(57)【要約】      （修正有）【課題】バランスバーを有する直線状流管コリオリ流量計の製造工程に起因する残留熱応力を低減する。【解決手段】流管１０３を有する直線管コリオリ流量計１００は、長手方向部分１０１、１０２を有するバランスバーで取り囲まれている。バランスバー部分は、両側で細長い要素１０４、１０６により互いに接続されている。細長い要素は、バランスバー部分から半径方向に離間して配置されているが、細長い要素の孔に伸張している円筒形のペグ１０７でバランスバー部分に接続されている。流管は、接続リング１０５を介してバランスバー部分とペグの内側端部に、連結されている。ペグの半径方向外側端部は細長い要素の孔に挿入され溶接されている。細長い要素と円形溶接部とスロットは、溶接部が冷却される際の細長い要素の軸方向収縮を低減する。これにより流管に作用する軸方向応力を防ぐことができる。【選択図】図８
2010078613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コリオリ流量計（１００）において、
バランスバーの部分（１０１）及び部分（１０２）は、前記コリオリ流量計（１００）の流管と同軸でバランスバーを形成し、前記バランスバーの部分（１０１）と部分（１０２）は、それぞれ接続要素により前記流管の外表面に接続された軸方向外側端部を有しており、
前記バランスバー部分（１０１、１０２）の内側軸方向端部同士を相互接続している少なくとも２つの細長い要素（１０４、１０６）が、前記バランスバーの駆動モードの中立面上に配置されるとともに少なくとも４つのぺグ（１０７）により、前記バランスバー部分（１０１、１０２）の半径方向外表面から離間して配置されており、
前記少なくとも４つのペグ（１０７）は前記バランスバーの部分（１０１、１０２）に固定され、さらに前記離間した配置で前記少なくとも２つの細長い要素（１０４、１０５）に固定されていることを特徴とするコリオリ流量計。
【請求項２】
前記少なくとも２つの細長い要素（１０４、１０６）は、長手方向軸に直角な断面においてＵ字形状のサイドチャネルを画定していることを特徴とする請求項１に記載のコリオリ流量計。
【請求項３】
前記少なくとも２つの細長い要素（１０４、１０６）は、断面が非Ｕ字形状のサイドチャネルを画定していることを特徴とする請求項１に記載のコリオリ流量計。
【請求項４】
前記少なくとも４つのペグ（１０７）は中心が中空の円筒形であることを特徴とする請求項１に記載のコリオリ流量計。
【請求項５】
前記少なくとも４つのペグ（１０７）は断面が円形であることを特徴とする請求項１に記載のコリオリ流量計。
【請求項６】
前記少なくとも４つのペグ（１０７）は断面が非円形であることを特徴とする請求項１に記載のコリオリ流量計。
【請求項７】
少なくとも１つのペグ（１０７）が、細長い要素（１０４、１０６）をバランスバー部分（１０１、１０２）のそれぞれに接続していることを特徴とする請求項１に記載のコリオリ流量計。
【請求項８】
少なくとも２つのペグ（１０７）が、細長い要素（１０４、１０６）をバランスバー部分（１０１、１０２）のそれぞれと接続していることを特徴とする請求項１に記載のコリオリ流量計。
【請求項９】
ペグ（１０７）の第１端がバランスバー部分（１０１、１０２）に接合され、第２端が細長い要素（１０４、１０６）に溶接されていることを特徴とする請求項１に記載のコリオリ流量計。
【請求項１０】
前記細長い要素（１０４、１０６）は、前記細長い要素（１０４、１０６）の長手方向軸に対して横向きに配置された複数のスロット（１０８）を有し、前記スロットは、前記少なくとも４つのペグ（１０７）を前記少なくとも２つの細長い要素（１０４、１０６）に溶接することに起因する前記細長い要素（１０４、１０６）の軸方向収縮を制限していることを特徴とする請求項９に記載のコリオリ流量計。
【請求項１１】
前記コリオリ流量計は、前記バランスバー部分（１０１、１０２）の両側に長手方向に向けて配置された２つの細長い要素（１０４、１０６）を有していることを特徴とする請求項１に記載のコリオリ流量計。
【請求項１２】
