科氏质量流量传感器及其罩壳和科氏质量流量计

摘要

本申请涉及一种科氏质量流量传感器及其罩壳和科氏质量流量计。按照本发明，用于科氏质量流量传感器的罩壳可由两个面板与一个折弯板拼焊而成，面板及与折弯板围设形成用于容纳测量管组件的空腔，每个面板包括依次相连而形成面板外周轮廓的第一横边、第一过渡边、第二横边、第二过渡边；第一横边与第二横边平行设置；第一横边的两端分别与第一过渡边、第二过渡边垂直连接，第二横边的两端分别与第一过渡边、第二过渡边弧形连接；折弯板沿循面板外周轮廓自第一横边的一端延伸至第一横边的另一端；折弯板与两个面板的连接处焊接固定并在焊接完成后通过高温退火处理以消除内应力。本发明提出的罩壳工艺简单、成本低，加工过程中的应力得到充分释放。

说明书

技术领域

本发明涉及流量测量领域，具体而言，涉及一种科氏质量流量传感器及其罩壳和科氏质量流量计。

背景技术

科里奥利质量流量计是一种直接测量流体质量流量，且稳定性和可靠性较高的计量仪表。它由传感器和变送器组成，传感器是进行谐振并实现科里奥利力学结构的元件，变送器为传感器提供电源并处理和输出信号。传感器包括提供振动的测量管组件部分、与客户现场管道连接的部分及罩壳部分。罩壳是传感器的一个重要部件，它的主要功能是对传感器的内部结构进行封闭密封，防止灰尘和杂质进入，同时屏蔽外界的干扰。因此要求罩壳有一定的强度，密封性好，且成本不宜太高。由于大多数的质量流量计的壳体为整体铸造或拉伸成型，需要开模具生产，又采用大型设备加工，生产成本高，且加工过程中的应力未得到充分释放，对质量流量计整机焊接后的性能有不利影响。

发明内容

因此，本发明的目的是，提出一种用于科氏质量流量传感器的罩壳、一种相应的科氏质量流量传感器和科氏质量流量计，以至少部分克服现有技术中存在的缺点。

本发明提供一种用于科氏质量流量传感器的罩壳，包括：平行且对置的两个面板及连接于两个所述面板之间并使两个所述面板彼此间隔的折弯板，其中，每个所述面板包括：依次相连形成面板外周轮廓的第一横边、第一过渡边、第二横边、第二过渡边；所述第一横边与所述第二横边平行设置；所述第一横边的两端分别与所述第一过渡边、所述第二过渡边垂直连接，所述第一过渡边和所述第二过渡边分别向所述面板的中部方向平滑收缩，所述第二横边的两端分别与所述第一过渡边、所述第二过渡边弧形连接；所述折弯板沿循所述面板外周轮廓自所述第一横边的一端延伸至所述第一横边的另一端，形成适于容纳测量管组件的罩壳空腔和适于接装传感器主体的罩壳接口，所述折弯板与两个所述面板的连接处焊接固定并在焊接完成后通过高温退火处理以消除内应力。

科里奥利质量流量计是一种直接测量流体质量流量，且稳定性和可靠性较高的计量仪表。它由传感器和变送器组成，传感器包括提供振动的测量管组件部分，与客户现场管道连接的部分及外壳部分，罩壳是科氏质量流量计的一个重要部件，它的主要功能是对传感器的内部结构进行封闭密封，防止灰尘和杂质进入，同时屏蔽外界的干扰。按照本发明提出的技术方案，罩壳的上部与下部之间为弧形过渡、减少了应力的产生，有利于提高罩壳的成品质量；通过焊接的方式连接面板与折弯板，简单、易操作，密封性好，也无需使用大的生产设备进行加工，更不必采取专用设备进行特殊的开模铸造或锻造，成本低，且通过高温退火处理能够改善或消除焊接过程中造成的各种组织缺陷以及残余应力，防止罩壳变形、开裂，确保其机械强度、尺寸精度和密封性能，提升了罩壳及相应科氏质量流量传感器和科氏质量流量计的成品质量。

