниям, а также третья измерительная труба 18 и четвертая измерительная труба 18 выполнены с возможностью возбуждения к противофазным относительно второй воображаемой плоскости YZ продольного сечения, в частности, также к симметричным относительно второй воображаемой плоскости YZ продольного сечения, изгибным колебаниям. В альтернативном варианте или в дополнение к этому, устройство возбуждения в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения осуществлено далее таким образом, что посредством данного устройства возбуждения первая измерительная труба 18 и третья измерительная труба 18 выполнены с возможностью возбуждения к противофазным относительно первой воображаемой плоскости XZ продольного сечения, к примеру, также к симметричным относительно первой воображаемой плоскости XZ продольного сечения, изгибным колебаниям, а также вторая измерительная труба 18 и четвертая измерительная труба 18 выполнены с возможностью возбуждения к противофазным относительно первой воображаемой плоскости XZ продольного сечения, к примеру, также к симметричным относительно первой воображаемой плоскости XZ продольного сечения, изгибным колебаниям.
5
7
6
8
5
7
7
8
Устройство возбуждения в соответствии с вариантом осуществления изобретения ориентировано далее также на то, чтобы побуждать пятую измерительную трубу 18 и седьмую измерительную трубу 18 к противофазным относительно первой воображаемой плоскости XZ продольного сечения, к примеру, также к симметричным относительно первой воображаемой плоскости XZ продольного сечения, изгибным колебаниям, а также побуждать шестую измерительную трубу 18 и восьмую измерительную трубу 18 к противофазным относительно первой воображаемой плоскости XZ продольного сечения, к примеру, также к симметричным относительно первой воображаемой плоскости XZ продольного сечения, изгибным колебаниям. К тому же, устройство возбуждения может быть ориентировано далее также на то, чтобы побуждать пятую измерительную трубу 18 и шестую измерительную трубу 18 к противофазным относительно второй воображаемой плоскости YZ продольного сечения, к примеру, также к симметричным относительно второй воображаемой плоскости YZ продольного сечения, изгибным колебаниям, а также побуждать седьмую измерительную трубу 18 и восьмую измерительную трубу 18 к противофазным относительно второй воображаемой плоскости YZ продольного сечения, к примеру, также к симметричным относительно второй воображаемой плоскости YZ продольного сечения, изгибным колебаниям.
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
7
6
8
В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения восемь измерительных труб в процессе работы посредством устройства 5 возбуждения в полезном режиме далее, по меньшей мере, частично, в частности, преобладающим образом, возбуждаются к осуществлению изгибных колебаний с частотой изгибных колебаний, которая примерно равна механической резонансной частоте в данный момент времени включающей в себя восемь измерительных труб системы труб, и, таким образом, соответствует резонансной частоте в данный момент времени режима колебаний системы труб, или, по меньшей мере, близка такой собственной частоте или резонансной частоте. Механические резонансные частоты изгибных колебаний в данный момент времени при этом, как известно, зависят, в особенности, от величины, формы и материала измерительных труб, а также от плотности в данный момент времени проходящей через измерительные трубы среды, и может, таким образом, в процессе работы измерительного датчика изменятся в пределах полезного диапазона в несколько килогерц. Таким образом, при возбуждении измерительных труб до резонансной частоты в данный момент времени, с одной стороны, на основании возбужденной в данный момент времени частоты колебаний, может быть определена средняя плотность протекающей в данный момент времени через измерительные трубы среды. С другой стороны, таким образом, может быть также минимизирована необходимая для поддержания возбужденных в полезном режиме колебаний в данный момент времени электрическая мощность. В частности, восемь измерительных труб, приведенных в действие посредством устройства возбуждения, принуждаются далее к осуществлению колебательных движений, по меньшей мере, периодически, в основном, с одинаковой частотой колебаний, в частности, соответственно, тем самым, на одной и той же, общей естественной механической резонансной частоте. В предпочтительном варианте колебания образованной посредством восьми измерительных труб 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18 система труб, а также управляющие устройством возбуждения сигналы возбуждения согласованы далее друг с другом таким образом, что, по меньшей мере, возбужденные в полезном режиме колебания измерительных труб сформированы таким образом, что первая и вторая измерительные трубы 18, 18 - к примеру, по типу двух ножек камертона - колеблются относительно друг друга, в основном, в противофазе, а именно, по меньшей мере, в воображаемой плоскости XY поперечного сечения с обоюдным смещением по фазе примерно на 180°, то есть, в противофазном режиме, а также, соответственно, третья и четвертая измерительные трубы 18, 18, как и пятая и седьмая измерительные трубы 18, 18, и, соответственно, шестая и восьмая измерительные трубы 18, 18, равным образом, колеблются относительно друг друга, соответственно, в основном, в противофазе.
Дальнейшие опыты на измерительных системах с измерительным датчиком в соответствии с обсуждаемым типом выявили далее тот факт, что в качестве полезного режима, не в последнюю очередь, также для определения процента массового расхода, а также плотности проводимой в измерительном датчике среды, подходит, в основном, такой, присущий системе труб, естественный - обозначенный далее как режим колебаний первого типа - режим колебаний, при котором - как схематично представлено также на фиг. 6a для двух фаз колебаний - первая измерительная труба и вторая измерительная труба осуществляют относительно второй воображаемой плоскости YZ продольного сечения противофазные изгибные колебания вокруг, соответственно, относящегося к соответствующей измерительной трубе статичного нейтрального положения, третья измерительная труба и четвертая измерительная труба осуществляют относительно второй воображаемой плоскости YZ продольного сечения противофазные изгибные колебания вокруг, соответственно, относящегося к соответствующей измерительной трубе статичного нейтрального положения, пятая измерительная труба и седьмая измерительная труба осуществляют противофазные изгибные колебания вокруг, соответственно, относящегося к соответствующей измерительной трубе статичного нейтрального положения, а также шестая измерительная труба и восьмая измерительная труба осуществляют противофазные изгибные колебания вокруг, соответственно, относящегося к соответствующей измерительной трубе статичного нейтрального положения. И, в основном, таким образом, что, во-первых, относительно первой воображаемой плоскости XZ продольного сечения как указанные изгибные колебания первой измерительной трубы находятся в противофазе к указанным изгибным колебаниям третьей измерительной трубы, так и указанные изгибные колебания второй измерительной трубы находятся в противофазе к указанным изгибным колебаниям четвертой измерительной трубы и, что относительно второй воображаемой плоскости YZ продольного сечения как указанные изгибные колебания пятой измерительной трубы находятся в противофазе к указанным изгибным колебаниям шестой измерительной трубы, так и указанные изгибные колебания седьмой измерительной трубы находятся в противофазе к указанным изгибным колебаниям восьмой измерительной трубы и, что, с другой стороны, как очевидно также на основании фиг. 6a, изгибные колебания первой измерительной трубы синфазны, а именно, по меньшей мере, в воображаемой плоскости XY поперечного сечения совпадают по фазе, с изгибными колебаниями пятой измерительной трубы, изгибные колебания второй измерительной трубы синфазны изгибным колебаниям шестой измерительной трубы, изгибные колебания третьей измерительной трубы синфазны изгибным колебаниям седьмой измерительной трубы, и изгибные колебания четвертой измерительной трубы синфазны изгибным колебаниям восьмой измерительной трубы.
Особая пригодность вышеуказанного режима колебаний первого типа в качестве полезного режима для измерительного датчика с восемью изогнутыми измерительными трубами могла бы быть объяснена при этом, не в последнюю очередь, оказывающим при этом, в целом, очень благоприятное воздействие на колебания измерительного датчика - как в пространстве, так и во времени - распределением напряжения в измерительном датчике, не в последнюю очередь также, в зоне обоих разделителей потока, а также, равным образом, благоприятным, оказывающим, таким образом, очень незначительное воздействие на обусловленные колебаниями деформации измерительного датчика в целом, а также разделителей потока. Кроме того, указанный режим колебаний в отношении его собственной частоты может быть сравнительно просто отделен от всех других, в равной мере присущих системе труб, режимов колебаний.