ペグ（１０７）の第１端がバランスバー部分（１０１、１０２）に接合され、第２端が細長い要素（１０４、１０６）に溶接されており、溶接部の形状は円形模様を画定していることを特徴とする請求項１に記載のコリオリ流量計。
【請求項１３】
ペグ（１０７）の第１端がバランスバー部分（１０１、１０２）に接合され、第２端が細長い要素（１０４、１０６）に溶接されており、溶接部の形状は無端閉ループを形成していることを特徴とする請求項１に記載のコリオリ流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコリオリ流量計に、厳密には周囲のバランスバーに接続された１本の流管を有するコリオリ流量計に関する。本発明は、更に、流量計の正常な作動条件時に発現する温度を超える温度で行われる製造工程に起因する流管の残留熱応力を低減するように設計構成されたバランスバーを有する直線状流管コリオリ流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
１本の直線状流管をバランスバーで部分的に取り囲んだコリオリ流量計は既知である。バランスバーは、振動している流管の平衡を取るので、バランスバーと流管は一体となって動的に平衡の取れた構造を形成する。バランスバーの外側軸方向端部は、接続リングによって流管の外側表面に接続されている。上記接続は、ろう付け又ははんだ付けなどの高温結合作業により行われる。
【０００３】
通常の作動時に熱応力と腐食性流体に曝される流管は、チタン製であることが求められる。チタン製の流管は、チタン製のバランスバーに容易にろう付けすることができ、両者の熱膨張係数が同じなので、冷却後のアッセンブリには残留熱応力が殆ど残らない。不都合なことに、このチタン製のバランスバーは非常に高価である。バランスバーは、高温ろう付けの問題を別にすれば、より安価な鋼から製造することができる。鋼は、熱膨張係数がチタンにかなり近いため、通常の流量計作動温度では、流管とバランスバーは共に、熱膨張係数が異なることによって過剰応力状態になるということはない。しかしながら、両部品の接合に使用される高温ろう付け作業（摂氏７４６度超）では、鋼のバランスバーはチタン製の流管よりも相当に伸びが大きくなる。上記部品が冷却される際、ろう付け材料は、流量計の通常作動温度範囲をかなり超えた温度で凝固する。そのまま冷却させると、鋼製のバランスバーは、チタン製の流管に比べて軸方向の収縮が大きくなる。収縮率が異なるために、歪みレベルは、バランスバーの長さ１メートルに対して２．３ｍｍよりも大きくなってしまう。このように収縮の度合いが大きいと、チタン製の流管は０．２３ＧＰａの応力で圧縮され、流量計としての性能に支障をきたしたり、ある種の条件下では流管の降伏強さを超えてしまう事態にもなりかねない。
【０００４】
チタン製の流管と鋼など異なる材料で作られたバランスバーを使用することに付随する異なる熱膨張／収縮問題を克服するための試みが、これまでも行われてきた。しかしながら、これらの試みは、全体として成功したとはいえず、他の問題を発生させている。このような試みの１つとして、２分割したバランスバーの半部同士を中央部のベローで連結した鋼のバランスバーを採用するものが挙げられる。この解決策は、ベローが軸対称でありバランスバーの振動モードを制御するのが難しくなる点で理想的ではない。別の解決策として、別々のバランスバー部分を板ばねで連結するやり方がある。この解決策でも、やはりバランスバーの振動特性に問題が発生する。
【０００５】
従って、上記の点に鑑み、課題は、高温の結合工程の使用を含む製造工程の間も構造的損傷を被らないチタン製の流管と鋼のバランスバーを有するコリオリ流量計を提供することである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
残留熱応力問題は、バランスバー構造を２つの別々の半部に分離することにより解決される。これらの半部は中央部分で互いに分離されているので、ろう付け炉内で、バランスバー部分同士が互いに接触せず且つ流管に応力を加えること無く膨張収縮することができる。このとき、バランスバー部分は、軸方向外側端部で接続リングを介して流管にろう付けされる。
