Caudalímetro másico de tipo Coriolis.

Caudalímetro másico (1) de tipo Coriolis que comprende: un tubo detector que forma un bucle (2) a través delcual,

durante el funcionamiento, circula un medio y que tiene medios de excitación para excitar dicho bucle (2) y quecomprende adicionalmente un tubo de entrada (3) y un tubo de salida (4), en el que dicho tubo forma un buclemecánicamente cerrado, esencialmente en forma de vuelta completa, teniendo dicho bucle (2) un eje principal desimetría (S), teniendo el bucle (2) un punto de inicio y un punto final, cuyos puntos de inicio y final están situadospróximos entre sí y conectados a las primeras entradas del tubo de entrada (3) y del tubo de salida (4), caracterizadoporque los medios de excitación están previstos para hacer girar el bucle (2) en un modo oscilatorio alrededor del ejeprincipal de simetría (S) de dicho bucle (2) y porque los tubos de entrada y salida (3, 4) son flexibles y se extiendenen el plano y dentro del bucle (2), simétricamente respecto del eje principal de simetría, entre dichas primerasextremidades y los medios de fijación (12) asociados a un bastidor (13) que permiten fijarlos, y estando mutuamenteconectados los tubos de entrada y de salida (3, 4) entre dichas primeras extremidades y los medios de fijación (12),mediante soldadura o soldeo, por medio de lo cual el bucle (2) se encuentra suspendido del bastidor (13) de maneraelástica por medio de los tubos flexibles de entrada y de salida, permitiendo la suspensión resultante un movimientoalrededor de dos ejes perpendiculares en el plano del bucle (2), uno para el movimiento de excitación alrededor deleje principal de simetría (S) y otro para el movimiento de respuesta de Coriolis

Caudalímetro másico de tipo Coriolis.

La invención se refiere a un caudalímetro másico de tipo Coriolis, que comprende un tubo detector, que forma un bucle, a través del cual fluye un medio durante el funcionamiento, y con medios de excitación para excitar dicho bucle y que incluye además un tubo de entrada y un tubo de salida, en el que el tubo de forma un bucle cerrado mecánicamente esencialmente en forma de una vuelta completa, teniendo dicho bucle un eje principal de simetría (S) , teniendo el bucle un punto de inicio y un punto final, estando los puntos de inicio y final situados ajustadamente próximos y conectados a las primeras extremidades del tubo de entrada y tubo de salida.

Un caudalímetro másico de tipo Coriolis se conoce a partir de la patente US 4.658.657. El caudalímetro másico conocido comprende un tubo formando bucle que no está cerrado (la mitad de una vuelta) y que forma una rama transversal en un lado que está conectada a dos ramas laterales embridadas en el lado opuesto de un balancín de montaje. Este último está montado en un soporte de manera tal que puede girar alrededor de un eje central situado en el plano del bucle. Un sistema de excitación electromagnética que coopera con el balancín de montaje (magnético) proporciona una rotación oscilatoria (vibración) del balancín de montaje con el bucle alrededor del eje central. Cuando un medio fluye a través del bucle que gira alrededor del eje central, se generan fuerzas de Coriolis en la rama transversal, que está orientada perpendicularmente al eje de rotación, lo que resulta en una vibración del bucle alrededor de un eje perpendicular al eje de excitación de rotación. Esta vibración, que es proporcional al caudal, se superpone a la oscilación fundamental y conduce a un desplazamiento de fase entre las oscilaciones realizadas por los extremos de la rama transversal. La diferencia de fase es proporcional a la fuerza de Coriolis y en consecuencia al flujo.

Sin embargo resulta ser una desventaja del sistema conocido que el balancín de montaje utilizado para la excitación del bucle, constituye una masa adicional. Esto evita un cambio de la frecuencia de excitación como función de la densidad del medio que fluye a través del tubo, con el resultado de que una medición de la densidad (una propiedad adicional de un medidor de flujo de Coriolis) se vuelve menos precisa.

La invención tiene por objeto entre otras cosas, proporcionar un caudalímetro con un sistema de excitación, que es capaz de medir la densidad con mayor precisión.

El caudalímetro másico de la clase mencionada en el párrafo de introducción se caracteriza para este propósito por la construcción que se describe en la parte caracterizadora de la reivindicación 1.