Кроме вышеуказанного режима колебаний система труб имеет, к тому же, и естественный режим колебаний второго типа, при котором - как схематично представлено на фиг. 6b для двух фаз колебаний - первая измерительная труба и вторая измерительная труба относительно второй воображаемой плоскости YZ продольного сечения, а также третья измерительная труба и четвертая измерительная труба относительно второй воображаемой плоскости YZ продольного сечения и, соответственно, пятая измерительная труба и седьмая измерительная труба относительно первой воображаемой плоскости XZ продольного сечения, как и шестая измерительная труба и восьмая измерительная труба относительно первой воображаемой плоскости XZ продольного сечения опять же, соответственно, осуществляют противофазные изгибные колебания вокруг соответствующего статичного нейтрального положения, и, таким образом, также относительно первой воображаемой плоскости XZ продольного сечения как указанные изгибные колебания первой измерительной трубы находятся в противофазе к указанным изгибным колебаниям третьей измерительной трубы, так и указанные изгибные колебания второй измерительной трубы находятся в противофазе к указанным изгибным колебаниям четвертой измерительной трубы, и также относительно второй воображаемой плоскости YZ продольного сечения как указанные изгибные колебания пятой измерительной трубы находятся в противофазе к указанным изгибным колебаниям шестой измерительной трубы, так и указанные изгибные колебания седьмой измерительной трубы находятся в противофазе к указанным изгибным колебаниям восьмой измерительной трубы. И это, в отличие от изгибных колебаний в вышеуказанном режиме колебаний первого типа, однако, таким образом, что - как представлено также на фиг. 6b - изгибные колебания первой измерительной трубы противофазны, то есть находятся в противофазе, с изгибными колебаниями пятой измерительной трубы, изгибные колебания второй измерительной трубы противофазны изгибным колебаниям шестой измерительной трубы, изгибные колебания третьей измерительной трубы противофазны изгибным колебаниям седьмой измерительной трубы, и изгибные колебания четвертой измерительной трубы противофазны изгибным колебаниям восьмой измерительной трубы.
18-I
18-I
18-II
18-I
18-II
18-I
18-II
18-II
18-I
Чтобы обеспечить отдельное, не в последнюю очередь, также определенное возбуждение режима колебания первого типа и/или режима колебаний второго типа в пределах максимально широкого - образованного, в частности, также посредством изменяющихся в процессе работы плотностей, процентов массового расхода, распределения температур в измерительном датчике и т.д. - рабочего диапазона измерительного датчика, в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения образованная посредством восьми измерительных труб система труб, и образованный таким образом измерительный датчик рассчитаны так, что - к примеру, измеряемая в заполненной лишь воздухом системе труб - собственная частота f режима колебаний первого типа отличается от измеряемой, в частности, в наполненной лишь воздухом системе труб или одновременно с собственной частотой f режима колебаний первого типа, собственной частоты f режима колебаний второго типа, к примеру, таким образом, что собственные частоты f; f обоих указанных режимов колебаний отличаются друг от друга на 10 Гц или более. В частности, не в последнюю очередь, и для случая больших номинальных внутренних диаметров более 150 мм, система труб образована таким образом, что указанная собственная частота f режима колебаний первого типа более чем на 10 Гц больше указанной собственной частоты f режима колебаний второго типа. В предпочтительном варианте указанная собственная частота f режима колебаний второго типа отрегулирована далее таким образом, что отличается от каждой - к примеру, измеряемой в наполненной лишь воздухом системе труб или одновременно с собственной частотой f режима колебаний первого типа - собственной частоты каждого другого присущего системе труб, разумеется, отличного от режима колебаний первого типа, режима колебаний, к примеру, более чем на 10 Гц.
1
2
3
4
18-I
18-II
Устройство возбуждения в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения осуществлено, поэтому, таким образом, что, тем самым, первая измерительная труба 18 и вторая измерительная труба 18 в процессе работы могут возбуждаться к противофазным изгибным колебаниям, а также третья измерительная труба 18 и четвертая измерительная труба 18 в процессе работы могут возбуждаться к противофазным изгибным колебаниям, в частности, также к соответствующим режиму колебаний первого типа изгибным колебаниям на резонансной частоте f в данный момент времени или к соответствующим режиму колебаний второго типа изгибным колебаниям на резонансной частоте f в данный момент времени, последние изгибные колебания, в случае необходимости, также синхронно с соответствующими режиму колебаний первого типа изгибными колебаниями.
1
2
1
1
1
В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения устройство 5 возбуждения, не в последнюю очередь, также с целью возбуждения противофазных изгибных колебаний первой и второй измерительных труб, и/или третьей и четвертой измерительных труб, образовано посредством, в частности, дифференциально воздействующего на первую измерительную трубу 18 и на вторую измерительную трубу 18, первого возбудителя 5 колебаний. Далее предусмотрено, что в качестве первого возбудителя 5 колебаний служит, в частности, дифференциально воздействующий, по меньшей мере - в данном случае, соответственно, ровно - на две измерительные трубы возбудитель колебаний электродинамического типа. В соответствии с этим, первый возбудитель 5 колебаний образован далее посредством удерживаемого на первой измерительной трубе постоянного магнита и пронизываемой его магнитным полем, удерживаемой на второй измерительной трубе, цилиндрической катушки, в частности, по типу системы телескопической катушки, при которой цилиндрическая катушка расположена соосно постоянному магниту, который осуществлен в виде перемещаемого внутри катушки погружного сердечника.
3
4
2
2
1
2
1
2
1
2
3
4
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
С целью повышения кпд устройства возбуждения или с целью увеличения генерированных, таким образом, сил возбуждения при одновременной, по возможности, симметричной конструкции, устройство возбуждения включает в себя далее в соответствии с вариантом усовершенствования изобретения, в частности, электродинамический и/или дифференциально воздействующий на третью измерительную трубу 18 и четвертую измерительную трубу 18, второй возбудитель 5 колебаний. Второй возбудитель 5 колебаний в предпочтительном варианте осуществлен конструктивно аналогично первому возбудителю 5 колебаний, по меньшей мере, в том отношении, что работает по аналогичному принципу, то есть, к примеру, также относится к электродинамическому типу. В соответствии со следующим вариантом осуществления второй возбудитель 5 колебаний образован, поэтому, посредством удерживаемого на третьей измерительной трубе постоянного магнита и посредством пронизываемой его магнитным полем, удерживаемой на четвертой измерительной трубе, цилиндрической катушки. Оба возбудителя 5, 5 колебаний устройства 5 возбуждения могут быть в предпочтительном варианте последовательно электрически соединены, в частности, таким образом, что общий сигнал возбуждения, таким образом, возбуждает синхронные колебания измерительных труб 18, 18, 18, 18, к примеру, изгибные колебания в режиме колебаний первого типа или второго типа. Не в последнюю очередь, для упомянутого выше случая, когда посредством обоих возбудителей 5, 5 колебаний должны быть активно инициированы как изгибные колебания в режиме колебаний первого типа, так и изгибные колебания в режиме колебаний второго типа, преимуществом может являться такой расчет возбудителей 5, 5 колебаний и такая их установка на системе труб, что, в результате, коэффициент передачи первого возбудителя 5 колебаний, определенный посредством соотношения запитанной в нем электрической мощности возбуждения и вызывающей полученные, таким образом, колебания силы возбуждения, по меньшей мере, в диапазоне частот, включающем в себя режим колебаний первого типа и режим колебаний второго типа, отличается от коэффициента передачи второго возбудителя 5 колебаний, определенного посредством соотношения запитанной в нем электрической мощности возбуждения и вызывающей полученные, таким образом, колебания силы возбуждения, к примеру, таким образом, что указанные коэффициенты передачи отличаются друг от друга на 10% или более. Это позволяет осуществить, к примеру, также раздельное возбуждение режимов колебаний первого и, соответственно, второго типа, не в последнюю очередь, также при последовательном подключении обоих возбудителей 5, 5 колебаний и/или при подаче на оба возбудителя 5, 5 колебаний одного единственного общего сигнала возбуждения, и, в случае использования электродинамических возбудителей 5, 5 колебаний, и может быть легко достигнуто, к примеру, за счет использования цилиндрических катушек с различными полными сопротивлениями, или с различным числом витков, и/или с рассчитанными различным образом или с выполненными из различных магнитных материалов постоянными магнитами. Здесь следует упомянуть, к тому же, еще и о том, что, несмотря на то, что возбудитель колебаний или возбудители колебаний представленного в примере осуществления устройства возбуждения воздействуют на соответствующие измерительные трубы, соответственно, примерно посередине, в альтернативном варианте или в дополнение к этому, могут использоваться также возбудители колебаний, воздействующие на соответствующую измерительную трубу со стороны впуска и со стороны выпуска, к примеру, по типу предложенных в US-A 4823614, US-A 48 31 885 или в US-A 2003/0070495 устройств возбуждения.
