本发明涉及流量计，并且更具体地涉及紧凑的流量计和相关方法。
背景技术：
诸如例如振动密度计和科里奥利（coriolis）流量计的振动传感器是众所周知的，并且被用于测量质量流量和与流动通过流量计中的管道的材料相关的其它信息。在美国专利4,109,524、美国专利4,491,025和re.31,450中公开了示例性科里奥利流量计。这些流量计包含具有笔直或弯曲构造的一个或多个管道。科里奥利质量流量计中的每个管道构造例如具有一组固有振动模式，该固有振动模式可以是简单的弯曲、扭转或复合类型。每个管道可以被驱动成以优选的模式振动。
材料从流量计的入口侧上的连接的管线流动到流量计中，被引导通过管道，进而通过流量计的出口侧离开流量计。振动系统的固有振动模式部分地由管道和在管道内流动的材料的组合质量限定。
当不存在通过流量计的流时，施加到管道的驱动力导致沿管道的所有点以相同的相位振动或以小的“零点偏移”振动，零点偏移是在零流量时所测量的时间延迟。当材料开始流动通过流量计时，科里奥利力导致沿管道的每个点具有不同的相位。例如，在流量计的入口端处的相位滞后于在中央驱动器位置处的相位，而在出口端处的相位超前于在中央驱动器位置处的相位。管道上的敏感元件产生代表管道的运动的正弦信号。处理来自敏感元件的信号输出以确定敏感元件之间的时间延迟。两个或更多个敏感元件之间的时间延迟与流动通过管道的材料的质量流率成比例。
连接到驱动器的流量计电子装置产生驱动信号以操作驱动器，并且还通过从敏感元件接收到的信号来确定过程材料的质量流率和/或其它性质。所述驱动器可以包括许多众所周知的布置中的一种；但是，磁体和相对的驱动线圈已经在流量计产业中取得了巨大成功。向驱动线圈传送交流电以用于使管道以期望的管道幅度和频率振动。在技术领域中还已知的是，提供敏感元件，如，与驱动器布置非常相似的磁体和线圈布置。然而，驱动器接收引发运动的电流，而敏感元件可以利用由驱动器提供的运动来引发电压。由敏感元件测量的时间延迟的大小非常小；经常在几纳秒内测量时间延迟。因此，有必要使换能器输出非常精确。
现有技术流量计通常使用两个管道，每个管道具有圆形截面区域。为了保持通过管道的最佳流率，管道必须具有特定的直径。然而，当管道被放置成紧挨彼此时，两个管件的组合宽度大于入口管的宽度。这导致流量计比管线更宽。
因此，在技术领域中存在用于缩小流量计轮廓的方法和相关装置的需求。存在用于保持最小流体速度的方法和相关装置的需求，使得可以对于流量计中大范围的流率获得精确流量测量，而仍然是紧凑的。本发明通过提供用于包含具有d形截面的管道的流量计的方法和相关装置克服了这些问题和其它问题，与具有圆形截面的管道所可能实现的相比，所述具有d形截面的管道被更加靠近地放置在一起，从而实现了技术领域中的进步。
技术实现要素：
根据实施例，提供了具有连接到流量计电子装置的传感器组件的流量计。所述传感器组件包括至少一个驱动器和至少一个敏感元件。所述传感器组件包括第一d形管道和第二d形管道，所述第一d形管道被构造成在其中接收过程流体，所述第二d形管道被构造成在其中接收过程流体。
根据实施例，提供了用于流量计传感器组件的流管。所述流管包括第一d形管道和第二d形管道，所述第一d形管道被构造成在其中接收过程流体，所述第二d形管道被构造成在其中接收过程流体。
根据实施例，提供了形成流量计的方法。所述方法包括提供传感器组件的步骤，所述传感器组件包括管道和至少一个驱动器以及附接到所述管道的至少一个敏感元件。所述管道包括第一d形管道和第二d形管道，所述第一d形管道被构造成在其中接收过程流体，所述第二d形管道被构造成在其中接收过程流体。