【０００７】
本発明の或る有意な態様では、バランスバー部分同士がろう付け工程後に互いに接続される方法を含んでいる。この接続はいくつかの理由により必要である。第１に、バランスバー・流管アッセンブリの振動モードを調整するために必要である。このアッセンブリは分散型質量・剛性システムであり、従って振動モードは無限にある。重要な振動モードの１つに、駆動モードがあり、このモードでは、流管とバランスバーは、それぞれの第１の曲げモードの駆動面方向に、互いに位相外れ状態で振動する。また、駆動モードに対して直交する方向に生じる点を除いて駆動モードに似ている別の振動モードがある。このモードを横モードと呼ぶ。横モード周波数が駆動モード周波数に近すぎると、流量計の精度が低下する。先行技術によるベロー接続手段では、駆動方向と横方向で曲げ剛性が等しく、結果的に共振周波数がほぼ等しくなる。本発明では、２つのバランスバー部分の間の接続手段が、横方向よりも駆動方向で曲げ剛性が高くなるようにすることにより、上記２つの周波数を分離している。これにより駆動モード周波数は横モード周波数よりも高くなる。
【０００８】
更に、２つのバランスバー部分を接続することにより、１つのドライバで２つの半部を駆動できるようになる。流体流に対する応答のように見える形状に流管が変形するのを避けるためには、２つのドライバの場合、両者を正確に整合させねばならないことから、これは重要である。このような変形があれば、流量読み取りに誤差が生じる。
【０００９】
本発明は、接続リングを介してバランスバーを流管の外壁にろう付けする際に、高温によって流管に発生する応力に起因する上記及び他の問題を克服する。この新しい処理は、別個の半部を有するバランスバーを提供する段階と、接続リングを介してバランスバーの外側軸方向端部を流管の外壁に接合する段階と、バランスバー部分の縦方向軸に平行に配置され、駆動モードではアッセンブリの中立面により二等分されるサイドチャネル部材により、バランスバー部分同士を互いに接続する段階を備えている。（駆動モード時の中立面とは、圧縮応力も引張応力も受けない曲げ部材内の理論上の面と定義される。単一管流量計では、この中立面は、管の軸と、この軸と交差する横方向に伸びる線によって画定される。）更に、サイドチャネルは、バランスバーの外側面から半径方向に離間している。サイドチャネルは、ペグによってバランスバーに接続される。ペグは、チャネル部材の孔とバランスバー部分の孔に挿入される。
【００１０】
対になったバランスバー半部は、両方を組み合わせた軸方向長さが、従来の一体型バランスバーより幾分短くなっている。バランスバー部分の内側軸方向端部同士は、所望の距離だけ離間して、バランスバー部分同士を分離する中央部分を形成する。流管はバランスバー部分の内部に挿入される。バランスバー部分の外側軸方向端部を、流管が貫通する中央開口を有する接続リングと整列させる。次いで、接続リングの外周部が、各バランスバー部分の軸方向外側端部にろう付けされ、これと同時に接続リングの内周面が流管の外側表面にろう付けされる。
【００１１】
上記ろう付け工程の間に、各バランスバー部分の壁の孔にペグがろう付けされる。孔の中心は中立面にある。このとき、流量計の製作は、バランスバー部分の外側端部が接続リングを介して流管にろう付けされ、ペグがバランスバーの壁の孔にろう付けされるところまで進んでいる。
【００１２】
ろう付け工程に続き、ペグがサイドチャネルの孔に挿入され溶接される。各バランスバー半部は、溶接作業により、各サイドチャネル毎に１対のペグを使って各サイドチャネルに接続される。使用するペグの個数は多くてもよく、例えばチャネル毎に４つのペグ（各端に２つずつ）を使用してもよい。製造工程のこの時点で、アッセンブリは、軸方向に整列した１対のバランスバー部分の内部に挿入された流管を含んでいる。接続リングは、各バランスバー部分の外側軸方向端部を流管の壁に接合する。ペグは、バランスバー部分の外壁の孔にろう付けされ、バランスバーの壁から半径方向外向きに突き出る。２つのサイドチャネルは、バランスバー部分の互いに反対側のペグ上に位置決めされ、ペグに溶接される。
