Измерительный узел, кронштейн датчика и кольцо трубки для вибрационной трубки
Предоставлен измерительный узел (100, 300) для вибрационной трубки (130a, 330). Измерительный узел (100, 300) содержит кронштейн (110, 310) датчика, имеющий наружную поверхность (112, 312), по существу симметричную относительно оси (S) и содержащую комплементарный участок (112c, 312c). Измерительный узел (100, 300) также содержит кольцо (120, 220, 320) трубки, имеющее наружную поверхность (122, 222, 322), содержащую комплементарный участок (122c, 222c, 322c), прикрепленный к комплементарному участку (112c, 312c) кронштейна (110, 310) датчика. Ось (S) кронштейна (110, 310) датчика находится снаружи вибрационной трубки (130a, 330), когда кольцо (120, 220, 320) трубки прикреплено к вибрационной трубке (130a, 330). Технический результат – упрощение производства и сборки. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.
Область техники, к которой относится настоящее изобретение
Описанные ниже варианты осуществления относятся к вибрационным датчикам, а более конкретно к измерительному узлу, кронштейну датчика и кольцу трубки для вибрационной трубки.
Область техники, к которой относится настоящее изобретение
Широко известны вибрационные датчики, такие как например, вибрационные плотномеры и расходомеры Кориолиса, которые используют для измерения массового расхода и другой информации, относящейся к материалам, проходящим по трубке в расходомере. Иллюстративные расходомеры Кориолиса раскрыты в патенте США 4,109,524, патенте США 4,491,025 и Re. 31,450. Эти расходомеры имеют измерительные узлы с одной или более трубками прямой или изогнутой конфигурации. Конфигурация каждой трубки, например, в массовом расходомере Кориолиса имеет набор режимов собственных колебаний, которые могут относиться к простому изгибанию, кручению или объединенному типу. Каждую трубку можно приводить в действие с колебанием в предпочтительном режиме. В отсутствии потока через расходомер движущее усилие, прикладываемое к трубке (трубкам), вызывает колебание во всех точках вдоль трубки (трубок) в идентичной фазе или с небольшим «нулевым смещением», время задержки которого измеряют при нулевом потоке.
Когда материал начинает проходить по трубке (трубкам), силы Кориолиса являются причиной разных фаз в каждой точке вдоль трубки (трубок). Например, фаза во впускном конце расходомера имеет задержку от фазы в центральном положении драйвера, тогда как фаза на выпуске опережает фазу в центральном положении драйвера. Преобразователи на трубке (трубках) создают синусоидальные сигналы, отображающие движение трубки (трубок). Сигналы, выходящие из преобразователей, обрабатывают для определения временной задержки между преобразователями. Временная задержка между двумя или более преобразователями пропорциональна массовому секундному расходу материала, проходящему по трубке (трубкам).
Измерительный электронный прибор, соединенный с драйвером, генерирует управляющий сигнал для управления драйвером, а также для определения массового секундного расхода и/или других свойств обрабатываемого материала из сигналов, получаемых из преобразователей. Драйвер может иметь одну из множества хорошо известных конфигураций; Однако в секторе производства расходомеров большой успех имеют магнит и противоположная задающая катушка. Переменный ток пропускают в задающую катушку, чтобы вызывать вибрацию трубки (трубок) с необходимой амплитудой и частотой трубки. Также в данной области известно предоставление преобразователей в виде устройства с магнитом и катушкой очень похожего на управляющее устройство.
Драйвер и измерительные преобразователи обычно соединяют с трубками, используя кронштейны. Однако кронштейны могут представлять собой сложные узлы, дорогие в изготовлении и в сборке с вибрационной трубкой. Например, некоторые кронштейны представляют собой узлы с множеством деталей, некоторые из которых съемные, которые необходимо прикреплять к вибрационной трубке, используя выравнивающие шаблоны. Другие кронштейны могут иметь более простую конструкцию, но не надежно крепятся к вибрационной трубке. Например, некоторые кронштейны могут контактировать только с цилиндрической и плоской наружной поверхностью кольца трубки в некоторой точке, а не в точках или по линии наружной поверхности. В результате паяное соединение между кронштейном и трубкой может быть неудачным вследствие относительно высоких напряжений и динамических сил в пределах места пайки или другого материала, соединяющего кронштейн с трубкой, когда трубка вибрирует или испытывает изменения внутреннего давления или температуры. Соответственно, существует потребность в измерительном узле, кронштейне датчика и кольце трубки для вибрационной трубки.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
Предоставлен измерительный узел для вибрационной трубки. Согласно варианту осуществления измерительный узел содержит кронштейн датчика, имеющий наружную поверхность, по существу симметричную относительно оси и содержащую комплементарный участок, и кольцо трубки, имеющее наружную поверхность, содержащую комплементарный участок, прикрепленный к комплементарному участку кронштейна датчика. Ось кронштейна датчика находится снаружи вибрационной трубки, когда кольцо трубки прикреплено к вибрационной трубке.
Предоставлен кронштейн датчика для вибрационной трубки. Согласно варианту осуществления кронштейн датчика имеет наружную поверхность, по существу симметричную относительно оси, при этом ось находится снаружи вибрационной трубки, когда кронштейн датчика прикреплен к кольцу трубки, которое прикреплено к вибрационной трубке. Наружная поверхность имеет комплементарный участок, выполненный с возможностью взаимодействия с одним из кольца трубки и вибрационной трубки.