有利的是，所述第一过渡边与所述第二过渡边对称设置在所述面板的相对两侧。在此，优选所述第一过渡边和所述第二过渡边分别相对于所述面板的中部对称轴线在两侧平滑收缩或平滑扩张地从所述第一横边向第二横边延伸。因此，罩壳(基于其面板)可依据实际需要成形为上部大下部小或者上部小下部大的流线型形状。这种设计总体上结构紧凑、造型简洁、外形美观，可以实现更合理的空间布局，且罩壳的平板及平滑轮廓也有益于/便利于其内、外部的清洁与维护。

根据本发明的一种实施例，两个面板的间隔距离、第一横边和第二横边的长度、以及第一横边与第二横边之间的竖向距离至少为所述测量管组件在相应的三个维度上最大尺寸的1.05-1.5倍。

根据本发明的一种实施例，所述第一横边和/或所述第二横边的长度和所述第一横边与第二横边之间的竖向距离具有大致相同的取值，两者的差异以不超过50％为宜(即取值大者不超过取值小者的1.5倍)。

根据本发明的一种实施例，所述第一横边的长度与所述第二横边的长度之差异不超过1倍(即长度值大者不超过长度值小者的2倍)。

在此，根据本发明，两面板的间隔距离、第一横边和第二横边的长度以及第一横边与第二横边之间的竖向距离可以满足罩壳空腔内测量管组件的尺寸安装要求，并确保测量管组件与罩壳之间保持适当的间距，避免测量管组件与罩壳之间的干涉，提高测量的准确性。

有利的是，所述面板和/或所述折弯板为2-4mm厚度的不锈钢板。

进一步地，所述面板采用平板材料通过激光一次切割到位。

进一步地，所述折弯板由单件板条构成，或者由多件板条对接构成。

进一步地，所述折弯板采用激光切割至规定尺寸后折弯成型。

在此，根据本发明，罩壳使用厚度为2-4mm的薄钢板，强度高、韧性好，并采用激光切割，不需要开模加工，降低了加工难度，且通过激光一次切割到位，有利于提高生产效率。于是，根据本发明，对于折弯板的下料和弯板工艺可以灵活选择，从而最大程度地降低材料成本和加工费用。视制造工艺及技术条件而定，如，多件板条可以在罩壳总体拼焊之前对接成一体(例如通过焊接或粘接)，也可以在罩壳总体拼焊之时一同进行焊接。

有利的是，所述退火处理的温度为1050-1100℃。通过在1050-1100℃退火处理能够充分改善或消除不锈钢板在焊接过程中造成的各种组织缺陷以及残余应力，防止罩壳变形、开裂，提升罩壳的质量。

按照本发明，还提供一种科氏质量流量传感器，包括测量管组件、传感器主体和罩壳，所述罩壳为上述的罩壳。

根据本发明的一种实施例，所述罩壳经由罩壳接口固定安装于所述传感器主体，所述罩壳与所述传感器主体共同形成密封腔，所述测量管组件容纳于该密封腔之中。

根据本发明的一种实施例，所述罩壳在罩壳接口处与所述传感器主体焊接。

根据本发明的一种实施例，所述罩壳在罩壳接口处与所述传感器主体通过卡扣机构相连接。

有益的是，具有上述罩壳的科氏质量流量传感器，罩壳上部与下部之间为弧形过渡、减少了应力的产生，有利于提高其成品质量；罩壳通过板材拼焊形成，零部件来源及生产工艺简单，不需要开模具，生产成本低，生产效率高；另外，焊接完成后采用退火处理工艺，消除了材料加工过程中产生的内应力，改善了晶粒和消除材料的组织缺陷，有利于成品罩壳封装后的整机成品质量。

按照本发明，还提供一种科氏质量流量计，包括上述的科氏质量流量传感器。

值得一提的是，本发明的罩壳是在传统的罩壳的基础上，提出适宜的改造，使其成本低、工艺简单、密封性好。本发明及其优选实施例的有益效果至少包括：

(1)按照本发明的一种设计，罩壳采用面板与折弯板拼焊形成，零部件来源及生产工艺简单，不需要开模具，生产成本低，生产效率高。

(2)按照本发明的一种设计，罩壳的上部与下部之间为弧形过渡、减少了应力的产生，有利于提高罩壳的成品质量。

(3)按照本发明的一种设计，另外，焊接完成后采用退火处理工艺，消除了材料加工过程中产生的内应力，改善了晶粒和消除材料的组织缺陷，有利于成品罩壳封装后的整机成品质量。

