ES2349805T3

ES2349805T3 - Caudalímetro másico de corialis.

Info

Publication number: ES2349805T3
Application number: ES07075874T
Authority: ES
Inventors: Wybren Jouwsma; Aditya c/o Berkin B.V. Mehendale; Jan Marinus Zwikker
Original assignee: Berkin BV
Current assignee: Berkin BV
Priority date: 2006-11-16
Filing date: 2007-10-10
Publication date: 2011-01-11
Anticipated expiration: 2027-10-10
Also published as: JP5132267B2; US7617740B2; EP1923675A1; JP2008129012A; US20080115588A1; NL1032880C2; ATE475868T1; DE602007008032D1; EP1923675B1; DK1923675T3

Abstract

Un medidor (1) de caudal o caudalímetro másico de Coriolis que comprende un tubo de flujo (3, 77), al menos un sensor (11a, 11b) de posición de tubo provisto de una fuente de luz y con un detector de luz para recibir la luz de la fuente de luz, y unos medios de impulsión (6,7,8) para causar que el tubo se mueva alrededor de un eje, estando dispuesto lo anterior de tal manera que el detector de luz suministre una señal en respuesta a un desplazamiento del tubo con respecto a una trayectoria de luz entre la fuente de luz y el detector de luz, caracterizado porque la fuente (83) de luz y el detector (84) de luz están situados justo una frente al otro a una distancia predeterminada entre sí y están separados por un espacio intermedio en el que un tubo (77) o un saliente sujeto al tubo se pueden mover con holgura en la trayectoria de la luz, en donde una primera pantalla (80) con una primera abertura (81) de transmisión de luz está colocada en el lado de la fuente (83) de luz y una segunda pantalla (78) con una segunda abertura (79) de transmisión de luz está colocada en el lado del detector (84) de luz, en donde la primera y la segunda abertura (81,79) son idénticas y están orientadas de forma correspondiente, y en donde las aberturas (81, 79) son mutuamente paralelas y están mutuamente alineadas.

Description

El invento se refiere a un medidor de caudal o caudalímetro másico de Coriolis, que comprende un tubo de flujo con al menos un sensor de posición de tubo provisto de una fuente de luz y con un detector de luz para recibir la luz de la fuente de luz, y unos medios de impulsión para causar que el tubo se mueva alrededor de un eje, estando dispuesto lo anterior de tal manera que el detector de luz proporcione una señal en respuesta a un desplazamiento del tubo con respecto a una trayectoria de la luz entre la fuente de luz y el detector de luz.

Dicho medidor de caudal o caudalímetro másico es conocido por el documento DE 4 226 391, El medidor de caudal o caudalímetro másico conocido por el documento mencionado comprende un sensor óptico de posición de tubo con una fuente de luz, enfrente del cual está dispuesta una lente de grandes dimensiones, y un detector de luz. El tubo, que se desplaza transversalmente al haz de luz, está en la trayectoria de la luz entre la fuente de luz y el detector de luz y, dependiendo de su posición instantánea, presenta una parte mayor o menor del haz de luz que incide sobre el detector. Se ha averiguado que la precisión de la medida de esta construcción es menor que la óptima en la práctica, mientras que, además, al medidor conocido de caudal másico de Coriolis no se le pueden dar dimensiones muy pequeñas.

El medidor de caudal o caudalímetro másico de Coriolis de acuerdo con el invento resuelve este problema y provee un medidor de caudal o caudalímetro másico de la clase mencionada en el párrafo de la introducción que se caracteriza porque la fuente de luz y el detector de luz están posicionados justo una enfrente del otro a una distancia predeterminada entre sí y están separados por un espacio intermedio en el que el tubo, o un saliente fijado al tubo, tal como una aleta o un falso tubo hueco o macizo, se pueden mover con holgura, en el que una primera pantalla con una primera abertura de transmisión de luz está situada en el lado de la fuente de luz y una segunda pantalla con una segunda abertura de transmisión de luz está colocada en el lado del detector de luz, en donde la primera y la segunda aberturas son idénticas y están orientadas de forma correspondiente, y en donde las aberturas son mutuamente paralelas y están alineadas (es decir, los ejes ópticos de las aberturas primera y segunda coinciden).

Al medidor de caudal o caudalímetro másico de Coriolis de acuerdo con el invento se le puede dar una construcción muy compacta. La fuente de luz y el detector de luz están ubicados a una distancia predeterminada justo una enfrente del otro, separados por un espacio intermedio que se ha dimensionado de tal manera que el tubo o un saliente fijado al tubo puedan moverse en el mismo con holgura.

Una primera realización implica el uso de una placa de circuitos impresos (en adelante PCB) como un soporte sobre el que están montados una fuente de luz y un detector de luz una frente al otro a una pequeña distancia predeterminada entre sí. Las pantallas con las aberturas de transmisión de luz (“ventanas”) están dispuestas sobre la PCB entre la fuente de luz y el detector de luz. Una realización adicional utiliza ventajosamente un módulo óptico. Éste está formado por un denominado fotosensor: un alojamiento de forma de U que tiene dos patas en una de las cuales está presente una fuente de luz (por ejemplo un diodo emisor de luz, en adelante LED, o un diodo de láser) y en la otra de las cuales está presente un detector de luz (por ejemplo un fototransistor). Los ejes ópticos de la fuente de luz y del detector de luz son mutuamente conjugados, de tal manera que la luz procedente de la fuente de luz impacta directamente con el detector de luz.

En el medidor de Coriolis de acuerdo con el invento, una primera pantalla con una primera abertura de transmisión de luz está colocada en el lado de la fuente de luz, y una segunda pantalla con una segunda abertura de transmisión de luz está colocada en el lado del detector de luz en la trayectoria de la luz de tal manera que los ejes ópticos de las pantallas primera y segunda coinciden. Las aberturas son idénticas y están orientadas de la misma manera.

De ese modo se consigue que el detector de luz detecte solamente el desplazamiento del tubo o del saliente fijado al tubo en un haz parcial prismático entre la primera y la segunda abertura de transmisión de luz. Así, la señal generada por el detector de luz solamente depende de los desplazamientos del tubo, o del saliente fijado al tubo, transversalmente al haz de luz, y no dependen también de los desplazamientos del tubo en la dirección longitudinal al haz de luz.

Por el documento EP 1719983 se conoce un medidor de caudal o caudalímetro másico de Coriolis que comprende un sensor óptico de posición de tubo que tiene una fuente de luz y un detector de luz dispuestos en los lados interiores de las patas del alojamiento de forma de U. El tubo de Coriolis se puede mover entre estas patas, bloqueando una parte mayor o menor del haz de luz transmitido por la fuente de luz. No existe descripción alguna sobre la disposición posible de cualesquiera medios ópticos en la trayectoria de la luz.

El documento US 2005/150311 describe el uso de una abertura de bloqueo circular (746) practicada en la trayectoria de la luz que bloquea la luz parásita. La luz se produce mediante un LED seguido por un tubo de luz poligonal.

Las pantallas con las aberturas podrían formarse mediante las paredes del alojamiento, o bien podrían formarse mediante unas placas con aberturas situadas enfrente de las paredes, que ellas mismas estén provistas de aberturas. En éste último caso, las placas con aberturas preferiblemente constituyen las patas de una estructura de forma de U que comprende dos patas y un miembro de unión. En ese caso, es ventajoso si las patas y el miembro de unión constituyen un todo integral y las patas se doblan desde el plano del miembro de unión. Ello hace que sea más fácil alinear las aberturas con precisión entre sí.

En una realización, las aberturas de transmisión de luz tienen una forma rectangular con un lado paralelo a la dirección de movimiento del tubo. En este caso, la anchura de la abertura o aberturas es constante. El tubo podría tener, por ejemplo, una sección transversal cuadrada, rectangular, ovalada o circular. Es práctico si la altura de las aberturas es menor que el diámetro del tubo. El tubo, o un saliente fijado al mismo, deberían estar entonces parcialmente en el haz de luz en un lado.