【００１３】
ペグは、３つの理由から、バランスバー部分とサイドチャネルの間の中間部分として使用される。第１に、チャネルをバランスバー部分に直に溶接すれば、流量計の軸に対して長く平行した溶接部を作ることになってしまう。そうすると、大量の熱、収縮、及び最終的には残留管路応力が発生する。第２に、駆動振動による上記溶接部の応力は、バランスバー両端の間の間隙に隣接する溶接部の端部で最大となる。溶接部の端部は、溶接応力が最も大きい部位でもある。溶接部端部の高い溶接応力に、通常動作の周期的振動応力が重なると、ほぼ間違いなく疲労亀裂が生じる。最後に、サイドレールとバランスバー部分の間の長い隅肉溶接部に完全貫通溶接部を作ることは難しい。バランスバー部分とサイドチャネルの間の溶接は、サイドチャネル内への完全貫通として、バランスバー部分とチャネルの間でこすり摩擦の可能性がないようにすることが重要である。このようなこすり摩擦があると、出来上がったコリオリ流量計の出力データの安定性が損なわれる。
【００１４】
ペグは上記問題を回避する。溶接部は小さく局所的なので、サイドレール又はバランスバー部分には殆ど熱が伝わらない。その結果サイドレールの軸方向収縮は殆ど無くなる。サイドチャネルは、バランスバー部分から半径方向に離間しているので、ペグを介してバランスバー部分に接しているだけである。ペグの端部は面取りがし易く、完全貫通溶接を可能にし、それら溶接部のこすり摩擦を無くすことができる。更に、ペグのサイドチャネルに対する溶接部は円形で、線状溶接のような溶接応力の高い箇所は存在しない。最後に、ペグに作用する周期的な振動応力は主に捩りであり、溶接部全体に均等に分散される。
【００１５】
バランスバー半部並びにサイドチャネルとペグは、一体型バランスバーと同じ様に振動機能する剛性のある軸方向に長い部材を形成する。サイドチャネルで接続されたバランスバー部分は、流管と逆の位相で横方向に振動することができ、一体型バランスバーに匹敵する性能特性を有する動的に釣り合いの取れた部材を構成する。更に、バランスバー部分をサイドチャネル及びペグと共に使用することにより、チタンなどの第１材料から製造された流管を鋼など別の材料から製造されたバランスバーに高温ろう付けする際に発生する破壊的な力を無くすことができる。
【００１６】
ペグを介してサイドチャネルをバランスバーに取り付け溶接するという作業は、単一の高温ろう付け作業の結果、流管及び／又はバランスバーに望ましくない軸方向の応力が発生する先行技術による流量計に対する改良点である。溶接では、溶接自体で収縮が起き、チャネルが僅かに短縮し管に応力が発生する。しかしながら、溶接加熱は高速で局所的なので、収縮と残留管応力は、炉内ろう付けによって発生するよりも何十倍も小さくて済む結果となる。更に、本発明による設計の他の態様では、この溶接収縮による残留管応力を無視できる程度にまで下げることができる。
【００１７】
本発明は、鋼製のバランスバーなどをチタン製の流管と組み合わせて使用できるようにすることによって、単管路流量計のコストを下げることができる。本発明の利点は、１本の一体型バランスバーではなくバランスバー部分を使用することによって実現される。上記利点は、ペグをバランスバーにろう付けし次いでサイドチャネルに溶接するというようにペグを使用することによっても実現される。サイドチャネルは、ロール状の軟鋼チャネルのような容易に入手できる材料から製造される。ペグは容易に入手できる鋼管から製造される。
【００１８】
本発明の或る態様は、材料の流れを有するシステムに接続できるように作られているコリオリ流量計であって、振動している流管に材料の流れによるコリオリ撓みを発生させるために駆動面内で逆位相に振動するように構成されたバランスバー及び流管と、前記コリオリ撓みを感知して前記材料の流れに関わる情報を表す信号を生成するピックオフ手段と、２つの接続リングとを有し、前記バランスバーは前記流管と同軸で、前記流管の一部を取り囲むように構成されているコリオリ流量計において、複数のペグと、前記バランスバーの別個の半部は、それぞれ前記流管と同軸であり、前記バランスバーの別個の半部と半部は、それぞれ前記