振动型测量变换器的制作方法

专利名称：振动型测量变换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种振动型测量变换器，特别是适用于科里奥利质量 流量计的振动型测量变换器。
背景技术：
为了确定管道中流动的介质特别是液体或其它流体的质量流量， 经常使用这种测量仪表，其利用振动型测量变换器和与其连接的控制 及分析电子装置而在流体中引起科里奥利力，并从这些力生成代表质 量流量的测量信号。
这种测量变换器，特别是它们在科里奥利质量流量计中的应用，
早已为人所知并用于工业。例如DE-A 10 2004 023 600、 US-B 66 66 098、 US-B 64 77 902、 US-A 57 05 754、 US-A 55 49 009或US-A 52 87
754记载了科里奥利质量流量计，其具有振动型测量变换器，该测量变 换器对管道中流动的介质的质量流量作出反应并且包括变换器外壳以 及设置在变换器外壳中的内部件。内部件包括至少一条弯曲的测量 管，其在工作期间至少间歇振动并用于引导介质；以及反振荡器，其 在入口侧固定至测量管以形成第一联接区并在出口侧固定至测量管以 形成第二联接区，反振荡器在工作期间基本上静止，或者它与测量管 相等地反相振荡，g卩，频率相同且相位相反。另外，内部件被至少利 用两个连接管件可振荡地保持在变换器外壳中，在工作期间，测量管 经由该连接管件与管道相通。
正如已知的，当弯曲的(例如U形、V形或Q形)振动测量管被 激励为按照第一固有振荡形式的弯曲振荡时，在其中流经的介质中引 起科里奥利力。在这种测量变换器的情况中，通常将这样的固有振荡
形式选作测量管的第一固有振荡形式，在这种固有振荡形式中，测量 管以最低自然谐振频率围绕测量变换器虚拟纵轴摆动，正如在一端被 夹钳的悬臂。以这种方式在流经的介质中产生的科里奥利力导致，所 称的有效模式的激励的钟摆式悬臂振荡与相同频率的至少一种第二固 有振荡形式的弯曲振荡相叠加。在所述类型的测量变换器的情况中， 这些由科里奥利力强迫的悬臂振荡对应于所称的科里奥利模式，通常 在该固有振荡形式，测量管也围绕垂直于纵轴的虚拟垂直轴旋转振荡。 由于有效模式与科里奥利模式的叠加，利用入口侧和出口侧处的传感
器装置检测的测量管的振荡具有依赖于质量流量的可测相位差。
这种例如安装在科里奥利质量流量计中的测量变换器的测量管往 往在工作期间被激励为第一固有振荡形式的瞬时谐振频率，特别是具 有被恒定调节的振幅。由于这个谐振频率特别是还依赖于流体的瞬时 密度，所以例如利用商业常用的科里奥利质量流量计，除了质量流量 之外还能够测量流动的流体的密度。
弯曲的管形状的一个优点是，例如，特别是在使用具有较高热膨 胀系数的测量管的情况中，由于热引起的膨胀在测量管自身中和/或连 接的管道中几乎不引起或仅引起很小的机械应力。然而，弯曲的测量 管的另一个优点在于，测量管可以制作得相对较长，因而可以以相对 较短的安装长度和相对较低的激励能量获得测量变换器对于待测质量 流量的高灵敏度。这都使得能够由具有高热膨胀系数和/或高弹性模数 的材料制造测量管，这些材料例如是不锈钢。与之相比，在具有直测 量管的振荡型测量变换器的情况中，测量管通常由这样的材料制成， 其与不锈钢相比至少具有较低的热膨胀系数并且根据需要还可能具有 较低的弹性模数，以防止轴向应力并获得足够的测量精度。于是，对 于这种情况，测量管优选由钛或锆制成，然而，由于较高的材料价格 以及通常较高的处理花费，它们比不锈钢制成的测量管更为昂贵。另 外，正如已知的，与具有两条平行测量管的测量变换器相比，具有单 一测量管的测量变换器还有一个优点在于，不再需要用于将测量管与 管道相连的分配件。这种分配件一方面制造复杂，另一方面也表现为 非常容易形成沉积或堵塞的流动体。
由于有效模式中的反振荡器的带宽通常非常窄，因而对于介质密 度在较宽范围波动的应用，特别是与这种具有两条平行测量管的测量 变换器相比，具有单一弯曲测量管的测量变换器往往具有以下缺点 由于内部件的不平衡性随密度波动，所以测量变换器的零点以及各在 线测量设备的测量精度可以同样显著波动并且能够相应降低。这是利 用通常单一反振荡器的结果，横向力仅仅可以被不完全地平衡，并因 而仅仅可以不完全地离开连接的管道。这种横向力是由于引导介质的 单一测量管的交替横向运动而在测量变换器中感生的，并且因为强烈 波动的介质密度而与基于反振荡器生成的反向力相比带宽相当大。于 是，残余的横向力能够导致上述的内部件整体围绕测量变换器的纵轴 摆动，也就是与振荡横向。相应地，内部件的这些横向振荡也产生了 连接管件的附加的弹性形变，并且能够以这种方式也得到连接的管道 中不期望的振动。另外，基于内部件的这种横向振荡，还可以引起没 有流体流经的测量管中的悬臂振荡。这些与科里奥利模式非常近似， 并且与科里奥利模式具有相同的频率并因而不易与其区分，这将使得 代表实际质量流量的测量信号无法得到使用。
在例如根据US-A 57 05 754或US-A 52 87 754提出的原理实施的 测量变换器的情况中也发生这种情况。在这些文献记载的测量变换器 的情况中，全部或部分由振动的单个测量管生成并且相当低或高频率 振荡的横向力被利用单一反振荡器尽量远离管道，该反振荡器与测量 管相比相当重并且调谐至比测量管更高的频率，并且如果需要，还利 用测量管至管道的软联接，即基本上利用机械低通将横向力远离管道。 然而，在这种情况中，获得横向力足够稳固衰减所需的反振荡器的质 量增长超过与测量管额定直径的比例。这对于这种高额定直径的测量 管表现出很大的缺点，因为使用这种高质量元件意味着组件的制造成 本以及将测量设备安装入管道的成本都增加。另外，在这种情况中，
只能以较高的复杂度保证测量变换器的最小固有频率尽管确实往往随 质量增加而降低，但与连接的管道的同样较低的固有频率非常不同。 结果，这种测量变换器在可工业用的所述类型在线测量仪表(例如， 科里奥利质量流量测量仪表)中的使用很长以来非常受限于相对较低 的测量管额定直径，最大约为10 mm。上述类型的测量变换器由本申 请人以系列号"PROMASS A"销售，额定直径范围1 4 mm，并且 已经证明特别是在流速极低和/或高压的应用场合适用。
相反，在US-B 66 66 098、 US-B 64 77 902或55 49 009所示的测 量变换器的情况中，基本直的两个连接管件这样相对于彼此以及相对 于测量管虚拟纵轴定向，使得利用测量管和反振荡器以及相应应用的 振荡激励器和振荡传感器形成的内部件在工作期间可以围绕纵轴摆 动。换言之，基于测量管10和反振荡器20之间特别是依赖于密度的 不平衡，整个内部件能够在工作期间执行围绕纵轴L的摆动振荡，依 赖于不平衡的方式，该摆动振荡与测量管10或反振荡器20的悬臂振 荡同相。在这种情况中，连接管件的扭转刚度优选这样彼此匹配并与 这两个连接管件支承的内部件匹配，使得内部件基本旋转柔性地围绕 纵轴悬浮。
例如在US-B 66 66 098的情况中，这是以这样的方式实现的，艮口 ，