En una realización del medidor de caudal o caudalímetro másico de Coriolis de acuerdo con el invento, el como mínimo un sensor de posición de tubo está provisto de unos medios para variar de forma monotónica la luz incidente sobre la superficie del detector en regiones parciales consecutivas de la superficie del detector tal como se ve en la dirección de movimiento del tubo. Esto podría realizarse por varios métodos.

Un primer método es variar las dimensiones de las regiones parciales.

Un segundo método es variar la intensidad de la luz incidente sobre las regiones parciales, que son de la misma área de superficie.

En una realización en la que se ha hecho que varíen las dimensiones de las regiones parciales, la dimensión de las aberturas de transmisión de luz transversalmente a la dirección de movimiento del tubo disminuye monotónicamente (por ejemplo de ancha a estrecha), visto en la dirección de movimiento del tubo. Esto asegura que se obtenga una señal que aumente o disminuya monotónicamente con el movimiento del tubo, lo cual no es posible cuando se usan aberturas rectangulares. Una forma sencilla para este fin es un triángulo cuya altura es paralela a la dirección de movimiento del tubo. Si se usan dichas ventanas que se estrechan progresivamente, la altura de la ventana debe ser mayor que el diámetro del tubo, y el tubo debe discurrir completamente dentro de la altura del haz de luz. Lo mismo se aplica “mutatis mutandis” (cambiando lo que se debe cambiar) para un saliente fijado al tubo.

Se puede obtener un efecto similar con una abertura estrechada progresivamente provista en la paleta, cuya abertura es más alta que la altura del haz de luz rectangular y se sitúa de tal manera que la totalidad de la altura del haz caiga dentro de la ventana que se estrecha progresivamente.

En una realización diseñada para variar la intensidad de la luz incidente sobre las regiones parciales, siendo éstas últimas de la misma área de superficie, un filtro con un gradiente de transparencia que es monotónico en la dirección de movimiento del tubo se coloca en la trayectoria de la luz entre la fuente de luz y el detector de luz. Dicho filtro se podría construir de diversas maneras que se expondrán más adelante en la descripción que sigue.

El tubo podría cooperar con un sensor de posición del tipo descrito anteriormente. Si el sensor de posición se coloca en el eje de rotación del movimiento actuante, no medirá este movimiento. Como el eje de rotación del movimiento de Coriolis es por definición perpendicular al de excitación, el sensor medirá (exclusivamente) el movimiento de Coriolis. Una excepción a esto la constituiría una colocación del sensor de posición en el punto de intersección de los dos ejes de rotación. La posición más favorable para el sensor es el punto en el eje de rotación de la excitación que esté lo más retirado posible del eje de rotación del movimiento de Coriolis.

Preferiblemente, el tubo coopera con al menos dos de dichos sensores de posición que están instalados a una distancia mutua en los dos lados del eje de rotación alrededor del que se mueve el tubo (y preferiblemente de un modo simétrico con respecto al mismo).

Se podría disponer un tercer sensor de posición en un lugar próximo a uno de los sensores de posición primero y segundo y alineado con los mismos. Existen diverso métodos para medir posiciones por medio de tres sensores en línea, dos en ambos lados del eje de rotación y el tercero próximo a los otros dos.

Si se usan dos o tres sensores de posición en línea, es ventajoso usar una estructura en forma de U en cuyas patas se practiquen las aberturas de transmisión de luz y que sea integral para todos (dos o tres) los sensores de posición.

Una realización adicional se caracteriza porque la excitación del tubo se efectúa mediante una excitación por fuerza de Lorentz o una excitación de par de torsión sin establecimiento de contacto. El tubo podría ser un tubo recto o un tubo curvo. En este último caso, es muy adecuado un tubo en forma de U (bucle abierto). Una alternativa es un tubo en la forma de un bucle cerrado mecánicamente que esté situado en un plano, cuyos dos extremos se doblen hacia atrás a través del centro del bucle y estén interconectados mecánicamente de tal manera que el bucle esté suspendido elásticamente.

El invento se refiere también a un medidor de caudal o caudalímetro de Coriolis en el que se ha provisto un saliente (en la forma de un falso tubo o de una aleta) en la pared del tubo, cuyo saliente se mueve en la trayectoria de la luz tras un movimiento del tubo fuera de la trayectoria de la luz. Este saliente podría ser integral para dos o tres sensores de posición. Una realización preferida se caracteriza porque el saliente es una aleta que se ha provisto tangencialmente sobre el tubo.

A continuación se explica el invento con más detalle a título de ejemplo con referencia a los dibujos, que muestran unas cuantas realizaciones.

La Figura 1 es una vista en perspectiva de un medidor de caudal o caudalímetro de Coriolis con un tubo de forma de U; La Figura 2 muestra un tubo en bucle del tipo denominado “mecánicamente cerrado” que está suspendido flexiblemente por su tubo de admisión y descarga;. La Figura 3A es una vista en perspectiva, y la Figura 3B una vista en alzado frontal de una culata de imán permanente con dos entrehierros a través de los que se extiende una parte de tubo, que muestra cómo se efectúa una excitación por par de torsión de la parte de tubo;. Las Figuras 4A y 4B muestran diagramáticamente un sensor óptico operando en un modo de transmisión, tal como se usa en el medidor de caudal o caudalímetro de la Figura 1; La Figura 5 presenta una disposición de dos sensores ópticos y una parte de tubo;. La Figura 6A muestra una diferencia de fase que ocurre entre las señales de los sensores de la Figura 5 durante una medida sin caudal, y la Figura 6B muestra la situación en la que hay un caudal másico a través el tubo sensor; La Figura 7 es una vista en corte transversal de un sensor óptico de posición con un tubo de Coriolis; La Figura 8 es una vista en planta del tubo de Coriolis de la Figura 7 con el haz de luz generado por el sensor de posición; La Figura 9 es una representación gráfica de la tensión en función del recorrido de un sensor óptico de posición; La Figura 10 es una representación gráfica de la tensión de la señal de salida en función del recorrido para el caso en el que la altura del haz de luz es mayor que el diámetro del tubo; La Figura 11 es una vista en planta del tubo de Coriolis con un haz de luz que tiene

una sección transversal que se estrecha progresivamente (triangular); La Figura 12 es una representación gráfica de la tensión de la señal de salida en función del recorrido del sensor óptico cuando se use un haz de luz con una sección transversal que se estrecha progresivamente (triangular); La Figura 13 muestra la definición para una forma que se estrecha progresivamente; La Figura 14 presenta diversas formas que se estrechan progresivamente; La Figura 15 es una vista en perspectiva de un conjunto de sensores ópticos de posición que producen un haz de luz con una forma que se estrecha progresivamente; La Figura 16 es una vista en corte transversal de uno de los sensores de posición de la Figura 15; La Figura 17 muestra una placa plana, en la que se han practicado unas aberturas para formar los haces de luz, diseñada para construir tres sensores ópticos de posición; La Figura 18 muestra la placa de la Figura 17 después de que se han doblado hacia arriba dos partes laterales de la misma; La Figura 19 muestra un sensor óptico en el que se ha colocado en el haz de luz un filtro con un gradiente de transmisión creciente o decreciente; La Figura 20 presenta la transmitancia del filtro de la Figura 19 en función de la altura; Las Figuras 21A a 21 C presentan diversas realizaciones en las que un bloque cuneiforme se coloca en el haz de luz de un sensor óptico; La Figura 22 muestra un sensor óptico cuyo detector está dispuesto formando un ángulo con la fuente de luz; La Figura 23 muestra un bloque cuneiforme con un lado cóncavo que se va a colocar en el haz de luz de un sensor óptico; La Figura 24 es una vista en alzado frontal de la combinación de un sensor óptico con un tubo de flujo que tiene una paleta tangencial provista simétricamente; La Figura 25 muestra un tubo de flujo con una paleta tangencial provista asimétricamente; La Figura 26 es una vista en perspectiva de un tubo de flujo con una paleta tangencial que es integral para tres sensores ópticos; Las Figuras 27A y 27 B son alzados de dos realizaciones de un tubo de flujo con una paleta radial; La Figura 28 es un alzado de un tubo de flujo con una paleta provista en una posición entre radial y tangencial; La Figura 29 es un alzado de un tubo de flujo con una paleta transversal;