3
4
С целью дальнейшего улучшения воздействия устройства возбуждения, в соответствии со следующим вариантом осуществления оно образовано далее посредством вызывающего механические силы возбуждения для преобразования запитанной посредством электронного преобразователя в устройство возбуждения электрической мощности в изгибные колебания измерительных труб, к примеру, дифференциально воздействующего на пятую и на седьмую измерительные трубы, электродинамического и конструктивно аналогичного первому возбудителю колебаний, третьего возбудителя 5 колебаний, или посредством, к примеру, дифференциально воздействующего на шестую и на восьмую измерительные трубы, электродинамического и конструктивно аналогичного первому возбудителю колебаний, четвертого возбудителя 5 колебаний. Третий и четвертый возбудители колебаний также, как и первый возбудитель колебаний, могут быть образованы посредством удерживаемого на одной из измерительных труб постоянного магнита и пронизываемой его магнитным полем, удерживаемой на противоположной другой измерительной трубе, цилиндрической катушки, и, соответственно, также могут быть электрически последовательно соединены друг с другом и/или с первым возбудителем колебаний.
Как очевидно, соответственно, на основании фиг. 3a, 3b, 4a, 4b, 4c, 4d или 5, и является обычным для измерительных датчиков обсуждаемого типа, в измерительном датчике 11 предусмотрена далее реагирующая, в частности, на вибрации со стороны впуска и, соответственно, со стороны выпуска, в частности, на возбуждаемые посредством устройства 5 возбуждения изгибные колебания, измерительных труб, к примеру, электродинамическая, система 19 датчиков для генерирования выражающих собой вибрации, в частности, изгибные колебания, измерительных труб, колебательных сигналов, на которые, к примеру, в отношении частоты, амплитуды сигнала и/или положения по фазе - относительно друг друга и/или относительно сигнала возбуждения - оказывается воздействие со стороны зарегистрированных измеренных значений, к примеру, процента массового расхода, и/или плотности, или вязкости среды.
1
2
1
1
2
2
1
2
3
4
1
2
1
3
4
3
3
4
4
1
3
1
3
2
4
2
4
2
4
1
3
2
4
В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения система датчиков образована посредством, в частности, электродинамического и/или дифференциально регистрирующего, по меньшей мере, колебания первой измерительной трубы 18 относительно второй измерительной трубы 18, расположенного со стороны впуска, первого датчика 19 колебаний, а также посредством, в частности, электродинамического и/или дифференциально регистрирующего, по меньшей мере, колебания первой измерительной трубы 18 относительно второй измерительной трубы 18, расположенного со стороны выпуска, второго датчика 19 колебаний, и эти оба датчика колебаний, соответственно, реагируя на перемещения измерительных труб 18, 18, 18, 18, в частности, на их боковые отклонения и/или деформации, подают первый и, соответственно, второй колебательные сигналы. В частности, таким образом, что, по меньшей мере, два из поданных от системы 19 датчиков колебательных сигналов имеют взаимное смещение по фазе, которое соответствует проценту массового расхода протекающей в данный момент времени по измерительным трубам среды или зависит от него, а также, соответственно, имеют частоту сигнала, которая зависит от плотности протекающей в данный момент времени в измерительных трубах среды. Оба, к примеру, конструктивно аналогичных друг другу, датчика 19, 19 колебаний могут для этого - что является вполне обычным для измерительных датчиков обсуждаемого типа - располагаться в измерительном датчике 11, в основном, равноудаленно относительно первого возбудителя 5 колебаний. Кроме того, датчики колебаний системы 19 датчиков могут быть осуществлены, по меньшей мере, в том плане конструктивно аналогичными, по меньшей мере, одному возбудителю колебаний устройства 5 возбуждения, что работают по тому же принципу, то есть, к примеру, также относятся к электродинамическому типу. В соответствии с вариантом усовершенствования изобретения система 19 датчиков образована, к тому же, также посредством, в частности, электродинамического и/или дифференциально регистрирующего колебания третьей измерительной трубы 18 относительно четвертой измерительной трубы 18, расположенного со стороны впуска, третьего датчика 19 колебаний, а также, в частности, электродинамического и/или дифференциально регистрирующего колебания третьей измерительной трубы 18 относительно четвертой измерительной трубы 18, расположенного со стороны выпуска, четвертого датчика 19 колебаний. Для дальнейшего улучшения качества сигнала, а также для упрощения принимающего измерительные сигналы электронного преобразователя 12, первый и третий датчики 19, 19 колебаний могут быть соединены далее электрически последовательно, к примеру, таким образом, что общий колебательный сигнал выражает собой совместные колебания со стороны впуска первой и третьей измерительных труб 18, 18 относительно второй и четвертой измерительных труб 18, 18. В альтернативном варианте или в дополнение к этому, второй и четвертый датчики 19, 19 колебаний могут быть также соединены электрически последовательно таким образом, что общий колебательный сигнал обоих датчиков 19, 19 колебаний выражает собой совместные колебания со стороны выпуска первой и третьей измерительных труб 18, 18 относительно второй и четвертой измерительных труб 18, 18.
5
6
1
5
5
6
2
6
7
8
1
7
7
8
2
8
В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения система 19 датчиков, с целью дальнейшего улучшения качества поданных от системы 19 датчиков колебательных сигналов, образована далее посредством, к примеру, электродинамического и/или дифференциально регистрирующего колебания пятой измерительной трубы 18 относительно шестой измерительной трубы 18, и/или электрически последовательно соединенного с первым датчиком 19 колебаний, расположенного со стороны впуска, пятого датчика 19 колебаний, а также посредством, к примеру, электродинамического и/или дифференциально регистрирующего колебания пятой измерительной трубы 18 относительно шестой измерительной трубы 18, и/или электрически последовательно соединенного со вторым датчиком 19 колебаний, расположенного со стороны выпуска, шестого датчика 19 колебаний. В дополнение к этому, система 19 датчиков в предпочтительном варианте далее дополнительно может быть образована посредством, к примеру, электродинамического и/или дифференциально регистрирующего колебания седьмой измерительной трубы 18 относительно восьмой измерительной трубы 18, и/или электрически последовательно соединенного с первым датчиком 19 колебаний, расположенного со стороны впуска, седьмого датчика 19 колебаний, а также посредством, к примеру, электродинамического и/или дифференциально регистрирующего колебания седьмой измерительной трубы 18 относительно восьмой измерительной трубы 18, и/или электрически последовательно соединенного со вторым датчиком 19 колебаний, расположенного со стороны выпуска, восьмого датчика 19 колебаний.
1
2
3
4
5
6
7
8
Для вышеуказанного случая, когда, в частности, конструктивно аналогичные друг другу датчики колебаний системы 19 датчиков должны дифференциально и электродинамически регистрировать колебания измерительных труб, первый датчик 19 колебаний образован посредством удерживаемого - в данном случае в зоне со стороны впуска регистрируемых колебаний - на первой измерительной трубе постоянного магнита и пронизываемой его магнитным полем, удерживаемой на второй измерительной трубе - в данном случае, соответственно, также в зоне со стороны впуска регистрируемых колебаний - цилиндрической катушки, а второй датчик 19 колебаний образован посредством удерживаемого - в зоне со стороны выпуска регистрируемых колебаний - на первой измерительной трубе постоянного магнита и пронизываемой его магнитным полем, удерживаемой на второй измерительной трубе - в данном случае, соответственно, также в зоне со стороны выпуска регистрируемых колебаний - цилиндрической катушки. Равным образом, к тому же, и предусмотренный, в случае необходимости, третий датчик 19 колебаний может быть образован, соответственно, посредством удерживаемого на третьей измерительной трубе постоянного магнита и пронизываемой его магнитным полем, удерживаемой на четвертой измерительной трубе, цилиндрической катушки, а предусмотренный, в случае необходимости, четвертый датчик 19 колебаний может быть образован посредством удерживаемого на третьей измерительной трубе постоянного магнита и пронизываемой его магнитным полем, удерживаемой на четвертой измерительной трубе, цилиндрической катушки и, соответственно, предусмотренные, в случае необходимости, пятый и шестой датчики 19, 19 колебаний могут быть образованы, соответственно, посредством удерживаемого на пятой измерительной трубе постоянного магнита и пронизываемой его магнитным полем, удерживаемой на седьмой измерительной трубе, цилиндрической катушки, а предусмотренные, в случае необходимости, седьмой и восьмой датчики 19, 19 колебаний могут быть образованы, соответственно, посредством удерживаемого на шестой измерительной трубе постоянного магнита и пронизываемой его магнитным полем, удерживаемой на восьмой измерительной трубе, цилиндрической катушки.