接続リングの一方で前記流管の表面に接続された軸方向外側端部を有しているとともに、前記ペグを固定可能に受け入れるための孔を有しており、前記バランスバー半部の内側軸方向端部同士を相互接続している細長い装置が、前記バランスバーの駆動モードの中立面に配置され、前記バランスバー半部の外側半径方向表面から離間して配置されているとともに、前記ペグを固定可能に受け入れるための複数の孔を有し、前記ペグが前記細長い要素を前記離間して配置する関係で前記バランスバー半部に接合するように構成されており、前記ペグは第１端が前記バランスバー半部の前記孔に接合され第２端が前記細長い要素の前記孔に接合され、前記ペグ、前記細長い装置及び前記バランスバー半部は、前記駆動面内で振動するように構成されているコリオリ流量計であることを特徴とする。
【００１９】
前記少なくとも２つの細長い要素は、長手方向軸に直角な断面においてＵ字形状の複数のサイドチャネルを画定していることが望ましい。
前記少なくとも２つの細長い要素は、断面が非Ｕ字形状の複数のサイドチャネルを画定していることが望ましい。
前記少なくとも４つのペグは中心が中空の円筒形であるのが望ましい。
【００２０】
前記少なくとも４つのペグは中心が中空の円筒形であるのが望ましい。
前記少なくとも４つの前記ペグは断面が円形であるのが望ましい。
前記少なくとも４つの前記ペグは断面が非円形であるのが望ましい。
少なくとも１つのペグが、各細長い要素を前記バランスバー部分のそれぞれに接続していることが望ましい。
【００２１】
少なくとも２つのペグが、各細長い要素を前記バランスバー部分のそれぞれに接続していることが望ましい。
各ペグは、第１端がバランスバー部分の１つに接合され、第２端が細長い要素の１つに溶接され、溶接部の形状は円形模様を画定しているのが望ましい。
【００２２】
前記細長い要素は、前記細長い要素の長手方向軸に対して横向きに配置された複数のスロットを有し、前記スロットは前記複数のペグを前記細長い要素に溶接することに起因する前記細長い要素の軸方向収縮を制限していることが望ましい。
【００２３】
前記コリオリ流量計は、前記バランスバーの両側に長手方向に向けて配置された２つの細長い要素を有しているのが望ましい。
各ぺグは、第１端がバランスバー部分の１つに接続され、第２端が細長い要素に溶接され、溶接部は無端閉ループを形成していることが望ましい。
前記溶接部は円形模様を形成していることが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の上記及びその他の利点及び特徴は、添付図面に照らし合わせて以下の詳細な説明を読めば理解頂けるであろう。
【００２５】
図１、図２、図２Ａの説明
図１と図２は、バランスバー部分１０１、１０２の内部に配置され取り囲まれた流管１０３を備えたものとして本発明を開示している。図では、サイドチャネル１０４、１０６、及びサイドチャネル１０４、１０６をバランスバー部分１０１、１０２に接続するペグ１０７も示している。ペグ１０７は、軸方向中心部が中空の円筒形要素として示されている。図１及び図２は、サイドチャネルの軸方向の溶接収縮を小さくし、従ってバランスバー部分と流管内の残留熱応力を低減するスロット１０８、１０９及び１１１−１１４も示している。
【００２６】
バランスバー部分１０１、１０２は、サイドチャネル１０４、１０６及びペグ１０７によって相互に接続される。ペグ１０７は、標準的な軟鋼管から作られていて、バランスバー部分の孔にろう付けされ、同時にバランスバー部分の外側端部が、接続リングを介して流管１０３にろう付けされる。ろう付け後、ペグ１０７の外側半径方向端部をサイドチャネル１０４、１０６の穴に挿入する。次いで、ペグ１０７をサイドチャネル１０４、１０６に溶接する。サイドチャネル１０４、１０６も、ロール軟鋼製の在庫品である。サイドチャネルは、バランスバー部分から半径方向に離間しているので、サイドチャネルとバランスバー部分の間の接点はペグを介した部分のみである。ペグとサイドチャネルの間の溶接は、サイドチャネルとペグの間にこすり摩擦の可能性が無いように完全貫通であることが重要である。こすり摩擦は望ましくなく、完成したコリオリ流量計のゼロ安定性を損なうことになりかねない。