De acuerdo con la invención, el tubo mecánicamente cerrado, en forma de bucle está suspendido elásticamente por medio de los tubos de entrada y de salida, que en conjunto actúan como un elemento de conexión flexible. Es decir: los tubos de entrada y de salida son flexibles y capaces de torsión en mayor o menor grado y por lo tanto actúan como elementos de resorte. Esta suspensión permite un movimiento alrededor de dos ejes mutuamente perpendiculares que se encuentran en el plano del bucle, uno para el movimiento de excitación y el otro para el movimiento de Coriolis.

Un caudalímetro másico con un tubo en forma de bucle suspendido de esta manera, tiene una sensibilidad mejorada debido a que los tubos de entrada y salida se han dimensionado libremente con longitudes elásticas que son tan grandes como sea posible, y siendo la rigidez de suspensión del bucle un mínimo para un determinado de diámetro tubo, especialmente cuando dichos tubos se extienden en paralelo y mutuamente próximos. Una ventaja adicional de una fijación al bastidor de los tubos de entrada y de salida cercanos de uno de otro, es que la sensibilidad a la temperatura del caudalímetro es menor que en el caso en el que los puntos de fijación están muy alejados entre sí.

Como se explicará con más detalle más adelante, son posibles diversas versiones de los tubos de entrada y de salida, cada una con sus propias ventajas. Una realización práctica que resulta preferible por motivos mecánicos es, por ejemplo, una en la que el bucle se conforma como una sola pieza integral con el tubo de entrada y el tubo de salida.

Independientemente del diseño adicional, es importante que los tubos de entrada y de salida deban estar fijados al bastidor, con la ayuda de medios de fijación, a una distancia predeterminada de la posición en la que están conectados al bucle, cuya distancia predeterminada define su longitud de trayectoria libre.

Los tubos de entrada y de salida se encuentran en el plano del bucle, dentro del bucle.

Una realización preferida se caracteriza porque los tubos de entrada y salida se extienden mutuamente paralelos sobre sus longitudes de trayectoria libre y ajustadamente próximos uno a otro, debido a que su rigidez a torsión es entonces inferior, y tienen preferiblemente una longitud máxima de trayectoria libre hasta los medios de sujeción, porque esto reduce su resistencia a la flexión. Una longitud máxima de trayectoria libre se puede realizar porque los tubos de entrada y de salida están fijados al bastidor a través de medios de sujeción fuera del bucle.

Producir el giro del tubo de detección en un modo oscilatorio alrededor de su eje principal de simetría se denomina modo de torsión o rotación.

A partir de la patente de EE.UU. 5.535.737 (Lew) se conoce un caudalímetro de fuerza de Coriolis que tiene un conducto con un bucle de 360 grados, que comprende dos secciones de extremo paralelas, mecánicamente unidas entre sí, extendiéndose desde dos extremidades del conducto en voladizo hacia una estructura de soporte ("bastidor") . Medios de vibración hacen vibrar la sección central del bucle con respecto a las secciones de extremo. Esta vibración es diferente de la rotación de la configuración de bucle en un modo oscilante ("torsión") alrededor de su eje de simetría.

Además, el bucle del caudalímetro de Coriolis de la invención, está elásticamente suspendido del bastidor por los tubos de entrada y de de salida flexibles (las secciones de extremo) , permitiendo la suspensión resultante un movimiento alrededor de dos ejes perpendiculares en el plano de bucle, uno para el movimiento de excitación alrededor el eje principal de simetría y otro para el movimiento de respuesta de Coriolis.

Una forma de realización que es ventajosa a causa de su sensibilidad se caracteriza porque el bucle configura un rectángulo con dos tubos laterales paralelos, un primer tubo transversal conectado a primeros extremos de los tubos laterales, y dos segundos tubos transversales conectados en uno sus extremos a segundos extremos de los tubos laterales y en otro de sus extremos al tubo de entrada y el tubo de salida, respectivamente.

Una realización muy compacta del diseño anterior se caracteriza porque los tubos de entrada y de salida se extienden ajustadamente próximos uno a otro, a cada lado de un eje de simetría del bucle y se fijan al bastidor en una posición más cercana al primer tubo transversal que a los segundos tubos transversales. Más particularmente, la longitud de la trayectoria libre de los tubos de entrada y de salida ascienden a, al menos, el 50% de la altura del bucle visto en una dirección paralela a los tubos de entrada y salida. Esto significa para un tubo en bucle que tiene una forma rectangular que la longitud de la trayectoria libre de los tubos de entrada y de salida es de, al menos, el 50% de la longitud de cada uno de los tubos laterales.