La Figura 30 es una vista en perspectiva de un tubo de flujo con una paleta transversal en una posición rotada a lo largo de 90º con respecto a la Figura 28 y un sensor óptico en el que se puede mover la paleta transversal; La Figura 31 es un alzado lateral de un tubo de flujo con una paleta tangencial provista de tres aberturas para tres sensores; La Figura 32 es un alzado lateral de un tubo de flujo con una paleta tangencial con tres aberturas que se extienden justo hasta el borde para tres sensores; y La Figura 33 muestra un tubo de flujo con una paleta radial que tiene tres aberturas, como en el tipo mostrado en la Figura 31, y uno de los tres sensores ópticos en el que la paleta radial se puede mover en una vista en perspectiva.

Descripción de las Figuras

La Figura 1 muestra una realización de un medidor 1 de caudal de Coriolis. Este medidor está provisto de un bastidor que tiene una placa base 2 que soporta a un tubo 3 a través del cual circula un fluido durante la operación. El tubo 3 es en este caso un tubo en bucle que comprende media vuelta (tubo en forma de U), pero alternativamente podría ser un tubo recto o un tubo en bucle que comprendiese una vuelta completa (bucle cerrado). Se prefieren los tubos en bucle porque son más flexibles que un tubo recto. El tubo 3 se sujeta a la placa base 2 por unos medios de sujeción 4,5. Dichos medios 4, 5 forman unas ubicaciones de fijación con respecto a las que se puede mover el tubo. En el contexto del invento, el tubo, por ejemplo construido de acero inoxidable y que tenga un espesor de pared de aproximadamente 0,1 mm y un diámetro de aproximadamente 0,75 mm, es de una construcción muy liviana que se puede llevar a la resonancia con muy poca energía. Dependiendo de las dimensiones externas del bucle 2 y de la presión que el tubo debería ser capaz de soportar, (por ejemplo, 100 bares) el diámetro exterior del tubo será en general menor de 2 mm y su espesor de pared 0,2 mm o menos.

Con el fin de realizar una construcción muy liviana, no se han aplicado al tubo 3 componentes que añadan peso al tubo 3 para el objetivo de su excitación. Esto se ha hecho posible por el hecho de que la construcción para la activación o excitación (es decir, causar que vibre ) del tubo utiliza las denominadas fuerzas de Lorentz. (Fuerza de Lorentz: los electrones que se mueven en un campo magnético experimentan una fuerza en una dirección perpendicular tanto a la dirección del campo magnético como a la dirección de movimiento de los electrones). Estas fuerzas se generan en el medidor de caudal o caudalímetro de la Figura 1 en el que se hace pasar una corriente eléctrica a través de la pared del tubo 3 (eléctricamente conductor), mientras que, al mismo tiempo, una culata 6,7,8,12 de imán permanente provista de una abertura central (el número 12 de referencia que indica un imán permanente con un polo que mira a la parte de culata 6 y un polo contrario que mira a la parte de culata 7) causan que se creen dos campos magnéticos directamente en oposición en los entrehierros 9 y 10 transversalmente a la dirección de la corriente y en el plano del tubo 3. Se podría inyectar una corriente eléctrica directamente en el interior del tubo 3 (de forma de U) de material eléctricamente conductor en el que una fuente de corriente (por ejemplo una fuente de corriente alterna) se conecta a los extremos del tubo 3 por medio de unos terminales de conexión.

Sin embargo, se prefiere generar la corriente eléctrica en el tubo por inducción. En ese caso, una parte de tubo que actúa como una bobina de secundario se extiende a través del núcleo de un transformador. En este núcleo se enrolla una bobina de primario y se puede activar mediante una fuente de corriente. La parte relevante de tubo actúa entonces como una bobina de secundario en la que se induce una corriente 1 cuando a través de la bobina de primario circula una corriente. En lugar de uno, un núcleo de transformador comparativamente grande con una bobina de primario, se podrían usar dos núcleos de transformador más pequeños con una bobina de primario, si así se desea, por ejemplo cada bobina rodeando una pata respectiva del tubo de forma de U.

El movimiento del tubo bajo la influencia de las fuerzas de Coriolis se detecta en este caso por medio de dos detectores 11a y 11b de posición de tubo sin contactos del tipo acorde con el invento, que se describen adicionalmente más adelante.

La Figura 2 es una vista en perspectiva de un tubo 18 en forma de bucle cerrado mecánicamente (en este caso encerrando un rectángulo), pero en una realización alternativa el tubo en forma de bucle cerrado podría tener por ejemplo una forma de delta. La expresión “cerrado mecánicamente” tal como se usa en la presente memoria denota que los extremos de la forma de bucle están mecánicamente interconectados. Un primer extremo 19 del bucle 18 se conecta a un tubo flexible 20 de admisión que suministra un flujo � de fluido, y un segundo extremo 21 del bucle 18 se conecta a un tubo flexible 22 de descarga a través del cual se descarga el flujo � de fluido. El tubo en bucle 18 y los tubos 20, 22 se han doblado preferiblemente a partir de un trozo de tubo. El bucle 18 comprende un primer tubo transversal 24 que se conecta a los primeros extremos de dos tubos laterales 25, 26. Estos últimos se conectan por sus segundos extremos a dos segundos tubos transversales 27, 28 que tienen aproximadamente la mitad de la longitud del primer tubo transversal 24. Los tubos de admisión y descarga 20, 22 en esta construcción se extienden simétricamente a través del centro del bucle 18, discurren uno contra otro o muy próximos uno al otro y están mecánicamente interconectados en ubicaciones con la letra b de referencia, por ejemplo por soldadura blanda o por soldadura autógena. Dichos tubos se sujetan, mientras discurren uno contra el otro o muy próximos entre sí, a unos medios de sujeción 23 que a su vez están unidos a un bastidor (que no se ha mostrado). El bucle 18 está suspendido elásticamente del bastidor del medidor de caudal o caudalímetro (que no se ha mostrado) por medio de los tubos 20, 22 de admisión y descarga (y de los medios de sujeción 23). El tubo en bucle 18 es capaz de cooperar con una culata de imán permanente para el objetivo de su excitación, tal como la culata magnética descrita con referencia a la Figura 1 y que comprende unas partes de culata 6, 7 situadas enfrente de una parte de culata inferior 8 con el fin de encerrar dos entrehierros 9 y 10 y un imán 12 colocado en la trayectoria de la culata de imán. Por ejemplo, las partes 27, 28 de tubo se podrían extender a través de los entrehierros de la culata del imán (la culata del imán que circunda la parte superior del tubo). Cuando se hace pasar una corriente alterna a través del tubo en bucle 18, el bucle realizará un movimiento oscilatorio alrededor de un eje 31 (el eje de excitación) que se extiende en el plano del bucle bajo la influencia de las fuerzas de Lorentz generadas por la corriente y los campos magnéticos dirigidos en sentidos contrarios (denominada excitación por par de torsión). Si un fluido circula a través del tubo 18, se generan unas fuerzas de Coriolis que causan un efecto Coriolis. Las fuerzas de Coriolis causan que el tubo 18 realice un movimiento vibratorio alrededor de un denominado eje de respuesta de Coriolis que es perpendicular al eje de excitación 31 en el plano del bucle (indicado por una línea de trazos en la Figura 2). Se podrían disponer unos sensores en la abertura central de la culata del imán (cooperando de ese modo con los tubos transversales superiores en operación).