连接管件的扭转刚度的大小使得在入口侧和出口侧的扭转振荡器的固 有频率位于以有效模式振荡的测量管的振荡频率的范围内，其中该扭
转振荡器利用连接管件以及所属的基本刚性且形状稳定并围绕纵轴旋 转振荡的内部件端部质量部分而固有形成。另外，至少在US-B 66 66 098中提出的测量变换器的情况中，测量管和反振荡器这样彼此匹配， 使得它们至少以有效模式以近似相等的谐振频率振荡。另外，所述类 型的测量变换器也由本申请人以系列号"PROMASSH"销售，额定直 径范围为8 - 50 mm并且已经证明特别适用于在工作期间一定程度地暴 露于可变密度介质的应用场合。以这种方式，内部件的摆动运动特别 是得到发展或者至少是有利的，使得与虚拟纵轴相距的测量管质心以及与虚拟纵轴相距的反振荡器质心位于一个公共的由虚拟纵轴和测量 管张成的测量变换器区域中。然而，调查显示，在非常低的质量流速 以及介质密度显著偏移标定的参考密度的情况，上述种类的测量变换
器的零点会发生显著波动。按照US-B 66 66 098构造的测量变换器中 使用了相对较重的反振荡器，对于这种测量变换器的实验调查认识到， 以这种方式，零点稳定性有相当的提高，并且因而该类型的在线测量 仪表的测量精度得到提高，但是提高的程度并不能令人满意。在US-B 66 66 098建议的结构中，测量精度的明显提高只有在接受前面参考 US-A 57 05 754或US-A 52 87 754讨论的缺点的前提下才能够实现。
在US-B 66 66 098公开的测量变换器的情况中，动态振荡特性的 可能的改进的缺点在于，内部件的结构更加复杂。这特别是因为它涉 及大量用作附加质量的附加的分离部件，它们制造及组装都复杂。并 且，在这种情况中，这些分离部件还仅仅用于调节内部件的质量和/或 质量分布并且因而仅仅作为简单质量。

发明内容
于是，本发明的一个目的在于，改善上述类型的测量变换器的机 械构造，使得其各个内部件能够由比较少的分离部件制成并且因而具 有较小的复杂度。然而能够使得相应的测量传感器一方面在较宽的介 质密度范围内很好地动态平衡，并且另一方面尽管如此，与US-A 57 05 754或US-A 52 87 754中建议的测量变换器相比，具有较低的质量。特 别是在这种情况中，能够像以往一样有效地应用US-B 66 66 098中公 开的补偿原理，其中端部的固有扭转振荡器基本匹配至测量管的有效 频率并且反振荡器匹配至有效频率。
为了实现该目标，本发明在于一种用于管道中流动的介质的振动 型测量变换器。该测量变换器包括变换器外壳和设置在变换器外壳内 的内部件。内部件包括至少一条弯曲的测量管，其在操作期间至少 间歇地振动并且用于引导介质；和反振荡器，其在入口侧固定至测量
管以形成第一联接区，在出口侧固定至测量管以形成第二联接区。内 部件至少利用两个连接管件可振荡地支持在变换器外壳中。测量管通 过该连接管件在操作期间与管道相通，并且连接管件相对于彼此以及 相对于测量变换器纵轴定向，使得内部件能够在操作期间围绕纵轴L 摆动。此外提出，反振荡器利用测量管侧设置的反振荡器板形成，以 及反振荡器利用至少两个反振荡器板形成，其中第一反振荡器板设置 在测量管左侧，第二反振荡器板设置在测量管右侧。
在本发明的第一实施例中，反振荡器是利用测量管侧向设置的反 振荡器板形成的，并且至少两个反振荡器板中的每一个都具有在相对 于纵轴的远端轮廓线以及相对于纵轴的近端轮廓线之间虚拟延伸的弯 曲的重心线。在本发明的这个实施例的进一步发展中，反振荡器是利 用测量管侧向设置的反振荡器板形成的，并且至少两个反振荡器板中 的每一个的重心线至少在中间部分的区域中相对于纵轴凹入。在本发 明的这个实施例的另一进一步发展中，反振荡器是通过测量管侧向设 置的反振荡器板形成的，并且至少两个反振荡器板的每一个至少在联 接区的范围中相对于纵轴凸起。进一步，至少两个反振荡器板的每一 个的重心线至少在反振荡器的中间部分的区域中基本为U或V形，并 且/或者至少两个反振荡器板的每一个的重心线基本平行于测量管的重 心线，后者在测量管内腔中虚拟延伸。
在本发明的第二实施例中，反振荡器是利用测量管侧向设置的反 振荡器板形成的，并且至少两个反振荡器板中的每一个都具有外部侧 面，其第一边缘是由提供相对于纵轴的远端轮廓的边缘形成的，其第 二边缘是由提供相对于纵轴的近端轮廓的边缘形成的。在本发明的这 个实施例的进一步发展中，至少两个反振荡器板的每一个这样实施及 放置在测量变换器中，使得至少在反振荡器的中间部分的区域中，至 少两个反振荡器板的每一个的提供远端及近端轮廓的边缘与纵轴的距 离不为零。在这种情况中，至少两个反振荡器板中的每一个可以这样 实施，使得局部板高至少在反振荡器的中间部分的区域中总小于在两
个联接区的区域中，其中局部板高对应于至少两个反振荡器板的每一 个的提供远端及近端轮廓的边缘之间的最小距离。进一步，这样实施 至少两个反振荡器板中的每一个，使得它在反振荡器的中间部分的区 域中具有最小板高，以及/或者至少两个反振荡器板的每一个的板高从
联接区开始向反振荡器的中间部分逐渐减小，特别是单调或连续减小。
在本发明的第三实施例中，反振荡器是利用测量管侧向设置的反 振荡器板形成的，并且至少两个反振荡器板的每一个具有拱形或弓形 轮廓。
在本发明的第四实施例中，反振荡器是利用测量管侧向设置的反 振荡器板形成的，并且形成反振荡器的至少两个板的每一个都基本平 行于测量管。
在本发明的第五实施例中，测量管和反振荡器这样实施并相对于 彼此定向，使得与虚拟纵轴相距的测量管质心以及与虚拟纵轴相距的 反振荡器质心都位于测量变换器的由虚拟纵轴和测量管张成的公共区 域中。此外，测量管和反振荡器这样构成并相对于彼此定向，使得测 量管的质心比反振荡器的质心距离纵轴更远。根据本发明的这个实施 例的进一步发展，每一上述质心与虚拟纵轴的距离都大于测量管和虚
拟纵轴之间最大距离的10%和/或小于测量管和虚拟纵轴之间最大距离 的90%。根据本发明的这个实施例的进一步发展，每一上述质心与虚 拟纵轴之间的距离都大于30 mm和/或每一上述质心的距离与测量管直 径的比率都大于1。特别地，每一上述质心的距离与测量管直径的比率 都大于2且小于10。
在本发明的第六实施例中，测量管的直径大于1 mm且小于100mm。
在本发明的第七实施例中，测量管的纵轴将两个联接区虚拟连接
在一起。
在本发明的第八实施例中，反振荡器的质量大于测量管的质量。 在本发明的这个实施例的进一步发展中，反振荡器的质量与测量管的 质量之比大于2。
在本发明的第九实施例中，测量管基本为U或V形。
在本发明的第十实施例中，测量管和反振荡器在入口侧利用至少 一个第一联接器以及在出口侧利用至少一个第二联接器彼此机械连 接。
在本发明的第十一实施例中，连接管件包括基本直的管段。在本 发明的这个实施例的进一步发展中，连接管件这样相对于彼此定向， 使得管段基本平行于虚拟纵轴延伸。在这种情况中，连接管件可以这 样相对于彼此定向，使得基本直的管段基本彼此对齐和/或与虚拟纵轴 对齐。
在本发明的第十二实施例中，测量管在工作期间至少间歇地执行 相对于反振荡器以及相对于纵轴的弯曲振荡。