1
2
19
1
2
11
19
11
18
19
19
Здесь следует, к тому же, обратить внимание на то, что, несмотря на то, что под датчиками колебаний представленной в примере осуществлении системы 19 датчиков, соответственно, понимаются датчики электромагнитного типа, то есть реализованные, соответственно, посредством зафиксированной на одной из измерительных труб цилиндрической магнитной катушки и погружаемого в нее, соответственно, закрепленного на противолежащей измерительной трубе, постоянного магнита, датчики колебаний, далее для образования системы датчиков могут использоваться также и другие известные специалисту, к примеру, оптоэлектронные датчики колебаний. Далее, что является вполне обычным для измерительных датчиков обсуждаемого типа, дополнительно к датчикам колебаний в измерительном датчике могут быть предусмотрены другие, регистрирующие, в частности, вспомогательные параметры или возмущающие воздействия, датчики, к примеру, датчики ускорения для регистрации вызванных внешними силами и/или асимметриями в системе труб перемещений всей измерительной системы в целом, тензометрические датчики для регистрации относительных удлинений одной или нескольких измерительных труб и/или корпуса-приемника, датчики давления для регистрации преобладающего в корпусе-приемнике статического давления, и/или датчики температуры для регистрации температур одной или нескольких измерительных труб и/или корпуса-приемника, посредством которых могут быть проконтролированы и, при необходимости, соответствующим образом, скорректированы, к примеру, работоспособность измерительного датчика и/или изменения чувствительности измерительного датчика на первично регистрируемые измеряемые параметры, в частности, процент массового расхода и/или плотность, вследствие поперечной чувствительности или внешних возмущающих воздействий. Для обеспечения максимально высокой чувствительности измерительного датчика на массовый расход в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения измерительные трубы и датчики колебаний располагаются в измерительном датчике таким образом, что соответствующая измеренному вдоль линии изгиба первой измерительной трубы расстоянию между первым датчиком 19 колебаний и вторым датчиком 19 колебания измерительная длина L измерительного датчика составляет более 500 мм, в частности, более 600 мм. Не в последнюю очередь, для создания максимально компактного, однако, максимально чувствительного для массового расхода измерительного датчика в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения датчики 19, 19, в согласовании с установочной длиной L измерительного датчика, установлены в измерительном датчике таким образом, что отношение измерительной длины к установочной длине L/L измерительного датчика, которое определено посредством соотношения измерительной длины и установочной длины измерительного датчика, составляет более 0,3, в частности более 0,4 и/или менее 0,7. В альтернативном варианте или в дополнение к этому, датчики колебании в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения, в согласовании с измерительными трубами, установлены в измерительном датчике таким образом, что отношение калибра к измерительной длине D/L измерительного датчика, которое определено посредством соотношения калибра первой измерительной трубы и упомянутой измерительной длины L измерительного датчика, составляет более 0,05, в частности более 0,09.
Система 19 датчиков далее, что является обычным для измерительных датчиков такого типа, подходящим образом соединена с соответственно предусмотренной в электронном преобразователе, образованной, к примеру, посредством, по меньшей мере, одного микропроцессора и/ли посредством, по меньшей мере, одного цифрового сигнального процессора, измерительной схемой, к примеру, проводным способом через соединительные провода. Измерительная схема воспринимает колебательные сигналы системы 19 датчиков и генерирует на их основании, в случае необходимости, также с учетом запитанной посредством, по меньшей мере, одного сигнала возбуждения в устройство возбуждения, и тем самым, преобразованной в нем электрической мощности возбуждения, упомянутые ранее измеренные значения, которые могут выражать собой, к примеру, процент массового расхода, суммарный массовый расход, и/или плотность, и/или вязкость измеряемой среды, и которые, в случае необходимости, могут визуализироваться по месту и/или также могут быть переданы на вышестоящую по отношению к измерительной системе систему обработки данных в форме цифровых данных измерений и там же, соответственно, могут быть подвергнуты дальнейшей обработке. Измерительная схема и, тем самым, образованный ею электронный преобразователь, предусмотрены и рассчитаны далее, в частности, для того, чтобы на основании преобразованной в устройстве возбуждения электрической мощности возбуждения, к примеру, периодически и/или по запросу, генерировать выражающее собой вязкость протекающей среды измеренное значение вязкости и/или на основании поданных от измерительного датчика колебательных сигналов, к примеру, периодически и/или по запросу, генерировать выражающее собой процент массового расхода протекающей среды измеренное значение массового расхода и/или, к примеру, периодически и/или по запросу, выражающее собой плотность протекающей среды измеренное значение плотности.
Вышеупомянутый вариант применения дифференциально действующих возбудителей колебаний или датчиков колебаний влечет за собой при этом, в частности, также преимущество в том, что для приведения в действие измерительного датчика в соответствии с изобретением могут быть использованы и те измерительные и рабочие схемы, которые, к примеру, уже нашли свое широкое применение в традиционных приборах для измерения кориолисова массового расхода или плотности.
2
1
1
2
Электронный преобразователь 12, включая реализованную в нем измерительную и рабочую схему, может быть помещен далее, к примеру, в отдельный корпус 7 для электроники, который расположен на удалении от измерительного датчика, или, как представлено на фиг. 1, при образовании одного единственного компактного прибора, закреплен непосредственно на измерительном датчике 1, к примеру, снаружи на корпусе-приемнике 7. Поэтому, в представленном здесь примере осуществления на корпусе-приемнике 7 установлен служащий для удержания корпуса 7 для электроники переходный элемент по типу горловины. Внутри переходного элемента может располагаться далее изготовленный, к примеру, посредством заливки стекла или полимерного материала, герметичный проход для электрических соединительных проводов между измерительным датчиком 11, в частности, помещенными в него возбудителями колебаний, и датчиками, а также упомянутый электронный преобразователь 12.
1
2
3
4
18
1
2
3
4
18
1
2
3
4
18
18
1
2
3
4
1
2
3
4
18
1
2
3
4
1
2
3
4
Как уже многократно упоминалось, встроенный измерительный прибор, а, тем самым, и измерительный датчик 11, предусмотрен, в частности, для измерения и более высоких массовых расходов, более 1000 т/ч, в трубопроводе большого калибра, более 250 мм. Принимая это во внимание, в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения, номинальный внутренний диаметр измерительного датчика 11, который, как уже упоминалось, соответствует калибру трубопровода, по ходу которого должен быть помещен измерительный датчик 11, выбран таким образом, что составляет более 50 мм, в частности, однако, более 100 мм. В соответствии со следующим вариантом осуществления измерительного датчика далее предусмотрено, что каждая из измерительных труб 18, 18, 18, 18, соответственно, имеет соразмерный соответствующему внутреннему диаметру трубы калибр D, который составляет более 40 мм. В частности, измерительные трубы 18, 18, 18, 18 осуществлены далее таким образом, что каждая имеет калибр D более 60 мм. В альтернативном варианте или в дополнение к этому, измерительные трубы 18, 18, 18, 18 в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения рассчитаны далее таким образом, что имеют, соответственно, длину L, равную, по меньшей мере, 1000 мм. Длина L измерительной трубы в представленном здесь примере осуществления изобретения с равными по длине измерительными трубами 18, 18, 18, 18, соответственно, соразмерна длине проходящего между первым проточным отверстием первого разделителя потока и первым проточным отверстием второго разделителя потока участка линии изгиба первой измерительной трубы. В частности, измерительные трубы 18, 18, 18, 18 рассчитаны при этом таким образом, что их длины L, соответственно, больше 1200 мм. В соответствии с этим, по меньшей мере, для упомянутого случая, когда измерительные трубы 18, 18, 18, 18 выполнены из стали, при обычно используемой толщине стенок свыше 1 мм выявляется масса, соответственно, по меньшей мере, в 20 кг, в частности, более 30 кг. Далее, однако, стремятся к тому, чтобы удерживать собственную массу каждой из измерительных труб 18, 18, 18, 18 на уровне менее 50 кг.