(4)按照本发明的一种设计，面板和折弯板均采用厚度为2-4mm的薄钢板进行激光切割，降低了生产成本、简化了生产工艺的同时，也降低了折弯难度，亦可选择在进行拼焊的同时进行折弯，使得折弯板的相对两侧边缘与两个面板的外缘相适应，生产效率高。

根据本发明第一方面提供的罩壳的特征和优点同样适用于本发明第二方面的科氏质量流量传感器及本发明第三方面的科氏质量流量计。本发明科氏质量流量传感器和科氏质量流量计，零部件来源及生产工艺简单，不需要开模具，生产成本低，生产效率高，且在焊接后经过退火处理，消除罩壳的内应力，从而保证了科氏质量流量计整机罩壳封装后的质量。

附图说明

在附图中示出了本发明的示例性实施例。本文所公开的实施例和附图应被视作说明性的，而非限制性的。另外值得注意的是，为了图示清楚起见，在附图中对于部分结构细节并不是按照实际比例绘制的。

图1是按照本发明一种实施形式的罩壳的主视示意图；

图2是按照本发明一种实施形式的罩壳的侧视示意图；

图3是按照本发明一种实施形式的罩壳在科氏质量流量传感器中的使用状态示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例的技术方案进行描述。显然，所描述的实施例仅涉及本发明的一部分实施形式，而非全部的实施形式。基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在无需做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变换措辞，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、产品或设备并不局限于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有具体列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

本领域技术人员应理解的是，在本申请说明书和权利要求书的描述当中，某些术语，例如“纵”、“横”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等，所指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系而言的，其仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而非表示或暗示所指的装置、机构、结构或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施形式中。在说明书中的各个位置出现该措辞并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。

除非另有限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)，均具有与本领域普通技术人员通常理解相同的含义，并可依据它们在相关技术描述上下文中的语境作具体解释。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

科里奥利质量流量计的罩壳是科氏质量流量计的一个重要部件，它的主要功能是对传感器的内部结构进行封闭密封，防止灰尘和杂质进入，同时屏蔽外界的干扰。按照本发明，用于科氏质量流量传感器的罩壳可以简单地由两个面板与一个折弯板拼焊而成，面板及与折弯板围设形成用于容纳测量管组件的空腔，折弯板与两个面板的连接处焊接固定并在焊接完成后通过高温退火处理以消除内应力。本发明提出的罩壳工艺简单、成本低，加工过程中的应力得到充分释放。

如图1、图2所示，本发明提供一种用于科氏质量流量传感器的罩壳10，包括：平行且对置的两个面板1及连接于两个所述面板1之间并使两个所述面板1彼此间隔的折弯板2，每个所述面板1包括：依次相接而形成面板外周轮廓的第一横边11、第一过渡边12、第二横边13、第二过渡边14；所述第一横边11与所述第二横边13平行设置；所述第一横边11的两端分别与所述第一过渡边12、所述第二过渡边14垂直连接，所述第二横边13的两端分别与所述第一过渡边12、所述第二过渡边14弧形连接；所述折弯板2沿循所述面板外周轮廓自所述第一横边11的一端延伸至所述第一横边11的另一端，形成适于容纳测量管组件4的罩壳空腔和适于接装传感器主体5的罩壳接口(图中未示出)，所述折弯板2与两个所述面板1的连接处焊接固定并在焊接完成后通过高温退火处理以消除内应力。

依此，罩壳10便形成了一种扁平的盒状结构，其具有平直和平滑的内腔和外廓造型，在使用过程中便于清洁、维护；同时，基于这种简单的罩壳构造，也有利于实现该部件以及相应仪表产品的系列化设计与低成本制造。本发明提出的罩壳特别适用于U型或类U型、C型、△型、水滴型、环型科氏质量流量计/科氏质量流量传感器，可以容纳相应结构造型的测量管组件(包括测量管或者说振动管、激振元件、拾振元件或者说检测元件，以及有关的电路及机械部件等)。至于科氏质量流量计/科氏质量流量传感器为单管式、双管式还是其他设计形式，本发明提出的罩壳及其应用在此方面并无限制。