在本发明的第十三实施例中，测量管和反振荡器在工作期间至少 间歇地且至少部分地执行相同频率的围绕纵轴的振荡。根据本发明的 这个实施例的进一步发展，这种围绕纵轴的弯曲振荡还至少部分彼此 异相，特别是基本反相。
在本发明的第十四实施例中，可振荡地支持在变换器外壳中的内 部件具有自然横向振荡模式，其中它在工作期间伴随两个连接管件的
形变而至少间歇地相对于变换器外壳且横向于纵轴振荡。
在本发明的第十五实施例中，可振荡地支持在变换器外壳中的内 部件具有摆动振荡模式，其中它在工作期间伴随两个连接管件的形变 而至少间歇地围绕虚拟纵轴摆动。根据本发明的这个实施例的进一步 发展，摆动振荡模式的至少一个自然固有频率小于测量管瞬时振动的 最低振荡频率，并且/或者摆动振荡模式的至少一个瞬时自然固有频率 总是小于测量管的瞬时最低自然固有频率。
在本发明的第十六实施例中，可振荡地支持在变换器外壳中的内 部件具有摆动振荡模式以及自然横向振荡模式，在摆动振荡模式中， 内部件在工作期间伴随两个连接管件的形变而至少间歇地围绕虚拟纵 轴摆动；在自然横向振荡模式中，内部件在工作期间伴随两个连接管 件的形变而至少间歇地相对于变换器外壳以及横向于纵轴振荡，并且 内部件的横向振荡模式的最低固有频率大于内部件的摆动振荡模式的 最低固有频率。在本发明的这个实施例的进一步发展中，内部件的横 向振荡模式的最低固有频率与内部件的摆动振荡模式的最低固有频率 之比大于1.2，并且/或者内部件的横向振荡模式的最低固有频率与内部 件的摆动振荡模式的最低固有频率之比小于10。特别地，在这种情况 中，上述内部件的横向振荡模式的最低固有频率与内部件的摆动振荡 模式的最低固有频率之比可以保持大于1.5且小于5。
在本发明的第十七实施例中，可振荡地支持在变换器外壳中的内 部件具有摆动振荡模式，其中内部件在工作期间伴随两个连接管件的
形变而至少间歇地围绕虚拟纵轴摆动；以及内部件的摆动振荡模式的
至少一个自然固有频率小于测量管瞬时振动的最低振荡频率，并且/或 者内部件的摆动振荡模式的至少一个瞬时自然固有频率总是小于测量 管的瞬时最低自然固有频率。在本发明的这个实施例的进一步发展中， 测量管的最低固有频率与内部件摆动振荡模式的最低固有频率之比大
于3和/或小于20。特别地，在这种情况中，测量管的最低固有频率与 内部件摆动振荡模式的最低固有频率之比大于5且小于10。
在本发明的第十八实施例中，测量变换器还包括激励装置，用于 令测量管和反振荡器振动。
在本发明的第十九实施例中，测量变换器还包括传感器装置，用 于检测至少测量管的振荡。
在本发明的这个实施例的进一步发展中，用于检测测量管的振荡 的传感器装置包括至少一个在测量管的入口侧设置的第一传感器以及 在测量管的出口侧设置的第二传感器。另外，具有优点的是，用于检 测测量管的振荡的传感器装置进一步包括至少一个设置在测量管入口 侧的第三传感器以及设置在测量管出口侧的第四传感器。特别是第一 传感器与第三传感器在测量管上相对设置，第二传感器与第四传感器 在测量管上相对设置。
本发明的基本思想是，特别是与US-B 66 66 098中公开的测量变 换器相反，由测量管侧向设置的板构造反振荡器，并且通过适当的造 型而能够令反振荡器匹配测量管的有效频率，并且能够实现US-B 66 66 098中建议的解耦机构所需的质量、质量分布和围绕纵轴的质量惯性 矩。另外，特别是由于使用具有基本拱形轮廓并且板高向着中部逐渐 降低的反振荡器板，可以非常简单地在质量分布方面以及基本与此无 关地在前述固有频率方面匹配反振荡器和内部件。然而，这样可以将 解耦机构所需的端部扭转振荡器构造为内部件的整体部件，并且在这
种情况中匹配在很大程度上与前述准则无关。
同样，US-B 66 66 098中公开的补偿原理不仅能进一步得到使用， 而且被进一步改进，其中反振荡器能够不仅仅更重而且特别是具有更 强的弯曲刚性及扭转刚性。进一步，与上述"PROMASSH"型测量变 换器相比，能够以相对较小的质量增加(大约10%的量级)实现灵敏 度超过50%的提高，并且因而相应改进了测量精度。特别地，除了改 进依赖于密度的零点影响之外，甚至在严重偏离测量变换器标定参考
密度的情况，也能够在小流速的情况下检测到在线测量仪表测量精度 的显著提高。
本发明的测量变换器的特征还在于，通过使用具有相应较高质量 的上述类型反振荡器，两个连接管件能够相应保持较短，并且因而测 量变换器的总安装长度能够显著减小，而同时保持基本恒定的高质量 动态振荡解耦。另外，尽管测量变换器的安装长度短，但它仍能相对 较轻。


下面根据附图中给出的实施例解释本发明及其进一步的优点。附 图中对于相同的部件给出相同的参考标记。为了清楚起见，在后面的 图中省去已经提到的附图标记。附图中
图la、 b是用于管道中流动的介质的在线测量仪表的不同侧视图2是适用于根据图la、 lb的在线测量仪表的振动型测量变换器 的部分剖面的透视图；和
图3和4是图2的测量变换器的部分剖面的不同侧视图。
具体实施例方式
图la、 b中显示的是在线测量仪表，例如科里奥利质量流量测量 仪表、密度测量仪表、粘度测量仪表等，其可以安装在管道(例如， 工厂的过程管线)中，用于测量和/或监控管道中流动的介质的至少一 个参数，例如质量流量、密度、粘度等。为此，在线测量仪表包括振 动型测量变换器，在工作期间待测介质流经该测量变换器。图2和3 示意性显示了这种振动型测量变换器的相应实施例。原理性的机械结 构以及操作方式大部分与US-B 66 66 098公开的测量变换器相似。测 量变换器用于在流经的介质中产生机械反作用力，例如依赖于质量流 量的科里奥利力、依赖于密度的惯性力和/或依赖于粘度的摩擦力，这 些反作用力以可测量特别是可由传感器检测的方式反作用于测量变换 器。从这些反作用力出发，可以以现有技术已知的方式测量介质的例如质量流量m、密度p和/或粘度Ti。测量变换器为此包括变换器外壳100 以及设置在变换器外壳100中的内部件，后者用于实现至少一个待测 参数的物理-电转换。
为了引导介质，内部件包括弯曲测量管10，其在这里是单一的， 在工作期间令测量管振动并且重复弹性形变、围绕静态静止位置振荡。 测量管10以及测量管10在内腔内部虚拟延伸的重心线能够例如基本 为W或U形，或者如图2所示基本为V形。由于测量变换器应当能用 于多种不同应用场合，特别是工业测量和自动化技术领域，所以进一 步提出，根据测量变换器的应用场合，测量管的直径处于约lmm至约 100 mm的范围。
为了最小化作用于测量管10的扰动影响，并且为了减少从测量变 换器侧传递到连接的管道的振荡能量，在测量变换器中还提供反振荡 器20。如图2所示，这个反振荡器在测量变换器中与测量管IO侧向相 距设置并且通过形成第一联接区11#而在入口侧固定至测量管10及通 过形成第二联接区12#而在出口侧固定至测量管10，其中第一联接区 基本限定测量管10的入口端，第二联接区基本限定测量管10的输出 端。反振荡器20在所示实施例中基本平行于测量管IO延伸，特别是 与其同轴设置，该反振荡器也可以例如为管状或者基本为盒状。对于 后一种情况，如图2所示，可以例如利用在测量管IO的左侧和右侧设 置的板形成反振荡器20。