【００２７】
図２Ａは、図２の構造の端部断面図である。バランスバー部分１０２の外側軸方向端部は、接続リング１０５で流管１０３に接合されている。ペグ１０７は、バランスバー部分１０２にろう付けされ、ペグ１０７の外側半径方向端部がサイドチャネル１０４、１０６の開口部に挿入され溶接される。ペグ１０７内部の破線は、ペグが中空の円筒状の要素であることを示している。図２Ａは、サイドチャネル１０４、１０６をＵ字形状として示している。
【００２８】
図３の説明
図３は、ペグ１０７をサイドチャネル１０４の右半部に固定している最右側の２つの溶接部３０１を詳しく示している。各溶接部３０１は円形で、応力の集中する端部がない。これにより使用時に割れが生じ難くなる。溶接部３０１の２つの特徴によって溶接応力が小さくなる。第１は、各ぺグ１０７の中央孔１１６である。溶接後に溶接部３０１が冷却して収縮する際に、ペグ壁が溶接部３０１に向けて外向きに引っ張られ、ペグ１０７の孔１１６は直径が広がる。このように孔のサイズが大きくなってもチャネル全体の寸法又は孔の間隔には何ら影響がない。ペグ１０７の中央部が中実の場合は、サイドチャネル１０４の金属は、溶接後に溶接部３０１が冷却して収縮する際に、溶接部に向けて更に内向きに引っ張られることになる。そうするとサイドチャネルが短くなり、バランスバー半部には張力が生じることになる。その結果、流管１０３は、接続要素としての接続リング１０５によるバランスバー部分と流管の間の接続によって圧縮されることになる。サイドチャネル１０４、１０６の短縮化、及びその結果として生じる流管への応力は、応力解放スロット１０８、１０９及び１１１−１１４によっても小さくなる。これらスロットは、サイドチャネル１０４、１０６の、スロット１１３と溶接部３０１の間の金属が、溶接部に向かって引っ張られるのを許容するので、溶接部が冷却する際にその直径が収縮するにつれて、サイドチャネルが短くなっていくのではなく、スロットの幅が広がっていく。このことをスロット１１３と１１４で示している。スロット１０９と１１１は、ペグ１０７がまだ溶接されていないので、広がっていない。スロットは、サイドチャネル全体の軸方向の収縮を小さくするのに加え、溶接応力も下げる。最右側のペグ１０７の溶接部３０１の冷却によっても、サイドチャネル１０４の右端の材料が収縮して、サイドチャネルの端部にへこみ３０２ができる。
【００２９】
ペグ１０７及びサイドチャネル１０４、１０６を形成するのに、他の形状及び材料を使用することもできる。しかしながら、費用が安いことと入手が容易なことから、在庫品の構造形状を使用するのが望ましい。Ｕ字型チャネル１０４、１０６に代えて、中実の矩形棒又はＩ字梁を使用することもできる。両方共に、多様な深さ対幅比のものが使えるので、駆動モードと横モードの間の周波数分離を行いやすい。ペグには、円形管の他にも別の形状を使用することができる。しかしながら、サイドチャネルとバランスバー部分に開口部を機械加工する必要があるので費用の嵩むのが欠点となる。
【００３０】
ペグの個数は、図面に示すよりも少なくても多くてもよい。各サイドチャネルの各端部に１つずつペグを設けると、ペグに掛かる負荷はほぼ全体的に捩り又は捻り様式となるので有利である。そうすると、ペグ全体に同じレベルで応力が働く。不都合にも、この応力レベルは、ペグ１本当たりの剛性を同じにするには単一ペグの場合にはペグの直径を大きくしなければならないため、各端部当たり２つのペグを設けた場合よりも大きくなる。サイドチャネル端部当たり２つよりも多くのペグを使用することもできる。しかしながら、各バランスバー部分の中央のペグには殆ど負荷が掛からないので、ペグを３本以上使っても無意味である。
【００３１】
本発明には数多くの重要な特徴がある。第１の特徴は、サイドチャネルを使用して、バランスバー部分同士に求められる連結を形成することである。第２には、ペグを使用してバランスバー部分とサイドチャネルの間に間隙を設け、こすり摩擦を無くしていることである。無端溶接部３０１を使ってペグ１０７をサイドチャネル１０４、１０６に接続することによって、疲労亀裂発生の危険性が低下する。スロットと中空ペグによってもたらされる応力解放は、溶接によってサイドチャネルに発生する収縮を最小限にする。最後に、貫通溶接によって、ペグ１０７とサイドチャネル１０４、１０２とがこすれあう可能性が無くなる。
