Caudalímetro másico del tipo de Coriolis con un tubo de detección fabricado a partir de un material eléctricamenteconductor,

a través del cual un medio circula durante el funcionamiento y con medios de excitaciónelectromagnéticos actuando en el tubo, donde los medios de excitación en funcionamiento no hacen contacto con eltubo y no tienen componentes fijados al tubo, y con al menos un sensor para detectar el efecto de las fuerzas deCoriolis, caracterizado porque dichos medios de excitación ejercen un par en una porción de tubo a fin de causar unmodo de excitación de torsión sobre un eje de rotación de excitación.

Caudalímetro másico de Coriolis que utiliza detección y excitación sin contacto.

La invención se refiere a un caudalímetro másico del tipo de Coriolis con un tubo de detección fabricado a partir de un material eléctricamente conductor, a través del cual un medio circula durante el funcionamiento y con medios de excitación electromagnéticos actuando en el tubo, donde los medios de excitación en funcionamiento no hacen contacto con el tubo y no tienen componentes fijados al tubo, y con al menos un sensor para detectar el efecto de las fuerzas de Coriolis.

En el documento US-A-5.747.704 (Van der Pol) se describe un caudalímetro másico del tipo de Coriolis anteriormente indicado que comprende medios de excitación electromagnética que ejercen una fuerza de excitación en un tubo recto provocando un movimiento de balanceo.

La invención tiene para su objetivo previsto entre otros un caudalímetro con un sistema de excitación que es capaz de medir más precisamente la densidad. El caudalímetro másico del tipo mencionado en el primer párrafo está caracterizado para este propósito porque los medios de excitación ejercen un par en una porción de tubo a fin de causar un modo de excitación de torsión sobre un eje de excitación de rotación. Indicarse que el tubo puede ser por ejemplo, un tubo recto, un tubo en forma de bucle formando media vuelta, un tubo en forma de bucle formando una vuelta entera o un tubo en forma de bucle formando una doble vuelta.

A partir del documento EP-A-0361388 (K-flow) se conoce un caudalímetro que tiene un tubo de circulación flexible en forma de bucle continuo montado fijamente en su extremo. La porción de entrada y salida del bucle esta distante y no conectada entre sí. Es usado un solo excitador que ejerce una fuerza de excitación en el bucle, no un par de excitación.

A partir del documento USP 4 658 657 se conoce un caudalímetro que comprende un tubo en forma de bucle (de media vuelta) que forma un rama transversal en un lado y dos ramas laterales fijadas en el lado opuesto en un brazo de montaje. El segundo está montado en un soporte de tal manera que puede rotar sobe el eje central que yace en el plano del bucle. Un sistema de excitación electromagnético que coopera con el brazo de montaje procura una rotación oscilatoria (vibración rotacional) del brazo de montaje con el bucle sobre el eje central. (El termino excitación se entiende aquí como “causante de oscilación)

Cuando un medio (gas o liquido) circula a través del bucle que rota sobre el eje central, se generan fuerzas de Coriolis en la rama transversal, resultando en una oscilación del bucle sobre el eje secundario. La oscilación, que es proporcional a la circulación, se superpone en la oscilación fundamental y conduce a un cambio de fase entre las oscilaciones realizadas en los extremos de la rama lateral. La diferencia de fase es proporcional a la fuerza de Coriolis y por consiguiente a la circulación.

Es una desventaja del sistema conocido arriba indicado, sin embargo, que el brazo de montaje usado para la excitación del bucle constituya una masa adicional. Esto evita un cambio de la frecuencia de excitación como una función de la densidad de un medio circulando a través del tubo, con el resultado de que la medición de la densidad (una característica adicional del un caudalímetro de Coriolis) no es tan precisa.

El caudalímetro másico de acuerdo con la invención tiene una sensibilidad mejorada porque el (porción movible de tubo) tubo no está afectado por componentes de excitación adicionales (= masa no añadida) . Una posibilidad para causar la rotación del tubo se encuentra en el uso de un tubo de material de metal magnetizable, tal como hierro blando, en combinación con dos bobinas electromagnéticas que pueden ser alimentadas de energía en un modo pulsante. (por ejemplo utilizando el magnetismo natural del material del tubo: operándolo en la forma de un relé)

Una realización del caudalímetro de acuerdo con la invención está para este propósito caracterizada porque el tubo está fabricado de un material magnetizable. En funcionamiento los medios de excitación generan una configuración de campo magnético en el área de al menos una porción del tubo que causa que el tubo entre en un modo de excitación de torsión.

El tubo es fabricado de un material eléctricamente conductor apropiado, y los medios de excitación comprenden primeros medios para llevar una corriente eléctrica a circular a través de la pared del tubo durante el funcionamiento y segundos medios para la generación de un campo magnético en el área de una porción de tubo, con tanto la corriente como el campo magnético cambiando periódicamente de signo durante el funcionamiento, los segundos medios generando dos campos magnéticos (B, B’) transversales a la dirección de la corriente (I) , cada uno actuando en una porción de tubo de tal manera que se produce un par de excitación de fuerza de Lorentz del tubo entero o parte de este sobre el eje de excitación (eje primario) . La ventaja del uso de las fuerzas Lorentz es que pueden generarse de una forma simple por medio de una corriente eléctrica a través del tubo y un imán, mientras se generan fuerzas suficientemente grandes para llevar al tubo a oscilación en dimensiones de construcción limitadas.