正如可以从图1、图2和3的比较看到的，反振荡器20被利用至 少一个入口侧第一联接器31保持在测量管0的入口端11#，并利用至 少一个特别是与联接器31基本等同的出口侧第二联接器32保持在测 量管10的出口端12#。在这种情况中，例如简单的节点板可以用作联 接器31、 32，其以相应的方式在入口侧和出口侧固定至测量管10和反 振荡器20。另外，正如在这里显示的实施例情况中，利用在纵轴方向 彼此相距的节点板以及反振荡器20的凸出末端一起在入口侧和出口侧
分别形成的完全闭合的盒或者还有部分敞开的框架可以用作联接器31
或联接器32。
为了允许待测介质流过，测量管IO还通过第一连接管件11以及 通过第二连接管件12合适地连接至引入或引出介质的管道(未显示)， 第一连接管件在入口侧通入第一联接区11#的区域，第二连接管件特别 是基本与第一连接管件11等同并且在出口侧通向第二联接区12#的区 域，其中两个连接管件ll、 12都具有基本直的管段。以具有优点的方 式，测量管IO连同两个连接管件11、 12—件式实现，从而例如单一 的管状半成品可以用于制造它们。代替由单一管的片段形成的测量管 10、入口管件11和出口管件12，它们也可以利用分离的、随后接合例 如焊接到一起的半成品制成。为了制造测量管10，还可以使用这种测 量变换器常用的任何材料，例如钢、哈斯特镍合金、钛、锆、钽等。
正如在图l、图2和3中附加显示的，特别是与测量管10相比弯 曲刚度及扭转刚度更高的变换器外壳100特别是刚性地固定至入口侧 连接管件11相对于第一联接区#11远端的入口端以及出口侧连接管件 12相对于第一联接区#11远端的出口端。于是，整个内部件不仅完全 由变换器外壳100包封，而且由于其自重以及两个连接管件11、 12的 弹簧效应而可振荡地支持在变换器外壳100中。除了容纳内部件之外， 变换器外壳100还用于支持在线测量仪表的电子装置外壳200以及其 中容纳的测量仪表电子装置。对于测量变换器要可拆卸地安装管道的 情况，还在入口端的入口侧连接管件11形成第一法兰13，并在出口端 的出口侧连接管件12形成第二法兰14。正如对于所述类型的测量变换 器非常常见的，在这种情况中，法兰13、 14也至少部分在端侧与变换 器外壳100—体化。如果需要，连接管件ll、 12也可以例如利用焊接 直接与管道相连。
正如在这种振动型测量变换器的情况中常见的，在测量变换器工 作期间，测量管IO被激励进行以激励频率f^的悬臂振荡，从而它以
所称的有效模式围绕测量变换器的纵轴L振荡地基本以自然第一固有
振荡形式弯曲。于是，测量管io在工作期间至少间歇地相对于反振荡 器20和纵轴L执行弯曲振荡。同时，反振荡器20也被激励为悬臂振 荡，并且至少部分与以有效模式振荡的测量管IO异相特别是基本反相 地振荡。特别地，在这种情况中，测量管10和反振荡器20被激励为 在工作期间至少间歇地且至少部分地执行频率相同但基本反相的围绕 纵轴L的弯曲振荡。在这种情况中，弯曲振荡也可以具有相等的模型 阶数并因而至少在静止流体的情况中具有基本相等的形式。换言之， 测量管10和反振荡器20以彼此相对振荡的音叉叉齿的方式运动。在 本发明的另一实施方式中，在这种情况中，激励频率也就是有效模式 频率f^被调节为尽可能精确地对应于测量管10的特别是最低自然固 有频率。在使用由不锈钢制造的额定直径为29mm、壁厚约为1.5 mm、 伸展长度约为420 mm、从入口端#11到出口端12#测量的视长为305 mm的测量管的情况中，例如在密度基本为零时(例如，测量管完全充 满空气)，测量管最低谐振频率约为490 Hz。以具有优点的方式进一 步提出，反振荡器20的最低自然固有频率f2o约等于测量管的自然固有 频率f^并因而也约等于激励频率fexc。
为了产生测量管10和反振荡器20的机械振荡，测量变换器还包 括特别是电动的激励装置40。这用于将电激励能量Eexe转化为激励力 Fexc，该电激励能量例如由上述科里奧利质量流量计的容纳在电子装置 外壳200中的控制电子装置(未显示)提供并例如具有受控电流和/或 受控电压，该激励力例如以脉冲或谐波形式作用于测量管IO并且以上
述方式偏转测量管10。适用于调节激励能量E^的控制电子装置包括
例如在US陽A 47 77 833、 US-A 48 01 897、 US-A 48 79 911或US-A 50
09 109中显示的控制电子装置。正如这种类型的测量变换器常用的， 激励力Fexc可以双向或单向构成并且以本领域已知的方式例如利用流 控和/或压控电路调节其幅度并且例如利用锁相环调节其频率。激励装 置40可以是例如单一的螺线管装置，其包括固定在反振荡器20上并 且在工作中由相应激励电流流过的圆柱激励线圈并且包括至少间歇地
插入激励线圈的永磁电枢，该电枢在外部特别是在中点固定在测量管 10上。另外，例如电磁体还用作激励装置40。
为了检测测量管10的振荡，测量变换器还包括传感器装置50。
传感器装置50实际上可以是这种测量变换器通常使用的任何传感器装 置，其检测测量管IO的运动特别是在入口侧和出口侧的运动并将其转 换为相应传感器信号。于是，传感器装置50可以例如以本领域已知的 方式，利用在入口侧设置在测量管10上的第一传感器51以及利用在 出口侧设置在测量管10上的第二传感器52形成。传感器可以是例如 相对测量振荡的电动速度传感器或者也可以是电动路径传感器或加速 度传感器。作为电动传感器装置的替代或补充，为了检测测量管10的 振荡，还可以使用电阻或压电应变仪或者光电传感器装置。
另外，如果需要，还可以以现有技术已知的方式，提供测量和/或 操作测量变换器所需的其它传感器，例如在反振荡器20上和/或变换器 外壳IOO上设置附加的振荡传感器(参考US-A 57 36 653)或者例如可 以在测量管10、反振荡器20和/或变换器外壳100上设置温度传感器 (参考US-A 47 68 384或WO-A 00/102816)。
为了进一步改善由传感器装置发送的传感器信号的信号质量和/ 或为了获得额外的振荡信息，在本发明的进一步发展中，除了两个运 动或振荡传感器51、 52之外，在测量管10上还设置了两个对测量管 的运动作出反应的振荡传感器53、 54，从而传感器装置50由至少四个 这种传感器构成，如图4示意性示出的。在这种情况中，第三传感器 53同样放置在测量管10的入口侧，第四传感器54同样放置在测量管 IO的出口侧。根据本发明的这个进一步发展的实施方式，进一步提出， 第三传感器53设置在第一传感器51的区域中，特别是在测量管10的 相对侧；以及第四传感器54设置在第二传感器52的区域中，特别是 在测量管10的相对侧。对于图4所示的情况，其中两个入口侧传感器 51、 53和两个出口侧传感器52、 54相对设置在测量管IO上，g卩，彼
此直接相对并且在振荡方向上看彼此对齐，以这种方式，特别是在两
