Патент на изобретение №2295120

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВИБРАЦИОННОГО ТИПА

(57) Реферат:

Изобретение предназначено для использования в вискозиметре. Преобразователь содержит прямую измерительную трубу для протекания жидкости, сообщенную с трубопроводом через впускной и выпускной патрубки, и сенсорное устройство. Для создания сил сдвига в жидкости в измерительной трубе при работе возбуждают крутильные колебания вокруг ее воображаемой продольной оси. На измерительной трубе зафиксирован гаситель крутильных колебаний, выполненный с возможностью колебаний, по меньшей мере, частично внефазно с совершающей крутильные колебания измерительной трубой и имеющий часть со стороны впуска и часть со стороны выпуска. Изобретение при сравнительно небольшой массе обеспечивает динамическую балансировку в широком диапазоне плотности жидкости. 20 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к измерительному преобразователю вибрационного типа, предназначенному, в частности, для использования в вискозиметре, вискозиметре/плотномере или вискозиметре/массовом расходомере.

Для определения вязкости протекающей в трубопроводе жидкости нередко используют такие измерительные приборы, которые посредством содержащего, по меньшей мере, одну сообщенную с трубопроводом измерительную трубу измерительного преобразователя вибрационного типа и подключенной к нему управляюще-обрабатывающей электроники вызывают в жидкости силы сдвига или же трения и, исходя из них, вырабатывают представляющий вязкость измерительный сигнал.

Так, например, в US-A 4524610, US-A 5253533, US-A 6006609 и ЕР-А 1158289 описаны «ин-лайн»-вискозиметры, т.е. устанавливаемые в проводящем жидкость трубопроводе вискозиметры, соответственно, с измерительным преобразователем вибрационного типа, который реагирует на вязкость протекающей в трубопроводе жидкости и содержит:

– единственную прямую, вибрирующую при работе измерительную трубу для протекания жидкости, которая через входящий со стороны впуска впускной патрубок и через выходящий со стороны выпуска выпускной патрубок сообщена с трубопроводом;

– устройство возбуждения, которое возбуждает в измерительной трубе при работе, по меньшей мере, частично крутильные колебания вокруг соосной с измерительной трубой колебательной оси;

– сенсорное устройство для локальной регистрации вибраций измерительной трубы.

Прямые измерительные трубы вызывают, как известно, при возбуждении крутильных колебаний вокруг соосной с измерительной трубой колебательной оси силы сдвига в протекающей жидкости, в результате чего у крутильных колебаний отбирается и диссипируется в жидкости колебательная энергия. За счет этого происходит гашение крутильных колебаний измерительной трубы, для сохранения которых, следовательно, к измерительной трубе должна подаваться дополнительная энергия возбуждения. Можно подходящим образом измерить подведенную энергию возбуждения и на ее основе определить вязкость жидкости.

Обычно в измерительных трубах, подобных установленным, например, во встроенных вискозиметрах измерительным преобразователям, при работе возбуждают мгновенную резонансную частоту основной моды крутильных колебаний, в частности при амплитуде колебаний, отрегулированной до постоянной. Далее принято возбуждать в измерительных трубах для измерения вязкости одновременно или в качестве альтернативы крутильной моде изгибные колебания вдоль колебательной оси, а именно обычно также резонансную частоту основной моды изгибных колебаний (US-A 4524610). Поскольку эта изгибная резонансная частота зависит, в частности, также от мгновенной плотности жидкости, посредством таких измерительных приборов, помимо вязкости, можно измерять также плотность протекающих в трубопроводах жидкостей.

Использование прямых, вибрирующих описанным выше образом измерительных труб для измерения вязкости обладает по сравнению с измерением вязкости согнутыми измерительными трубами, как известно, тем преимуществом, что практически по всей длине измерительной трубы в жидкости создаются силы сдвига, в частности также с большой глубиной проникновения в радиальном направлении, и, тем самым, может быть достигнута очень высокая чувствительность измерительного преобразователя к измеряемой вязкости. Далее преимущество состоит, например, и в том, что они с высокой надежностью могут быть без остатка опорожнены практически в любом положении монтажа, в частности также после произведенной в потоке очистки. Кроме того, такие измерительные трубы по сравнению, например, с согнутой П- или спиралеобразно измерительной трубой существенно проще и соответственно рентабельнее в изготовлении.