有益的是，关于所述罩壳10的具体结构及尺寸设计，本发明可针对其制造工艺和功能配置在两方面协调考虑：一是使面板1与折弯板2之间连接焊缝的设置方式和延伸长度为对称分布，从而通过合理的焊接工艺(例如采取对称、同时焊接)能够保证罩壳在焊接过程中和焊接之后的形状稳定性，避免发生整体弯曲、扭曲、翘曲等变形；二是适当设计两面板1及其第一横边11、第一过渡边12、第二横边13、第二过渡边14的尺寸关系和/或尺寸参数，从而在优化焊缝布置的同时可以满足罩壳空腔对测量管组件的容纳与保护功能和实现罩壳接口对传感器主体的安装与固定匹配。

于是，优选地，所述第一过渡边12与所述第二过渡边14对称设置在所述面板1的相对两侧，且分别相对于所述面板1的中部对称轴线在两侧平滑收缩或平滑扩张地从所述第一横边11向第二横边13延伸。因此，罩壳(基于其面板)可依据实际需要成形为上部大下部小或者上部小下部大的流线型形状，在结构上最大限度地避免了应力集中点。除了在焊接制造和/或结构受力上的优势之外，这种设计总体上结构紧凑、外形美观，可以实现更合理的空间布局。本发明的具体实施例中，第一横边11位于所述第二横边13的上方，所述第一横边11的长度大于所述第二横边13的长度，第一过渡边12与所述第二过渡边14分别相对于所述面板1的中部对称轴线在两侧平滑收缩。

于是，本发明进一步规定，两个面板1的间隔距离、第一横边11和第二横边的长度、以及第一横边11与第二横边13之间的竖向距离至少为所述测量管组件4在相应的三个维度上最大尺寸的1.05-1.5倍。原则上，所述第一横边11的长度与所述第二横边13的长度可以相同，也可以不同。优选地，所述第一横边11和/或所述第二横边13的长度和所述第一横边11与第二横边13之间的竖向距离具有大致相同的取值，两者的差异以不超过50％为宜(即取值大者不超过取值小者的1.5倍)。优选地，所述第一横边11的长度与所述第二横边13的长度之差异不超过1倍(即长度值大者不超过长度值小者的2倍)。在图1-图3所示实施例中，罩壳10(基于其面板)呈上部大下部小的流线型形状，其中，两个所述面板1的间隔距离例如可以为40～60mm，所述第一横边11的长度例如可以为108～136mm，所述第二横边13的长度例如可以为65～85mm，所述第一横边11与所述第二横边13之间的竖向距离例如可以为120～150mm。

图3是按照本发明一种实施形式的罩壳在科氏质量流量传感器中的使用状态示意图，依据罩壳10的上述具体结构及尺寸设计，两面板1的间隔距离、第一横边11和第二横边13的长度以及第一横边11与第二横边13之间的竖向距离可以满足罩壳空腔内测量管组件4的尺寸安装要求，并确保测量管组件4与罩壳10之间保持适当的间距，避免测量管组件4与罩壳10之间的干涉，提高测量的准确性，同时适宜的尺寸能够降低原材料的用量，节约生产成本。同时，面板1与折弯板2之间的连接焊缝(其对应于面板的各横边、纵边/过渡边)也得以在面板周边尽可能均匀、对称地布置，从而可减少和/或平衡在罩壳制造过程中面板平面内的焊接变形及焊接应力，尤其是避免出现不均匀的变形或应力。

特别是如图1所示，按照本发明的一种优选实施形式，第一过渡边12包括顺序连接的上段、中段及下段，上段与第一横边11的端部垂直连接，下段与第二横边弧形连接，中段的两端分别与所述上段、所述下段弧形连接，所述中段向所述板体1的中部平滑收缩。这种设计结构易于实现面板1的宽度的过渡，且能够减少应力的产生。

第二过渡边14的结构与第一过渡边12结构相同，在此不再赘述。

制造本发明罩壳的材料可以选用市场上能够直接购得的金属板材，例如薄钢板，特别是不锈钢板。优选地，所述面板和/或所述折弯板为2-4mm厚度的不锈钢板。这种厚度较薄的金属板材具有可加工性(如定尺切割、折弯成型、可焊性等)强的优点。