个分别相对设置的传感器51、 53或52、 53串联连接的情况中，可以 通过在实施传感器装置50时相对较小的额外花费而获得传送的振荡测 量信号的信噪比的显著改善。为了简化传感器装置50的结构以及由其 传送的振荡测量信号的分析，根据另一实施方式，进一步提出，形成 传感器装置50的振荡传感器的结构基本相同。
对于介质在管道中流动并且因而质量流量m不等于零的情况，以 上述方式振动的测量管IO在流过的介质中还感生科里奥利力。它们反 过来作用于测量管10并引起测量管10的附加的可由传感器检测的形 变，该形变是自然第二固有振荡形式。在这种情况中，这种叠加了相 同频率的激励的有效模式的所称的科里奥利模式的瞬时特征，特别是 幅度，也依赖于瞬时质量流量m。正如在这种具有弯曲测量管的测量 变换器的情况中常见的，第二固有振荡形式可以是例如不对称扭曲模 式的固有振荡形式，其中正如已经提到的，测量管10还执行围绕虚拟 垂直轴H的旋转振荡，该虚拟垂直轴垂直于纵轴L并且位于所示的测 量变换器的单一的对称平面中。
对于非常常见且因而期望的情况，在工作期间，测量管中流动的 介质的密度以及相伴随的内部件中的质量分布显著改变，振动的测量 管10和同样以上述方式振动的反振荡器20之间的力平衡被扰动。如 果由此得到的与测量管IO的振荡同频作用于内部件中的横向力不能得 到补偿，那么悬浮在两个连接管件11、 12上的内部件横向偏离分配的 静止安装位置。以这种方式，横向力能够经由连接管件11、 12至少部 分地也作用于连接的管道并且令管道以及在线测量仪表以不期望的方 式振动，正如已经提到的，测量管IO在工作期间通过该连接管件与管 道相通。另外，这种横向力还可以导致，由于内部件或者整个测量变 换器在振荡技术上不均匀的悬浮，所以例如实际上不可避免的制造公 差引起测量管IO除了同频的干扰振荡之外还被激励为例如按照第二固 有振荡形式的附加的悬臂振荡，这特别是由于相同的振荡频率而不再
能够由传感器从实际科里奥利模式中区分出来。
除了横向干扰振荡，悬挂在变换器外壳中的内部件还能够执行围 绕纵轴L的摆动振荡，其中联接区围绕纵轴旋转并且连接管件11、 12
扭曲。以相应的方式，两个联接区以及联接器31、 32经历相应的围绕 纵轴L的扭转旋转，§卩，它们振荡并且彼此基本同相。换言之，可振 荡地支持在变换器外壳中的内部件具有摆动振荡模式，在该模式中， 内部件在工作期间伴随着两个连接管件11、 12的形变而至少间歇地围 绕虚拟纵轴L摆动。在这种情况中，振动的测量管10和反振荡器20 还执行围绕纵轴L的共同摆动运动，它们的摆动运动至少在静止介质 的情况中基本彼此同相以及相对于测量管10和反振荡器20的悬臂振 荡同相，只要反振荡器20的质量m2o小于引导介质的测量管10的瞬时 总质量。对于相反的情况，引导介质的测量管IO的总质量小于反振荡 器20的质量，内部件的这些摆动运动可以与反振荡器20和测量管10 的悬臂振荡同相。
然而，另一方面，可振荡地悬挂在变换器外壳IOO中的内部件本 身具有至少一个自然横向振荡模式，其主要由连接管件ll、 12的弯曲 弹性刚度以及其瞬时总质量确定。在这个横向振荡模式中，伴随两个 连接管件ll、 12的相应弯曲形变，内部件将在工作期间相对于变换器 外壳IOO并且围绕纵轴L横向谐振，使得它相应得到冲击。同样，内 部件还具有至少一个自然摆动振荡模式，其主要由连接管件ll、 12的 扭转弹性刚度以及围绕纵轴L的瞬时总惯性矩确定，其中它在工作期 间伴随两个连接管件的相应扭曲形变而围绕虚拟纵轴L谐振，使得它 相应得到冲击。
令人高兴的是，正如已经在US-B 66 66 098中讨论的，可以通过 连接管件ll、 12和内部件合适的匹配，而将冲击内部件横向振荡模式 的残余横向力大部分转换为整个内部件围绕纵轴L的摆动振荡，且该 摆动振荡的关键性大大降低。为此，必须通过合适地定两个连接管件
11、 12以及联接器31、 32的大小而调节第一扭转振荡器的一个自然固
有频率A以及第二扭转振荡器的一个自然固有频率f2，使得两个固有
频率&、 f2大约等于测量管10振荡的激励频率f^，其中第一扭转振荡
器在入口侧利用连接管件11和基本上限定入口侧联接区11#的联接器
31形成，第二扭转振荡器同样在出口侧利用连接管件12和基本上限定 出口侧联接区11#的联接器32形成；关于这一点，参考US-B 66 66 098。 作为内部件可能的以有效频率f^的摆动振荡的结果，两个上述扭转振 荡器同等程度地围绕纵轴L扭转振荡。为了调节固有频率f,、 f2，围绕 纵轴L的入口侧质量惯性矩(这里基本是利用入口侧联接器31提供的) 与所属的连接管件11的扭转刚度合适地彼此匹配，以及围绕纵轴L的 出口侧质量惯性矩(这里基本是利用联接器32提供的)与出口侧连接 管件12的扭转刚度合适地彼此匹配。在这里所示的测量变换器的情况 中，除了节点板以及末端突出的板端之外，在为了入口侧扭转固有模 式的匹配而定质量惯性矩时，还要考虑在联接器31、 32的两个节点板 之间延伸的管段。
基于以上述方式匹配有效模式和扭转固有模式，实现了内部件精 确地驱动入口侧及出口侧扭转振荡器进入固有模式，其中内部件在工 作期间与以激励频率f^振荡的测量管10同频地摆动。对于这种情况，
以各自的固有频率振荡fi、f2并且与内部件同相地振荡的两个扭转振荡
器以非常小或者没有反力矩对抗其扭转振荡。结果，内部件在工作期 间旋转柔性地支承，使得它实际上可以被看作与两个连接管件11、 12 在振荡技术上完全解耦。由于内部件尽管基本完全解耦但还在工作期 间围绕纵轴L摆动运动并且不旋转，所以不存在内部件的总旋转脉冲。 然而，还有横向总脉冲以及由它得到的横向力同样基本等于零，其中 前者特别是在测量管10和反振荡器20质量分布类似的情况中几乎直 接依赖于总旋转脉冲，后者(横向力)可以从内部件传递到外部。对 于期望的情况，内部件在工作期间的摆动在两个扭转振荡器的各个瞬 时固有频率范围内，测量管可以与反振荡器一同摆动，基本没有横向 力和围绕纵轴L的扭转力矩。结果，在这个平衡或解耦机构的情况中，
依赖于密度的不平衡主要导致内部件的摆动振荡的振幅改变，然而， 内部件仅仅离开静态安装位置可忽略的很小的横向位移。结果，测量 变换器可以在相对较宽的工作范围内基本独立于流体的密度动态平 衡，并且因而它对于内部产生的横向力的敏感度能够显著减小。
除此之外，为了实现测量变换器内部件与测量管IO侧干扰输入尽 可能鲁棒的解耦，特别是还为了保证内部件自身尽可能由于作用的解 耦机构且尽可能不由于其它固有谐振的激励而开始摆动振荡，本发明 的另一实施方式建议，摆动振荡模式的至少一个自然固有频率小于测 量管10瞬时振动的最低振荡频率，例如，有效频率fexe。为此，内部 件还这样实现，使得至少内部件摆动振荡模式的最低瞬时自然固有频 率总是小于测量管10的瞬时最低自然固有频率。