По сравнению с предложенным измерительным преобразователем существенный недостаток описанных выше измерительных преобразователей состоит в том, что при измерении посредством измерительной трубы и имеющегося при случае корпуса преобразователя от измерительного преобразователя на присоединенный трубопровод могут передаваться крутильные колебания, что может привести к изменению калиброванной нулевой точки и, тем самым, к неточностям результата измерения. Кроме того, отвод колебательной энергии в окружающее измерительный преобразователь пространство может привести к значительному снижению кпд и, возможно, также к уменьшению соотношения сигнал/шум в измерительном сигнале.

Задача изобретения состоит, поэтому, в создании измерительного преобразователя вибрационного типа, в частности, для визкозиметра, который даже при использовании лишь единственной, в частности прямой, измерительной трубы при работе динамически хорошо сбалансирован в широком диапазоне плотности жидкости и который, тем не менее, имеет сравнительно небольшую массу.

Для решения поставленной задачи измерительный преобразователь вибрационного типа для протекающей в трубопроводе жидкости содержит вибрирующую при работе с заданной частотой колебаний измерительную трубу для протекания жидкости, воздействующее на измерительную трубу для обеспечения ее вибрирования устройство возбуждения, сенсорное устройство для регистрации вибраций измерительной трубы и фиксированный на измерительной трубе гаситель крутильных колебаний. Измерительная труба сообщена с трубопроводом через входящий во впускной конец измерительной трубы впускной патрубок и входящий в выпускной конец измерительной трубы выпускной патрубок. Преимущественно для создания сил сдвига в жидкости измерительная труба при работе измерительного преобразователя совершает, по меньшей мере, временно крутильные колебания вокруг своей воображаемой продольной оси с мгновенной частотой. Для уменьшения или предотвращения отбора колебательной энергии из измерительного преобразователя в присоединенный трубопровод гаситель крутильных колебаний при работе, по меньшей мере, частично заставляют колебаться внефазно с совершающей крутильные колебания измерительной трубой.

Согласно первому предпочтительному выполнению изобретения вибрирующий гаситель крутильных колебаний приводится только измерительной трубой.

Согласно второму предпочтительному выполнению изобретения гаситель крутильных колебаний фиксирован на измерительной трубе с впускной и выпускной сторон.

Согласно третьему предпочтительному выполнению изобретения гаситель крутильных колебаний имеет собственную частоту крутильных колебаний, которая больше 0,8-кратного значения частоты колебаний измерительной трубы.

Согласно четвертому предпочтительному выполнению изобретения гаситель крутильных колебаний имеет собственную частоту крутильных колебаний, которая меньше 1,2-кратного значения частоты колебаний измерительной трубы.

Согласно пятому предпочтительному выполнению изобретения гаситель крутильных колебаний образован частичным гасителем с впускной стороны и частичным гасителем с выпускной стороны.

Согласно шестому предпочтительному выполнению изобретения измерительный преобразователь содержит корпус, связанный с измерительной трубой с впускной и выпускной сторон.

Согласно седьмому предпочтительному выполнению изобретения гаситель крутильных колебаний содержит, в частности, соосный с измерительной трубой ответный вибратор, фиксированный на измерительной трубе с впускной и выпускной сторон.

Согласно восьмому предпочтительному выполнению изобретения на измерительной трубе предусмотрены дополнительные массы.

Основная идея изобретения состоит в том, чтобы выработанные совершающей крутильные колебания измерительной трубой крутящие моменты динамически компенсировать за счет вырабатывания максимально одинаковых по величине ответных крутящих моментов приводимым, в частности, только измерительной трубой закручивающимся гасителем крутильных колебаний.

Одно преимущество изобретения состоит в том, что измерительный преобразователь, несмотря на возможные, обусловленные эксплуатацией изменения плотности и/или вязкости жидкости, простым образом сбалансирован так, что присоединенный трубопровод можно в значительной степени изолировать от внутренних крутящих моментов. Измерительный преобразователь, согласно изобретению, отличается далее тем, что благодаря этому конструктивно очень простому устранению связи колебаний он может быть выполнен, во-первых, очень компактным, а во-вторых, очень легким.

Ниже изобретение и его другие преимущества поясняются с помощью примера выполнения, изображенного на чертежах. Одинаковые детали обозначены одинаковыми ссылочными позициями. В случае, если это служит для наглядности, уже упомянутые ссылочные позиции на последующих фигурах опущены.

