SENSOR DE FLUJO DE CORIOLIS CON MASA OSCILANTE SUSPENDIDA ELÁSTICAMENTE.

Sensor de flujo de Coriolis con masa oscilante suspendida elásticamente La invención se refiere a un sensor de flujo de Coriolis, con un tubo de Coriolis que tiene dos extremos y está fijado en una carcasa, estando fijados dichos extremos en unos medios de fijación, mientras la porción del tubo situada entre dichos dos extremos se encuentra libre, cuyo sensor de flujo incluye unos medios de excitación para hacer que el tubo oscile alrededor de un eje de excitación y medios de detección para detectar los desplazamientos de las porciones del tubo durante la operación. - Un sensor de flujo de Coriolis (o: sistema sensor de flujo de Coriolis) comprende al menos un tubo vibrante, denominado, frecuentemente, tubo de Coriolis, tubo de flujo, o tubo de detección. Este tubo (o estos tubos) está sujeto o están sujetos en ambos extremos de la carcasa del instrumento. Los extremos del tubo sirven también para el suministro y descarga del flujo de líquido o gas a medir. - Además del tubo (o tubos) de flujo, un sensor de flujo de Coriolis comprende además dos subsistemas más, es decir, para la excitación y para la detección. El sistema de excitación (excitador) hace que el tubo entre en vibración. Se aplican una o varias fuerzas o pares a las porciones del tubo. El sistema de detección detecta, normalmente, el desplazamiento de uno o varios puntos del tubo en función del tiempo. En lugar del desplazamiento, puede detectarse la fuerza (o el par) aplicada por el tubo a su entorno; lo que se describe más adelante para la detección del desplazamiento es igualmente válido para la detección de la fuerza. - Las mismas dos posiciones alternativas son posibles, tanto para la excitación como para la detección. Una es que la excitación o la detección tienen lugar entre la carcasa y el tubo. La otra es que la excitación o la detección tienen lugar entre diferentes puntos o secciones del tubo en movimiento o, si el sensor de flujo (a veces llamado, en adelante, en el presente documento, "el instrumento (sensor)", o "el medidor de flujo") tiene varios tubos de flujo, entre los tubos de flujo individuales. - Es deseable, en el caso de un sensor de flujo Coriolis, diseñado para medir flujos pequeños, que el tubo completo debería estar en un plano, tanto por la precisión de la medición como por razones producibilidad. La vibración del tubo, generada por el excitador, tiene lugar a una frecuencia más o menos fija, que varía sólo ligeramente con la densidad del medio que fluye a través del tubo. La frecuencia de vibración es casi siempre una de las frecuencias naturales del tubo, de manera que puede conseguirse una amplitud máxima con una mínima energía de entrada. La invención se basa en el reconocimiento de que sin medidas adicionales, la vibración del tubo puede dar lugar a dos problemas de vibración: 1. Puede ocurrir un primer problema cuando dos instrumentos idénticos se colocan juntos y sus frecuencias de vibración coinciden sustancialmente. Entonces, el instrumento uno puede excitar el otro instrumento a través de la carcasa y la superficie de soporte y, en general, muy cerca de su frecuencia natural, con una fase que casi siempre diferirá de la de su excitación respectiva. Este es un problema real, ya que en la práctica, por ejemplo, en procesos de mezcla, dos, tres o, a veces, hasta veinte medidores de flujo están situados uno junto al otro. Entonces, la experiencia es que los resultados de las mediciones pueden variar con una determinada periodicidad, independientemente del flujo. 2. Un segundo problema es la sensibilidad a sus propias vibraciones: cuando un medidor de flujo de Coriolis está montado sobre una superficie no rígida, por ejemplo, una placa delgada, o en un sistema de tubos, la parte de soporte respectiva puede empezar a vibrar conjuntamente con el medidor de flujo. Las vibraciones propias son observadas como un desplazamiento en el punto cero. Por lo tanto, la precisión del sensor y, en consecuencia, de la medición, se ve influida de forma impredecible. Un objeto de la invención es reducir la sensibilidad a las vibraciones en un sensor de flujo de Coriolis, especialmente en sensores de flujo Coriolis del tipo en el que la detección (y excitación) tiene lugar con respecto a la carcasa. El objeto particular es reducir la sensibilidad a las vibraciones propias del instrumento sensor o a las vibraciones de los instrumentos sensores de flujo contiguos. Este objetivo se consigue en un sensor de flujo de Coriolis del tipo descrito en el párrafo inicial, en el que los medios de fijación están conectados a una masa oscilante, y en el que el conjunto total de la masa oscilante y los medios de fijación está suspendido elásticamente en relación con la carcasa mediante unos medios de suspensión elásticos, de manera que dicho conjunto puede girar alrededor de un eje de rotación, que es al menos sustancialmente paralelo o coincide con el