由于以上述方式实施的解耦机构基本依靠上述扭转振荡器和内部 件的更加结构化的且在工作期间能够基本不由外部改变的调谐，所以 自然地，与传统的没有上述解耦机构的测量变换器相比，可以期望由 于改变的介质特征而引起的失谐非常小。除了密度之外，这些与调谐 相关的参数可以例如是介质的粘度和/或其温度，并且与之想随的还有 内部件自身的温度。对于这些情况，为了能够提供尽可能平衡的测量 变换器，本发明的另一实施方式提出，这样定内部件的大小，使得其 摆动振荡模式的自然固有频率小于测量管10瞬时振动的最低振荡频 率，或者内部件摆动振荡模式的至少一个瞬时自然固有频率总是小于 测量管IO的瞬时最低自然固有频率。已经发现，在这种情况中，测量 管10的最低固有频率与内部件摆动振荡模式的最低固有频率之比应当
大于3，并且不必大于20。在这种情况中，还发现，对于大多数应用
场合，这个测量管io最低固有频率与内部件摆动振荡模式最低固有频
率之比保持在大约5 10的较窄工作范围就是足够的。
根据本发明的另一实施方式，内部件和两个连接管件11、 12这样 彼此匹配，使得内部件的横向振荡模式的最低固有频率大于内部件摆
动振荡模式的最低固有频率。特别地在这种情况中提出，内部件和两 个连接管件ll、 12这样彼此匹配，使得内部件横向振荡模式的最低固 有频率与内部件摆动振荡模式最低固有频率之比大于1.2。另外提出， 这个内部件横向振荡模式的最低固有频率与内部件摆动振荡模式最低 固有频率之比被调节为小于10。在这种情况中还发现，对于多数应用 场合，这个内部件横向振荡模式最低固有频率fL与内部件摆动振荡模
式最低固有频率fp之比保持在大约1.5 5的较窄工作范围就是足够的。
根据本发明的另一实施方式，还提出，两个连接管件ll、 12这样 彼此定向以及相对于测量变换器的虚拟连接两个联接区11#、 12#的虚 拟纵轴L定向，使得伴随着两个连接管件11、 12的扭曲，内部件能够 围绕纵轴L摆动。为此，两个连接管件ll、 12这样相对于彼此定向， 使得基本直的管段基本平行于虚拟纵轴L延伸并且基本与纵轴对齐且 彼此对齐。由于这里所示实施例中的两个连接管件11、 12在它们的整 个长度上基本为直的，所以它们相应地基本整体彼此对齐并且与虚拟 纵轴L对齐。根据本发明的一个实施方式，进一步提出，作为优化弹 簧作用以及测量变换器可接受的安装尺寸的折中，每一连接管件11、 12的长度最多对应于两个联接区11#、 12#之间的最短距离的0.5倍。 为了能够提供尽可能紧凑的测量变换器，两个连接管件ll、 12中的每 一个的长度都小于两个联接区之间最短距离的0.4倍。
为了改进上述解耦机构，在本发明的另一实施方式中，反振荡器 20被制造地比测量管10重。在本发明的进一步发展中，在这种情况重， 反振荡器20的质量1112()与测量管10的质量mu)之比大于2。特别地， 还这样实施测量管10和反振荡器20，使得后者的质量m2Q大于充满待 测介质的测量管的质量。为了使反振荡器20尽管具有较高的质量m2() 但固有频率仍然大约为以有效模式激励的测量管的固有频率或者至少
在其范围内，至少在本发明的这个实施方式的情况中还这样实施反振 荡器20，使得它以相应的方式比测量管IO的弯曲刚度更高。
为了实施反振荡器20，特别是更重但同时具有更高弯曲刚度的反 振荡器，并且为了简化反振荡器与测量管10和/或端部扭转振荡器的匹
配，还提出，反振荡器20至少部分利用测量管10侧设置的板21、 22 形成。在这里显示的实施例的情况中，反振荡器20是利用至少两个弯 曲的反振荡器板21、 22形成的，其中第一反振荡器板21位于测量管 IO的左侧，第二反振荡器板22位于测量管IO的右侧。至少两个这里 基本为弓形或拱形的反振荡器板21、 22各自具有外部侧面，其第一边 缘是由提供相对于纵轴远端的轮廓的边缘形成的，第二边缘是由提供 相对于纵轴近端的轮廓的边缘形成的。在这里显示的实施例中，至少 两个形成反振荡器20的反振荡器板21、 22各自基本平行于测量管10。 在本发明的另一实施方式中，至少两个反振荡器板21、 22各自进一步 这样实施并相对于测量管IO放置于测量变换器中，使得至少两个反振 荡器板21、 22的每一个的提供远端及近端轮廓的边缘至少在反振荡器 20的中间部分的区域与纵轴L的间距不为零。
正如图2和3所示，进一步，至少两个反振荡器板21、 22的每一 个这样实施，使得至少在反振荡器20的中间部分的区域中，局部板高 小于在两个联接区的区域中。在这种情况中，局部板高对应于在相应 反振荡器板的选定位置上在至少两个反振荡器板21、 22中每一个的提 供远端和近端轮廓的边缘之间测量的最小距离。根据本发明的进一步 发展，至少两个反振荡器板21、 22的每一个还在反振荡器20的中间 部分的区域中具有最小板高。进一步提出，至少两个反振荡器板21、 22的每一个的板高从联接区开始向反振荡器20的中间部分逐渐减少， 特别是单调或连续减少。
在本发明的另一实施方式中，形成反振荡器20的至少两个板21、 22的每一个都具有基本拱形的轮廓。以相应的方式，在相对于纵轴L 的远端的轮廓线以及相对于纵轴的近端的轮廓线之间虚拟延伸的至少 两个反振荡器板21、 22的每一个的重心线同样弯曲。由于反振荡器20 的拱形形状，至少两个反振荡器板21、 22的每一个的重心线至少在中
央部分的范围内相对于纵轴凹入，至少在联接区的范围内相对于纵轴 凸出。
正如已经提到的，根据需要，测量管10和反振荡器20这样实施， 使得它们在外部空间形状尽可能相似的情况中还具有相同的或者至少 相似的质量分布。在本发明的另一实施方式中，提出，形成反振荡器
20的板21、 22以及反振荡器20自身具有与弯曲的测量管可比较的或 至少相似的弯曲形状。同样，至少两个反振荡器板21、 22的每一个的 重心线至少在反振荡器20的中间部分的区域中基本与测量管10相同 弯曲。相应地，在这里显示的实施例中，形成反振荡器20的反振荡器 板21、 22以及反振荡器20和整个内部件具有基本U形或V形的弯曲 轮廓。同样，在这个实施例中，至少在位于两个联接区之间的反振荡 器20中间部分的区域中，至少两个反振荡器板21、 22的每一个的重 心线基本U形或V形形成。在另一实施方式中，反振荡器板21、 22 还这样形成并相对于测量管IO设置，使得至少两个反振荡器板21、 22 的每一个的重心线基本平行于在测量管10内腔内部虚拟延伸的重心 线。
通过反振荡器20的拱形轮廓与向中心逐渐减少的板高的结合，反 振荡器20和内部件可以非常简单地调节质量分布，特别是质心M10、 M2()的相对位置，并且在很大程度上与此无关地调节上述固有频率f20、 fL、 fp。除此之外，利用端部扭转振荡器实现的解耦机构可以以这种方 式在很大程度上与上述准则无关地匹配，因为实际上反振荡器板的突 出末端以及所使用的节点板提供了对于所需质量惯性矩的主要贡献， 并且另一方面，它们的高度可以在较宽的限度中合适地选择，基本不 影响反振荡器20的上述其它振荡特性。
现在已经发现，在所述类型的测量变换器的情况中，特别是在实 施了上述解耦机构的情况中，重要的是内部件不仅旋转柔性地与变换 器外壳而且还与连接的管道机械联接。以令人惊奇的方式，特别重要
的是，在工作期间，由于振动的测量管的运动引起的力矩尽可能多以 与同样振动的反振荡器产生的力矩相同的有效角度引入端部联接区。 然而，进一步显示了，由于波动的介质密度，在引入角度之间可能出 现显著的角度偏移。