Una alternativa favorable es disponer los sensores junto al tubo transversal inferior 24, de tal manera que puedan cooperar con el tubo transversal inferior en operación. A título de ejemplo, la Figura 2 muestra sensores (ópticos) 29 y 30, de un tipo todavía no descrito más adelante, dispuestos a ambos lados y simétricamente con respecto al eje 31. Dependiendo de la ubicación de la culata de excitación de par de torsión con respecto al tubo rectangular en bucle de la Figura 2, el tubo se podría llevar a un modo de excitación oscilante o a un modo de excitación de rotación (giro). Es decir, o bien girando alrededor del eje central de simetría entre los tubos de admisión y descarga, o bien oscilando alrededor de un eje asimétrico de excitación que es transversal al eje central de simetría, en cuyo caso la culata de excitación de par de torsión coopera con una parte lateral del tubo.

La Figura 3A es un alzado de una culata integrada 40 de imán permanente con un primer par que comprende dos polos magnéticos mutuamente opuestos 41a, 41b y un segundo par que comprende dos polos magnéticos mutuamente opuestos 42a, 42b. Un entrehierro 43, 44 se forma entre los polos de cada par. La parte 46 de tubo del tubo 47 de forma de U se extiende a través de estos entrehierros. Un imán permanente 45 está dispuesto en el camino de la culata circundante 40 con sus polos norte y sur orientados de tal manera que se cree un campo magnético circundante en el que se crean en los entrehierros 43, 44 unos campos magnéticos mutuamente opuestos B y B’ de una intensidad igual por definición. Dado un sentido de la corriente I como se ha indicado esquemáticamente en la Figura 3B, que es un alzado de frente del conjunto de la Figura 3A, unas fuerzas de Lorentz de la misma intensidad F (dirigida hacia la parte posterior) y F’ (dirigida hacia la parte frontal) actuarán de ese modo sobre la parte 46 de tubo, invirtiendo sus sentidos tras una inversión de la corriente en la pared. Esta excitación de par de torsión causa que el tubo 47 realice una rotación con movimiento de vaivén (vibración) alrededor del eje 48, que coincide con el eje principal de simetría del tubo sensor 47 de forma de U. La construcción de la culata 40 de imán permanente con dos entrehierros para la excitación de par de torsión es tal que los valores de las fuerzas F y F’ son iguales en principio, pero de sentidos contrarios. Cuando las fuerzas sean de valores desiguales, el resultado sería una excitación no ideal de par de torsión. En el caso ideal, en el que son exactamente idénticas, habrá un puro momento de fuerzas igual al producto de la fuerza F por la distancia entre F y F’. La dirección del vector de par de torsión (usualmente designado por T) discurre entonces a lo largo de la línea central 48 de la culata 40 de la Figura 3B.

Para el invento se usan preferiblemente uno o varios sensores ópticos referenciados como 11a y 11b en la Figura 1. Los sensores ópticos se colocan en la abertura central de la culata 6, 7, 8, 12 de imán de la construcción de la Figura 1, de tal manera que puedan cooperar con el tubo de una manera sin establecimiento de contacto.

La Figura 4 muestra esquemáticamente uno de los sensores ópticos utilizados, en este caso el sensor optoelectrónico 11a; con más detalle, este sensor comprende un alojamiento 51 de forma de U con una fuente 49 de luz (por ejemplo, un LED) en el interior de una pata de la U y una célula 50 de medida de luz (por ejemplo un fototransistor) en el interior de la otra pata de la U. El sensor optoelectrónico 11a está situado de tal manera que una parte 52 de tubo se pueda mover entre las patas del alojamiento de forma de U. Durante el funcionamiento, el tubo 52 bloqueará la trayectoria de la luz entre la fuente 49 de luz y la célula 50 de medida de luz hasta un grado mayor o menor. En una realización en la que el tubo está provisto de un saliente (por ejemplo, en la Figura 21), el tubo se puede retirar más allá del alojamiento mientras que el saliente se puede mover entre las patas.

La Figura 4B presenta con mayor detalle cómo la parte de tubo corta una parte mayor (posición 52) o menor (posición 52’) del haz 53 de luz transmitido por la fuente 49 de luz a la célula 50 de medida de luz. La célula 50 de medida de luz produce una señal u (en V) que se puede medir con un aparato de medida.

La Figura 5 muestra esquemáticamente el proceso de detección por medio de dos sensores fotoelectrónicos 11a y 11b. Según un aspecto del invento, estos sensores están presentes en ambos lados de -y preferiblemente dispuestos de forma simétrica con respecto a -la ubicación donde el eje de rotación alrededor del que los medios de excitación causan que el tubo rote, interseca la parte 52 de tubo (3). Este punto de intersección se denomina el polo (de rotación) P. Los sensores 11a, 11b están preferiblemente a una distancia pequeña de este polo. Esta distancia debería ser suficientemente pequeña para asegurar que la contribución medida de la excitación es del mismo orden de magnitud que la contribución medida de las fuerzas de Coriolis. Los sensores miden los desplazamientos (sinusoidales) (en mm) de los puntos del tubo en función del tiempo (en segundos) por medio de una tensión.

La Figura 6 A muestra las señales de salida de los sensores 11a, 11b para el caso en que no esté circulando fluido a través del tubo (flujo cero) representando la curva indicada por la flecha a la señal de medida del sensor 11a y la curva indicada por la flecha b la señal de medida del sensor 11b. La diferencia de fase es de 180º.

La Figura 6B presenta la situación en la que un fluido está circulando por el tubo. La diferencia de fase es menor de 180º. Sin embargo, el resultado de la medida no es preciso,. si el polo de rotación no está situado exactamente entre el primero y el segundo sensor.. Es posible una medida más precisa cuando se instala un tercer sensor junto a uno de los sensores de la Figura 5, y en línea con estos sensores. La diferencia de fase entre los sensores 11a y 11b se puede corregir para cualquier desviación del polo de rotación por medio de la señal de este tercer sensor. Esta diferencia es de 180º para una posición simétrica de sensor sin flujo, pero, en el caso extremo en el que un sensor coincide con el polo, no es mayor de 90º. Los tres sensores suministran tres valores de medida aunque hay solamente tres valores desconocidos: los dos ángulos de fase – diferentes – del primero y segundo sensor, y la posición del polo de rotación entre el primero y el segundo sensor. El valor medido por el tercer sensor se puede usar en un dispositivo de procesamiento para determinar la ubicación del polo de rotación, después de lo cual los ángulos de fase – idénticos – del primero y del segundo sensor se pueden determinar para una posición ficticia de polo que está situada centralmente entre el primero y el segundo sensor.

El sistema de medida y detección descrito en la presente memoria, para el que no se requiere amplificador, de tal manera que no se causan desviaciones de fase indeseables, es adecuado para su uso con todos los tipos de medidores de caudal de Coriolis.

La Figura 7 muestra esquemáticamente un sensor óptico de movimiento (optosensor) más un tubo de Coriolis, que clarifica cómo se lleva a cabo la medida del desplazamiento del tubo de Coriolis. El sensor óptico de movimiento comprende una fuente de luz (a menudo un LED en la práctica con una lente en la parte frontal) y un detector de luz ( a menudo un fotodiodo o un fototransistor en la práctica). La fuente de luz emite un haz de luz. Una parte lo más grande posible del mismo debería dirigirse al detector de luz. El tubo (u otro objeto, tal como una paleta fijada al tubo) posicionado entre la fuente de luz y el detector de luz corta una parte del haz de luz. Cuando el tubo se desplaza hacia delante y hacia atrás, la parte de corte del haz de luz varía de tamaño. El detector de luz convierte la cantidad de luz incidente en una señal eléctrica, como se aclarará adicionalmente más adelante.