1
2
3
4
1
2
3
4
18
18
1
2
3
4
11
11
11
18
11
18
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
18
11
18
11
18
11
1
2
3
4
11
18
11
18
11
Принимая во внимание тот факт, что, как уже упоминалось ранее, каждая из измерительных труб 18, 18, 18, 18 измерительного датчика в соответствии с изобретением непременно весит свыше 20 кг и при этом, как явно очевидно из вышеуказанных габаритов, ее емкость вполне может составлять 10 л и более, то включающая в себя четыре измерительные трубы 18, 18, 18, 18 система труб, по меньшей мере, при работе с текучей средой большой плотности, может иметь общую массу много более 80 кг. В частности, при использовании измерительных труб со сравнительно большим калибром D, большой толщиной стенок и большой длиной L измерительной трубы, масса образованной посредством измерительных труб 18, 18, 18, 18 системы труб может составлять, однако, также более 100 кг или, по меньшей мере, при работе с текучей средой, к примеру, маслом или водой, более 120 кг. Вследствие этого, собственная масса M измерительного датчика составляет в целом также много более 200 кг, а при номинальном внутреннем диаметре D, в основном, более 250 мм, и даже более 300 кг. В результате, у измерительного датчика в соответствии с изобретением отношение масс M/M собственной массы M измерительного датчика в целом к собственной массе M первой измерительной трубы может быть явно больше 10, в частности больше 15. Чтобы при упомянутых больших собственных массах M измерительного датчика используемый для этого в целом материал применять максимально оптимально и, таким образом, использовать - в большинстве случаев также очень дорогой - материал в целом максимально эффективно, в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения номинальный внутренний диаметр D измерительного датчика, в согласовании с его собственной массой M, рассчитан таким образом, что отношение массы к номинальному внутреннему диаметру M/D измерительного датчика 11, определенное посредством соотношения собственной массы M измерительного датчика 11 и номинального внутреннего диаметра D измерительного датчика 11, меньше 2 кг/мм, в частности, по возможности, однако, меньше 1 кг/мм. Чтобы обеспечить достаточно высокую стабильность измерительного датчика 11, отношение массы к номинальному внутреннему диаметру M/D измерительного датчика 11, по меньшей мере, в случае использования вышеупомянутых традиционных материалов следует выбирать, однако, по возможности, больше 0,5 кг/мм. В соответствии со следующим предпочтительным вариантом осуществления изобретения, для дальнейшего повышения эффективности использованного материала, далее предусмотрено удерживать упомянутое отношение масс M/M на уровне 25. Для создания, однако, максимально компактного измерительного датчика с достаточно высоким качеством колебаний и, по возможности, с небольшим падением давления, в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения измерительные трубы, в согласовании с вышеупомянутой установочной длиной L измерительного датчика, рассчитаны таким образом, что отношение калибра к установочной длине D/L измерительного датчика, определенное посредством соотношения калибра D по меньшей мере первой измерительной трубы и установочной длины L измерительного датчика 11, составляет более 0,02, в частности более 0,05 и/или менее 0,09, в частности менее 0,07. В альтернативном варианте или в дополнение к этому, измерительные трубы 18, 18, 18, 18, в согласовании с вышеупомянутой установочной длиной L измерительного датчика, рассчитаны таким образом, что отношение длины измерительной трубы к установочной длине L/L измерительного датчика, определенное посредством соотношения выше обозначенной длины L по меньшей мере первой измерительной трубы и установочной длины L измерительного датчика, составляет более 0,7, в частности более 0,8 и/или менее 1,2.
1
1
2
2
1
2
1
3
1
4
1
2
3
4
5
6
7
8
1
5
1
6
1
7
1
8
В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения, для регулировки собственных частот естественных, не в последнюю очередь, также используемых для генерирования кориолисовых сил в протекающей через измерительные трубы среде и/или для измерения процента массового расхода протекающей через измерительные трубы среды, режимов колебаний системы труб, и/или для образования узлов колебаний со стороны впуска и, соответственно, со стороны выпуска, для вибраций измерительных труб, система труб включает в себя, к примеру, пластинчатый, первый соединительный элемент 24 первого типа, который - как очевидно на основании фиг. 3b, 4a, 4b, 5 - на расстоянии от первого разделителя потока, со стороны впуска установлен на первой измерительной трубе и на второй измерительной трубе, а также, к примеру, конструктивно аналогичный первому соединительному элементу 24 первого типа, второй соединительный элемент 24 первого типа, который на расстоянии от второго разделителя 20 потока, со стороны выпуска установлен на первой измерительной трубе 18 и на второй измерительной трубе 18. Также система труб имеет, к примеру, опять же пластинчатый, конструктивно аналогичный первому соединительному элементу 24 первого типа, третий соединительный элемент 24 первого типа, который на расстоянии от первого разделителя потока, со стороны впуска установлен на третьей измерительной трубе и на четвертой измерительной трубе, а также, к примеру, конструктивно аналогичный первому соединительному элементу 24 первого типа, четвертый соединительный элемент 24 первого типа, который на расстоянии от второго разделителя потока, со стороны выпуска также установлен на третьей измерительной трубе и на четвертой измерительной трубе. Равным образом, как и измерительные трубы 18, 18, 18, 18, к тому же, и другие четыре измерительные трубы 18, 18, 18, 18 - как очевидно и на основании совместного обзора фиг. 3a, 3b, 4a, 4b, 4c, 4d - соединены друг с другом посредством соответствующих соединительных элементов, а именно пятая измерительная труба и седьмая измерительная труба со стороны впуска посредством установленного на них со стороны впуска, на расстоянии от первого разделителя потока - к примеру, конструктивно аналогичного первому соединительному элементу 24 первого типа, и, соответственно, пластинчатого - пятого соединительного элемента 24 первого типа и посредством установленного на них со стороны выпуска, на расстоянии от второго разделителя потока - к примеру, конструктивно аналогичного первому соединительному элементу 24 первого типа, и, соответственно, пластинчатого - шестого соединительного элемента 24 первого типа, а также шестая измерительная труба и восьмая измерительная труба со стороны впуска посредством установленного на них со стороны впуска, на расстоянии от первого разделителя потока - к примеру, конструктивно аналогичного первому соединительному элементу 24 первого типа, и, соответственно, пластинчатого - седьмого соединительного элемента 24 первого типа и посредством установленного на них со стороны выпуска, на расстоянии от второго разделителя потока - к примеру, конструктивно аналогичного первому соединительному элементу 24 первого типа, и, соответственно, пластинчатого - восьмого соединительного элемента 24 первого типа. И, в частности, таким образом, что - как очевидно на основании фиг. 4a, 4b, 4c и 4d - по меньшей мере, первый и четвертый соединительные элементы первого типа, соответственно, параллельны друг другу, второй и третий соединительные элементы первого типа, соответственно, параллельны друг другу, пятый и восьмой соединительные элементы первого типа, соответственно, параллельны друг другу, а также шестой и седьмой соединительные элементы первого типа, соответственно, параллельны друг другу.