El caudalímetro de acuerdo con la invención puede ser realizado con primeros medios (excitación) que generan una corriente continua en la pared del tubo y segundos medios (excitación) que generan un campo magnético con un cambio de signo periódico. Sin embargo, una realización que puede ser implementada fácilmente está caracterizada porque los segundos medios generan campos magnéticos permanentes (B, B’) y los primeros medios generan una corriente alterna en la pared del tubo.

Una alternativa para el modo de excitación de balanceo, no de acuerdo con la invención, está caracterizada porque los segundo medios de excitación comprende dos polos magnéticos situados opuestos el uno del otro, entre los cuales hay un espacio de aire, a través de dicho espacio de aire se pasa una porción del tubo, una corriente alterna circula a través del la mencionada porción en funcionamiento, de tal manera que la porción de tubo en funcionamiento es objeto de una excitación por fuerza, resultando en una rotación oscilatoria del tubo o de la porción de tubo sobre el eje de excitación (o primario) de rotación.

La indicado arriba es aplicable tanto a un tubo en forma de bucle como recto.

Una realización preferida para la excitación del tubo en modo torsión está caracterizada porque los segundo medios disponen dos campos magnéticos permanentes opuestamente dirigidos situados a una cierta distancia el uno del otro, cada uno formado por dos polos magnéticos situados enfrentados el uno del otro entre los cuales hay un espacio de aire, a través de dicho espacio de aire se pasa una porción del tubo, una corriente alterna circula a través del la mencionada porción en funcionamiento. Por esto surge en funcionamiento un par de excitación de la porción de tubo, resultando en una vibración rotacional del tubo o de la porción de tubo sobre el eje de excitación de rotación. Igualmente los anteriormente indicado es aplicable tanto a un tubo en forma de bucle como a uno recto.

La excitación de par antes descrita puede ser conseguida por medio de dos culatas magnéticas separadas cada una provista con un espacio de aire. Sin embargo existe una dificultad para asegurar que los campos magnéticos en los espacios sean equitativamente fuertes. Una realización preferida de la invención a este respecto está caracterizada porque los segundos medios de excitación comprenden una culata magnética de magnetismo perimetral permanente que está dispuesta paralela a un plano a través del tubo con dos pares de polos magnéticos dispuestos dos a dos en oposición mutua, , entre dichos pares están dispuestos un primer y segundo espacio, en cuyos espacios se generan campos magnéticos opuestamente dirigidos y a través de dichos espacios se extiende una porción de tubo, una corriente alterna circula a través del la mencionada porción en funcionamiento. Igualmente lo indicado arriba se aplica tanto a un tubo en forma de bucle como a uno recto.

Una realización alternativa puede ser usada para la generación de un campo magnético constante o alterno en el espacio o espacios, que está caracterizada porque los campos magnéticos son generados por medio de una bobina... [Seguir leyendo]

1. Caudalímetro másico del tipo de Coriolis con un tubo de detección fabricado a partir de un material eléctricamente conductor, a través del cual un medio circula durante el funcionamiento y con medios de excitación electromagnéticos actuando en el tubo, donde los medios de excitación en funcionamiento no hacen contacto con el tubo y no tienen componentes fijados al tubo, y con al menos un sensor para detectar el efecto de las fuerzas de Coriolis, caracterizado porque dichos medios de excitación ejercen un par en una porción de tubo a fin de causar un modo de excitación de torsión sobre un eje de rotación de excitación.

2. Caudalímetro según la reivindicación 1, caracterizado porque en que los medios de excitación comprenden primeros medios para llevar una corriente eléctrica (I) a circular a través de la pared del tubo durante el funcionamiento y segundos medios para la generación de un campo magnético en el área de una porción de tubo (47) , tanto con la corriente como con el campo magnético cambiando periódicamente de signo durante el funcionamiento, los segundos medios generando dos campos magnéticos (B, B’) transversales a la dirección de la corriente (I) , cada uno actuando en una porción de tubo (47) de tal manera que se produce un par de excitación de fuerza de Lorentz del tubo o de la porción de tubo sobre el eje de excitación (48) .

3. Caudalímetro según la reivindicación 2, caracterizado porque los segundos medios generan campos magnéticos permanentes (B, B’) y los primeros medios generan una corriente alterna (I) en la pared del tubo.

4. Caudalímetro según la reivindicación 2 o 3, caracterizado porque está dispuesto al menos un núcleo transformador alrededor del tubo (13) , el tubo (13) forma de esta manera un devanado y una bobina (23) dispuesta en el núcleo (22) formando un devanado primario, de tal manera que una corriente (I) es inducida en la pared del tubo cuando el devanado primario (23) es alimentado de energía.