为了在期望的工作范围可处理的边界内尽可能地保持这个基本不 可避免的波动的角度偏移，在本发明的测量变换器的情况中，测量管 10和反振荡器20这样构成并彼此定向，使得如图3示意性示出的，测量管10的与虚拟纵轴L相距的质心M1Q以及反振荡器20的与虚拟纵 轴L相距的质心M2。位于测量变换器的由虚拟纵轴L和测量管10共同 张成的区域中。另外，测量管10和反振荡器20进一步这样实现并相 对于彼此定向，使得至少在静止位置，测量管lO的质心Mn)比反振荡 器20的质心M2o距离纵轴L更远。根据本发明的另一实施方式，还提 出，两个上述质心M1Q、 M2o各自与虚拟纵轴L的距离大于测量管10 和虚拟纵轴L之间的最大可测距离的10。％。对于以通常的安装措施实 现测量变换器，这将意味着，每一质心Mu)、 M2。与虚拟纵轴L的距离 都大于30mm。另外，已经发现，毎一廣心Mk)、 M2o的距离与测量管 IO的直径之比应大于I，特别是至少为2。另外，可以发现，当每一质 心M1()、 M2。与虚拟纵轴L的距离小于测量管10和虚拟纵轴L之间最 大距离的90%时，是具有优点的。根据本发明的另一实施方式，还建 议，每一质心M1Q、 M2o的距离与测量管10的直径之比保持大于2且 小于10。
通过以上述方式放置质心，测量变换器的工作范围能够显著增加， 特别是与US-B 66 66 098的公开相比，从而由于波动的介质密度而在 两个上述有效角度之间必然出现的角度偏移能够都为负或者都为正， 并且因而仅为约一半大小，g卩，绝对量相对较小。于是，测量变换器 依赖于密度的零点影响也能够被显著减小。
为了能够尽可能简单地可松动地将反振荡器20与作用于实际测
量管10中的质量或质量分布相匹配，还可以在反振荡器20上特别是
可松开地安装配重元件21，其用作离散的附加质量。作为替代或者补 充，通过形成长的或者环形的槽，还可以实现反振荡器20上相应的质 量分布。适用于特殊应用场合的反振荡器20或内部件的质量和/或质量 分布可以例如利用有限元计算和/或利用相应的标定测量而初始确定。 然后，在具体的测量变换器的情况中，可以例如以本领域技术人员已 知的方式，利用有限元或其它计算机支持的仿真计算以及相应的标定 测量，确定要被选择用于优化匹配入口侧及出口侧有效角度的参数， 即，测量管10和反振荡器20的相应质量、质量分布和/或质量惯性矩 以及由此得到的几何尺寸。
本发明的测量变换器由于其良好的动态平衡而特别适用于对于在 工作期间密度显著波动的介质所提供的科里奥利质量流量计、科里奥 利质量流量/密度计、或者科里奥利质量流量/密度/粘度计。
权利要求
1.用于管道中流动的介质的振动型测量变换器，该测量变换器包括-变换器外壳；和-设置在变换器外壳内的内部件，其至少包括--一条弯曲的测量管(10)，其在工作期间至少间歇地振动并且用于引导介质，和--反振荡器(20)，其在入口侧固定至测量管(10)以形成第一联接区(11#)，在出口侧固定至测量管(10)以形成第二联接区(12#)；-其中内部件至少利用两个连接管件(11，12)可振荡地支持在变换器外壳中，--测量管(10)通过该连接管件在工作期间与管道相通，并且--连接管件相对于彼此以及相对于测量变换器的虚拟的纵轴(L)定向，使得内部件能够在工作期间围绕纵轴(L)摆动；以及-其中反振荡器(20)是利用至少两个反振荡器板(21，22)形成的，其中第一反振荡器板(21)设置在测量管(10)左侧，第二反振荡器(22)板设置在测量管(10)右侧。
2. 根据权利要求l所述的测量变换器，其中所述至少两个反振荡 器板(21， 22)中的每一个都具有在相对于纵轴的远端轮廓线以及相 对于纵轴的近端轮廓线之间虚拟延伸的弯曲的重心线。
3. 根据权利要求2所述的测量变换器，其中所述至少两个反振荡 器板(21， 22)中的每一个的重心线至少在中间部分的区域中相对于 纵轴凹入。
4. 根据权利要求3所述的测量变换器，其中所述至少两个反振荡 器板(21， 22)的每一个至少在联接区的范围中相对于纵轴凸起。
5. 根据权利要求2或4所述的测量变换器，其中所述至少两个反 振荡器板(21， 22)的每一个的重心线至少在反振荡器(20)的中间 部分的区域中基本为U或V形。
6. 根据权利要求2 5之一所述的测量变换器，其中所述至少两 个反振荡器板(21， 22)的每一个的重心线基本平行于测量管(20) 的重心线，该重心线在测量管内腔中虚拟延伸。
7. 根据前述权利要求之一所述的测量变换器，其中所述至少两个 反振荡器板(21， 22)中的每一个都具有外部侧面，其第一边缘是由 提供相对于纵轴的远端轮廓的边缘形成的，其第二边缘是由提供相对 于纵轴的近端轮廓的边缘形成的。
8. 根据权利要求7所述的测量变换器，其中所述至少两个反振荡 器板(21， 22)的每一个这样构成及放置在测量变换器中，使得至少 在反振荡器(20)的中间部分的区域中，所述至少两个反振荡器板(21， 22)的每一个的提供远端及近端轮廓的边缘与纵轴(L)的距离不为零。
9. 根据权利要求8所述的测量变换器，其中所述至少两个反振荡 器板(21， 22)中的每一个这样构成，使得至少在反振荡器(20)的 中间部分的区域中，局部板高小于在两个联接区的区域中，其中局部 板高对应于所述至少两个反振荡器板(21， 22)的每一个的提供远端 及近端轮廓的边缘之间的最小距离。
10. 根据权利要求9所述的测量变换器，其中这样构成所述至少 两个反振荡器板(21， 22)中的每一个，使得它在反振荡器(20)的 中间部分的区域中具有最小板高。
11. 根据权利要求IO所述的测量变换器，其中这样构成所述至少 两个反振荡器板(21， 22)中的每一个，使得所述至少两个反振荡器板(21， 22)的每一个的板高从联接区开始向反振荡器(20)的中间 部分逐渐减小，特别是单调或连续减小。
12. 根据前述任一权利要求所述的测量变换器，其中所述至少两 个反振荡器板(21， 22)的每一个具有拱形或弓形轮廓。
13. 根据前述任一权利要求所述的测量变换器，其中所述至少两 个形成反振荡器(20)的板的每一个(21， 22)都基本平行于测量管(10)。
14. 根据前述任一权利要求所述的测量变换器，其中测量管(10) 和反振荡器(20)这样实施并相对于彼此定向，使得与虚拟的纵轴相 距的测量管(10)质心M1C以及与虚拟的纵轴相距的反振荡器(20) 质心M2o都位于测量变换器的由虚拟的纵轴(L)和测量管(10)张成 的公共区域中。
15. 根据权利要求14所述的测量变换器，其中测量管(10)和反 振荡器(20)这样实施并相对于彼此定向，使得测量管(10)的质心 M^比反振荡器(20)的质心M2o距离纵轴(L)更远。
16. 根据权利要求15所述的测量变换器，其中毎一廣心Mk)、 M2() 与虚拟纵轴(L)的距离都大于测量管(10)和虚拟纵轴(L)之间最大距离的10%;并且/或者其中每一质心Mn)、 M2o与虚拟纵轴(L)的距离都小于测量管(10)和虚拟纵轴(L)之间最大距离的90%。
