[发明专利]科氏质量流量计

说明书

本申请是我们于1989年6月9日提交的美国专利申请(系列号364,032)的部分续展。

在有关测量流动物质质量流速的现有技术中，已知：通过振荡流动管道流动流体会诱导出科氏力(Coriolis forces)，该力会在基本上横交于流体流动方向和绕其发生振荡的轴线的这一方向上使管道扭转，还知道：这种科氏力的大小与流过管道的流体的质量流速和管道振荡时的角速度有关。

过去与致力于设计和制造科氏质量流速仪表方面有关的一个主要技术问题是必须精确测量或精密控制振荡流通管道的角速度，这样，可利用测量科氏力造成的作用计算出流过流通管道的流体的质量流速。即使流通管道的角速度能精确确定或控制，精密测量由科氏力引起的作用的大小会引起另一个严重问题。产生此问题的部分原因是由于产生的科氏力的大小，和其它力如惯性和阻尼相比，是很小的，所以，最终的科氏力引起的作用是很小的。另外，由于科氏力较小，故由外力如由例如邻接的机械或流体管道中的压力浪涌引起的振荡，引起的作用会造成对质量流速的错误的测定。这些如流通管道的不连续性，管道的不稳定安装，使用缺乏机械再现性弯曲特性的管道等等的误差源，常常完全掩盖了由产生的科氏力造成的作用，大大削弱了质量流量计的实际使用。

在几个美国专利(名称为“流量测量的方法及结构”、专利号为Re 31450及公布日为1983年11月29日；名称为“质量流量测量方法及装置”、专利号为4422338及公布日期为1983年12月27日；以及，名称为“平行通道科氏质量流速计”、专利号为4491025及公布日期为1985年1月1日)中，已公开了机械结构和测量技术，还公开了其另一些优点，即(a)不必测量或控制科氏质量流速计的振荡流通管道的角速度的大小；(b)同时提供用于测量科氏力造成的作用所必需的灵敏度和精度；和(c)减小对许多在早期的试验性质量流量计中出现的误差的敏感度。公开于这些专利中的机械装置含有弯曲的连续流通管道，它们是对压力不灵敏的接头或管段，如波纹管，橡胶接头或其它压力变形部分。这些流通管道在它们的入口端和出口端处被牢固地安装，它们的弯曲部分悬伸出支架。例如，在按照前面提到的任一专利的流量计中，连通管被焊或铜焊到支架上，这样，它们以类似弹簧方式围绕某些轴线振荡，这些轴线基本上位于和流通管道的牢固安装点相邻接之处，或如在美国专利4491025中公开的，这些轴线基本上位于牢固连接撑杆装置的位置，其中撑杆用于在位于朝向安装点的位置上将两根或多根管道牢固夹紧。

按照这样构置流通管道，产生一种机械状态，即在流通情况下，与在振荡流通管道中产生的科氏力相对抗的力基本上为线性弹簧力。与线性弹簧力基本上相对抗的科氏力，使含有流动流体的振荡流通管道绕着某些轴线产生偏转或扭转，其中这些轴线的所在位置介于并等距离于那些流通管道的、可表现出科氏力的那些部分。偏斜量是产生的科氏力和相对于科氏力的线性弹簧力的大小的函数。此外，这些牢固安装的、连续流通管道设计得使它们的、绕着诸振荡轴线(基本位于机架或撑杆所在处)的共振频率不同于，最好是低于绕着另一些轴线的共振频率，相对于这些轴线科氏力发生作用。

在现有技术中公开了许多种特定形状的、牢固安装的弯曲流通管道。其中通常包括有U形管道，“这些管道的支管是会聚，发散或基本上歪斜的”(美国专利Re 31450，第5列，第10至11行)。在现有技术中也公开有直的、牢固安装的流通管道，它们的一般工作原理和弯曲管道的相同。