La luz que se irradia de la fuente de luz en una dirección diferente no interfiere con la medida del detector de luz, a menos que llegue al detector después de todo debido a la reflexión. Las reflexiones que cambian con la posición del tubo son especialmente perturbadoras. Para evitarlo, se podría hacer que los alrededores del haz de luz fuesen no reflectantes.

La Figura 8 es un alzado del tubo 60 de la Figura 7 en combinación con el haz 61 de luz, que muestra adicionalmente al tubo 60 solamente la altura p y la anchura q del haz 61 de luz, que aquí se muestra rectangular. La parte sombreada 62 del haz 61 de luz es cortada (bloqueada) por el tubo. Se puede realizar un haz de luz rectangular en el que una ventana rectangular esté colocada enfrente de la fuente de luz. Con el fin de conseguir un rendimiento óptimo, es conveniente proveer ventanas idénticas en los lados de emisión y de recepción, para que un haz de luz parcial prismático incida sobre el detector. De ese modo, se logra que un desplazamiento del tubo en una dirección paralela al haz no influya en la cantidad de luz incidente sobre el sensor, y que sólo lo haga un desplazamiento en una dirección perpendicular al mismo. Una ventana rectangular específica tiene la ventaja adicional de que la cantidad de luz transmitida es linealmente proporcional a la posición del tubo. Esto presupone que los lados de la anchura del rectángulo sean paralelos al eje longitudinal del tubo. En una realización con ventanas rectangulares, se prefiere que la dimensión de las ventanas en la dirección del movimiento sea menor que el diámetro del tubo ( o de un saliente fijado al tubo). El tubo (o el saliente fijado al tubo) debería estar entonces parcialmente en el haz de luz en un lado, de la manera mostrada en la Figura 8.

Un sensor de movimiento con una ventana en el lado de emisión o en el lado de recepción solamente presentará una variación en la cantidad de luz en función del desplazamiento del tubo. Sin embargo, en este caso no existe una medida precisa posible de solamente el desplazamiento perpendicular.

La conversión de la cantidad de luz incidente sobre el detector de luz en una señal eléctrica tiene lugar del modo siguiente. Un detector de luz construido como un fototransistor se comporta como una fuente de corriente dependiente de la luz. Los fotones contenidos en la luz incidente liberan electrones en el fototransistor, cuyos electrones son la causa de una corriente. La cantidad de corriente generada I se puede usar como la cantidad de salida para el sensor óptico de movimiento. Sin embargo, alternativamente es posible conectar una resistencia R en serie con el fototransistor,de tal manera que la tensión V en bornes de la resistencia R varíe de acuerdo con la ley de Ohm: V = I . R.

La Figura 9 presenta una curva característica de la relación entre la cantidad de luz incidente sobre el detector de luz y la tensión V generada por el detector.

En la práctica, el fotosensor tiene una característica no lineal como se muestra en la Figura 9. Un movimiento puramente sinusoidal del tubo dará lugar a una tensión generada que no es puramente sinusoidal. Ésta podría considerarse como un armónico de orden más alto de esta tensión. El hecho de si esto constituye un problema depende de la manera de procesamiento de la señal: en principio, los armónicos de orden más alto se pueden filtrar.

Una propiedad que tiene que considerarse como esencial es que la característica debería subir de forma monotónica, de lo contrario, habrá dos posiciones en las que el sensor de luz genere la misma tensión. Este es el caso si la altura de la ventana se elige para que sea mayor que el diámetro del tubo. Ello da lugar a una señal de salida V como se muestra en la Figura 10. S1, S2, S3, y S4 indican en este caso las diferentes posiciones de un tubo móvil con respecto a una ventana vertical (erecta) rectangular 65. No es necesario que el gradiente de la curva entre S1 y S2 sea tan inclinado como en la Figura 10. Dependiendo de la característica del detector, podría ser, por ejemplo, una línea paralela al eje X.

En ciertas aplicaciones, podría constituir un problema que la altura de las ventanas deba ser menor que el diámetro del objeto que se mueve.

Por ejemplo:

-si el tubo es muy delgado, lo cual necesita un ajuste preciso de la altura; -si el punto cero podría desviarse, por ejemplo, debido a la fuerza de la gravedad; -si hay que ajustar verticalmente de forma simultánea varios sensores de posición de tubo colocados en un soporte común (PCB).

Hay una posible realización alternativa en la que de hecho a la altura de la ventana se le permite ser mayor que el diámetro del tubo. Una característica esencial de la misma es que la ventana debería irse estrechando progresivamente. La Figura 11 muestra la realización más sencilla de la misma: una ventana triangular 67.

En proporción, a medida que el tubo (o, si el tubo está provisto de un saliente, el saliente) se mueve hacia arriba con respecto al haz 70, una parte de éste monotónicamente creciente será cortada. Nótese que el tubo (o el saliente) en su intervalo operativo debe permanecer dentro de la altura del haz de luz. La característica resultante, monotónicamente creciente del uso de ventanas triangulares se ha dibujado en la mitad izquierda de la Figura 12, en la que la característica del uso de ventanas rectangulares se ha indicado también con una línea de trazos. El intervalo R2 de cobertura de la carrera con el uso de ventanas triangulares es claramente mayor que el intervalo R1 de cobertura de la carrera con el uso de ventanas rectangulares. Ventajas del mayor intervalo de cobertura de la carrera:

-es necesario un ajuste menos preciso de la altura; -menos interferencia causada por la desviación del punto cero.

Desventaja:

-Menor resolución (intervalo de tensiones) porque el haz de luz nunca está totalmente cubierto.

Es posible reducir esta desventaja por medio de medidas adicionales en los circuitos electrónicos (analógicos):

-eliminación electrónica del descentramiento del punto cero;

-escalamiento hasta el máximo.

Una característica esencial de la forma de la ventana es que la anchura debería estrecharse progresivamente. Esto podría definirse como se ha mostrado en la Figura 13: debería ser cierto para cada h2 > h1 que b2 > b1. De acuerdo con ello, los lados del triángulo no necesitan ser rectos, ni el triángulo necesita ser isósceles. Es también admisible que haya más de tres esquinas, siempre que la forma continúe estrechándose progresivamente. Es también factible una forma casi semicircular, así con solamente dos puntos de esquina.

La Figura 14 presenta formas posibles de ventana a hasta g. La curva característica de la tensión en función de la carrera se puede influenciar por medio de dicha forma. Es importante que la forma de la ventana sea estrechándose progresivamente al menos en el intervalo operativo definido por las posiciones extremas del movimiento del tubo, con el lado más estrecho en el fondo, visto en la dirección del movimiento del tubo, o con el lado más estrecho en la parte más alta.

La Figura 15 es una vista en perspectiva de un sensor óptico 72 de posición con un alojamiento de forma de U que comprende unas patas verticales 74 y 75 y un miembro de unión 75. Un tubo de Coriolis 77 es capaz de moverse con holgura en el espacio comprendido entre las patas 75 y 76. En su movimiento, pasa a través de un haz 82 de luz generada por una fuente de luz (que no se ha mostrado) en una de las patas. El haz de luz incidente sobre el sensor de luz de la otra pata se forma en este caso mediante una abertura (ventana) practicada en la pared 80 de la pata 74 y una abertura 79 practicada en la pared 78 de la pata 75. Las aberturas 79 y 81 son idénticas y están orientadas de la misma manera con respecto al tubo de Coriolis 77 (estacionario). Las aberturas 79 y 81 tienen una forma que se va estrechando progresivamente (cambiando de forma monotónica de anchas a estrechas).

La dirección del movimiento del tubo se indica por la doble flecha. Cerca de – y a una pequeña distancia del sensor de posición 72 – hay un sensor de posición 73 con un alojamiento en forma de U construido de la misma manera que el alojamiento del sensor 72. El tubo de Coriolis 77 se extiende también a través de las patas del alojamiento del sensor 73. Los sensores 72 y 73 se podrían usar, por ejemplo, para medir las diferencias de fase de las que se obtiene la posición instantánea del tubo 77.