根据一方面，一种具有连接到流量计电子装置的传感器组件的流量计，其中，所述传感器组件包括至少一个驱动器和至少一个敏感元件，所述流量计包括：第一d形管道，所述第一d形管道被构造成在其中接收过程流体；和第二d形管道，所述第二d形管道被构造成在其中接收过程流体。
优选地，每个d形管道的平坦部分被定位成紧邻彼此并且大致平行于彼此。
优选地，所述第一d形管道和所述第二d形管道的组合宽度小于或等于入口管的宽度。
优选地，所述第一d形管道和第二d形管道的包括在它们之间的间隔的组合宽度小于或等于所述入口管的宽度。
优选地，所述d形管道的β值是大约0.8。
根据一方面，用于流量计传感器组件的流管包括第一d形管道和第二d形管道，所述第一d形管道被构造成在其中接收过程流体，所述第二d形管道被构造成在其中接收过程流体。
优选地，每个d形管道的平坦部分被定位成紧邻彼此并且大致平行于彼此。
优选地，所述流管被构造成具有这样的所述第一d形管道和所述第二d形管道的组合宽度：所述组合宽度小于或等于被构造成与所述第一d形管道和所述第二d形管道流体连通的入口管的宽度。
优选地，所述流管被构造成具有这样的所述第一d形管道和所述第二d形管道的包括在它们之间的间隔的组合宽度：所述组合宽度小于或等于被构造成与所述第一d形管道和所述第二d形管道流体连通的入口管的宽度。
优选地，所述d形管道的β值是大约0.8。
根据一方面，一种用于形成流量计的方法包括如下步骤：提供传感器组件，所述传感器组件包括管道和至少一个驱动器以及至少一个附接到所述管道的敏感元件，其中，所述管道包括：第一d形管道，所述第一d形管道被构造成在其中接收过程流体；和第二d形管道，所述第二d形管道被构造成在其中接收过程流体。
优选地，所述方法包括如下步骤：提供每个d形管道的平坦部分；以及将每个d形管道的平坦部分定位成紧邻彼此并且大致平行于彼此。
优选地，所述方法包括形成所述第一d形管道和所述第二d形管道的步骤，使得所述第一d形管道和所述第二d形管道的组合宽度小于或等于入口管的宽度。
优选地，所述方法包括形成所述第一d形管道和所述第二d形管道的步骤，使得所述第一d形管道和所述第二d形管道的包括在它们之间的间隔的组合宽度小于或等于所述入口管的宽度。
优选地，所述d形管道的β值是大约0.8。
附图说明
图1示出了现有技术的振动传感器组件；
图2示出了现有技术的管道与根据实施例的管道之间的截面对比；
图3示出了根据实施例的截面轮廓；
图4示出了根据实施例的管道的等距视图；
图5示出了图4的管道的顶视图；以及
图6示出了图4和5的管道的侧剖视图。
具体实施方式
图1-图6和以下说明描绘了特定的示例以教导本领域技术人员如何形成和利用本发明的最佳模式。为了教导发明原理的目的，简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员将理解落入本发明的范围内的来自这些示例的变型。本领域技术人员将理解，可以以多种方式组合下文所描述的特征以形成本发明的多种变型。因此，本发明不限制于下文所描述的特定示例，而仅由权利要求及其等同物限制。
图1示出了呈科里奥利流量计形式的现有技术流量计5的示例，流量计5包括传感器组件10和一个或多个流量计电子装置20。一个或多个流量计电子装置20连接到传感器组件10以测量流动的材料的特征，诸如，例如密度、压力、质量流率、体积流率、总质量流量、温度以及其它信息。