17. 根据前述任一权利要求所述的测量变换器，其中每一质心 M1()、 M2o与虚拟纵轴(L)的距离都大于30mm。
18. 根据权利要求17所述的测量变换器，其中每一质心M^、 M20 的距离与测量管(10)直径的比率都大于1;并且/或者其中每一质心M10、 M20的距离与测量管(10)直径的比率都大于2且小于10。
19. 根据前述任一权利要求所述的测量变换器，其中测量管(10) 的直径大于1 mm且小于100 mm。
20. 根据前述任一权利要求所述的测量变换器，其中测量变换器的纵轴(L)将两个联接区(11#、 12#)虚拟连接在一起。
21. 根据前述任一权利要求所述的测量变换器，其中反振荡器 (20)的质量1112()大于测量管(10)的质量m10。
22. 根据权利要求21所述的测量变换器，其中反振荡器(20)的质量m20与测量管(10)的质量m10之比大于2。
23. 根据前述任一权利要求所述的测量变换器，其中测量管(11) 基本为U或V形。
24. 根据前述任一权利要求所述的测量变换器，其中测量管(10) 和反振荡器(20)在入口侧利用至少一个第一联接器(31)以及在出口侧利用至少一个第二联接器(32)彼此机械连接。
25. 根据前述任一权利要求所述的测量变换器，其中连接管件 (11， 12)包括基本直的管段。
26. 根据权利要求25所述的测量变换器，其中连接管件(ll， 12) 这样相对于彼此定向，使得管段基本平行于虚拟纵轴(L)延伸。
27. 根据权利要求26所述的测量变换器，其中连接管件(ll， 12) 这样相对于彼此定向，使得基本直的管段基本彼此对齐。
28. 根据权利要求27所述的测量变换器，其中连接管件(ll， 12) 这样相对于彼此定向，使得基本直的管段基本与虚拟纵轴(L)对齐。
29. 根据前述任一权利要求所述的测量变换器，其中测量管(10) 在工作期间至少间歇地执行相对于反振荡器(20)以及相对于纵轴(L) 的弯曲振荡。
30. 根据前述任一权利要求所述的测量变换器，其中测量管(10) 和反振荡器(20)在工作期间至少间歇地且至少部分地执行相同频率 的围绕纵轴(L)的弯曲振荡。
31. 根据权利要求30所述的测量变换器，其中测量管(10)和反 振荡器(20)在工作期间至少间歇地执行围绕纵轴(L)的弯曲振荡， 这种弯曲振荡至少部分彼此异相，特别是基本反相。
32. 根据前述任一权利要求所述的测量变换器，其中可振荡地支 持在变换器外壳中的内部件具有自然横向振荡模式，其中它在工作期 间伴随两个连接管件(11， 12)的形变而至少间歇地相对于变换器外 壳且横向于纵轴(L)振荡。
33. 根据前述任一权利要求所述的测量变换器，其中可振荡地支 持在变换器外壳中的内部件具有摆动振荡模式，其中它在工作期间伴 随两个连接管件(11， 12)的形变而至少间歇地围绕虚拟纵轴(L)摆 动。
34. 根据权利要求33所述的测量变换器，其中摆动振荡模式的至 少一个自然固有频率小于测量管(10)瞬时振动的最低振荡频率。
35. 根据权利要求33或34所述的测量变换器，其中摆动振荡模 式的至少一个瞬时自然固有频率总是小于测量管(10)的瞬时最低自然固有频率。
36. 根据权利要求32所述的测量变换器，其中可振荡地支持在变换器外壳中的内部件具有摆动振荡模式，在摆动振荡模式中，内部件在工作期间伴随两个连接管件(11， 12)的形变而至少间歇地围绕虚拟纵轴(L)摆动；并且其中内部件的横向振荡模式的最低固有频率大于内部件的摆动振荡模式的最低固有频率。
37. 根据权利要求36所述的测量变换器，其中内部件的横向振荡模式的最低固有频率与内部件的摆动振荡模式的最低固有频率之比大 于1.2。
38. 根据权利要求36或37所述的测量变换器，其中内部件的横向振荡模式的最低固有频率与内部件的摆动振荡模式的最低固有频率 之比小于10。
39. 根据权利要求36 38之一所述的测量变换器，其中内部件的横向振荡模式的最低固有频率与内部件的摆动振荡模式的最低固有频 率之比大于1.5且小于5。
40. 根据权利要求36 39之一所述的测量变换器，其中内部件的摆动振荡模式的至少一个自然固有频率小于测量管(10)瞬时振动的 最低振荡频率，并且/或者内部件的摆动振荡模式的至少一个瞬时自然固有频率总是小于测量管(10)的瞬时最低自然固有频率。
41. 根据权利要求40所述的测量变换器，其中测量管(10)的最 低固有频率与内部件摆动振荡模式的最低固有频率之比大于3。
42. 根据权利要求40或41所述的测量变换器，其中测量管(10) 的最低固有频率与内部件摆动振荡模式的最低固有频率之比小于20。
43. 根据权利要求40 42之一所述的测量变换器，其中测量管 (10)的最低固有频率与内部件摆动振荡模式的最低固有频率之比大于5且小于10。
44. 根据前述任一权利要求所述的测量变换器，还包括激励装置 (40)，用于令测量管(10)和反振荡器(20)振动。
45. 根据前述任一权利要求所述的测量变换器，还包括传感器装 置(50)，用于检测至少测量管(10)的振荡。
46. 根据权利要求45所述的测量变换器，其中用于检测测量管 (10)的振荡的传感器装置(50)包括至少一个在测量管(10)的入口侧设置的第一传感器(51)以及在测量管(10)的出口侧设置的第 二传感器(52)。
47. 根据权利要求46所述的测量变换器，其中用于检测测量管 (10)的振荡的传感器装置(50)还包括至少一个设置在测量管(10)入口侧的第三传感器(53)以及设置在测量管(10)出口侧的第四传 感器(54)。
48. 根据权利要求47所述的测量变换器，其中第一传感器(51) 与第三传感器(53)在测量管(10)上相对设置，第二传感器(52) 与第四传感器(54)在测量管(10)上相对设置。
49. 前述任一权利要求所述的测量变换器在用于测量管道中流动 的介质的在线测量仪表中的应用，该在线测量仪表特别是科里奥利质 量流量测量仪表、密度测量仪表和/或粘度测量仪表。
全文摘要
本发明涉及一种测量变换器，其包括变换器外壳和设置在变换器外壳内的内部件。内部件包括至少一条弯曲的测量管(10)，其在操作期间至少间歇地振动并且用于引导介质；和反振荡器(20)，其在入口侧固定至测量管(10)以形成联接区(11#)，在出口侧固定至测量管(10)以形成联接区(12#)。内部件至少利用两个连接管件(11，12)可振荡地支持在变换器外壳中，测量管(10)通过该连接管件在操作期间与管道相通并且连接管件相对于彼此以及相对于测量变换器纵轴(L)定向，使得内部件能够在操作期间围绕纵轴(L)摆动。反振荡器由两个反振荡器板构成，其中一个设置在测量管左侧，另一个设置在测量管右侧。
文档编号G01F1/84GK101346612SQ200680048862
公开日2009年1月14日 申请日期2006年11月29日 优先权日2005年12月22日
发明者克里斯托夫·胡伯, 克里斯蒂安·许策, 恩尼奥·比托, 米歇尔·兰布里格, 迪特尔·蒙得兴, 马丁·安克林-伊姆霍夫 申请人:恩德斯+豪斯流量技术股份有限公司