eje de excitación del tubo. La expresión "masa oscilante', aquí y en adelante, indica un cuerpo cuyo momento de inercia con respecto a dicho eje de rotación es sustancialmente mayor (en particular, un número de veces mayor) que el del tubo de Coriolis. Las mediciones han demostrado, entre otras cosas, que el montaje elástico del tubo de Coriolis, tal como se 2 E09075522 18-10-2011 describe en la presente memoria, reduce la transferencia de vibraciones desde un tubo de Coriolis a la carcasa, durante la operación, y que un primer instrumento montado elásticamente, de esta manera, interfiere con un segundo instrumento contiguo en un menor grado. También se mejora la exactitud de un sensor de flujo independiente con un tubo de Coriolis montado elásticamente. El documento US2007/0034019-A1 describe un sensor de flujo de Coriolis con un armazón que presenta un tubo de Coriolis. Se hace que dicho armazón realice una vibración forzada alrededor de una porción centro de oscilación de un soporte de oscilación fijado a una base. El armazón no usa una masa oscilante, y el tubo no está soportado solo por sus extremos, sino también en las porciones intermedias. Los desplazamientos del tubo pueden ser detectados entre el tubo y la carcasa, o entre las partes individuales del tubo. El principio de la invención, sin embargo, es particularmente adecuado para su uso en combinación con una detección de los desplazamientos del tubo con respecto a la carcasa. Una realización práctica se caracteriza porque el sensor de flujo está provisto de una placa de soporte (en términos más generales: medios de soporte), en la que al menos uno de los medios de fijación tiene los extremos del tubo de Coriolis fijados a la misma, y la masa oscilante está fijada a la placa de soporte, y en que la placa de soporte está 15 suspendida en relación a la carcasa por medio de dos medios de resorte de torsión, en una disposición lineal, de manera que puede girar alrededor de dicho eje de rotación.   Los medios de resorte de torsión aquí proporcionan una flexibilidad rotacional (torsión). En el contexto de la invención, por lo tanto, los medios de fijación y la masa oscilante pueden estar fijados, de manera articulada, en la placa de soporte, o uno de ellos puede estar fijado en la placa de soporte. Puede ser ventajoso, especialmente en el caso en el que o bien los medios de fijación o bien la masa oscilante están fijados a la placa de soporte, cuando la masa oscilante y los medios de fijación están conectados de manera flexible (en particular, con posibilidad de torsión) entre sí. Los medios de resorte de torsión, que van a hacer posible el movimiento deseado de la placa de soporte, pueden ser construidos de diversas maneras. Una realización adecuada se caracteriza porque los medios de suspensión elásticos comprenden unos medios de resorte de torsión que conectan la placa de soporte, directa o indirectamente, a la carcasa y los cuales están formados por bisagras de torsión, resortes de flexión posicionados oblicuamente o bisagras de láminas cruzadas, que pueden ser o no planos. El sensor de flujo según la invención puede comprender una placa base que está fijada, de manera fija, a la carcasa y una placa de soporte separada, que es móvil con respecto a esta placa base. Una realización preferente, sin embargo, está caracterizada porque el sensor de flujo está provisto de una placa base de metal elástico, que está conectada fijamente a la carcasa, cuya placa base tiene una abertura central, y en que la placa de soporte y los medios de resorte de torsión se extienden dentro de dicha abertura y están formados en el material de la placa base, por medio de incisiones provistas en la placa base, de manera que los medios de resorte de torsión tienen la forma de tiras alargadas que constituyen la única conexión entre la placa de soporte y la placa base, y la placa de soporte está suspendida en la apertura de la placa base por medio... [Seguir leyendo]

1. Sensor de flujo de Coriolis con un tubo (29) de Coriolis, que tiene dos extremos (32, 32') y está fijado en una carcasa, dichos extremos (32, 32') estando fijados en unos medios (31) de fijación, mientras la porción de tubo situada entre dichos dos extremos (32, 32') está libre, cuyo sensor de flujo comprende medios de excitación para causar que el tubo (29) oscile alrededor de un eje de excitación y medios de detección, para detectar los desplazamientos de las porciones del tubo (29) durante la operación, caracterizado porque dichos medios (31) de fijación están conectados a una masa oscilante (30), y porque el conjunto total de masa oscilante (30) y los medios (31) de fijación están suspendidos elásticamente en relación a la carcasa por unos medios (32, 32') de suspensión elásticos, de manera que dicho conjunto puede girar alrededor de un eje (24) de rotación, que es al menos sustancialmente paralelo o coincide con el eje (X) de excitación del tubo (29). 