Предоставлено кольцо трубки для вибрационной трубки. Согласно варианту осуществления кольцо трубки имеет наружную поверхность, по существу симметричную относительно оси, при этом ось по существу coосна с осью вибрационной трубки, когда кольцо трубки прикреплено к вибрационной трубке. Наружная поверхность имеет комплементарный участок, выполненный с возможностью взаимодействия с кронштейном датчика.
Аспекты
Согласно аспекту измерительный узел (100, 300) для вибрационной трубки (130a, 330) содержит кронштейн (110, 310) датчика, имеющий наружную поверхность (112, 312), по существу симметричную относительно оси (S) и содержащую комплементарный участок (112c, 312c), и кольцо (120, 220, 320) трубки, имеющее наружную поверхность (122, 222, 322), содержащую комплементарный участок (122c, 222c, 322c), прикрепленный к комплементарному участку (112c, 312c) кронштейна (110, 310) датчика. Ось (S) кронштейна (110, 310) датчика находится снаружи вибрационной трубки (130a, 330), когда кольцо (120, 220, 320) трубки прикреплено к вибрационной трубке (130a, 330).
Предпочтительно, один из комплементарного участка (312c) кронштейна (310) датчика и комплементарного участка (122c, 222c) кольца (120, 220) трубки содержит желобок.
Предпочтительно, один из желобка кронштейна (310) датчика по существу симметричен относительно оси (S) кронштейна (310) датчика и желобка кольца (120, 220) трубки по существу симметричен относительно оси (R) кольца (120, 220) трубки.
Предпочтительно, ось (S) кронштейна (110, 310) датчика перпендикулярна оси (T) вибрационной трубки (130a, 330).
Предпочтительно, ось (R) кольца (120, 220, 320) трубки по существу coосна с осью (T) вибрационной трубки (130a, 330).
Предпочтительно, одна из наружной поверхности (112, 212) кронштейна (110, 210) датчика и наружной поверхности (322) кольца (320) трубки имеет цилиндрическую форму.
Согласно аспекту кронштейн (110, 310) датчика для вибрационной трубки (130a, 330) имеет наружную поверхность (112, 312), по существу симметричную относительно оси (S), при этом ось (S) находится снаружи вибрационной трубки (130a, 330), когда кронштейн (110, 310) датчика прикреплен к кольцу (120, 220) трубки, которое прикреплено к вибрационной трубке (130a, 330). Наружная поверхность (112, 312) имеет комплементарный участок (112c, 312c), выполненный с возможностью взаимодействия с одним из кольца (120, 220) трубки и вибрационной трубки (130a, 330).
Предпочтительно, комплементарный участок (312c) кронштейна (310) датчика состоит из желобка, образованного в наружной поверхности (312) кронштейна (310) датчика.
Предпочтительно, желобок кронштейна (310) датчика по существу симметричен относительно оси (S) кронштейна (310) датчика.
Предпочтительно, наружная поверхность (112) имеет цилиндрическую форму.
Согласно аспекту кольцо (120, 220, 320) трубки для вибрационной трубки (130a, 330) имеет наружную поверхность (122, 222, 322), по существу симметричную относительно оси (R), при этом ось (R) по существу coосна с осью (T) вибрационной трубки (130a, 330), когда кольцо (120, 220, 320) трубки прикреплено к вибрационной трубке (130a, 330). Наружная поверхность (122, 222, 322) имеет комплементарный участок (122c, 222c), выполненный с возможностью взаимодействия с кронштейном (110, 310) датчика.
Предпочтительно, комплементарный участок (122c, 222c) кольца (120, 220) трубки содержит желобок, образованный в наружной поверхности (122, 222) кольца (120, 220) трубки.
Предпочтительно, желобок кольца (120, 220) трубки по существу симметричен относительно оси (R) кольца (120, 220) трубки.
Предпочтительно, наружная поверхность (322) имеет цилиндрическую форму.
Краткое описание фигур
Один и тот же ссылочный номер представляет один и тот же элемент на всех фигурах. Должно быть понятно, что фигуры не обязательно изображены в масштабе.
На фиг. 1 представлен вибрационный измеритель 5 согласно варианту осуществления.
На фиг. 2 и 3 представлен частичный вид в перспективе и сбоку измерительных узлов 100, 100', показанных на фиг. 1.
На фиг. 4-6 представлены виды в перспективе и в поперечном разрезе одного из колец 120 труб, показанных на фиг. 1-3.
На фиг. 7 представлен кронштейн 110 датчика, прикрепленный к вибрационной трубке 130a согласно варианту осуществления.
На фиг. 8 и 9 представлено кольцо 220 трубки согласно альтернативному варианту осуществления.
На фиг. 10 представлен измерительный узел 300 согласно альтернативному варианту осуществления.
Подробное раскрытие настоящего изобретения
На фиг. 1-10 и в последующем описании представлены конкретные примеры для пояснения специалистам в данной области, как получить и использовать наилучший режим вариантов осуществления измерительного узла, кронштейна датчика и кольца трубки для вибрационной трубки. С целью изложения принципов изобретения, некоторые традиционные аспекты были упрощены или пропущены. Специалистам в данной области будут понятны варианты этих примеров, которые попадают в объем настоящего описания. Специалистам в данной области должно быть понятно, что описанные ниже признаки можно различными способами комбинировать с образованием множества вариантов измерительного узла, кронштейна датчика и кольца трубки для вибрационной трубки. В результате описанные ниже варианты осуществления ограничены не конкретными примерами, описанными ниже, но только формулой изобретения и ее эквивалентами.