Чертежи представляют:

– фиг.1 – устанавливаемый в трубопроводе измерительный прибор для измерения вязкости протекающей в трубопроводе жидкости;

– фиг.2 – пример выполнения пригодного для измерительного прибора на фиг.1 измерительного преобразователя вибрационного типа при виде сбоку в перспективе;

– фиг.3 – измерительный преобразователь на фиг.2 в разрезе при виде сбоку;

– фиг. 4 – измерительный преобразователь на фиг.2 в первом сечении;

– фиг.5 – измерительный преобразователь на фиг.2 во втором сечении;

– фиг.6 – другой пример выполнения пригодного для измерительного прибора на фиг.1 измерительного преобразователя вибрационного типа в разрезе при виде сбоку;

– фиг.7а, b – схематично линии изгиба измерительной трубы и ответного вибратора, вибрирующих в продольной моде изгибных колебаний.

На фиг.1 изображен устанавливаемый в трубопроводе (не показан) измерительный прибор для измерения вязкости протекающей в трубопроводе жидкости. Кроме того, измерительный прибор предназначен также предпочтительно для измерения массового расхода и/или плотности жидкости. Измерительный прибор содержит измерительный преобразователь вибрационного типа, обтекаемый при работе измеряемой жидкостью. На фиг.2-6 схематично изображены соответствующие примеры выполнения таких измерительных преобразователей вибрационного типа.

Для протекания жидкости измерительный преобразователь содержит, в частности, единственную, в основном, прямую измерительную трубу 10, которая, совершая при работе, по меньшей мере, временно крутильные колебания вокруг своей продольной оси, повторно упруго деформируется.

Для протекания жидкости измерительная труба 10 через входящий с впускной стороны впускной патрубок 11 и входящий с выпускной стороны выпускной патрубок 12 присоединена к подводящему и отводящему жидкость трубопроводам (не показаны). Измерительная труба 10, впускной 11 и выпускной 12 патрубки ориентированы по отношению друг к другу и к воображаемой продольной оси L измерительной трубы максимально соосно и выполнены предпочтительным образом за одно целое, так что для их изготовления может служить, например, единственная трубчатая заготовка; в случае необходимости измерительная труба 10 и патрубки 11, 12 могут быть изготовлены также из отдельных, впоследствии соединенных, например сваренных, заготовок. Для изготовления измерительной трубы 10 может применяться практически любой из обычных для таких измерительных преобразователей материалов, например сталь, титан, цирконий и т.д.

В случае если измерительный преобразователь следует смонтировать на трубопроводе разъемно, на впускном 11 и выпускном 12 патрубках отформовывают предпочтительно соответственно первый 13 и второй 14 фланцы; в случае необходимости впускной 11 и выпускной 12 патрубки могут быть соединены с трубопроводом также непосредственно, например сваркой или высокотемпературной пайкой.

Далее, как схематично показано на фиг.1, на впускном 11 и выпускном 12 патрубках фиксирована внешняя несущая система 100, которая предпочтительно может быть выполнена также в виде размещающего в себе или охватывающего измерительную трубу 10 корпуса преобразователя (фиг.1 и 3).

Для того чтобы создать в жидкости соответствующие вязкости силы трения, в измерительной трубе 10 при работе, по меньшей мере, временно возбуждают крутильные колебания, в частности в диапазоне естественной резонансной частоты крутильных колебаний, с возможностью ее скручивания, в основном, в соответствии с естественной формой крутильных колебаний вокруг ее продольной оси L (US-A 4524610, US-A 5253533, US-A 6006609 или ЕР-А 1158289).

Предпочтительно крутильные колебания возбуждают в измерительной трубе 10 при работе с частотой f_excT, которая максимально точно соответствует естественной резонансной частоте той основной собственной моды, при которой измерительная труба 10, в основном, равнонаправленно закручивается по всей своей длине. Естественная резонансная частота этой основной собственной моды крутильных колебаний может составлять у служащей в качестве измерительной трубы 10 трубы из специальной стали с условным проходом 20 мм, толщиной стенки около 1,2 мм и длиной около 350 мм, а также с возможными надстройками (см. ниже), например, 1500-2000 Гц.

Согласно одному предпочтительному варианту изобретения, дополнительно к крутильным колебаниям, в частности одновременно с ними, в измерительной трубе 10 при работе измерительного преобразователя возбуждают изгибные колебания так, что она продольно изгибается в соответствии с естественной первой формой изгибных колебаний. Предпочтительно изгибные колебания возбуждают в измерительной трубе 10 с частотой f_excB, которая максимально точно соответствует самой низкой естественной резонансной частоте изгибных колебаний измерительной трубы 10, так что, следовательно, вибрирующая, но не обтекаемая жидкостью измерительная труба 10, как схематично показано на фиг.7а, b, изгибается, в основном, симметрично средней оси, перпендикулярной ее продольной оси, и имеет при этом единственную выпучину колебаний. Эта самая низкая резонансная частота изгибных колебаний может составлять, например, у служащей в качестве измерительной трубы 10 трубы из специальной стали с условным проходом 20 мм, толщиной стенки около 1,2 мм и длиной около 350 мм, а также с возможными надстройками, например, 850-900 Гц.