1
1
1
1
1
1
2
1
2
2
1
2
2
2
3
1
3
3
1
3
4
4
2
4
3
2
4
4
Как очевидно далее на основании фиг. 3a, 3b, 4a, 4b, 4c, 4d, первый соединительный элемент 24 первого типа установлен как на расположенном между первым разделителем 20 потока и первым датчиком 19 колебаний - в данном случае частично изогнутом - трубном фрагменте со стороны впуска первой измерительной трубы 18, так и на также расположенном между первым разделителем 20 потока и первым датчиком 19 колебаний трубном фрагменте со стороны впуска второй измерительной трубы 18, а второй соединительный элемент 24 первого типа установлен как на расположенном между вторым разделителем 20 потока и вторым датчиком 19 колебаний - в данном случае также частично изогнутом - трубном фрагменте со стороны выпуска первой измерительной трубы 18, так и на также расположенном между вторым разделителем 20 потока и вторым датчиком 19 колебаний трубном фрагменте со стороны выпуска второй измерительной трубы 18. Аналогичным образом, третий соединительный элемент 24 первого типа установлен как на расположенном между первым разделителем 20 потока и третьим датчиком 19 колебаний - в данном случае также частично изогнутом - трубном фрагменте со стороны впуска третьей измерительной трубы 18, так и на также расположенном между первым разделителем 20 потока и третьим датчиком 19 колебаний трубном фрагменте со стороны впуска четвертой измерительной трубы 18, и четвертый соединительный элемент 24 первого типа установлен как на расположенном между вторым разделителем 20 потока и четвертым датчиком 19 колебаний - в данном случае опять же частично изогнутом - трубном фрагменте со стороны выпуска третьей измерительной трубы 18, так и на также расположенном между вторым разделителем 20 потока и четвертым датчиком 19 колебаний трубном фрагменте со стороны выпуска четвертой измерительной трубы 18.
1
2
1
2
3
4
Каждый из восьми вышеуказанных, в частности, конструктивно аналогичных друг другу, соединительных элементов 24, 24 первого типа в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения осуществлен, к тому же, пластинчатым, к примеру, таким образом, что имеет, соответственно, прямоугольную или же, соответственно, как очевидно и на основании фиг. 3a, 3b, скорее овальную, основную поверхность. Служащими практически в качестве узловых пластин для узлов колебаний соединительными элементами первого типа могут быть, в соответствии с этим, к примеру, тонкие, изготовленные, в частности, из того же или аналогичного материала, что и измерительные трубы, штампованные детали, которые, соответственно, снабжены соответствующими количеству и габаритам соединяемых друг с другом измерительных труб, в случае необходимости, дополнительно шлицованными в направлении к кромке, отверстиями, так что упомянутые штампованные детали сначала закрепляются на соответствующих измерительных трубах 18, 18 и, соответственно, 18 и 18, а, в случае необходимости, затем еще неразъемным образом могут быть соединены с соответствующей измерительной трубой, к примеру, посредством горячей пайки или сварки.
Как очевидно далее на основании совместного обзора фиг. 3a, 3b, 4a, 4b, 4c, 4d, соединительные элементы первого типа могут быть осуществлены далее таким образом и таким образом установлены в измерительном датчике, что оказываются симметричными относительно воображаемой плоскости YZ продольного сечения и, что относительно воображаемой плоскости XZ продольного сечения и относительно воображаемой плоскости XY поперечного сечения они располагаются попарно симметрично, и в результате, таким образом, центр тяжести каждого из восьми соединительных элементов первого типа располагается, соответственно, на одинаковом расстоянии от центра тяжести системы труб.
С учетом того, что посредством таких соединительных элементов первого типа, посредством их расчета и/или их позиционирования на измерительных трубах можно, в целом, целенаправленно воздействовать на механические собственные частоты измерительных труб и, тем самым, также на механические собственные частоты образованной посредством восьми измерительных труб системы труб, включая установленные на ней другие компоненты измерительного датчика, и, таким образом, на естественные собственные частоты режима колебаний первого и второго типа и, тем самым, на характер колебаний измерительного датчика, в плане еще более простой и еще более точной регулировки характера колебаний измерительного датчика, и/или с целью минимизации потенциально вызванных вибрирующими, в случае необходимости, также рассчитанными сравнительно большими, измерительными трубами со стороны впуска или со стороны выпуска в корпусе-приемнике, механических напряжений и/или вибраций, далее непременно может являться преимуществом то, что измерительный датчик, который предложен, к примеру, в US-A 2006/0150750 и который пояснен на фиг. 4a, 4b, 5a, 5b, кроме того имеет еще и другие, такие как работающие в качестве узловых пластин соединительные элементы вышеуказанного типа, то есть, к примеру, имеет, в целом, 16, 24 или 32 таких соединительных элемента первого типа.
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
1
2
1
2
3
4
3
4
5
6
5
6
7
8
7
8
1
2
3
4
Вышеупомянутые соединительные элементы 24, 24, 24, 24, 24, 24, 24, 24 первого типа в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения и, как очевидно на основании фиг. 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b, установлены, соответственно, лишь на двух, впрочем, однако, ни на какой другой образующей систему труб измерительной трубе, так что, в результате, первый и второй соединительные элементы 24, 24 первого типа установлены лишь на первой и на второй измерительных трубах, а третий и четвертый соединительные элементы 24, 24 первого типа лишь на третьей и четвертой измерительных трубах. Вследствие этого, система труб, а, таким образом, и измерительный датчик могут быть изготовлены, к примеру, таким образом, что сначала устанавливаются первый и второй соединительные элементы 24, 24 первого типа, соответственно, на (будущих) первой и второй измерительных трубах 18, 18, с образованием первого пакета измерительных труб, третий и четвертый соединительные элементы 24, 24 первого типа, соответственно, на (будущих) третьей и четвертой измерительных трубах 18, 18, с образованием второго пакета измерительных труб, пятый и шестой соединительные элементы 24, 24 первого типа, соответственно, на (будущих) пятой и шестой измерительных трубах 18, 18, с образованием третьего пакета измерительных труб, и седьмой и восьмой соединительные элементы 24, 24 первого типа, соответственно, на (будущих) седьмой и восьмой измерительных трубах 18, 18, с образованием четвертого пакета измерительных труб. Таким образом, возможно соединить четыре пакета измерительных труб в систему труб на более позднем этапе, к примеру, непосредственно перед или же сразу после установки всех пакетов измерительных труб, к примеру, в уже изготовленный и соответствующим образом подготовленный (будущий) корпус-приемник, посредством соответствующей более поздней установки соединительных элементов 24, 24, 25 и, соответственно, 25 второго типа на соответствующие пакеты измерительных труб, именно в их окончательной сборке внутри корпуса-приемника. Не в последнюю очередь и для упомянутого случая, когда измерительный датчик используется для больших номинальных внутренних диаметров более 100 мм, несмотря на относительно большие габариты своих компонентов, и, таким образом, системы труб, корпуса-приемника, разделителей потока и т.д., это имеет преимущество в том, что в результате относительно широкая система труб во время всего процесса изготовления, в течение которого изготавливается измерительный датчик, должна, в целом, использоваться практически лишь на последних этапах. Кроме того, благодаря этому вполне можно прибегнуть к тем системам труб, которые использовались до настоящего времени в традиционных измерительных датчиках с системой сдвоенных труб, значительно снижая расходы на изготовление и хранение. Если необходимо, то в альтернативном варианте или в дополнение к этому, однако, к примеру, также ровно на четырех и/или на всех измерительных трубах могут быть предусмотрены соответствующим образом установленные соединительные элементы первого типа.
18
1
18
1
В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения каждый из восьми - в данном случае равновеликих - соединительных элементов первого типа имеет, соответственно, максимальную длину, которая больше двукратного значения калибра D первой измерительной трубы 18. Не в последнюю очередь, для вышеупомянутого случая, когда каждый из соединительных элементов первого типа установлен лишь на двух из измерительных труб, каждый из соединительных элементов первого типа осуществлен далее таким образом, что максимальная длина меньше трехкратного значения калибра D первой измерительной трубы 18.