Кронштейн датчика и кольцо трубки могут быть частью измерительного узла, который прикреплен к вибрационной трубке. Кронштейн датчика может иметь наружную поверхность, которая по существу симметрична относительно оси. Ось кронштейна датчика находится снаружи вибрационной трубки. Наружная поверхность кронштейна датчика имеет комплементарный участок, который выполнен с возможностью взаимодействия с комплементарным участком вибрационной трубки или кольца трубки прикрепленного к вибрационной трубке. То есть комплементарные участки кронштейна датчика и кольца трубки или вибрационной трубки представляют собой точки или линии контакта, а не точку контакта. По аналогии с кронштейном датчика кольцо трубки также может быть по существу симметрично относительно их соответствующих осей.
Вследствие того, что наружные поверхности кронштейна датчика и кольца трубки по существу симметричны относительно их соответствующих осей, кронштейн датчика и кольцо трубки можно дешево изготавливать с тщательно регулируемыми размерами. Тщательно регулируемые размеры могут обеспечить, что комплементарные участки являются проксимальными или конгруэнтными поверхностями во время, например, пайки или другого подходящего процесса. Проксимальные или конгруэнтные поверхности могут обеспечить, что при пайке уменьшаются напряжения, уменьшая таким образом вероятность, что пайка будет неудачной. Вследствие этого, измерительный узел, кронштейн датчика и кольцо трубки могут быть менее дорогими и иметь улучшенное функциональное действие по сравнению с более сложными измерительными узлами или кронштейнами датчиков, которые контактируют с вибрационной трубкой в некоторой точке.
На фиг. 1 показан вибрационный измеритель 5 согласно варианту осуществления. Как показано на фиг. 1, вибрационный измеритель 5 содержит измерительный узел 10 и измерительный электронный прибор 20. Измерительный узел 10 реагирует на массовый секундный расход и плотность обрабатываемого материала. Измерительный электронный прибор 20 соединен с измерительным узлом 10 проводами для предоставления информации о плотности, массовом секундном расходе и температуре по пути 26, а также другой информации. Описана конструкция расходомера Кориолиса, хотя специалистам в данной области понятно, что настоящее изобретение можно реализовать на практике в виде плотномера с вибрационной трубкой, камертонного плотномера и тому подобное.
Измерительный узел 10 содержит пару коллекторов, фланцы, имеющие воротники фланцев, пару параллельных вибрационных трубок 130a, 130b, механизм 14 привода и две пары измерительных узлов 100, 100'. Вибрационные трубки 130a, 130b имеют два по существу прямых впускных колена и выпускных колена, которые сходятся друг к другу в установочных блоках вибрационных трубок. Вибрационные трубки 130a, 130b изогнуты в двух симметричных местах по своей длине и по существу параллельны по всей своей длине. Пластины-скобы могут служить для образования осей W и W', вокруг которых колеблется каждая вибрационная трубка 130a, 130b. Впускные и выпускные колена вибрационных трубок 130a, 130b неподвижно прикреплены к установочным блокам вибрационных трубок, а эти блоки, в свою очередь, неподвижно прикреплены к коллекторам 12, 12'. Это обеспечивает непрерывный закрытый путь для материала через измерительный узел 10.
Когда фланцы соединены, через впуск 11 и выпуск 11', в технологическую линию 2, которая несет обрабатываемый материал, подлежащий измерению, материал поступает во впуск 11 измерительного узла 10 через отверстие во фланце и проходит через коллектор 12 в установочный блок вибрационной трубки. Внутри коллектора 12 материал делится и направляется через вибрационные трубки 130a, 130b. При выходе из вибрационных трубок 130a, 130b обрабатываемый материал воссоединяется в один поток внутри блока и коллектора 12', а после этого направляется в выпуск 11', соединенный посредством фланца 103 в технологическую линию (на показано).
Вибрационные трубки 130a, 130b выбирают и надлежащим образом устанавливают в установочные блоки вибрационных трубок для того, чтобы иметь по существу одинаковое распределение массы, моменты инерции и модуль Юнга вокруг осей W--W и W'--W' изгиба, соответственно. Эти оси изгиба проходят через пластины-скобы. Поскольку модуль Юнга вибрационных трубок изменяется с температурой, и это изменение влияет на расчет потока и плотности, в вибрационную трубку 130a можно установить резистивный датчик температуры (RTD) для непрерывного измерения температуры вибрационной трубки 130a. Температуру вибрационной трубки 130a и, следовательно, напряжение, возникающее в RTD, для данного тока, проходящего через него, регулируют температурой материала, проходящего через вибрационную трубку 130a. Зависящее от температуры напряжение, возникающее в RTD, используют хорошо известным способом в измерительном электронном приборе 20 для компенсации изменения упругого модуля вибрационных трубок 130a вследствие любых изменений температуры вибрационной трубки. RTD можно соединить с измерительным электронным прибором 20 проводом.
Обе вибрационные трубки 130a, 130b приводят в действие с помощью механизма 14 привода в противоположных направлениях вокруг их соответствующих осей W--W и W'--W' изгиба и в так называемом первом режиме расходомера с изгибом в разных фазах. Этот механизм 14 привода может представлять собой любое одно из множества хорошо известных устройств, таких как магнит, установленный в вибрационную трубку 130a, и противоположная катушка, установленная в вибрационную трубку 130b и через которую пропускают переменный ток, чтобы вызвать вибрацию обеих вибрационных трубок 130a, 130b. Измерительный электронный прибор 20 подает подходящий управляющий сигнал по проводу 21 в механизм 14 привода.