La Figura 16, que es una vista esquemática en corte transversal del sensor 72 de la Figura 15, muestra la fuente 83 de luz (por ejemplo un LED) y el detector 84 de luz. La fuente 83 de luz puede enviar su haz directamente a la ventana 81. Los rayos de luz contenidos en el haz discurren preferiblemente paralelos entre sí. Esto puede conseguirse con una fuente de luz puntiaguda que esté instalada en el foco de una lente (ideal). Sin embargo, los LED usuales no constituyen fuentes puntuales. Por tanto, a menudo tienen una lente (integrada) que proporciona una trayectoria más paralela de los rayos de luz desde la fuente de luz no puntiaguda. Podría existir también una lente en el lado del detector de luz para el caso en que el área de superficie de la detección sea más pequeña que el área de superficie donde se forma la imagen. Un sensor de luz con una superficie suficientemente grande sería también adecuado.

La Figura 17 muestra una placa plana 84 con tres regiones 85, 86, 87 separadas por líneas de doblez 88 y 89 Las regiones 90, 91, 92 y 93 están parcialmente cortadas. Se han provisto unas aberturas triangulares 94, 95, 96, y 97 98,99, por ejemplo por estampación, que discurren de dos en dos con precisión en línea a distancias predeterminadas entre sí. Después de doblar a lo largo de las líneas 88 y 89, se obtiene la construcción de la Figura 18. Ésta se ha diseñado para colocarse en el espacio comprendido entre las patas de los alojamientos de forma de U de los sensores de posición que están situados próximos entre sí, de tal manera que las aberturas triangulares practicadas en la placa 84 estén situadas enfrente de las aberturas practicadas en las patas de los alojamientos de sensor. Las aberturas triangulares de la Figura 18 deben considerarse como verticalmente derechas con sus alturas paralelas a la dirección de movimiento del tubo. Las aberturas de las patas de los alojamientos de sensor de forma de U son generalmente rectangulares y podrían tener una posición horizontal o preferiblemente vertical con respecto a las aberturas triangulares. En una realización, las aberturas de la placa son más pequeñas que las aberturas practicadas en las paredes de los alojamientos de sensor. Las regiones dobladas 90, 91 y 92, 93 hacen posible obtener una fijación segura a los tres sensores (que no se ha mostrado). Las aberturas triangulares 96, 99; 95,98; y 94,97 están en una línea y al mismo nivel vertical, de tal manera que se obtiene una alineación óptima después de la colocación en una unidad de sensor con tres alojamientos de sensor de forma de U.

La construcción anteriormente descrita se puede usar ventajosamente no sólo en el caso de tres alojamientos de sensor, sino también en el caso de dos alojamientos de sensor o incluso de un alojamiento de sensor. La forma de las aberturas triangulares se puede adaptar a la aplicación contemplada. Se ha averiguado que una abertura triangular con una altura mayor que su anchura ofrece una posición de cero más estable.

Una realización alternativa se caracteriza porque unas placas con aberturas triangulares se colocan enfrente de o detrás de las aberturas de los alojamientos de sensor.

La Figura 19 muestra un sensor óptico con un sensor 100 que tiene una parte de alojamiento 101 que comprende una fuente 102 de luz enfrente de la cual está instalada una lente 103 para formar un haz 106 de luz y que tiene una parte de alojamiento 104 con un detector 105 sensible a la luz. Una intensidad de luz que cambia monotónicamente sobre la altura del haz se realiza mediante un “filtro” 107 que tiene que instalarse en la trayectoria del haz y que tiene una transmisión que varía monotónicamente a lo largo de su altura. Un tubo de Coriolis 108 está suspendido de tal manera que puede vibrar en el haz 106 de luz. En una realización, el tubo está suspendido de tal manera que esté en el borde del haz de luz en su estado en vacío. En otras palabras: el filtro forma un medio para variar la intensidad de la luz monotónicamente en la dirección de la altura del haz.

La Figura 20 presenta un filtro 107 a título de ejemplo con una transparencia T que varía monotónicamente con la altura h. Se produce una luz difusa 109 (Figura 19) debido a una fuente de luz no puntiaguda y a defectos de lente, entre otras causas. Este no es un problema importante, excepto para posibles reflexiones. El filtro se podría usar sin combinarse con dos ventanas (rectangulares) Sin embargo, si el objetivo es reducir a un mínimo la sensibilidad a desplazamientos del tubo en la dirección del haz, es aconsejable hacer que el haz de luz “usado” consista en haces paralelos tanto como sea posible, para cuyo fin, por ejemplo, se podrían colocar dos ventanas (rectangulares) alineadas idénticas en la trayectoria de la luz, según se ha indicado anteriormente.

Realizaciones

Hay dos realizaciones básicas para el “filtro” 107:

-Una placa plana con una transparencia T que varía monotónicamente con la altura h, por ejemplo por medio de la aplicación sobre la misma de un estrato de pintura o de tinta con un gradiente de revestimiento. Una modificación de la misma que también aporta un gradiente en la intensidad de la luz está formada por dos filtros de polarización colocados uno contra otro, uno que tenga una polarización lineal y el otro que tenga una polarización circular. -Un bloque cuneiforme 110 que tiene un espesor que disminuye desde el fondo hasta la parte más alta y construido de un material con factor de transmisión limitada, tal como la mayoría de las resinas sintéticas. La luz se desviará en la cuña 110 (Figura 21 A). Esto podría compensarse en el sentido de que, o bien la fuente de luz se coloque formando un ángulo (Figura 21B), o bien se añada una cuña adicional 111 de vidrio transparente con el mismo índice de refracción (Figura 21C).

Un diodo de láser es una fuente de luz más satisfactoria que un LED porque es una fuente de luz más puntiaguda de mayor densidad de energía. En combinación con una lente, este diodo se puede hacer en un haz más paralelo. Cuanto mayor sea la distancia focal, mejor. Se puede considerar que la combinación de un diodo de láser más una lente es similar a un puntero de láser o un láser en un reproductor de CD. En principio, es del mismo tamaño que un LED.

Por razones prácticas, el área de superficie del detector debería ser con preferencia aproximadamente de las mismas dimensiones que la de la lente (= haz de luz). Esto, al mismo tiempo, reduce la sensibilidad a la luz difusa fuera del haz.

Modificaciones :

-Son concebibles diversas modificaciones en la implementación del principio especificado anteriormente: -Un método alternativo de hacer un haz paralelo consiste en usar una placa con un gran número de pequeños agujeros en lugar de una lente, comparable a un catalizador en un coche, aunque esto sí da lugar a una pérdida de luz; -Alternativamente, es posible proveer una intensidad de luz monotónicamente creciente no mediante la colocación de un filtro enfrente de un LED (o diodo de láser), sino disponiendo la parte de alojamiento 101 con la fuente 102 de luz formando un ángulo con la superficie del detector (Figura 22). El costado lateral 112 del haz de luz emitido se usa solamente para esto, dependiendo ahora la intensidad de luz irradiada en la dirección del detector 105 de luz del ángulo de visión. -Un bloque cuneiforme 113 con un lado de irradiación cóncavo provee en su fondo no sólo menos transmisión, sino también más desviación, por tanto un gradiente de luz más intenso (Figura 23).