В случае если жидкость протекает в трубопроводе и, тем самым, массовый расход m отличается от нуля, совершающая изгибные колебания измерительная труба 10 создает в протекающей жидкости силы Кориолиса. Они, в свою очередь, действуют обратно на измерительную трубу 10 и вызывают дополнительную, регистрируемую датчиками деформацию (не показана) измерительной трубы 10, согласно второй естественной форме изгибных колебаний, копланарно наложенной на первую форму изгибных колебаний. Мгновенное проявление деформации измерительной трубы 10 зависит при этом, в частности в отношении ее амплитуд, также от мгновенного массового расхода m. В качестве второй формы изгибных колебаний, так называемой моды Кориолиса, могут служить, например, как это принято у подобных измерительных преобразователей, антисимметричные формы изгибных колебаний с двумя или четырьмя выпучинами.

Для создания механических колебаний измерительной трубы 10 измерительный преобразователь содержит далее, в частности электродинамическое, устройство 40 возбуждения. Оно служит для того, чтобы введенную управляющей электроникой (не показана) энергию Е_ехс возбуждения, например с помощью отрегулированного тока и/или отрегулированного напряжения, преобразовать в воздействующий на измерительную трубу 10, например, импульсно или гармонически, и упруго деформирующий ее описанным выше образом момент М_exc возбуждения и, при необходимости, в действующую продольно силу возбуждения. Момент М_ехс возбуждения может быть при этом, как схематично показано на фиг.4 или 6, двунаправленным или же однонаправленным и настроен известным специалисту образом, например посредством схемы регулирования тока и/или напряжения, в отношении амплитуды, а например, посредством фазорегулирующего контура – в отношении частоты. На основе энергии Е_ехс возбуждения, требуемой для сохранения крутильных колебаний и, при необходимости, также изгибных колебаний измерительной трубы 10, можно известным специалисту образом определить вязкость жидкости (US-A 4524610, US-A 5253533, US-A 6006609 или ЕР-А 1158289).

В качестве устройства 40 возбуждения может служить, например, простое устройство с закрепленной на корпусе 100 преобразователя цилиндрической катушкой возбуждения, через которую при работе протекает соответствующий ток возбуждения, и, по меньшей мере, частично погружающимся в катушку возбуждения постоянно-магнитным якорем, который фиксирован снаружи на измерительной трубе 10 эксцентрично, в частности посередине. Далее устройство 40 возбуждения может быть реализовано также посредством одного или нескольких электромагнитов (US-A 4524610).

Для обнаружения колебаний измерительной трубы 10 может использоваться, например, принятое для подобных измерительных преобразователей сенсорное устройство, у которого известным специалисту образом посредством, по меньшей мере, одного первого датчика 51, преимущественно также посредством второго датчика 52, регистрируют движения измерительной трубы 10, в частности с впускной и выпускной сторон, и преобразуют в соответствующие сигналы S₁, S₂. В качестве датчиков 51, 52 могут использоваться, например, как это схематично показано на фиг.2, 3 или 5, относительно измеряющие колебания электродинамические датчики скорости или же электродинамические датчики перемещения или датчики ускорения. Вместо электродинамических сенсорных устройств для обнаружения колебания измерительной трубы 10 могут служить также сенсорные устройства, измеряющие посредством резистивных или пьезоэлектрических тензометров, или оптоэлектронные сенсорные устройства.

Как уже сказано, крутильные колебания гасятся, с одной стороны, за счет желательной и, в частности в целях измерения вязкости, зарегистрированной датчиками энергоотдачи жидкости. С другой же стороны, у вибрирующей измерительной трубы 10 колебательную энергию можно отобрать также за счет того, что колебания возбуждают и в механически связанных с ней деталях, например корпусе 100 преобразователя или присоединенном трубопроводе. В то время как энергоотдачу корпусу 100, хотя и нежелательную, можно было бы калибровать, по меньшей мере, энергоотдача окружающему измерительный преобразователь пространству, в частности трубопроводу, происходит, однако, практически невоспроизводимым больше или даже не определяемым заранее образом.