Измерительный электронный прибор 20 принимает сигналы левого и правого датчиков, поступающих по проводам 23, 23', соответственно, из левого и правого измерительного узла 100, 100'. Измерительный электронный прибор 20 создает управляющий сигнал, поступающий по проводу 21 в механизм 14 привода, и вызывает вибрацию вибрационных трубок 130a, 130b. Измерительный электронный прибор 20 обрабатывает сигналы левого и правого датчиков для вычисления массового секундного расхода и плотности материала, проходящего через измерительный узел 10. Эта информация, наряду с другой информацией, подается измерительным электронным прибором 20 по пути 26 в виде сигнала.
Как показано, измерительные узлы 100, 100' содержат кронштейны датчиков, измерительные преобразователи, которые находятся между кронштейнами датчиков и кольцами трубок и соединены с ними. Кольца трубок прикреплены к вибрационным трубкам 130a, 130b и образуют с ними единое целое. Однако в альтернативных вариантах осуществления измерительные узлы могут не содержать кольцо трубки. Кольцо трубки и кронштейн датчика можно дешево изготавливать и они создают меньшие напряжения и динамические усилия в паяном соединении между кронштейном датчика и/или кольцом трубки и трубкой, как объяснено далее более подробно.
На ФИГ. 2 и 3 представлен частичный вид в перспективе и сбоку измерительных узлов 100, 100', показанных на фиг. 1. Как показано на фиг. 2, каждый из измерительных узлов 100, 100' содержит вибрационные трубки 130a, 130b. Каждый из измерительных узлов 100, 100' содержит кронштейны 110, 110' датчиков, прикрепленные к кольцам 120, 120' труб. Кольца 120, 120' трубок прикреплены к наружной поверхности вибрационных трубок 130a, 130b. Однако в альтернативных вариантах осуществления, таких как вариант осуществления, описанный со ссылкой на фиг. 10, кольца 120, 120' трубок можно не использовать. Вибрационные трубки 130a, 130b показаны с осями T. Оси T являются продольными осями вибрационных трубок 130a, 130b и расположены в геометрическом центре поперечного сечения каждой из вибрационных трубок 130a, 130b. электрический датчик показан на фиг. 1 с расположением между каждой парой кронштейнов 110, 110' датчиков, не показанных на фиг. 2 и 3 для ясности. Также для ясности следующее обсуждение относится к измерительному узлу 100 с левой стороны фиг. 2 и 3.
Кронштейны 110 датчиков имеют цилиндрическую форму, хотя в альтернативных вариантах осуществления можно использовать любую подходящую форму. Каждый из кронштейнов 110 датчиков содержит ось S. Ось S является осью симметрии для кронштейна 110 датчика. Например, как описано более подробно со ссылкой на фиг. 7, поверхности кронштейнов 110 датчиков по существу симметричны относительно оси S. Кроме того, ось S кронштейнов 110 датчиков находится снаружи вибрационных трубок 130a, 130b. То есть ось S не пересекается с вибрационными трубками 130a, 130b. Как показано, ось S кронштейна 110 датчика перпендикулярна оси T вибрационной трубки, хотя в альтернативных вариантах осуществления оси S, T могут иметь любое подходящее угловое взаимное расположение. Как описано со ссылкой на фиг. 7, кронштейны 110 датчиков содержат комплементарный участок, который выполнен с возможностью взаимодействия с комплементарным участком на кольце 120 трубки.
Кольца 120 трубок также имеют симметричную форму (например, осесимметричную форму) относительно оси R, которая, как можно понять из фиг. 2 и 3, соосна с осью T вибрационной трубки 130a, 130b. Ось R кольца 120 трубки является осью симметрии кольца 120 трубки. Например, как описано со ссылкой на ФИГ. 4-6, поверхности кольца 120 трубки по существу симметричны относительно оси R. Как показано, ось R кольца 120 трубки соосна с осью T вибрационной трубки, хотя в альтернативных вариантах осуществления оси R, T могут иметь любое подходящее взаимное расположение (например, параллельное, изогнутое и т.д.) и быть по существу coосными. Как описано более подробно далее со ссылкой на ФИГ. 4-6, кольца 120 трубок содержат комплементарный участок, который выполнен с возможностью взаимодействия с комплементарным участком на кронштейне 110 датчика.
Кольца 120 трубок прикреплены к наружной поверхности вибрационных трубок 130a, 130b. Хотя кольца 120 трубок прикреплены к наружной поверхности вибрационных трубок 130a, 130b, в альтернативных вариантах осуществления можно использовать кольца труб, которые являются единым целым с вибрационными трубками. Например, альтернативные вибрационные трубки могут иметь участок с более толстой стенкой по сравнению с другими участками альтернативной вибрационной трубки. В еще одном альтернативном варианте осуществления кольцом трубки может быть секция вибрационной трубки, причем секция, образующая кольцо трубки, имеет более толстые стенки, чем остальная часть вибрационной трубки. Секция, образующая кольцо трубки, может граничить с участком, образующим остальную часть вибрационной трубки.
Кольца труб
На ФИГ. 4-6 представлены виды в поперечном разрезе и в перспективе одного из колец 120 труб, показанных на фиг. 1-3. Как показано на фиг. 4-6, кольцо 120 трубки содержит ось R, которая проходит вдоль геометрического поперечного сечения кольца 120 трубки. Кольцо 120 трубки имеет наружную поверхность 122 и внутреннюю поверхность 124, которые по существу симметричны относительно оси R кольца 120 трубки. Кольцо 120 трубки можно прикрепить к вибрационной трубке 130a, 130b для того, чтобы оно составляло единое целое с вибрационной трубкой 130a, 130b. При прикреплении внутреннюю поверхность 124 соединяют (например, скрепляют, спаивают, сваривают, склеивают и т.д.) с вибрационной трубкой 130a, 130b, а наружная поверхность 122 кольца 120 трубки образует часть наружной поверхности вибрационной трубки 130a, 130b.
