用于振动密度计的振动构件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及振动密度计，并且更特定地，涉及振动密度计的振动构件。
【背景技术】
[0002]密度计在本领域中是公知的并且用来测量流体的密度。流体可包括液体、气体、带有悬浮微粒和/或夹带的气体的液体、或它们的组合。
[0003]振动密度计可包括振动构件，例如，在测试下暴露于流体的圆筒。振动密度计的一个实例包括悬臂安装的圆柱形管道，其带有联接至现有的管线或其它结构的入口端并带有自由振动的出口端。管道可振动，并且可测量共振频率。如在本领域中所公知，在测试下流体的密度可通过在流动流体存在的情况下测量管道的共振频率确定。根据公知的原理，管道的共振频率将与接触管道的流体的密度相反地变化。
[0004]图1显示了振动气体密度计的现有技术振动圆筒。这样的振动圆筒元件有益于确定气体的密度，因为气体具有较低的密度。现有技术圆形振动圆筒可在固有(即，共振)频率下或附近振动。通过在气体存在的情况下测量圆筒的共振频率，可确定气体的密度。现有技术共振圆筒可由金属形成，并且期望地为一致的厚度，使得圆筒壁中的变化和/或缺陷不影响振动圆筒的共振频率。
[0005]理论上，具有完美圆形且一致的剖面形状的圆筒将导致仅仅一个三分裂频率模式形状。但是，由公差差异和其它无规则或缺陷引起的实际不对称将导致可能圆形的管，其产生两个频率十分接近的振动模式形状(见图3)。这是有问题的，因为实际上在两个振动模式之间鉴别可能是不可能的。作为结果，现有技术振动密度计可产生为两个振动模式的混合或组合的共振频率值，从而向密度测量引入误差。
[0006]图2显示了一种现有技术密度计。现有技术密度计包括圆柱形振动构件，其至少部分地定位在壳体内。壳体或振动构件可包括凸缘或其它构件，其用于以流体密封方式将密度计可操作地联接至管线或相似的流体输送装置。在显示的实例中，振动构件是在入口端处安装至壳体的悬臂件。相反的端自由地振动。振动构件包括多个流体孔口，其允许流体进入密度计并在壳体和振动构件之间流动。因而，流体接触振动构件的内表面和外表面。这在被测试的流体包括气体时尤其有益，因为更大的表面区域暴露于气体。在其它实例中，孔口可在壳体中提供并且可不需要振动构件孔口。
[0007]将驱动器和振动传感器定位在圆筒内。驱动器从计量电子器件接收驱动信号，并且使振动构件在共振频率下或附近振动。振动传感器探测振动构件的振动并且将振动信息发送至计量电子器件以用于处理。计量电子器件确定振动构件的共振频率，并且由测量的共振频率生成密度测量值。
[0008]为了获得精确的密度测量值，共振频率必须十分稳定。实现期望的稳定性的一个现有技术方法是使振动构件以径向振动模式振动。在径向振动模式中，振动构件的纵轴线保持基本固定，同时振动构件的的壁的至少一部分远离其静止位置平移和/或旋转。径向振动模式在平直管道密度计中是优选的，因为径向振动模式是自平衡的，并且因而，振动构件的安装特征与一些其它振动模式相比不是那么决定性的。
[0009]图3显示了振动构件的壁的动作，其具有第一径向振动模式和第二径向振动模式。这是包括三分裂径向振动形状的径向振动模式的实例。
[0010]气体密度圆筒的关键设计标准是分离振动模式形状，使得模式形状可易于且精确地被鉴别。如果振动构件具有完美圆形剖面形状，并且具有完美一致壁厚，那么存在仅仅一个三分裂径向振动模式。但是，由于设计公差，这通常不可实现。因而，在制造商试图制作带有完美一致壁厚的完美圆形振动构件时，小缺陷导致在频率彼此十分接近的两个振动模式下振动的两个三分裂径向振动。在两个模式之间的频率分离典型地十分小并且可小于例如1赫兹。在接近的两个频率的情况下，可难以或不可能进行密度确定。
[0011]在一些现有技术密度计中，通过调整振动构件使得其具有在径向振动模式之间的最小频率分离。调整可根据多种技术实现，包括以轴向对准的带在振动构件的壁中形成纵向更厚和更薄的区域。但是，该现有技术厚度调整仍然需要十分紧贴的公差，并且导致制造困难和高成本。
[0012]因而，存在对带有增加的振动模式分离的振动密度计的需要。