【００３２】
本発明は、流量計の各種構成要素に働く応力を大幅に低減する。チタン製の流管と一体型の鋼製バランスバーを有する流量計では、熱膨張率が異なり、流管及び／又はバランスバーを破壊することになりかねない。ろう付け工程に伴う温度により発生する歪みは、バランスバー１メートル当たり２．２５ｍｍという大きさになる。本発明は、１本の一体型バランスバーではなくて、別個のバランスバー部分１０１、１０２を使用することを開示している。本発明の別個のバランスバー部分、サイドチャネル、及びペグという構造は、歪みを１メートル当たり凡そ０．４５ｍｍ程度にまで下げる。円形溶接及びスロットを使用することで、サイドチャネルの長さの熱収縮は更に小さくなる。これにより、流管内の残留熱歪みは、１メートル当たり約０．２２ｍｍにまで下がる。この歪みは、先行技術による場合の１０分の１である。膨張差がこのように低レベルである結果、流量計構成要素に掛かる力と応力は、他の流量計設計技法、及び図８の流量計電子回路８２０のデータ補正操作によって対応できるものとなる。
【００３３】
図４の説明
図４は、図１から図３の装置、並びに実用的コリオリ流量計を具体化する追加的構造を示している。この装置は、駆動モードの振動で撓んだ状態が示されている。分かりやすくするため、撓みの振幅を大幅に誇張している。図４の部品番号は完全に同じように規定されており、図１から３と図４の両方で、同一の構造体は同じ符号で示している。図４の追加的構造として、バランスバー部分１０１と１０２の両内端部の間に駆動装置が示されている。この構造は、下側部分４０３と側壁４０２を有する下側平衡錘駆動ブラケット４０１を備えている。４０３に締結される平衡錘は図示していない。上側駆動ブラケット４０４には駆動コイルＤが取り付けられており、駆動コイルＤは磁石Ｍと相互作用して流管１０３とバランスバー１０２、１０１を逆位相で振動させる。ブラケット４０３と４０４は、サイドチャネル１０４、１０６に固定されている。サイドチャネルは、バランスバー部分１０１、１０２にしっかりと固定されているので、バランスバー部分とサイドチャネルは、ドライバＤの作り出す力に応答して一体型バランスバーとして機能する。リング４０６は、図８を見ると分かり易いが、磁石Ｍを流管１０３に固定する構造を形成している。
【００３４】
図４を見ると分かり易いが、リング４０７Ｌ、４０７Ｒを使用してピックオフ（速度センサ）を流管とバランスバー部分に固定している。要素４０３は、ドライバアッセンブリＤの重量と平衡を取る錘（図示せず）を含んでいる。この平衡は、駆動ブラケット４０１とドライバＤに対称性と動的平衡を提供するために必要である。
【００３５】
図５の説明
図５の要素は図４の要素と多くの点で同じである。図５は、バランスバー部分１０１、１０２、及び流管１０３の誇張した撓みを示している。図４と図５の違いは、図５ではバランスバー部分１０１、１０２の前方半分を取り除いた状態で示している点である。この図では、図１及び図４に示した前方サイドチャネル１０４も示していない。これにより、バランスバー部分１０１、１０２の後方半分の詳細、並びに後方のサイドチャネル１０６の詳細を示すことができる。図５は、流管１０３、並びにバランスバー部分１０１、１０２とサイドチャネル１０６の振動パターンも誇張して示している。
【００３６】
図６の説明
図６は、図４及び図５の構造のコリオリ応答を開示している。本図では、駆動モード撓みがゼロを通過してコリオリに基づく撓みが最大となる瞬間を示している。コリオリ撓みは、振動中の管を流れる流体から生じる。図面の複雑さを最小限にし、表示要素のコリオリ撓みを理解し易くするために、ピックアップ装置、ブラケット、及びドライバは図示していない。
【００３７】
図７の説明