Наружная поверхность 122 и внутренняя поверхность 124 кольца 120 трубки имеют цилиндрические формы, хотя в альтернативных вариантах осуществления можно использовать любую подходящую форму. Например, наружная поверхность альтернативного кольца трубки может иметь овальную, шестиугольную форму и т.д., и быть по существу симметричной относительно оси R альтернативного кольца трубки. Кроме того, хотя наружная поверхность 122 является симметричной относительно оси R кольца 120 трубки, наружная поверхность 122 может иметь такие признаки, как резьба или другие признаки для другие компоненты и т.д., которые являются несимметричными. Аналогично внутренняя поверхность 124 может иметь несимметричные элементы, которые, например, взаимодействуют с вибрационной трубкой 130a, 130b.
Наружная поверхность 122 содержит первый и второй краевой участок 122a, 122b и комплементарный участок 122c. На виде в поперечном разрезе фиг. 4, первый и второй краевой участок 122a, 122b находятся на противоположных сторонах комплементарного участка 122c. То есть комплементарный участок 122c находится между и рядом с первым и вторым краевым участком 122a, 122b. Комплементарный участок 122c выполнен с возможностью взаимодействия с кронштейном 110 датчика, показанным на фиг. 1-3, тогда как первый и второй краевой участок 122a, 122b выполнены без возможности взаимодействия с кронштейном 110 датчика.
На виде в поперечном разрезе, показанном на фиг. 5, первый и второй краевой участок 122a, 122b плоские и параллельны оси R кольца 120 трубки. Однако в альтернативных вариантах осуществления первый и второй краевые участки 122a, 122b могут иметь наклоны, изгибы или другие формы. Первый и второй краевой участок 122a, 122b имеют одинаковую ширину We и толщину Te. Однако в альтернативных вариантах осуществления первый и второй краевые участки 122a, 122b могут иметь разную ширину We и/или толщину Te. Например, в альтернативных кольцах трубок ширина первого краевого участка может быть иной, чем ширина второго краевого участка. Ширина одного или обоих краевых участков может быть нулевой, так что ширину комплементарного участка определяет ширина кольца трубки. Как показано на фиг. 5, первый и второй краевой участок 122a, 122b образуют ширину Wc комплементарного участка 122c.
Как показано на фиг. 4-7, комплементарный участок 122c состоит из желобка в наружной поверхности 122 кольца 120 трубки. Комплементарный участок 122c имеет дуговой в поперечном разрезе форму, хотя в альтернативных вариантах осуществления можно использовать любую подходящую форму. Дуговая в поперечном разрезе форма является симметричной относительно оси Cs симметрии поперечного сечения кольца 120 трубки. Ось Cs симметрии поперечного сечения образуется, когда комплементарный участок 122c является симметричным вдоль оси R кольца трубки. Комплементарный участок 122c проходит по окружности вокруг наружной поверхности 122 кольца 120 трубки. Комплементарный участок 122c имеет минимальную толщину, которая совмещена с осью Cs симметрии поперечного сечения.
Кронштейн датчика
На фиг. 7 представлен кронштейн 110 датчика, прикрепленный к вибрационной трубке 130a согласно варианту осуществления. Как показано на фиг. 7, кронштейн 110 датчика прикреплен к наружной поверхности 122 кольца 120 трубки и вибрационной трубки 130a. В частности, наружная поверхность 112 кронштейна 110 датчика содержит комплементарный участок 112c, который взаимодействует с комплементарным участком 122c кольца 120 трубки. Кронштейн 110 датчика также содержит внутреннюю поверхность 114. Кронштейн 110 датчика прикрепляют к кольцу 120 трубки, используя пайку 121, проиллюстрированную в виде материала для пайки, проходящего из комплементарных участков 112c, 122c, которые находятся в контакте. Пайка 121 проходит между комплементарными участками 112c, 122c по всем точкам или линии. Пайка 121, проиллюстрированная, проходящей между комплементарными участками 112c, 122c, может иметь разные формы и может быть больше или меньше, чем показано. Ось S кронштейна 110 датчика проходит перпендикулярно оси T вибрационной трубки 130a.
Как показано на фиг. 7, трубка 130a имеет толщину tt стенки, приблизительно такую же, как толщина tr стенки кольца 120 трубки. В альтернативных вариантах осуществления можно использовать другую толщину стенки кольца трубки и/или кронштейна датчика. Общей толщиной ta стенки является сумма толщины tr, tt стенки кольца 120 трубки и вибрационной трубки 130a. То есть общая толщина ta стенки больше, чем толщина стенки tt вибрационной трубки 130a, 130b. большая толщина ta стенки может уменьшать напряжение, которое может развиваться вследствие нагрузок, таких как тепловые и сдавливающие нагрузки. большая толщина ta стенки также может уменьшать напряжение, обусловленное вибрацией датчика или другими динамическими нагрузками, которые воздействуют на кронштейн 110 датчика при вибрации вибрационных трубок 130a, 130b.