适宜的是，罩壳10也可以采用其它材质的平板材料，采用不锈钢板具有成本低、强度高、韧性好、抗腐蚀、来源广泛的优点。

进一步地，所述面板1采用平板材料通过激光一次切割到位。

可行的是，所述折弯板由单件板条构成，或者由多件板条对接构成。

进一步地，所述折弯板2采用平板材料经激光切割至规定尺寸后折弯成型。

适宜的是，所述面板1和所述折弯板2也可以采用其它方式进行切割，不限于本发明示例的激光切割，采用激光切割，不需要开模加工，降低了加工难度，且通过激光一次切割到位，有利于提高生产效率；另外通过切割方式获得罩壳10所需的面板1和折弯板2，提高了加工尺寸的灵活性，便于制作多种规格的罩壳，适应性广。同时，对于折弯板的下料和弯板工艺可以灵活选择，从而最大程度地降低材料成本和加工费用。视制造工艺及技术条件而定，如，多件板条可以在罩壳总体拼焊之前对接成一体(例如通过焊接或粘接)，也可以在罩壳总体拼焊之时一同进行焊接。

优选地，两个所述面板1与折弯板2对齐之后采用氩弧焊加工连接接缝处，焊接完成后对表面进行打磨平整后高温退火处理，适宜的是，可通过机器或人工焊接，提高焊接的灵活性。

优选地，两个面板1与折弯板2之间焊接缝的宽度为0.3mm，保证了连接强度以及密封性。

优选地，所述退火处理的温度为1050-1100℃。通过在1050-1100℃退火处理能够充分改善或消除不锈钢板在焊接过程中造成的各种组织缺陷以及残余应力，防止罩壳10变形、开裂，提升罩壳10的质量。

按照本发明，还提供一种科氏质量流量传感器，如图3所示，包括测量管组件4、传感器主体5和罩壳10，所述罩壳10为上述的罩壳10。进一步地，传感器主体5用于实现支承和连接作用，传感器主体5固定于罩壳10的顶部，并由此形成密闭的腔室，腔室用于部分容纳所述测量管组件4，所述测量管组件4包括用于引导待测流体的测量管(例如呈U型，参见图3所示实施例)；所述测量管部分安装于所述罩壳10中。

按照本发明，所述罩壳10经由罩壳接口固定安装于所述传感器主体5，所述罩壳10与所述传感器主体5共同形成密封腔3，所述测量管组件4容纳于该密封腔3之中。具体地，该罩壳接口由两个面板1的第一横边11和折弯板2的两个端部边缘合围而成，四个板缘优选相互齐平，以形成平面接口，便于定位和安装。

优选地，所述罩壳10在罩壳接口处与所述传感器主体5焊接。例如，拼焊后的罩壳10在罩壳接口处通过氩弧焊与传感器主体5焊接(优选密封焊接)在一起。

在其它实施例中，所述罩壳10在罩壳接口处与所述传感器主体5亦可为可拆式装配结构。如，所述罩壳10在罩壳接口处与所述传感器主体5通过卡扣机构(图中未示出)相连接。如此，便于安装操作以及后续的设备维护和检修。

进一步地，在所述罩壳与所述传感器主体5的接合处优选设置例如密封垫、密封胶等密封措施，提高其密封性。

更进一步地，科氏质量流量计传感器还包括变送器接头6和过程连接头7，过程连接头7用于与客户的管道进行连接，具体地，过程连接头7为连接法兰，具有与传感器主体5相接的壳体，并且设有流体进口接头和流体出口接头，用以将流体导入或者导出所述测量管组件4，变送器接头6用于连接变送器并安装于传感器主体5上，变送器用于为传感器提供电源并处理和输出信号。

按照本发明，还提供一种科氏质量流量计，包括上述的科氏质量流量传感器。

进一步地，科氏质量流量计还包括变送器(图中未示出)，由科氏质量流量传感器将采集到的质量流量信号转变为原始电信号，通过变送器接头6传送给外置的变送器，由变送器对原始电信号处理后转变为符合要求的电信号进一步传输。

需要说明的是，本发明虽然示例了科氏质量流量传感器的结构及科氏质量流量计的结构，但不应构成对科氏质量流量传感器及科氏质量流量计的限定。不言而喻，本发明提出的罩壳设计也可应用于其他形式的科氏质量流量传感器及科氏质量流量计，并达到预期的功能和效果。

以上描述仅为本申请的较佳实施方式以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。