La Figura 24 es un alzado de frente de un alojamiento 15 de sensor de forma de U con una ventana 116 detrás de la cual está situada una fuente de luz (que no se ha mostrado) cuya fuente de luz envía un haz de luz a una ventana 117 detrás de la cual está instalado un detector de luz (que no se ha mostrado). Un saliente tangencial 120, (en este caso una paleta) está sujeto a un tubo 119 de flujo. En una realización alternativa, el saliente es un tubo hueco o macizo a través del cual no tiene lugar una circulación de fluido. La paleta 120 está sujeta de tal manera que se mueva hacia arriba y hacia abajo a través de al menos una parte del haz 117 de luz cuando se mueva el tubo 119. El saliente (paleta u otro elemento) 120 se podría sujetar directamente al tubo 119 por medio de soldadura fuerte, soldadura blanda, o pegamento, o bien indirectamente por medio una o más chapas. La paleta tangencial se ha provisto simétricamente con respecto al centro del tubo 119 de la Figura 24, en el lado de la fuente de luz en este caso. Podría ser ventajoso, en las realizaciones prácticas, si la paleta, o más en general el saliente sujeto al tubo, se fija al lado de detector del tubo.

Se forma una alternativa mediante la construcción tubo-paleta de la Figura 25, donde se provee una paleta tangencial 123 simétricamente con respecto al centro del tubo 122. La paleta 123 podría ser tan larga que el haz de luz nunca “vea” al tubo 122. En el caso de una paleta más corta (favorable temiendo en cuenta su masa) un haz 118 de luz podría ver posiblemente el tubo 119.

La Figura 26 es una vista en perspectiva de una unidad de sensor con tres alojamientos 115, 115’ y 115’’ de sensor de forma de U, cada uno construido como el alojamiento 115 de sensor de la Figura 24,donde la paleta tangencial 120 sujeta al tubo de flujo 119 es integral pata los tres alojamientos de sensor. En una realización alternativa el tubo tiene, por ejemplo, una paleta (tangencial) para su cooperación con uno o dos alojamientos de sensor.

La Figura 27A muestra un alojamiento 124 de sensor con un tubo 126 y una doble paleta radial 127a, 127b que se mueve con respecto a un haz 125 de luz, y la Figura 27B muestra un alojamiento 128 de sensor con un tubo 130 y una única paleta radial 131 que se mueve con respecto a un haz 129 de luz, mientras que la Figura 128 muestra un tubo 132 con una paleta que se sujeta en una posición a medio camino entre las posiciones radial y tangencial alrededor del tubo 132.

La Figura 29 presenta un alojamiento 134 de sensor con un tubo 136 que tiene una paleta transversal 137 que se mueve con respecto a un haz 135 de luz. El tubo 137 en este caso se mueve hacia arriba y hacia abajo por encima del alojamiento en la dirección de la flecha.

La Figura 30 muestra un alojamiento 138 de sensor con un tubo 139 que tiene una paleta transversal 140 que se mueve con respecto a un haz 141 de luz. El tubo 139 en este caso se mueve hacia arriba y hacia abajo lateralmente del alojamiento 138 en la dirección de la flecha.

Anteriormente se han descrito dos ventanas fijas que se estrechaban progresivamente (ventanas V) de igual forma y más altas que el diámetro del tubo. El tubo en ese caso proporcionaba una sombra. Una ventaja de este sistema es que se aumentaba el intervalo de posiciones verticales. Esto último es muy útil para un tubo delgado, debido a una flecha estática que posiblemente podría tener lugar en el mismo. Una solución que constituye una alternativa a las ventanas estrechadas progresivamente es que el tubo se hace con un mayor grosor muy parecido localmente por medio de la sujeción al mismo de un saliente (paleta o falso tubo, posiblemente con patas). En ese caso, una ventana rectangular normal que sea suficientemente alta para amplitud de vibración + flecha proveerá la señal óptima : linealmente proporcional a la posición, la máxima salida de luz. No obstante, esto es cierto cuando el haz de luz está en el borde de la paleta.

Una modificación consiste en el uso de una paleta sujeta al tubo y que tiene una abertura que se estrecha progresivamente que es más alta que el haz de luz obtenido por medio de dos aberturas rectangulares de transmisión de luz y que está posicionada de tal manera que toda la altura del haz cae dentro de la abertura estrechada progresivamente.

En la Figura 31 se presenta un ejemplo de una realización, mostrando un tubo 141 provisto de una paleta tangencial 142, en este caso para la cooperación con tres sensores. La paleta 142 tiene una abertura triangular 144a, 144b, 144c para cada sensor en combinación con un haz de luz comparativamente estrecho 143a, 143b, 143c (mostrados en líneas de trazos).

La Figura 32 muestra una realización en la que unas aberturas triangulares 148a, 148b, 148c se extienden justo a través hasta el borde inferior de la paleta tangencial 146 sujeta al tubo 145.En este caso, los haces de luz de los sensores se han referenciado como 147a, 147b, 147c. La combinación de las aberturas triangulares de la paleta con unos haces de luz comparativamente planos puede aumentar el intervalo de posiciones verticales del tubo. En este caso, un área estrecha del detector se ilumina en cualquier instante, mientras que en el caso anteriormente descrito de un tubo estrecho sin paleta y ventanas triangulares unidas al elemento fijo existía una sombra estrecha incidente sobre el detector.

La Figura 33 es una vista en perspectiva de un tubo 149 al que se ha sujetado una paleta radial 151 con unas aberturas triangulares 150a, 150b, 150c dispuestas enfrente de los tres sensores. Solamente se ha mostrado un alojamiento 152 de sensor de forma de U. Los haces que salen de las aberturas triangulares son más estrechos que los incidentes sobre la paleta 151. Las aberturas triangulares (estrechadas progresivamente) se podrían proveer no sólo en una paleta tangencial (Figuras 31, 32) o en una paleta radial (Figura 33), sino también en uno de los otros tipos anteriormente mencionados: paleta transversal, paleta axial, paleta en una posición entre radial y tangencial. Una paleta podría tener una abertura para un sensor, dos aberturas para dos sensores o, como en las Figuras 31 a 33, tres aberturas para tres sensores,.

En resumen, el invento se refiere a un medidor de caudal o caudalímetro másico de Coriolis que comprende un tubo de flujo, al menos un sensor de posición de tubo provisto de una fuente de luz y con un detector de luz para recibir luz de la fuente de luz, y unos medios de impulsión para causar que el tubo se mueva alrededor de un eje, estando dispuesto el anterior de tal manera que el detector de luz suministre una señal en respuesta a un desplazamiento del tubo con respecto a una trayectoria de luz entre la fuente de luz y el detector de luz, en donde la fuente de luz y el detector de luz están posicionados justo una frente al otro a una distancia predeterminada entre sí y están separados por un espacio intermedio en el que el tubo, o un saliente sujeto al tubo, se pueden mover con holgura en la trayectoria de la luz, en donde una primera pantalla con una primera abertura de transmisión de luz está colocada en un lado de la fuente de luz y una segunda pantalla con una segunda abertura de transmisión de luz está colocada en el lado del detector de luz, en donde la primera y la segunda abertura son idénticas y están orientadas de forma correspondiente, y en donde las aberturas son mutuamente paralelas y están mutuamente alineadas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un medidor (1) de caudal o caudalímetro másico de Coriolis que comprende un tubo de flujo (3, 77), al menos un sensor (11a, 11b) de posición de tubo provisto de una fuente de luz y con un detector de luz para recibir la luz de la fuente de luz, y unos medios de impulsión (6,7,8) para causar que el tubo se mueva alrededor de un eje, estando dispuesto lo anterior de tal manera que el detector de luz suministre una señal en respuesta a un desplazamiento del tubo con respecto a una trayectoria de luz entre la fuente de luz y el detector de luz, caracterizado porque la fuente (83) de luz y el detector (84) de luz están situados justo una frente al otro a una distancia predeterminada entre sí y están separados por un espacio intermedio en el que un tubo (77) o un saliente sujeto al tubo se pueden mover con holgura en la trayectoria de la luz, en donde una primera pantalla (80) con una primera abertura (81) de transmisión de luz está colocada en el lado de la fuente

(83) de luz y una segunda pantalla (78) con una segunda abertura (79) de transmisión de luz está colocada en el lado del detector (84) de luz, en donde la primera y la segunda abertura (81,79) son idénticas y están orientadas de forma correspondiente, y en donde las aberturas (81, 79) son mutuamente paralelas y están mutuamente alineadas.
2.