Альтернативные кольца трубок и кронштейны датчиков
На ФИГ. 8 и 9 представлено кольцо 220 трубки согласно альтернативному варианту осуществления. Как показано на фиг. 8 и 9, кольцо 220 трубки содержит ось R, которая проходит вдоль центра геометрического поперечного сечения кольца 220 трубки. Кольцо 220 трубки имеет наружную поверхность 222 и внутреннюю поверхность 224, которые по существу симметричны относительно оси R кольца 220 трубки, по аналогии с кольцом 120 трубки, описанным со ссылкой на ФИГ. 4-6. Кольцо 220 трубки можно прикрепить, например, к вибрационной трубке 130a, 130b для того, чтобы оно составляла единое целое с вибрационной трубкой 130a, 130b. При прикреплении внутреннюю поверхность 224 соединяют с вибрационной трубкой 130a, 130b, а наружная поверхность 222 кольца 220 трубки образует часть наружной поверхности вибрационной трубки 130a, 130b. Как показано, наружная поверхность 222 содержит комплементарный участок 222c.
Наружная поверхность 222 и внутренняя поверхность 224 кольца 220 трубки имеют цилиндрическую форму, хотя в альтернативных вариантах осуществления можно использовать любую подходящую форму. Кроме того, хотя наружная поверхность 222 по существу симметрична относительно оси R кольца 220 трубки, наружная поверхность 222 может иметь такие признаки, как резьба или другие признаки для других компонентов и т.д., которые являются несимметричными. Аналогично внутренняя поверхность 224 может содержать несимметричные признаки, которые, например, взаимодействуют с вибрационной трубкой 130a, 130b.
Наружная поверхность 222 кольца 220 трубки содержит первый и второй краевой участок 222a, 222b и комплементарный участок 222c. Первый и второй краевой участок 222a, 222b находятся на противоположных сторонах комплементарного участка 222c. То есть комплементарный участок 222c находится между и рядом с первым и вторым краевым участком 222a, 222b. Комплементарный участок 222c выполнен с возможностью взаимодействия с кронштейном датчика, тогда как первый и второй краевой участок 222a, 222b выполнены без возможности взаимодействия с кронштейном датчика. Кронштейн датчика, например, может иметь наружную поверхность с шестиугольным поперечным сечением, которая взаимодействует с комплементарным участком 222c.
Первый и второй краевой участок 222a, 222b плоские и параллельны оси R кольца 220 трубки. Однако в альтернативных вариантах осуществления первый и второй краевые участки 222a, 222b могут иметь наклоны, изгибы или другие формы. Первый и второй краевой участок 222a, 222b имеют одинаковую ширину We и толщину Te. Однако в альтернативных вариантах осуществления первый и второй краевые участки могут иметь разную ширину We и/или толщину Te. Например, в альтернативных кольцах труб ширина первого краевого участка может быть иной, чем ширина второго краевого участка. Ширина одного или обоих краевых участков может быть нулевой, так что ширину комплементарного участка определяет ширина кольца трубки. Первый и второй краевой участок 222a, 222b образуют ширину Wc комплементарного участка 222c.
Комплементарный участок 222c состоит из желобка в наружной поверхности 222 кольца 220 трубки. Комплементарный участок 222c имеет шестиугольную в поперечном разрезе форму, хотя в альтернативных вариантах осуществления можно использовать любую подходящую форму. Шестиугольная в поперечном разрезе форма является симметричной относительно оси Cs симметрии поперечного сечения кольца 220 трубки. Ось Cs симметрии поперечного сечения образуется, когда комплементарный участок 222c является симметричным вдоль оси R кольца 220 трубки. Комплементарный участок 222c проходит по окружности вокруг наружной поверхности 222 кольца 220 трубки. Комплементарный участок 222c имеет минимальную толщину, которая совмещена с осью Cs симметрии поперечного сечения.
На ФИГ. 10 представлен измерительный узел 300 согласно альтернативному варианту осуществления. Как показано на фиг. 10, измерительный узел 300 содержит кронштейн 310 датчика и кольцо 320 трубки. Также показана вибрационная трубка 330. Кронштейн 310 датчика прикреплен к кольцу 320 трубки. Кольцо 320 трубки прикреплено к вибрационной трубке 330. Кольцо 320 трубки имеет наружную поверхность 322, которая имеет цилиндрическую форму и симметрична относительно оси R. Как показано, ось R кольца 320 трубки соосна с осью вибрационной трубки 330, но в альтернативных вариантах осуществления может быть по существу coосна. Кронштейн 310 датчика имеет наружную поверхность 312 и внутреннюю поверхность 314, которые могут иметь такие признаки, как резьба, для соединения с датчиком или держателем магнита и тому подобное.
Наружная поверхность 312 и внутренняя поверхность 314 кронштейна 310 датчика по существу симметричны относительно оси S кронштейна 310 датчика. Ось S кронштейна 310 датчика находится снаружи вибрационной трубки 330. Ось S кронштейна 310 датчика также перпендикулярна оси T вибрационной трубки 330. Наружная поверхность 312 кронштейна 310 датчика имеет комплементарный участок 312c, который взаимодействует с комплементарным участком 322c наружной поверхности 322 кольца 320 трубки.
Наружная поверхность 312 кронштейна 310 датчика содержит первый и второй краевой участок 312a, 312b и комплементарный участок 312c. Первый и второй краевой участок 312a, 312b находятся на противоположных сторонах комплементарного участка 312c. То есть комплементарный участок 312c находится между и рядом с первым и вторым краевым участком 312a, 312b. Комплементарный участок 312c выполнен с возможностью взаимодействия с вибрационной трубкой 330, тогда как первый и второй краевой участок 312a, 312b выполнены без возможности взаимодействия с вибрационной трубкой 330.