【发明内容】
[0013]在本发明的一方面中，用于振动密度计的振动构件包括:
基座；以及
振动管部分，其贴附至基座，其中振动管部分包括:
第一拱形部分；
第二拱形部分；
第一非拱形部分；以及
第二非拱形部分，其中，第一和第二非拱形部分定位在第一和第二拱形部分之间，其中，振动管部分形成为带有长方形剖面形状，该剖面形状具有大于短轴尺寸的长轴尺寸，并且其中，长方形剖面形状增加在振动管部分中的振动模式之间的频率分离。
[0014]优选地，振动管部分构造为以一个或更多个径向振动模式振动。
[0015]优选地，第一和第二非拱形部分提供在第一和第二拱形部分之间的偏移跨度(0S)o
[0016]优选地，第一和第二非拱形部分提供在第一和第二拱形部分之间的偏移跨度(0S)，其中，偏移跨度(0S)的增加使在第一径向振动模式和第二径向振动模式之间的频率分离增加。
[0017]优选地，第一和第二非拱形部分被贴附至第一和第二拱形部分。
[0018]优选地，第一和第二非拱形部分被焊接或铜焊至第一和第二拱形部分。
[0019]优选地，第一和第二非拱形部分延伸出振动管部分的长度。
[0020]优选地，振动管部分包括在振动密度计的壳体中。
[0021]优选地，振动密度计包括驱动器，其构造为使振动管部分相对于壳体振动，并且包括至少一个振动传感器。
[0022]在本发明的一方面中，用于形成在振动密度计中使用的振动构件的方法包括:
形成基座； 形成振动管部分，其包括第一拱形部分、第二拱形部分、第一非拱形部分、以及第二非拱形部分，其中，第一和第二非拱形部分定位在第一拱形部分和第二拱形部分之间，其中，振动管部分形成为带有长方形剖面形状，该剖面形状具有大于短轴尺寸的长轴尺寸，并且其中，长方形剖面形状增加在振动管部分中的振动模式之间的频率分离；以及将振动管部分贴附至基座。
[0023]优选地，振动管部分构造为以一个或更多个径向振动模式振动。
[0024]优选地，第一和第二非拱形部分提供在第一和第二拱形部分之间的偏移跨度(0S)o
[0025]优选地，第一和第二非拱形部分提供在第一和第二拱形部分之间的偏移跨度
(0S)，其中，偏移跨度(0S)的增加使在第一径向振动模式和第二径向振动模式之间的频率分离增加。
[0026]优选地，形成振动管部分还包括将第一和第二非拱形部分贴附至第一和第二拱形部分。
[0027]优选地，形成振动管部分还包括将第一和第二非拱形部分焊接或铜焊至第一和第二拱形部分。
[0028]优选地，形成第一和第二非拱形部分还包括使第一和第二非拱形部分形成为延伸出振动管部分的长度。
[0029]优选地，该方法还包括如下步骤:将振动管部分的入口端联接至振动密度计的壳体，使得振动管部分的至少一部分定位在壳体内。
[0030]优选地，该方法还包括提供定位为使振动管部分振动的驱动器，和提供定位为量化振动管部分的振动的至少一个振动传感器。
【附图说明】
[0031 ] 相同的标号在所有的附图上代表相同的元件。附图不必遵循比例。
[0032]图1显示了振动气体密度计的现有技术振动圆筒。
[0033]图2显示了一种现有技术密度计。
[0034]图3显示了具有第一径向振动模式和第二径向振动模式的振动构件的壁的动作。
[0035]图4显示了根据本发明的实施例的用于在振动密度计中使用的振动构件。
[0036]图5显示了根据实施例的振动密度计。
[0037]图6是频率比偏移跨度0S的图表，其示出了在振动密度计中增加偏移跨度0S在第一和第二径向振动模式的频率分离上的效应。
[0038]图7是用于振动密度计的振动频率比流动材料密度的图表。
【具体实施方式】
[0039]图4至图7和下列描述绘出了具体实例，来教导本领域技术人员怎样进行和使用本发明的最佳模式。出于教导发明性原理的目的，已经简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员将理解来自落入本发明的范围内的这些实例的变型。本领域技术人员将理解在下面描述的特征可以各种方式结合来形成本发明的多个变型。作为结果，本发明不限于下列描述的具体实例，而是仅仅由权利要求和它们的等同限制。