El bucle debe estar mecánicamente cerrado. Para este propósito una primera forma de realización se caracterizado porque los segundos tubos transversales están interconectados mecánicamente adyacentes en sus conexiones a los tubos de entrada y de salida. Una segunda forma de realización se caracteriza porque los tubos de entrada y de salida se extienden paralelos entre sí y muy cerca sobre sus longitudes de trayectoria libres y están interconectados mecánicamente sobre al menos parte de sus longitudes de trayectoria libre.

La excitación (es decir, hacer vibrar) del tubo en bucle del caudalímetro másico de acuerdo con la invención puede efectuarse de diversas maneras, por ejemplo por medio de un disco magnético adherido al tubo y un electroimán con una bobina de espiras espaciadas. El presente bucle, sin embargo, es un objeto intrínsecamente muy ligero, y si los medios de excitación se sujetan al mismo supondrá una cantidad adicional de energía para poner el bucle en resonancia. En consecuencia se prefiere utilizar una técnica de excitación... [Seguir leyendo]

1. Caudalímetro másico (1) de tipo Coriolis que comprende: un tubo detector que forma un bucle (2) a través del cual, durante el funcionamiento, circula un medio y que tiene medios de excitación para excitar dicho bucle (2) y que comprende adicionalmente un tubo de entrada (3) y un tubo de salida (4) , en el que dicho tubo forma un bucle mecánicamente cerrado, esencialmente en forma de vuelta completa, teniendo dicho bucle (2) un eje principal de simetría (S) , teniendo el bucle (2) un punto de inicio y un punto final, cuyos puntos de inicio y final están situados próximos entre sí y conectados a las primeras entradas del tubo de entrada (3) y del tubo de salida (4) , caracterizado porque los medios de excitación están previstos para hacer girar el bucle (2) en un modo oscilatorio alrededor del eje principal de simetría (S) de dicho bucle (2) y porque los tubos de entrada y salida (3, 4) son flexibles y se extienden en el plano y dentro del bucle (2) , simétricamente respecto del eje principal de simetría, entre dichas primeras extremidades y los medios de fijación (12) asociados a un bastidor (13) que permiten fijarlos, y estando mutuamente conectados los tubos de entrada y de salida (3, 4) entre dichas primeras extremidades y los medios de fijación (12) , mediante soldadura o soldeo, por medio de lo cual el bucle (2) se encuentra suspendido del bastidor (13) de manera elástica por medio de los tubos flexibles de entrada y de salida, permitiendo la suspensión resultante un movimiento alrededor de dos ejes perpendiculares en el plano del bucle (2) , uno para el movimiento de excitación alrededor del eje principal de simetría (S) y otro para el movimiento de respuesta de Coriolis.

2. Caudalímetro másico según la reivindicación 1, caracterizado porque el bucle (2) está conformado como una sola pieza incorporando el tubo de entrada (3) y el tubo de salida (4) .

3. Caudalímetro másico según la reivindicación 1, caracterizado porque el tubo de entrada (3) y el tubo de salida (4) se fijan al bastidor (13) a través de medios de fijación (12) a una distancia predeterminada desde la posición en la que los mismos se conectan a las extremidades del bucle (2) , cuya distancia predeterminada define su longitud de trayectoria libre.

4. Caudalímetro másico según la reivindicación 3, caracterizado porque el tubo de entrada (3) y el tubo de salida (4) se extienden con sus longitudes de trayectoria libre mutuamente paralelas y ajustadamente próximos y estando fijados mutuamente próximos a través de medios de fijación (12) .

5. Caudalímetro másico según la reivindicación 1 o 3, en el que el bucle (2) tiene forma de rectángulo con dos tubos laterales paralelos (2d, 2e) , un primer tubo transversal (2c) conectado a las primeras extremidades de los tubos laterales (2d, 2e) , y dos segundos tubos transversales (2a, 2b) conectados por uno de sus extremos a las segundas extremidades de los tubos laterales (2d, 2e) y por sus otros extremos al tubo de entrada (3) y al tubo de salida (4) respectivamente.

6. Caudalímetro másico según la reivindicación 5, caracterizado porque el tubo de entrada (3) y el tubo de salida (4) se extienden ajustadamente próximos entre sí a cualquier lado del eje principal de simetría (S) del bucle (2) y estando fijados al bastidor (13) en una posición más próxima al primer tubo transversal (2c) que a los segundos tubos transversales (2a, 2b) .