Как показано, первый и второй краевой участок 312a, 312b плоские и параллельны оси S кронштейна 310 датчика. Однако в альтернативных вариантах осуществления первый и второй краевые участки 312a, 312b могут иметь наклоны, изгибы или другие формы. Первый и второй краевой участок 312a, 312b имеют одинаковую ширину и толщину. Однако в альтернативных вариантах осуществления первый и второй краевые участки могут иметь разную ширину и/или толщину. Например, в альтернативных кронштейнах датчиков ширина первого краевого участка может быть иной, чем ширина второго краевого участка. Ширина одного или обоих краевых участков может быть нулевой, так что ширину комплементарного участка определяет ширина кронштейна датчика. Как показано на фиг. 10, первый и второй краевой участок 312a, 312b образуют ширину комплементарного участка 312c.
Комплементарный участок 312c состоит из желобка в наружной поверхности 312 кронштейна 310 датчика. Комплементарный участок 312c имеет дуговую в поперечном разрезе форму, хотя в альтернативных вариантах осуществления можно использовать любую подходящую форму. Дуговая в поперечном разрезе форма является симметричной относительно оси симметрии кронштейна 310 датчика в поперечном разрезе. Комплементарный участок 312c проходит по окружности вокруг наружной поверхности 312 кронштейна 310 датчика. Комплементарный участок 312c имеет минимальную толщину, которая совмещена с осью симметрии в поперечном разрезе.
Способ Изготовления
Кронштейн 110, 310 датчика и кольцо 120, 220, 320 трубки можно образовать посредством любого подходящего способа изготовления. Однако вследствие наружной поверхности 112, 312, 122, 222, 322 симметричной относительно оси S можно использовать менее дорогие и более жестко регулируемые способы изготовления. Например, кронштейн 110, 310 датчика можно образовать из прутка или заготовок, которые экструдируют или прокатывают в форму. Диаметр кронштейна 110, 310 датчика можно выбрать, чтобы он составлял или имел приблизительный размер широко доступного прутка. Кроме того, наружные поверхности 112, 312 кронштейна 110, 310 датчика можно дополнительно образовать путем обточки прутка или любого другого подходящего материала на токарном станке. Похожие способы можно использовать с кольцом 120 трубки, 220 и/или вибрационной трубкой 330.
С обработкой на токарном станке и другими похожими способами изготовления можно дешево и жестко регулировать размер наружной поверхности 112, 122, 222, 312, 322 с высокой производительностью. обработку на токарном станке или другой похожий способ изготовления можно также использовать для образования комплементарного участка 112c, 122c, 222c, 312c, 322c наружной поверхности 112, 212, 222, 312, 322. Например, токарный инструмент может идти по шаблону, который соответствует наружной поверхности 112, 212, 222, 312, 322, содержащий комплементарный участок 112c, 122c, 222c, 312c, 322c, отрезая в то же время пруток. После образования наружной поверхности 112, 212, 222, 312, 322 прутка или другого подходящего материала, кронштейн 110, 310 датчика и кольцо 120, 220, 320 трубки можно образовать путем срезания, отрезания и т.д. прутка.
Кронштейн 110, 310 датчика можно прикрепить к кольцу 120, 320 трубки любым подходящим способом, таким как пайка, сварка, применяя клей и тому подобное. Комплементарные участки 112c, 222c, 312c, 322c могут взаимодействовать друг с другом таким образом, чтобы оставлять маленький зазор над точками или линиями пересечения комплементарных участков 112c, 222c, 312c, 322c. маленький зазор может обеспечить требуемую прочность паяного соединения. Кроме того, точки или линии комплементарных участков 112c, 222c, 312c, 322c можно выбирать таким образом, что например, напряжения в паяном соединении оставались на требуемом уровне. Формы комплементарных участков 112c, 222c, 312c, 322c могут выравнивать кронштейны 110, 310 датчиков с необходимой ориентацией (например, прямоугольной) и положением относительно кольца 120, 220, 320 трубки без использования выравнивающих приспособлений во время процесса изготовления.
В описанных выше вариантах осуществления предоставлен кронштейн 110, 310 датчика и кольцо 120, 220, 320 трубки для вибрационной трубки 130a, 130b, 330. За счет использования недорогих и жестко регулируемых способов изготовления кронштейн 110, 310 датчика и кольцо 120, 220, 320 трубки можно дешево изготавливать, и они имеют усовершенствованные характеристики. Например, комплементарные участки 112c, 122c, 222c, 312c, 322c можно жестко подгонять друг к другу, обеспечивая надежный процесс пайки. Соответственно, измерительный узел 100, 300 может функционировать без недостатков паяного соединения между кронштейном 110, 310 датчика и кольцом 120, 220, 320 трубки. Можно реализовать другие преимущества.
Например, на стыке между кронштейном 110, 310 датчика и кольцом 120, 220, 320 трубки могут развиваться напряжения. Напряжения могут быть обусловлены статическими нагрузками, такими как давление текучей среды в вибрационной трубке 130a, 130b, 330, тепловые нагрузки и т.д., или динамические нагрузки, такие как работа или вибрация измерительного узла 100, 300. Комплементарные участки 112c, 122c, 222c, 312c, 322c увеличивают размер паяного соединения между наружными поверхностями 112, 312 кронштейна 110, 310 датчика и наружными поверхностями 122, 322 кольца 120, 320 трубки или вибрационной трубки 130a, 130b, 330. Точки или линии могут уменьшать напряжение в пайке. Вследствие этого, точки или линия контакта может повышать надежность паяного соединения в единственной точке контакта. Дополнительные преимущества включают использование цилиндрического или стержнеобразного кронштейна для использования без потери управления концентричностью или расстоянием между кронштейнами от трубки к трубке.