В целях подавления такой отдачи энергии крутильных колебаний окружающему пространству измерительный преобразователь содержит далее гаситель 60 крутильных колебаний, фиксированный на измерительной трубе 10 с впускной и выпускной сторон. Гаситель 60 крутильных колебаний служит, согласно изобретению, для того, чтобы, по меньшей мере, частично поглощать энергию крутильных колебаний, отданную закручивающейся вокруг своей продольной оси L измерительной трубой 10, и удерживать ее от окружающего измерительный преобразователь пространства, в частности от присоединенного трубопровода. Для этого гаситель крутильных колебаний, по меньшей мере, одной из своих резонансных частот крутильных колебаний, например самой низкой, максимально согласован с частотой f_excT крутильных колебаний, с которой измерительную трубу 10 при работе заставляют преимущественно колебаться. Таким образом, можно достичь того, что гаситель 60 крутильных колебаний, по меньшей мере, частично будет совершать крутильные колебания, лежащие внефазно, в частности противофазно, крутильным колебаниям измерительной трубы 10.

Кроме того, гаситель 60 крутильных колебаний может быть согласован с измерительной трубой 10 и фиксирован на ней так, что впускной 11 и выпускной 12 патрубки даже при совершающем крутильные колебания гасителе 60 крутильных колебаний будут в значительной степени удерживаться от напряжений кручения.

Использование такого гасителя 60 крутильных колебаний основано, в частности, на том факте, что заставляемая колебаться описанным выше образом измерительная труба 10 имеет, по меньшей мере, одну резонансную частоту крутильных колебаний, которая в противоположность, например, резонансным частотам ее изгибных колебаний лишь в очень малой степени коррелирована с плотностью или вязкостью жидкости и, тем самым, может поддерживаться вполне постоянной при работе. В соответствии с этим подобный гаситель крутильных колебаний уже заранее может быть согласован, по меньшей мере, одной из своих резонансный частот крутильных колебаний сравнительно точно с ожидаемой при работе резонансной частотой крутильных колебаний измерительной трубы 10. По меньшей мере, в описанном выше случае, когда устройство 40 возбуждения соединено с измерительной трубой 10 и корпусом 100 преобразователя, вибрирующий гаситель крутильных колебаний приводится непосредственно, а именно практически исключительно, измерительной трубой 10.

Как показано на фиг.6, гаситель 60 крутильных колебаний содержит, согласно предпочтительному выполнению изобретения, первое вращающееся массовое тело 61А с заданным моментом инерции, которое через первое вращающееся пружинящее тело 61В с заданной вращательной жесткостью связано с измерительной трубой 10, а также второе вращающееся массовое тело 62А с заданным моментом инерции, которое через второе вращающееся пружинящее тело 62В с заданной вращательной жесткостью также связано с измерительной трубой 10. Вращающиеся массовые тела 61А, 62А могут быть изготовлены, например, из толстостенных коротких металлических колец соответствующей массы, тогда как в качестве вращающихся пружинящих тел 61В, 62В могут служить, например, короткие, сравнительно тонкостенные отрезки металлических труб, длина, толщина стенки и сечение которых выбраны с возможностью достижения требуемой вращательной жесткости.

В показанном здесь случае, когда оба вращающихся тела 61, 62А, расположенных, в частности, симметрично середине измерительной трубы 10, соединены между собой нежестко, в частности отделены друг от друга, гаситель 60 крутильных колебаний образован практически первым 61 с впускной стороны и вторым 62 с выпускной стороны частичными гасителями. В случае необходимости оба вращающихся тела 61А, 62А могут быть дополнительно непосредственно связаны между собой жестко или упруго. В соответствии с этим в качестве вращающихся тел 61А, 62А может служить, например, также единственная труба, которая охватывает измерительную трубу 10 и фиксирована на ней посредством обоих вращающихся пружинящих тел 61В, 62В описанным выше образом. Для изготовления обоих частичных гасителей 61, 62 могут применяться при этом практически те же материалы, что и для изготовления измерительной трубы 10, например, следовательно, специальная сталь и т.п.

Обе части гасителя 61, 62, на стороне входа и выхода согласно предпочтительному выполнению изобретения, как схематично показано на фиг.7а, b, выполнены консольными и расположены в измерительном преобразователе так, что центр М₆₁ тяжести массы частичного гасителя с впускной стороны и центр М₆₂ тяжести массы части гасителя с выпускной стороны удалены от измерительной трубы 10, в частности, соосно с ней. Таким образом, посредством обеих частей гасителя 61, 62 на стороне входа и выхода могут быть получены моменты инерции масс, воздействующие на соответствующее место фиксации, а именно соответственно на впускной 11# и выпускной 12# концы измерительной трубы 10 эксцентрично, т.е. не в соответствующем центре М₆₁ и М₆₂ тяжести массы. Это имеет, в частности, то преимущество, что в случае, когда измерительную трубу 10 заставляют совершать изгибные колебания, действующие продольно силы инерции могут быть, по меньшей мере, частично компенсированы (собственная, предварительно не опубликованная международная патентная заявка РСТ/ЕР 02/02157).