7. Caudalímetro másico según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de excitación excitan al bucle (2) en un modo de excitación por torsión.

8. Caudalímetro másico según la reivindicación 3, caracterizado porque la longitud de trayectoria libre de los tubos de entrada y de salida (3, 4) asciende a, al menos, el 50% de la altura (d) del bucle (2) visto en una dirección paralela a los tubos de entrada y de salida (3, 4) .

9. Caudalímetro másico según la reivindicación 5, caracterizado porque los tubos de entrada y de salida (3, 4) , tienen una longitud de trayectoria libre de, al menos, el 50% de la longitud (D) de cada uno de los tubos laterales (2d, 2e) .

10. Caudalímetro másico según la reivindicación 5, caracterizado porque los segundos tubos transversales (2d, 2b) se encuentran mecánicamente interconectados cerca de sus conexiones a los tubos de entrada y de salida (3, 4) .

11. Caudalímetro másico según las reivindicación 1 o 2, caracterizado porque los tubos de entrada y de salida (3, 4) se extienden mutuamente paralelos y ajustadamente juntos sobre sus longitudes de trayectoria libre y se encuentran interconectados mecánicamente sobre, al menos parte, de sus longitudes de trayectoria libre.

12. Caudalímeto másico según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de excitación incluyen medios (17, 17a; 18, 18a) adaptados para generar una corriente eléctrica en la pared del tubo y medios magnéticos para generar un campo magnético transversal a la dirección de la corriente en la pared del tubo para así ejercer fuerzas de Lorenz sobre el tubo, mediante interacción con la corriente a través del tubo.

13. Caudalímetro másico según la reivindicación 12, caracterizado porque los medios magnéticos incluyen una armadura de imán permanente con un entrehierro a través del cual se extiende una porción de tubo.

14. Caudalímetro másico según la reivindicación 12, caracterizado porque los medios magnéticos incluyen una armadura magnética de imán permanente (8) con dos entrehierros (9, 10) a través de los que se extienden respectivas porciones de tubo (2 a, 2b) , opuestamente dirigidas a los campos magnéticos obtenidos en dichos entrehierros (9, 10) .

15. Caudalímetro según la reivindicación 1 o 13, caracterizado porque a uno u otro lado del eje de excitación (S) están dispuestos dos sensores (11a, 11b) para medir desplazamientos de dos puntos del tubo como una función del tiempo.

16. Caudalímetro según la reivindicación 14, caracterizada porque la armadura magnética (8) tiene una abertura central entre los entrehierros (9, 10) , y porque los sensores (11a, 11b) están dispuestos en dicha abertura.

17. Caudalímetro según la reivindicación 12, caracterizado porque el tubo forma un bucle rectangular, la armadura magnética (8) está dispuesta en un lado del bucle rectangular, y los sensores (11a, 11b) están dispuestos en el lado opuesto a aquel.

18. Caudalímetro másico de tipo Coriolis según la reivindicación 5, caracterizado porque el primer sensor (11a) y el segundo sensor (11b) están dispuestos sobre uno u otro lado del eje principal de simetría (S) del bucle rectangular

(2) para detectar desplazamientos de puntos del primer tubo transversal (2c) del bucle rectangular (2) , con un tercer sensor (11c) previsto con fines de corrección.

19. Caudalímetro másico de tipo Coriolis según la reivindicación 18, caracterizado porque los sensores primero, segundo y tercero (11a, 11b, 11c) son sensores ópticos comprendiendo cada sensor una carcasa en forma de U con dos patas que se fijan al bastidor (13) , con una fuente luminosa situada en una de las patas y

una célula fotosensible opuesta a la fuente luminosa en la otra pata, siendo el primer tubo transversal (2c) del bucle rectangular (2) , capaz de desplazarse entre las patas de las carcasas de sensor en forma de U.

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN

La lista de referencias citada por el solicitante lo es solamente para utilidad del lector, no formando parte de los documentos de patente europeos. Aún cuando las referencias han sido cuidadosamente recopiladas, no pueden excluirse errores u omisiones y la OEP rechaza toda responsabilidad a este respecto.

Documentos de patente citados en la descripción •US P4658657 A [0002] • US 5535737 A, Lew [0013]