传感器组件10包括一对法兰101和101'、歧管102和102'以及管道103a和103b。歧管102、102’被附接到管道103a、103b的相对端。歧管102、102'通常是多件式组件。本示例的法兰101和101'被附接到歧管102和102'。本示例的歧管102和102’被附接到间隔件106的相对两端。在本示例中，间隔件106保持歧管102和102'之间的间隔以防止管道103a和103b中的不期望的振动。管道103a和103b以平行的方式从歧管102和102'向外延伸。当传感器组件10插入到输运过程材料的管线系统中时，所述材料经由入口管120通过法兰101进入传感器组件10，传送通过入口歧管102，在入口歧管102处全部量的材料被引导以进入管道103a和103b，所述材料流动通过管道103a和103b并回到出口歧管102'中，在出口歧管102'处所述材料通过法兰101'离开传感器组件10。
传感器组件10包括驱动器104。驱动器104在这样的位置中附接到管道103a和103b：在该位置中驱动器104在驱动模式中可以使管道103a、103b振动。更具体地，驱动器104包括附接到管道103a的第一驱动器部件（未示出）和附接到管道103b的第二驱动器部件（未示出）。驱动器104可以包括许多众所周知的装置中的一种，诸如安装到管道103a的磁体和安装到管道103b的相对的线圈。
在本示例中，所述驱动模式可以是第一异相弯曲模式，并且将选择管道103a和103b并将管道103a和103b适当地安装到入口歧管102和出口歧管102'，以便提供分别围绕弯曲轴线w-w和w'-w'具有大致相同的质量分布、惯性矩和弹性模量的平衡系统。在本示例中，在驱动模式是第一异相弯曲模式的情况下，管道103a和103b围绕它们各自的弯曲轴线w-w和w'-w'沿相反方向被驱动器104驱动。交流电形式的驱动信号可以由一个或多个流量计电子装置20来提供（诸如，例如经由引线110），并且传送通过线圈以引起管道103a、103b两者振动。
所示出的传感器组件10包括附接到管道103a、103b的一对敏感元件105、105'。更具体地，第一敏感元件部件（未示出）被定位在管道103a上并且第二敏感元件部件（未示出）被定位在管道103b上。在所描绘的实施例中，敏感元件105、105'可以是电磁检测器，例如产生代表管道103a、103b的速度和位置的敏感元件信号的敏感元件磁体和敏感元件线圈。例如，敏感元件105、105'可以经由通路111、111'向一个或多个流量计电子装置供应敏感元件信号。本领域普通技术人员将理解的是，管道103a、103b的运动与流动材料的某些特征成比例，例如流动通过管道103a、103b的材料的质量流率和密度。
在图1所示的现有技术示例中，一个或多个流量计电子装置20接收来自敏感元件105、105'的敏感元件信号。路径26提供允许一个或多个流量计电子装置20与操作者交流的输入和输出装置。一个或多个流量计电子装置20测量流动材料的特征，诸如，例如相位差、频率、时间延迟、密度、质量流率、体积流率、总质量流量、温度、流量计校验、压力和其它信息。更具体地，一个或多个流量计电子装置20接收例如来自敏感元件105、105'和一个或多个温度传感器107（诸如电阻式温度检测器（rtd））的一个或多个信号，然后利用该信息来测量流动材料的特征。
用于流量计的当前设计原则是具有大约0.8的“贝塔比（betaratio）”。贝塔比（也称为面积比）指的是管道103a、103b的截面面积与入口管120的截面面积之间的比。所述贝塔比可以依照如下确定：
其中：
β=贝塔比；
a=入口管的截面面积；以及
a=管道的截面面积。
例如而并非限制性地对于β=0.8，给定的管道的截面面积应当是入口管的截面面积的80%。这增加了管中的流体速度并且使流量计5更加灵敏。0.8的β仅仅是示例，还可以考虑大于或小于0.8的其它值。
对于给定的最大流率，需要预定的管道的最小截面面积以实现最佳的流量计性能。单个管道将允许最小流量计宽度，但是仅有单个管道的流量计5是不平衡的，并且在产业中不太成功。在流量计中使用双管件流量计以形成平衡。然而，尽管双管道更小，但是将两个圆形管道放置成邻近于彼此会迫使流量计的尺寸大于单个管道流量计的尺寸。图2对此予以举例说明。