図７は、望ましくない横方向の振動モードにおける図２の流量計構造の撓み状態を開示している。図７は、図２の構造に、ピックオフ７０１Ｌ、７０１Ｒ、並びに駆動ブラケット要素４０１を含むドライバ構造Ｄを装備した場合を示している。サイドチャネルは、駆動方向の方が横方向よりも曲げ剛性が高い。横方向振動モードでの剛性が低いと、当該モードにおける共振周波数が低くなり、駆動周波数と望ましくない横方向周波数の間の周波数分離が改善される。その結果、流量計の安定性が向上する。
【００３８】
図８の説明
図８では、これまでの図面に示した流量計構造を、或る場合を除いて完成された流量計として具体化した場合を開示している。図８の流量計は、バランスバー部分１０１と１０２内に流管１０３と接続リング１０５を備えている。バランスバーの両部分は、サイドレール１０４、１０６で相互接続されている。図８では、ペグ１０７、及びバランスバー部分に付帯するコイル７０６を含むドライバＤの詳細を示している。ドライバＤは、流管の中央部に固定され磁石Ｍの取り付け面を形成しているリング４０６の上面に配置された磁石Ｍを更に含んでいる。サイドレール１０４、１０６及びドライバブラケット４０１は、これまでの図面に示したものに対応する。ピックオフ８０６Ｌ、８０７Ｌはコイル８０７Ｌ、８０７Ｒを含んでおり、これらはそれぞれバランスバー部分１０１、１０２と振動的に関係付けられている。ピックオフは、図示していないが、それぞれ更に磁石を備えており、各磁石は流管のピックオフ下の壁部分に固定されている。要素８０１は、ケース（図示せず）の内側表面に係合するように作られた外側縁部８０６と、ケース接続リンクが流管１０３に応力を加えること無く熱条件の変化により長さを変化させることができるようにする輪郭８０３と、を有するケース接続リンクである。流管１０３の軸方向端部は、流量計で特性を判定しようとする物質の流れを有するパイプライン又は他のフローシステムに、プロセスコネクション（図示せず）により接続されるように作られている。
【００３９】
図８は、経路８１２に信号を流してドライバＤに流管とバランスバー部分を逆位相で振動させる流量計電子回路８００も開示している。ピックオフ８０６Ｌ、８０６Ｒは、物質の流れによって、振動している流管に生じるコリオリ撓みを検知して、これらの信号を経路８１１及び８１３に流して流量計電子回路に送り、この流量計電子回路が物質の流れを示す情報を導き出す。この情報が８１４を通して図示しない利用回路に適用される。
【００４０】
請求対象の発明は、好適な実施例の説明に限定されるものではなく、発明概念の範囲と精神内でのこの他の修正及び変更を含むものと明確に理解されたい。
例えば、本明細書では、接続リングを介してバランスバー部分を流管壁に接続するろう付け作業、並びにペグをバランスバー部分の開口部に接合することを開示している。この説明では、円形溶接部を作り出す処理によってサイドチャネルの孔にペグを接合することについても記載している。本発明の精神に従って、他の接合手法及び取り付け技法を使用してもよい旨理解されたい。また、ペグは中心が中空の円筒要素であることも記載している。所望次第で、ペグは中実であってもよいし、円形でなくともよい。本発明の精神に従っていれば、方形、三角形、又は不規則な形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の流管とバランスバーアッセンブリの側面図である。
【図２】図１の装置の上面図である。図２Ａは、図１の装置の端面図である。
【図３】サイドチャネルとペグを更に詳しく示す図である。
【図４】部分的に完成したアッセンブリの更なる詳細と作動時の振動パターンを示す図である。
【図５】部分的に完成したアッセンブリの更なる詳細と作動時の振動パターンを示す図である。
【図６】部分的に完成したアッセンブリの更なる詳細と作動時の振動パターンを示す図である。
【図７】部分的に完成したアッセンブリの更なる詳細と作動時の振動パターンを示す図である。
【図８】本発明によるコリオリ流量計の詳細を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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