Согласно одному предпочтительному усовершенствованию изобретения, для дальнейшей минимизации действующих на измерительную трубу 10 паразитных влияний гаситель 60 крутильных колебаний содержит проходящий, в основном, параллельно измерительной трубе 10 ответный вибратор 20. Наоборот, ответный вибратор 20 уменьшает также отдачу энергии крутильных колебаний присоединенному трубопроводу.

Ответный вибратор 20, как схематично показано на фиг.2 и 3, может быть выполнен трубчатым и соединен с измерительной трубой 10 на впускном 11# и выпускном 12# концах, например, так, что он, как показано на фиг.3, ориентирован, в основном, коаксиально измерительной трубе 10. В качестве материала для ответного вибратора 20 рассматриваются практически материалы, применяемые также для измерительной трубы 10, т.е. специальная сталь, титан и т.д.

У этого усовершенствования изобретения устройство 40 возбуждения, как показано на фиг.2, предпочтительным образом выполнено и расположено в измерительном преобразователе так, что оно при работе воздействует на измерительную трубу 10 и ответный вибратор 20 одновременно, в частности дифференцированно. В изображенном на фиг.4 примере выполнения устройство 40 возбуждения содержит для этого, по меньшей мере, одну первую катушку 41а возбуждения, через которую при работе, по меньшей мере, временно протекает ток возбуждения или частичный ток возбуждения и которая фиксирована на соединенном с измерительной трубой 10 рычаге 41с и через него, а также фиксированный снаружи на ответном вибраторе 20 якорь 41b дифференцированно воздействует на измерительную трубу 10 и ответный вибратор 20. Это выполнение имеет, в том числе, то преимущество, что, с одной стороны, ответный вибратор 20 и, тем самым, также корпус 100 преобразователя поддерживаются в сечении небольшими, но, тем не менее, катушка 41а возбуждения, в частности также при монтаже, легко доступна. Кроме того, другое преимущество этого выполнения устройства 40 возбуждения состоит также в том, что используемые при случае катушечные стаканы 41d, тяжестью которых, в частности при условных проходах свыше 80 мм, больше нельзя пренебрегать, также следует фиксировать на ответном вибраторе 20 и они, тем самым, не оказывают практически никакого влияния на резонансные частоты измерительной трубы 10. Здесь, однако, следует указать на то, что в случае необходимости катушка 41а возбуждения может удерживаться также ответным вибратором 20, а якорь 41b – измерительной трубой 10.

Соответствующим образом сенсорное устройство 50 может быть выполнено и расположено в измерительном преобразователе с возможностью дифференцированной регистрации вибраций измерительной трубы 10 и ответного вибратора 20. В изображенном на фиг. 5 примере выполнения сенсорное устройство 50 содержит фиксированную на измерительной трубе 10, расположенную здесь вне всех главных осей инерции сенсорного устройства 50 сенсорную катушку 51а. Сенсорная катушка 51а расположена максимально близко к фиксированному на ответном вибраторе 20 якорю 51b и магнитно связана с ним с возможностью индуктирования в сенсорной катушке переменного измерительного напряжения, на которое влияют вращательные и/или продольные, изменяющие ее относительное положение и/или ее относительное расстояние относительные движения между измерительной трубой 10 и ответным вибратором 20. Благодаря такому расположению сенсорной катушки 51а можно предпочтительным образом регистрировать одновременно как вышеназванные крутильные колебания, так и возбужденные, при необходимости, изгибные колебания. В случае необходимости сенсорная катушка 51а может быть фиксирована для этого также на ответном вибраторе 20, а связанный с ней якорь 51b – соответствующим образом на измерительной трубе 10.

В описанном выше случае, когда в измерительной трубе 10 при работе дополнительно возбуждают изгибные колебания, ответный вибратор 20 может служить также для того, чтобы динамически сбалансировать измерительный преобразователь для заранее точно определяемого, например, наиболее часто ожидаемого при работе измерительного преобразователя или также критического значения плотности жидкости с возможностью, по меньшей мере, временно полной компенсации созданных, при случае, в вибрирующей измерительной трубе 10 поперечных сил, которая тогда практически не покидает своего статического положения покоя (фиг.7а, b). В соответствии с этим в ответном вибраторе 20 при работе, как схематично показано на фиг. 7b, также возбуждают изгибные колебания, являющиеся, в основном, копланарными с изгибными колебаниями измерительной трубы 10.