1
2
18-II
18-II
1
2
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
18-II
Как схематично представлено на фиг. 4a, форма каждой из измерительных труб совместно с минимальным расстоянием между первым и вторым соединительными элементами 24, 24 первого типа - то есть, таким образом, при использовании 16 или более в качестве таких компонентов первого типа, соответственно, максимально близко расположенных в центру тяжести системы труб со стороны впуска и со стороны выпуска, и, тем самым, расположенных максимально внутри со стороны впуска и со стороны выпуска соединительных элементов первого типа - определяют, соответственно, полезную колебательную длину L первой измерительной трубы или каждой из измерительных труб. Полезная колебательная длина L соответствующей измерительной трубы соразмерна при этом, как схематично представлено также на фиг. 5a и 5b, длине проходящего между двумя соединительными элементами 24, 24 первого типа участка линии изгиба указанной измерительной трубы, причем в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения соединительные элементы первого типа размещены в измерительном датчике таким образом, что полезная колебательная длина каждой из восьми измерительных труб 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18, в результате, составляет менее 3000 мм, в частности, менее 2500 мм, и/или более 800 мм. В альтернативном варианте или в дополнение к этому, далее предусмотрено осуществить измерительные трубы таким образом и расположить соединительные элементы первого типа таким образом, чтобы восемь измерительных труб 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18, в результате, имели одинаковые полезные колебательные длины L. В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения, к тому же, первая измерительная труба и вторая измерительная труба, по меньшей мере, в проходящей между первым соединительным элементом первого типа и вторым соединительным элементом первого типа зоне - и, таким образом, также их соответствующие полезные колебательные длины - параллельны друг другу, а также третья измерительная труба и четвертая измерительная труба, по меньшей мере, в проходящей между третьим соединительным элементом первого типа и четвертым соединительным элементом первого типа зоне - и, таким образом, также их соответствующие полезные колебательные длины - параллельны друг другу. Также параллельными друг другу при этом являются далее - как очевидно и на основании совместного обзора фиг. 3a-5 - также пятая и седьмая измерительные трубы и, соответственно, также шестая и восьмая измерительные трубы.
1
2
3
4
С целью регулировки колебательных свойств системы труб, и, таким образом, собственных частот естественных - используемых, к примеру, также для генерирования кориолисовых сил в протекающей через измерительные трубы среде и/или для измерения процента массового расхода протекающей через измерительные трубы среды - режимов колебаний системы труб, а также с целью максимально простой, однако, эффективной реализации достаточного отделения упомянутого режима колебаний первого типа от других режимов колебаний системы труб, и, таким образом, также от режима колебаний второго типа, в отношении их соответствующих собственных частот, измерительный датчик в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения включает в себя далее, по меньшей мере, один установленный, соответственно, на расстоянии от обоих разделителей потока на первой измерительной трубе и на пятой измерительной трубе, в частности, лишь на указанных двух, впрочем, однако, ни на какой другой из восьми измерительных труб - к примеру, пластинчатый или стержнеобразный - первый соединительный элемент 25 второго типа, установленный на расстоянии как от первого разделителя потока, так и от второго разделителя потока на второй измерительной трубе и на шестой измерительной трубе, в частности, лишь на указанных двух, впрочем, однако, ни на какой другой из восьми измерительных труб - к примеру, пластинчатый или стержнеобразный - второй соединительный элемент 25 второго типа, установленный на расстоянии как от первого разделителя потока, так и от второго разделителя потока на третьей измерительной трубе и на седьмой измерительной трубе, в частности, лишь на указанных двух, впрочем, однако, ни на какой другой из восьми измерительных труб - к примеру, пластинчатый или стержнеобразный - третий соединительный элемент 25 второго типа, а также установленный на расстоянии как от первого разделителя потока, так и от второго разделителя потока, лишь на указанных двух, впрочем, однако, ни на какой другой из восьми измерительных труб - к примеру, пластинчатый или стержнеобразный - четвертый соединительный элемент 25 второго типа. За счет использования таких соединительных элементов второго типа можно не только оптимизировать собственные частоты системы труб, но и, к тому же, может быть далее улучшено уже достигнутое посредством соединительных элементов сильное механическое соединение измерительных труб и, таким образом, может быть достигнуто улучшенное выравнивание синхронно осуществляемых восемью измерительными трубами колебаний, по меньшей мере, активно возбуждаемых изгибных колебаний в полезном режиме, и это, в частности, также при возможно обусловленных допусками конструктивных элементов отклонениях измерительных труб от желаемой идеальной формы или имеющейся в результате этого неравноты измерительных труб.
18
1
18
1
Четыре, в частности, конструктивно аналогичных, соединительных элемента второго типа могут быть изготовлены, к примеру, соответственно, посредством монолитной штампованной гнутой детали и располагаются, как очевидно и на основании совместного обзора фиг. 3a, 3b, 4a, 4b, 4c и 4d, практически в одной и той же воображаемой плоскости поперечного сечения системы труб, а именно, в представленном здесь примере осуществления изобретения, в упомянутой воображаемой плоскости XY поперечного сечения. Далее каждый из четырех - в данном случае также равновеликих - соединительных элементов второго типа в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения имеет, соответственно, длину, измеренную, соответственно, как кратчайшее расстояние между соединенным с одной из измерительных труб первым концом элемента и соединенным с другой из измерительных труб вторым концом элемента, которая больше максимальной длины первого соединительного элемента первого типа и/или которая больше трехкратного значения калибра D первой измерительной трубы 18, в частности, также больше четырехкратного значения калибра D первой измерительной трубы 18.
1
5
2
6
3
7
4
8
В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения первый соединительный элемент второго типа установлен далее как на проходящем между первым соединительным элементом первого типа и вторым соединительным элементом первого типа трубном фрагменте первой измерительной трубы 18, так и на проходящем между пятым соединительным элементом первого типа и шестым соединительным элементом первого типа трубном фрагменте пятой измерительной трубы 18 - в данном случае, в частности, в зоне узла колебаний первой измерительной трубы, а также в зоне узла колебаний пятой измерительной трубы, а второй соединительный элемент второго типа установлен как на проходящем между первым соединительным элементом первого типа и вторым соединительным элементом первого типа трубном фрагменте второй измерительной трубы 18, так и на проходящем между пятым соединительным элементом первого типа и шестым соединительным элементом первого типа трубном фрагменте шестой измерительной трубы 18 - в данном случае, в частности, в зоне узла колебаний второй измерительной трубы, а также в зоне узла колебаний шестой измерительной трубы. Кроме того, аналогичным образом, и третий соединительный элемент второго типа установлен как на проходящем между третьим соединительным элементом первого типа и четвертым соединительным элементом первого типа трубном фрагменте третьей измерительной трубы 18, так и на проходящем между седьмым соединительным элементом первого типа и восьмым соединительным элементом первого типа трубном фрагменте седьмой измерительной трубы 18 - в данном случае, в частности, в зоне узла колебаний третьей измерительной трубы, а также в зоне узла колебаний седьмой измерительной трубы, а также четвертый соединительный элемент второго типа установлен как на проходящем между третьим соединительным элементом первого типа и четвертым соединительным элементом первого типа трубном фрагменте четвертой измерительной трубы 18, так и на проходящем между седьмым соединительным элементом первого типа и восьмым соединительным элементом первого типа трубном фрагменте восьмой измерительной трубы 18 - в данном случае, в частности, в зоне узла колебаний четвертой измерительной трубы, а также в зоне узла колебаний восьмой измерительной трубы.
В случае необходимости - к примеру, когда измерительный датчик предусмотрен для измерения экстремально горячих сред или для измерения в условиях применения с колеблющимися в широких пределах рабочими температурами, к примеру, вследствие повторно осуществляемых по месту процессов очистки измерительного датчика («cleaning in process», «sterilizing in process» и т.д.) и, поэтому, могут ожидаться заметные термические удлинения измерительных труб - соединительные элементы второго типа могут быть осуществлены далее таким образом, что они удлиняются, в основном, в той же мере, что и, соответственно, соединенные ими измерительные трубы и/или, что они, по меньшей мере, в отношении усилий, которые в направлении проходящей через наивысшие точки обеих соединенных друг с другом посредством соответствующего соединительного элемента второго типа измерительных труб, к примеру, совпадают с упомянутой воображаемой основной осью H, или параллельной ей линией действия, в достаточной мере гибки. Это может быть реализовано, к примеру, посредством соответствующим образом сформированного в соответствующем соединительном элементе второго типа - к примеру, проходящего, в основном, перпендикулярно к вышеуказанной линии действия - шлица. В альтернативном варианте или в дополнение к сформированным в соединительных элементах шлицам в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения каждый из двух соединительных элементов второго типа, не в последнюю очередь, с целью достижения достаточной гибкости в направлении воображаемой основной оси H и, как очевидно также на основании совместного обзора фиг. 4a, 4b, 5a, 5b, осуществлен изогнутым. Поэтому, в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения, не в последнюю очередь также с целью обеспечения возможности упругих деформаций соответствующего соединительного элемента второго типа вследствие противофазных относительных перемещений, соответственно, соединенных с ним двух измерительных труб, и/или с целью минимизации или предотвращения вызванных термически обусловленными изменениями длины соответствующего соединительного элемента и/или, соответственно, соединенных с ним двух измерительных труб, механических напряжений, каждый из четырех - осуществленных в данном случае, в основном, стержнеобразными или пластинчатыми - соединительных элементов второго типа, соответственно, по меньшей мере, частично, к примеру, в основном, по форме дуги окружности, изогнут. В результате обеспечена, таким образом, также возможность незначительного изменения относительного расстояния, к примеру, вследствие термически обусловленного удлинения, между измерительными трубами, и притом в условиях дальнейшего предотвращения оказывающего существенное воздействие на характер колебаний системы труб повышения механических напряжений.