5. Caudalímetro según la reivindicación 3, caracterizado porque los segundo medios proporcionan dos campos magnéticos permanentes opuestamente dirigidos situados a una cierta distancia el uno del otro, cada uno formado por dos polos magnéticos (34a, 35a;34b, 35b) situados enfrentados mutuamente a través entre los cuales hay un espacio de aire, a través de dicho espacio de aire se pasa una porción (36) del tubo (37) , una corriente alterna circula a través del la mencionada porción (36) en funcionamiento.

6. Caudalímetro según la reivindicación 3, caracterizado porque los segundos medios de excitación comprenden una culata magnética (40) de magnetismo permanente que está dispuesta paralela a un plano a través del tubo (47) con dos pares de polos magnéticos (41 a, 41 b; 42a, 42b) dispuestos dos a dos en oposición mutua, entre dichos pares están dispuestos un primer y segundo espacio (43, 44) , en cuyos espacios se generan campos magnéticos opuestamente dirigidos ( B, B’) y a través de dichos espacios se extiende una porción (46) de tubo (47) , una corriente alterna circula a través del la mencionada porción (46) en funcionamiento.

7. Caudalímetro según la reivindicación 2, caracterizado porque los campos magnéticos son generados por medio de una bobina eléctrica (52) enrollada alrededor de una culata magnética (49) con dos espacios (50a, 50b) , cuya bobina (52) está conectada a un circuito eléctrico (53) diseñado para pasar una corriente alterna o una corriente continua a través de dichas bobina en funcionamiento con lo cual los primeros medios producen una corriente continua o una corriente alterna, respectivamente, para circular a través de la pared del tubo.

8. Caudalímetro según las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque el tubo (78) tiene forma de bucle, en que dicho bucle sigue un recorrido substancialmente cerrado mecánicamente, en que los extremos (79, 81) del bucle

(78) están conectados a un tubo de entrada flexible (80) y a un tubo de salida flexible (82) para la circulación del medio, y en que el bucle (78) está suspendido elásticamente desde un cuadro por medio de los mencionados tubos de entrada y salida flexibles (80, 82) de tal manera que la suspensión resultante permite un movimiento alrededor de dos ejes mutuamente perpendiculares en el plano del bucle, uno para le movimiento de excitación y otro para el movimiento de Coriolis que se origina cuando un medio circula a través del tubo (78) .

9. Caudalímetro según la reivindicación 3, caracterizado porque el tubo de detección (55) tiene forma de U y en que los segundos medios de excitación comprenden una culata magnética (54) que tiene dos espacios (56a, 56b) a través de los que se extiende las partes curvas del tubo en forma de U (55) , estando la culata magnética (54) alimentada de energía por un imán permanente (57)

10. Caudalímetro según la reivindicación 3 caracterizado porque el tubo (60) tiene forma de U y en que los segundos medios de excitación comprenden una culata magnética (59) que tiene dos espacios (61 a, 61 b) a través de los que se extiende los brazo laterales del tubo en forma de U (60) , estando la culata magnética (59) alimentada de energía por un imán permanente.

11. Caudalímetro según la reivindicación 1 caracterizado porque se dispone con al menos dos sensores ópticos (106a, 106b) para medir la deformación del tubo (90) que ocurre bajo la influencia del caudal de un medio a través del tubo (90) , cuyos sensores están situados en cada lado del punto de intersección (polo) del eje de rotación primario y una porción del tubo cuya deformación vaya a ser medida, siendo la distancia desde cada sensor (106a, 106b) a dicho punto de intersección de entre el 5% y el 25% de la mitad de la longitud de la porción de tubo citada.

12. Método de funcionamiento de un caudalímetro según la reivindicación 11, caracterizado porque se mide la diferencia de tiempo entre el paso cero de la señal desde el sensor fotosensible, cuya diferencia es representativa del caudal.

13. Método de funcionamiento de un caudalímetro según la reivindicación 11 caracterizado porque las señales

desde los sensores fotosensibles se convierten al dominio de la frecuencia, y en que se mide la diferencia de fase entre las dos señales de sensores convertidas al dominio de la frecuencia, cuya diferencia es representativa del caudal.

14. Caudalímetro según la reivindicación 11 caracterizado por un tercer sensor (11c, S3, 106C) en línea con los primeros dos sensores (11a, 11b; S1, S2; 106a, 106 b) , las señales desde el tercer sensor son procesadas en un

dispositivo de procesamiento (76) (procesador de señal digital) a fin de obtener una señal que represente una medida de caudal que comprenda una corrección de posición del polo.

15. Caudalímetro según la reivindicación 1 caracterizado porque el tubo es fabricado de un material de baja magnetización, y en que en el funcionamiento de los medios de excitación generan un campo de configuración magnética en el área de al menos una porción del tubo que causa que entre en un modo de excitación de torsión.

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 5747704 A, Van der Pol [0002] • US P4658657 A [0005] [0019] [0025]

• EP 0361388 A [0004] • US 2003097881 A, Schlosser [0021]