Согласно одному предпочтительному выполнению изобретения, самая низкая резонансная частота крутильных колебаний гасителя 60 не выше 1,2-кратного значения резонансной частоты крутильных колебаний измерительной трубы 10. Согласно другому предпочтительному выполнению изобретения, самая низкая резонансная частота крутильных колебаний гасителя 60 не ниже 0,8-кратного значения резонансной частоты крутильных колебаний измерительной трубы 10.

Согласно другому предпочтительному выполнению изобретения, ответный вибратор 20 имеет самую низкую резонансную частоту f₂₀ крутильных колебаний, отличающуюся от соответствующей самой низкой резонансной частоты f_{61, 62} крутильных колебаний частей гасителя 61, 62, на стороне входа и выхода. Преимущественно резонансная частота f₂₀ крутильных колебаний ответного вибратора 20 настроена при этом так, что она, в основном, равна частоте f_excT крутильных колебаний, с которой измерительную трубу 10 возбуждают при работе. Это приводит к тому, что измерительная труба 10 и ответный вибратор 20 совершают крутильные колебания внефазно по отношению друг к другу, а именно, в основном, противофазно. Предпочтительным образом ответный вибратор 20 имеет, по меньшей мере, в этом случае аналогичную или одинаковую с измерительной трубой 10 крутильную жесткость или крутильную упругость. Однако оказалось также предпочтительным настроить резонансные частоты f_{61, 62} крутильных колебаний обоих частей гасителя 61, 62, на стороне входа и выхода так, чтобы они были, в основном, равны частоте f_excT крутильных колебаний. В этом случае резонансная частота f₂₀ крутильных колебаний ответного вибратора 20 выбрана преимущественно так, что она лежит ниже или выше ожидаемой частоты f_excT крутильных колебаний.

В случае необходимости ответный вибратор 20, как это раскрыто, например, также в US-A 5969265, ЕР-А 317340 или WO-A 0014485, может быть составным или реализован в виде двух отдельных частичных ответных вибраторов, фиксированных на измерительной трубе 10 с впускной и выпускной сторон (фиг.6). В частности, в том случае, когда служащий практически в качестве внутренней несущей системы ответный вибратор 20 образован частичными ответными вибраторами 20 с впускной и выпускной сторон, внешняя несущая система 100 также может быть выполнена составной из частичных систем с впускной и выпускной сторон.

Согласно другому предпочтительному усовершенствованию изобретения, предусмотрены далее, как схематично показано на фиг.3, уравновешивающие балансиры 101, 102, которые, будучи фиксированы на измерительной трубе 10, обеспечивают точную настройку резонансных частот ее крутильных колебаний и, тем самым, например, также улучшенное согласование с обработкой сигналов. В качестве уравновешивающих балансиров 101, 102 могут служить, например, надетые на измерительную трубу 10 металлические кольца или фиксированные на ней металлические пластины.

Согласно другому предпочтительному усовершенствованию изобретения, в ответном вибраторе 20, как схематично показано на фиг.3, выполнены пазы 201, 202, которые простым образом обеспечивают точную настройку резонансных частот его крутильных колебаний, в частности снижение резонансных частот крутильных колебаний за счет уменьшения крутильной жесткости ответного вибратора 20. Хотя пазы 201, 202 показаны на фиг.2 или 3, в основном, одинаково распределенными в направлении продольной оси L, они могут быть вполне расположены в случае необходимости также неодинаково распределенными в направлении продольной оси L.

Как легко видеть из предшествующих пояснений, измерительный преобразователь, согласно изобретению, отличается множеством возможностей настройки, которые позволяют специалисту, в частности также после спецификации внешних или внутренних монтажных размеров, достичь с высокой точностью компенсации сил кручения, созданных при работе в измерительной трубе 10 и, при необходимости, в ответном вибраторе 20, и, тем самым, минимизировать отдачу энергии крутильных колебаний окружающему измерительный преобразователь пространству.

Формула изобретения

1. Измерительный преобразователь вибрационного типа для протекающей в трубопроводе жидкости, содержащий вибрирующую при работе с заданной частотой колебаний измерительную трубу (10) для протекания жидкости, сообщенную с трубопроводом через входящий во впускной конец (11#) измерительной трубы (10) впускной патрубок (11) и входящий в выпускной конец (12#) измерительной трубы (10) выпускной патрубок (12), причем, в частности, для создания сил сдвига в жидкости измерительная труба (10) выполнена в основном прямой и с возможностью совершения, по меньшей мере, временно крутильных колебаний вокруг своей воображаемой продольной оси (L) с мгновенной частотой f_excT, a также содержит воздействующее на измерительную трубу (10) для обеспечения ее вибрирования устройство (40) возбуждения, сенсорное устройство (50) для регистрации вибраций измерительной трубы (10) и фиксированный на измерительной трубе (10) гаситель (60) крутильных колебаний, выполненный с возможностью колебаний, по меньшей мере, частично внефазно с совершающей крутильные колебания измерительной трубой (10).