图2示出了用于流量计5的三个管道截面。最上方的截面200代表具有内直径φ1的圆形入口管120。中间的一组截面202的布置代表一对圆形管道103a、103b，它们各自具有内直径φ2。最后，最下方的截面204代表根据实施例的一对d形管道400a、400b（见图4-图6）。d形管道400a、400b具有沿平坦部分206测量的截面φ3。为了说明d形管道400a、400b的好处，将向截面200、202、204应用假设值：对于本示例，假设用于入口管的φ1是1.0”，用于标准双管件管道设置的φ2均是0.632”，并且根据实施例的用于d形管道400a、400b的φ3均是0.894”。因此，根据用于标准双管件截面202的公式（1），a=0.63且a=0.78，所以β=0.8。对d形管道截面204来讲，a=0.63且a=0.78，所以β=0.8。将清楚的是，用于标准双管道和d形管道两者的β值是相等的。现在，考虑标准双管道之间的间隔s1和d形管道之间的间隔s2相等的情形。在本示例中，令s1和s2等于0.106”。因此，标准双管道的总宽度w1将是1.37”，该总宽度比入口管120大0.37”。有利地是，d形管道的总宽度w2是1.0”，该总宽度与入口管120的宽度相同。这大约等同于使可能的流量计厚度减少27%。实际上，包含具有d形截面的管道的流量计可以使管道足够靠近地放置在一起，以给出单管件流量计的紧凑度，而不牺牲双管件流量计的平衡。
转到图3，应当了解的是，在不同的实施例中，在截面形状方面流管的d形可以具有一些变化。例如，可以考虑精确的半圆300。然而，还可以考虑具有平坦主边缘206以及两个大致垂直的次边缘304的d形302，次边缘304由弯曲部分305连接——像传统字母“d”。还可以考虑梯形四边形306。还可以考虑具有曲线309的梯形截面308。在任何实施例中，拐角310可以是角、直角、半径、倒角等。在单个截面形状中也可以考虑拐角310轮廓的组合。
图4-图6示出了根据实施例的d形管道。如图1所示，在流量计5中，这些d形管道400（第一管道400a和第二管道400b）将取代现有技术流量计的圆形管道103a、103b。尽管附图示出了弯曲的d形管道400，但也可以考虑笔直的d形管道400。图4是d形管道400的等距视图，图5是d形管道400的顶视图，并且图6是d形管道400的后剖视图。为了最小化流量计5的轮廓，通过将每个d形管道400a、400b的平坦部分206放置成邻近于彼此使得平坦部分206大致平行于彼此来最小化一对d形管道400的宽度w2，如图2和图4-图6所示。
如上文所描述的本发明提供了涉及可变化地调节的流管的多种系统和的方法。尽管上文所描述的多种实施例针对流量计，特别是科里奥利流量计，但是应当了解的是本发明不应当限制于科里奥利流量计，而是本文所描述的方法可以与缺少科里奥利流量计的一些测量功能的其它类型的流量计或其它振动传感器一起使用。
上述实施例的详细描述不是发明人所考虑到的在本发明的范围内的所有实施例的详尽描述。的确，本领域技术人员将认识到，可以以各种方式组合或省除上述实施例的某些元素以形成其他实施例，并且这样的其他实施例落入本发明的范围和教导内。还将对于本领域普通技术人员显而易见的是，可以整体地或部分地组合上述实施例以形成在本发明的范围和教导内的另外的实施例。
因此，如相关领域的技术人员将认识到的，尽管为了说明性的目的在本文中描述了本发明的特定实施例和示例，但是在本发明的范围内的多种等同的变型是可能的。本文所提供的教导可以应用于其它振动传感器，并且不仅应用到上文所描述的和附图中所示出的实施例。因此，本发明的范围应当由如下的权利要求来确定。