Un medidor de caudal o caudalímetro de Coriolis según la reivindicación 1, caracterizado porque el como mínimo un sensor (72) de posición de tubo comprende un alojamiento de forma de U con dos patas (74, 75) mutuamente enfrentadas, en una de las cuales está presente la fuente (83) de luz y en la otra de las cuales está presente el detector (84) de luz.
3.

Un medidor de caudal o caudalímetro de Coriolis según la reivindicación 2, caracterizado porque las pantallas primera y segunda están formadas por las paredes (78,80) mutuamente enfrentadas de las patas (74, 75) del alojamiento de forma de U.
4.

Un medidor de caudal o caudalímetro de Coriolis según la reivindicación 2, caracterizado porque las paredes mutuamente enfrentadas de las patas están provistas de aberturas, y porque la primera pantalla está dispuesta con su abertura de transmisión de luz enfrente de la abertura practicada en la pared de una pata, y la

segunda pantalla está dispuesta con su abertura enfrente de la abertura practicada en la pared de la otra pata.
5.

Un medidor de caudal o caudalímetro de Coriolis según las reivindicaciones 1 ó 4, caracterizado porque las pantallas primera y segunda constituyen las patas de una estructura (84) de forma de U que comprende dos patas (87,88) y un miembro de unión (86).
6.

Un medidor de caudal o caudalímetro de Coriolis según la reivindicación 1, caracterizado porque las aberturas primera y segunda de transmisión de luz tienen una forma rectangular con un lado del rectángulo paralelo a la dirección de movimiento del tubo.
7.

Un medidor de caudal o caudalímetro de Coriolis según la reivindicación 1, caracterizado porque el como mínimo un sensor de posición de tubo está provisto de medios para variar de forma monotónica la luz incidente sobre la superficie del detector en regiones parciales consecutivas de la superficie del detector, es decir, vistas consecutivamente en la dirección de movimiento del tubo
8.

Un medidor de caudal o caudalímetro de Coriolis según la reivindicación 1, caracterizado porque la dimensión de las aberturas primera y segunda (79,81) de transmisión de luz transversalmente a la dirección de movimiento del tubo (77) disminuye de forma monotónica desde ancha hasta estrecha, visto en la dirección de movimiento del tubo (77).
9.

Un medidor de caudal o caudalímetro de Coriolis según la reivindicación 4, caracterizado porque la dimensión de las aberturas primera y segunda de transmisión de luz de las pantallas primera y segunda, transversalmente a la dirección de movimiento del tubo, disminuye de forma monotónica desde ancha hasta estrecha, visto en la dirección de movimiento del tubo.
10.

Un medidor de caudal o caudalímetro de Coriolis según la reivindicación 1, caracterizado porque un filtro (107) con un gradiente de transparencia que es monotónico en la dirección de movimiento del tubo (108) está colocado en la

trayectoria de la luz entre la fuente (102) de luz y el detector (105) de luz.
11.

Un medidor de caudal o caudalímetro de Coriolis según la reivindicación 7, caracterizado porque dichos medios comprenden una cuña óptica (110) colocada en la trayectoria de la luz entre la fuente de luz y el detector de luz.
12.

Un medidor de caudal o caudalímetro de Coriolis según la reivindicación 7, caracterizado porque el medidor de caudal o caudalímetro comprende un primero y un segundo sensor de posición, cada uno de los cuales tiene una fuente de luz y un detector de luz separados por un espacio intermedio, en donde el tubo o el saliente sujeto al tubo son capaces de moverse en dichos espacios intermedios, y en donde dichos sensores de posición primero y segundo están dispuestos a una pequeña distancia mutua a ambos lados del eje alrededor del que se mueve el tubo.
13.

Un medidor de caudal o caudalímetro de Coriolis según la reivindicación 7, caracterizado porque el medidor de caudal o caudalímetro comprende un primero, un segundo y un tercer sensor de posición, cada uno de los cuales tiene una fuente de luz y un detector de luz separados por un espacio intermedio, en donde el tubo (119) o una paleta sujeta al tubo son capaces de moverse en dichos espacios intermedios, en donde dichos sensores de posición primero y segundo están instalados a una pequeña distancia mutua en ambos lados del eje de rotación alrededor del cual se mueve el tubo, y en donde el tercer sensor de posición está colocado en un lugar próximo a uno de los sensores de posición primero y segundo en línea con los sensores de posición primero y segundo.
14.

Un medidor de caudal o caudalímetro de Coriolis según las reivindicaciones12 ó 13, caracterizado porque cada sensor de posición de tubo comprende un alojamiento de forma de U con dos patas mutuamente opuestas, en una de las cuales está presente la fuente de luz y en la otra de las cuales está presente el detector de luz, en donde una primera pantalla con una primera abertura de transmisión de luz está dispuesta en el lado de la fuente de luz, y una segunda pantalla con una abertura de transmisión de luz está dispuesta en el lado del detector de luz, en donde dichas pantallas de los respectivos sensores de posición forman parte de las patas de la estructura (84) de forma de U, que es integral para todos los sensores de posición, de tal manera que los

ejes ópticos de las aberturas primera y segunda (96,99; 95,98; 94,97) de cada sensor de posición coinciden, y los ejes ópticos de los respectivos sensores de posición individuales son mutuamente paralelos.
15.

Un medidor de caudal o caudalímetro de Coriolis según la reivindicación 1, caracterizado porque el tubo toma la forma de un bucle (18) mecánicamente cerrado que está situado en un plano, en el que los dos extremos (20, 22) se han doblado hacia atrás a través del centro del bucle (18) de tal manera que los extremos (20, 22) del bucle (18) actúan como una suspensión elástica.
16.

Un medidor de caudal o caudalímetro de Coriolis según la reivindicación 1, caracterizado porque el medidor de caudal o caudalímetro está provisto de unos medios (6,7,8) para ejercer una fuerza sin establecimiento de contacto o una excitación de par de torsión del tubo (3) de flujo para el fin de mover el tubo de flujo.
17.

Un medidor de caudal o caudalímetro de Coriolis según la reivindicación 1, caracterizado porque se ha provisto un saliente (120, 123) en la pared del tubo (119) de flujo, cuyo saliente (10, 123)se mueve en la trayectoria (118) de la luz cuando el tubo se mueve por fuera de la trayectoria de la luz.
18.

Un medidor de caudal o caudalímetro de Coriolis según la reivindicación 12, caracterizado porque está provisto un saliente en la pared del tubo de flujo, cuyo saliente se mueve en las trayectorias de luz de los sensores de posición primero y segundo cuando el tubo se mueve por fuera de dichas trayectorias de luz.
19.

Un medidor de caudal o caudalímetro de Coriolis según la reivindicación 13, caracterizado porque se ha provisto un saliente (120) en la pared del tubo (119) de flujo, cuyo saliente se mueve en las trayectorias de luz de los sensores de posición primero, segundo y tercero cuando el tubo se mueve por fuera de dichas trayectorias de luz.
20.

Un medidor de caudal o caudalímetro de Coriolis según las reivindicaciones 17, 18 ó 19, ,

caracterizado porque el saliente (142, 146) está provisto de al menos una abertura (144a, 148a) cuya dimensión transversalmente a la dirección de movimiento del tubo (141, 145) de flujo disminuye desde ancha hasta estrecha, visto en la dirección de movimiento del tubo (141,145).
21.

Un medidor de caudal o caudalímetro de Coriolis según las reivindicaciones 17,18, 19 ó 20, caracterizado porque el saliente es una paleta (123) que se ha provisto tangencialmente en el tubo (122).