2. Преобразователь по п.1, характеризующийся тем, что гаситель (60) крутильных колебаний снабжен приводом только от вибрирующей измерительной трубы (10).

3. Преобразователь по п.1, характеризующийся тем, что гаситель (60) крутильных колебаний фиксирован на измерительной трубе (10) с впускной и выпускной сторон.

4. Преобразователь по п.1, характеризующийся тем, что гаситель (60) крутильных колебаний имеет собственную частоту крутильных колебаний, которая больше 0,8-кратного значения частоты колебаний измерительной трубы.

5. Преобразователь по п.1, характеризующийся тем, что гаситель (60) крутильных колебаний имеет собственную частоту крутильных колебаний, которая меньше 1,2-кратного значения частоты колебаний измерительной трубы.

6. Преобразователь по п.1, характеризующийся тем, что гаситель (60) крутильных колебаний имеет часть (61А, 61В) с впускной стороны и часть (62А, 62В) с выпускной стороны.

7. Преобразователь по п.5, характеризующийся тем, что резонансная частота f₆₁, f₆₂ крутильных колебаний частей гасителя (61, 62) настроена так, что она в основном равна частоте крутильных колебаний, с которой измерительную трубу (10) возбуждают при работе.

8. Преобразователь по п.1, характеризующийся тем, что его корпус (100) фиксирован на измерительной трубе (10) с впускной и выпускной сторон.

9. Преобразователь по п.1, характеризующийся тем, что на измерительной трубе (10) фиксированы дополнительные массы (101, 102).

10. Преобразователь по п.1, характеризующийся тем, что предусмотрен, в частности, соосный с измерительной трубой (10) ответный вибратор (20), фиксированный на измерительной трубе (10) с впускной и выпускной сторон.

11. Преобразователь по любому из предыдущих пп.1-10, характеризующийся тем, что в ответном вибраторе (20) выполнены пазы (201, 202).

12. Преобразователь по п.10, характеризующийся тем, что резонансная частота крутильных колебаний ответного вибратора (20) настроена так, что она в основном равна частоте крутильных колебаний, с которой измерительную трубу (10) возбуждают при работе.

13. Преобразователь по п.3, характеризующийся тем, что гаситель (60) крутильных колебаний имеет собственную частоту крутильных колебаний, которая больше 0,8-кратного значения частоты колебаний измерительной трубы.

14. Преобразователь по п.3, характеризующийся тем, что гаситель (60) крутильных колебаний имеет собственную частоту крутильных колебаний, которая меньше 1,2-кратного значения частоты колебаний измерительной трубы.

15. Преобразователь по п.3, характеризующийся тем, что гаситель (60) крутильных колебаний имеет часть (61А, 61В) с впускной стороны и часть (62А, 62В) с выпускной стороны.

16. Преобразователь по п.15, характеризующийся тем, что резонансная частота f₆₁, f₆₂ крутильных колебаний частей гасителя (61, 62) настроена так, что она в основном равна частоте крутильных колебаний, с которой измерительную трубу (10) возбуждают при работе.

17. Преобразователь по п.3, характеризующийся тем, что его корпус (100) фиксирован на измерительной трубе (10) с впускной и выпускной сторон.

18. Преобразователь по п.3, характеризующийся тем, что на измерительной трубе (10) фиксированы дополнительные массы (101, 102).

19. Преобразователь по п.3, характеризующийся тем, что предусмотрен, в частности, соосный с измерительной трубой (10) ответный вибратор (20), фиксированный на измерительной трубе (10) с впускной и выпускной сторон.

20. Преобразователь по п.19, характеризующийся тем, что в ответном вибраторе (20) выполнены пазы (201, 202).

21. Преобразователь по п.19, характеризующийся тем, что резонансная частота крутильных колебаний ответного вибратора (20) настроена так, что она в основном равна частоте крутильных колебаний, с которой измерительную трубу (10) возбуждают при работе.

22. Преобразователь по п.20, характеризующийся тем, что резонансная частота крутильных колебаний ответного вибратора (20) настроена так, что она в основном равна частоте крутильных колебаний, с которой измерительную трубу (10) возбуждают при работе.

РИСУНКИ