1
2
3
4
В случае необходимости, к примеру, с целью дальнейшего улучшения отделения собственных частот и/или с целью дальнейшего усиления механического соединения измерительных труб, может быть использовано, разумеется, и более четырех таких соединительных элементов второго типа, к примеру, как пояснено на фиг. 3a, 3b, 4a, 4b, 4c и 4d, двенадцать таких соединительных элементов второго типа или - не в последнюю очередь, для упомянутого случая, когда должен быть возбужден режим колебаний второго типа - к примеру, также лишь восемь таких соединительных элементов второго типа, причем тогда, в сравнении с вышеупомянутым вариантом с двенадцатью соединительными элементами второго типа, соответственно, представленные на фиг. 3a, 3b, 4a, 4b, 4c и 4d центральные соединительные элементы 25, 25, 25 и 25 опущены и, таким образом, используются лишь четыре расположенных со стороны впуска, а также четыре расположенных со стороны выпуска соединительных элемента второго типа.
1
2
3
4
5
6
7
8
18
18-II
18
18-II
1
2
3
4
5
6
7
8
18-II
11
18-II
11
19
18-II
19
18-II
19
19
18-II
Для создания максимально компактного измерительного датчика с достаточно хорошим качеством колебаний и высокой чувствительностью при максимально небольшом падении давления в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения измерительные трубы 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18, в согласовании с упомянутой полезной колебательной длиной, рассчитаны таким образом, что отношение калибра к колебательной длине D/L измерительного датчика, определенное посредством соотношения калибра D первой измерительной трубы и полезной колебательной длины L первой измерительной трубы, составляет более 0,03, в частности более 0,05 и/или менее 0,15. В альтернативном варианте или в дополнение к этому, в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения измерительные трубы 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18, в согласовании с упомянутой выше установочной длиной L11 измерительного датчика, рассчитаны таким образом, что отношение колебательной длины к установочной длине L/L измерительного датчика, определенное посредством соотношения полезной колебательной длины L первой измерительной трубы и установочной длины L измерительного датчика, составляет более 0,55, в частности более 0,6, и/или менее 1,5. В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения датчики колебаний, в согласовании с полезной колебательной длиной, расположены в измерительном датчике таким образом, что отношение измерительной длины к колебательной длине L/L измерительного датчика, определенное посредством соотношения упомянутой измерительной длины L измерительного датчика и полезной колебательной длины L первой измерительной трубы, составляет более 0,3, в частности более 0,4 и/или менее 0,95. Впрочем, измерительная длина L и/или отношение измерительной длины к колебательной длине L/L могут быть, кроме того, более точно вполне определены и в соответствии с предложенными в WO-A 2011/009683 или в WO-A 2011/009684 критериями для определения оптимальных измерительных длин или оптимальных соотношений измерительной длины и колебательной длины для измерительного датчика вибрационного типа.
18
11
18
2
1
1
2
1
2
Для дальнейшего уменьшения противодействующего протекающей среде аэродинамического сопротивления со стороны измерительного датчика, даже при наличии компактной конструкции и высокой чувствительности, в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения отношение калибра к номинальному внутреннему диаметру D/D измерительного датчика, определенное посредством соотношения калибра D первой измерительной трубы и соответствующего калибру трубопровода, по ходу которого должен быть вставлен измерительный датчик номинального внутреннего диаметра измерительного датчика, выбрано более 0,21, к примеру, за счет использования - к примеру, воронкообразных - разделителей 20, 20 потока с сужающимися в направлении соответствующего конца измерительного датчика, и, таким образом, соответственно, в направлении к присоединенному трубопроводу, внутренними каналами, и/или выбрано менее 0,4, в частности, менее 0,35. В альтернативном варианте или в дополнение к этому, аэродинамическое сопротивление измерительного датчика может быть далее уменьшено посредством того, что, как схематично представлено на фиг. 7, в первом разделителе 20 потока и/или во втором разделителе 20 потока, соответственно, между соответствующими проточными отверстиями установлен, соответственно, в частности, конусообразный или параболоидообразный проточной корпус 21 или 21.
11
11
18-II
11
1
2
4
5
6
7
8
Для уменьшения возможной чувствительности измерительного датчика на давление в поперечном направлении, не в последнюю очередь, даже при максимально высоком отношении номинального внутреннего диаметра к установочной длине D/L более 0,1 и максимально низком отношении колебательной длины к установочной длине L/L менее 1,5 в предпочтительном варианте на измерительных трубах могут применяться далее кольцеобразные армирующие элементы, из которых каждый установлен точно на одной из измерительных труб 18, 18, 183, 18, 18, 18, 18, 18 таким образом, что обхватывает ее вдоль одной из ее, в частности, проходящих по кругу воображаемых линий периферии, см. для этого также упомянутый выше документ US-B 6920798. В частности, преимуществом при этом может являться, если на каждой из измерительных труб установлено по меньшей мере четыре таких, в частности, конструктивно аналогичных элемента. Армирующие элементы могут быть при этом, к примеру, таким образом установлены в измерительном датчике 11, что два установленных на одной и той же измерительной трубе соседних армирующих элемента имеют зазор относительно друг от друга, который составляет по меньшей мере 70% наружного диаметра указанной измерительной трубы, максимально, однако, 150% того же наружного диаметра трубы. В качестве особо подходящего выявил себя при этом обоюдный зазор между соседними армирующими элементами, значение которого лежит в пределах от 80% до 120% наружного диаметра соответствующей измерительной трубы.
n
n
За счет использования восьми, вместо двух, как ранее, изогнутых измерительных труб, по которым параллельно протекает текучая среда, возможно экономичным образом изготавливать измерительные датчики описанного типа и для большого процента массового расхода или с большими номинальными внутренними диаметрами, много более 250 мм, с одной стороны, с точностью измерения свыше 99,8% при приемлемом падении давления, в частности, менее 3 бар, а, с другой стороны, удерживать установочные габариты, а также собственную массу таких измерительных датчиков в таких границах, что, несмотря на большой номинальный внутренний диаметр, изготовление, транспортировка, монтаж, а также эксплуатация могут быть осуществлены все еще экономически рентабельно. В частности, за счет реализации поясненных ранее, усовершенствующих изобретение, мероприятий - по отдельности или в сочетании друг с другом - измерительные датчики обсуждаемого типа, даже при больших номинальных внутренних диаметрах, могут быть осуществлены таким образом и рассчитаны таким образом, что определенное посредством соотношения упомянутой собственной массы измерительного датчика и общей массы системы труб отношение масс измерительного датчика можно удерживать на уровне менее 3, в частности менее 2,5. Впрочем, специалист может легко обнаружить, что система труб, в случае необходимости, также при сохранении ее четырехкратной симметрии вращения вокруг упомянутой, воображаемой продольной оси L или вокруг основной оси потока, соответствующим образом может быть дополнена другими 2 измерительными трубами, в частности, также другими 8·n (n≥1, 2, 3, 4 …) и, соответственно, также разделители потока, соответственно, другими 2 (или 8·n) проточными отверстиями, к примеру, с целью дальнейшего повышения чувствительности и/или с целью выполнения дополнительных задач. Указанные дополнительные измерительные трубы или проточные отверстия могут располагаться при этом, к примеру, также вдоль как бы огибающей представленную здесь систему труб, концентрической воображаемой огибающей поверхности.