2. Sensor de flujo de Coriolis según la reivindicación 1, caracterizado porque el sensor flujo está provisto de una placa (54) de soporte, porque al menos uno de entre los medios de fijación con los extremos del tubo Coriolis fijados al mismo y la masa oscilante está fijado en esta placa de soporte, y porque la placa (54) de soporte está suspendida 15 con relación a la carcasa por medio de dos medios (56, 56') de resorte de torsión en una disposición lineal, de manera que puede girar alrededor del eje (58) de rotación.   3. Sensor de flujo de Coriolis según la reivindicación 1, caracterizado porque la masa oscilante (94) y los medios (98) de fijación están fijados, uno al otro, de manera flexible. 4. Sensor de flujo de Coriolis según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios suspensión elásticos comprenden medios de resorte de torsión que conectan la placa (54, 59, 59') de soporte, directa o indirectamente, a la carcasa y que están formados por bisagras de torsión, resortes (c, d) de flexión posicionados oblicuamente o bisagras (a, b) de láminas cruzadas, que puede ser planos o no. 5. Sensor de flujo de Coriolis según la reivindicación 2, caracterizado porque el sensor de flujo está provisto de una placa (41) base de metal elástico que está conectada, de manera fija, a la carcasa, cuya placa base tiene una abertura (40) central, y porque la placa (42) de soporte y los medios de resorte de torsión se extienden dentro de dicha abertura (40) y están formados a partir del material de la placa (41) base por medio de incisiones provistas en la placa base, de manera que los medios de resorte de torsión tienen la forma de tiras (43, 43') alargadas que constituyen la única conexión entre la placa (42) de soporte y la placa (41) base y la placa de soporte está suspendida en la abertura de la placa base por medio de dichas tiras (43, 43') alargadas. 6. Sensor de flujo de Coriolis según la reivindicación 5, caracterizado porque el conjunto de la placa (41) base y la placa (42) de soporte constituye una placa plana. 7. Sensor de flujo de Coriolis según la reivindicación 5, caracterizado porque el conjunto de la placa (41) base y la placa (42) de soporte constituye una placa plegada. 8. Sensor de flujo de Coriolis según la reivindicación 6, caracterizado porque el conjunto de la placa (41) base y la placa (42) de soporte está provisto de puntos de tope integrados, para limitar la amplitud de los movimientos relativos de la placa (42) de soporte con respecto a la placa (41) base, en el plano de la placa base. 9. Sensor de flujo de Coriolis según la reivindicación 7, caracterizado porque el conjunto de la placa (81) base y la placa (82) de soporte está provisto de puntos (86) de tope integrados, para limitar la amplitud de los movimientos relativos de la placa (82) de soporte con respecto a la placa (81) base, tanto en como transversal al plano de la placa base. 10. Sensor de flujo de Coriolis según la reivindicación 7, caracterizado porque cada una de las tiras (83, 83') alargadas está delimitada, en cada lado, por una incisión (89) respectiva, formando dichas incisiones una articulación elástica con tope integrado. 11. Sensor de flujo de Coriolis según la reivindicación 10, caracterizado porque las incisiones (89) que delimitan las tiras (83, 83'), en cada lado, tienen una anchura tal que el material de la placa en el otro lado de las incisiones actúa como un tope, para limitar la amplitud de los movimientos en el plano de la placa (81) base. 12. Sensor de flujo de Coriolis según la reivindicación 6, caracterizado porque las placas (61, 62) de tope están dispuestas encima y debajo de al menos una tira (43, 43') alargada, cada una de cuyas placas de tope es mantenida a una distancia de la tira por una placa (63) espaciadora, para servir como un tope para limitar los movimientos de la placa de soporte fuera del plano de la placa base. 13. Sensor de flujo de Coriolis según la reivindicación 1, caracterizado porque la masa oscilante (112) está dispuesta transversal a, y con su centro de gravedad en, el eje (115), alrededor del cual puede girar. 14. Sensor de flujo de Coriolis según la reivindicación 13, caracterizado porque la mayor porción de masa de la masa oscilante (112) se encuentra contigua los extremos de la masa oscilante más alejados de su eje de rotación 11 E09075522 18-10-2011   (115). 15. Sensor de flujo de Coriolis según la reivindicación 1, caracterizado porque o bien la masa oscilante (112) o bien los medios de fijación de tubo cooperan con unos medios (114, 116a, 117) accionadores, para hacer que la masa oscilante y los medios de fijación de tubo giren alrededor del eje (115) de rotación. 12 E09075522 18-10-2011   13 E09075522 18-10-2011   14 E09075522 18-10-2011   E09075522 18-10-2011   16 E09075522 18-10-2011   17 E09075522 18-10-2011   18 E09075522 18-10-2011   19 E09075522 18-10-2011   E09075522 18-10-2011   21 E09075522 18-10-2011   22 E09075522 18-10-2011   23 E09075522 18-10-2011   24 E09075522 18-10-2011