Подробное описание приведенных выше вариантов осуществления не являются исчерпывающим описанием всех вариантов осуществления, предусмотренных авторами изобретения в рамках настоящего описания. На самом деле, специалисты в данной области поймут, что для создания дополнительных вариантов осуществления некоторые элементы описанных выше вариантов осуществления можно иным образом объединить или устранить, и такие дополнительные варианты осуществления попадают в рамки объема и идей настоящего описания. Рядовым специалистам в данной области также будет понятно, что для создания дополнительных вариантов осуществления в рамках объема и идей настоящего описания описанные выше варианты осуществления можно объединять целиком или частично.
Таким образом, хотя конкретные варианты осуществления описаны в данном документе для иллюстративных целей, в рамках настоящего описания возможны различные эквивалентные модификации, как будет понятно специалистам в соответствующей области. Идеи, предоставленные в рамках изобретения, можно применять для других кронштейнов датчиков и колец трубок для вибрационных трубок, а не только к вариантам осуществления, описанным выше и показанным на сопровождающих фигурах. Соответственно, объем описанных выше вариантов осуществления необходимо определять из следующей формулы изобретения.
1. Измерительный узел (100, 300) для вибрационной трубки (130a, 330), содержащий:
кронштейн (110, 310) датчика, имеющий наружную поверхность (112, 312), по существу симметричную относительно оси (S) и содержащую комплементарный участок (112c, 312c); и
кольцо (120, 220, 320) трубки, имеющее наружную поверхность (122, 222, 322), содержащую комплементарный участок (122c, 222c, 322c), прикрепленный к комплементарному участку (112c, 312c) кронштейна (110, 310) датчика;
при этом ось (S) кронштейна (110, 310) датчика находится снаружи вибрационной трубки (130a, 330), когда кольцо (120, 220, 320) трубки прикреплено к вибрационной трубке (130a, 330).
2. Измерительный узел (100, 300) по п. 1, в котором один из комплементарного участка (312c) кронштейна (310) датчика и комплементарного участка (122c, 222c) кольца (120, 220) трубки содержит желобок.
3. Измерительный узел (100, 300) по п. 2, в котором один из:
желобка кронштейна (310) датчика по существу симметричен относительно оси (S) кронштейна (310) датчика; и
желобка кольца (120, 220) трубки по существу симметричен относительно оси (R) кольца (120, 220) трубки.
4. Измерительный узел (100, 300) по любому одному из предыдущих пп. 1-3, в котором ось (S) кронштейна (110, 310) датчика перпендикулярна оси (T) вибрационной трубки (130a, 330).
5. Измерительный узел (100, 300) по любому одному из предыдущих пп. 1-4, в котором ось (R) кольца (120, 220, 320) трубки по существу coосна с осью (T) вибрационной трубки (130a, 330).
6. Измерительный узел (100, 300) по любому одному из предыдущих пп. 1-5, в котором одна из наружной поверхности (112, 212) кронштейна (110, 210) датчика и наружной поверхности (322) кольца (320) трубки имеет цилиндрическую форму.
7. Кронштейн (110, 310) датчика для вибрационной трубки (130a, 330), содержащий:
наружную поверхность (112, 312), по существу симметричную относительно оси (S), при этом:
ось (S) находится снаружи вибрационной трубки (130a, 330), когда кронштейн (110, 310) датчика прикреплен к кольцу (120, 220) трубки, которое прикреплено к вибрационной трубке (130a, 330); а
наружная поверхность (112, 312) имеет комплементарный участок (112c, 312c), выполненный с возможностью взаимодействия с одним из кольца (120, 220) трубки и вибрационной трубки (130a, 330).
8. Кронштейн (310) датчика по п. 7, в котором комплементарный участок (312c) кронштейна (310) датчика состоит из желобка, образованного в наружной поверхности (312) кронштейна (310) датчика.
9. Кронштейн (310) датчика по п. 8, в котором желобок кронштейна (310) датчика по существу симметричен относительно оси (S) кронштейна (310) датчика.
10. Кронштейн датчика (110) по п. 7, в котором наружная поверхность (112) имеет цилиндрическую форму.
11. Кольцо (120, 220, 320) трубки для вибрационной трубки (130a, 330), содержащее:
наружную поверхность (122, 222, 322), по существу симметричную относительно оси (R), при этом:
ось (R) по существу coосна с осью (T) вибрационной трубки (130a, 330), когда кольцо (120, 220, 320) трубки прикреплено к вибрационной трубке (130a, 330); а
наружная поверхность (122, 222, 322) имеет комплементарный участок (122c, 222c), выполненный с возможностью взаимодействия с кронштейном (110, 310) датчика.
12. Кольцо (120, 220) трубки по п. 11, в котором комплементарный участок (122c, 222c) кольца (120, 220) трубки содержит желобок, образованный в наружной поверхности (122, 222) кольца (120, 220) трубки.
13. Кольцо (120, 220) трубки по п. 12, в котором желобок кольца (120, 220) трубки по существу симметричен относительно оси (R) кольца (120, 220) трубки.
14. Кольцо (320) трубки по п. 11, в котором наружная поверхность (322) имеет цилиндрическую форму.
