【手続補正書】
【提出日】平成16年9月9日(2004.9.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】  第１の金属で形成された少なくとも１本の流管（１０１）と、該少なくとも１本の流管と同軸で該少なくとも１本の流管を部分的に包囲するように該少なくとも１本の流管に連結された端部を有するバランスバー（１０２）と、上記少なくとも１本の流管と少なくとも１本のバランスバーとを逆の位相になるように振動させるように上記少なくとも１本の流管と少なくとも１本のバランスバーとに連結された駆動源（１０８）と、振動を測定し、上記少なくとも１本の流管と少なくとも１本のバランスバーとを振動させる上記駆動源に応じて上記振動に関する情報を流量計電子回路に伝達するように上記少なくとも１本の流管に取り付けられた検出器（１１０）及び（１１１）と、上記少なくとも１本の流管の一部分、上記バランスバー、少なくとも一種類の異なる金属で形成されると共に上記駆動源及び上記検出器を収容するような形状のケーシング（１０３）とからなるコリオリ流量計（１００）において、上記第１の金属と、該第１の金属に冶金的に接合された少なくとも一種類の異なる金属とで形成されたプロセス連結部（３００）を備え、該プロセス連結部が
上記第１の金属を含む第１の端部（３０６）と、
少なくとも１種類の異なる金属を含む第２の端部（３０７）と、
該プロセス連結部の第１の端部から第２の端部まで該プロセス連結部を通り抜ける開口（３１０）と、
を有し、
上記少なくとも１本の流管が、その一端（１０７）が上記プロセス連結部の第１の端部に取り付けられるようにして上記プロセス連結部の開口を通り抜けて上記第１の金属で包囲された流路を与え、
上記ケーシングが上記プロセス連結部の第２の端部に取り付けられて上記少なくとも１本の流管の上記部分を上記少なくとも一種類の異なる金属で包囲する端部（１０４）を有する
ようにしたことを特徴とするコリオリ流量計（１００）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１８】  第１の金属で形成された少なくとも１本の流管（１０１）と少なくとも１種類の異なる金属で形成されたケーシング（１０３）とからなるコリオリ流量計（１００）を製造する方法であって、該方法が
上記第１の金属を含む第１の端部（３０６）と、
上記少なくとも１種類の異なる金属を含む第２の端部（３０７）と、
上記プロセス連結部の第１の端部から第２の端部まで上記プロセス連結部を通り抜ける開口（３１０）と、
を含むように上記第１の金属と該第１の金属に冶金的に接合された少なくとも１種類の異なる金属でプロセス連結部（３００）を形成することと、
上記少なくとも１本の流管を、上記プロセス連結部の開口を通り抜けさせることと、
上記第１の金属で包囲された流路を与えるように上記少なくとも１本の流管の端部（１０７）を上記プロセス連結部の第１の端部に連結することと、
上記少なくとも１本の流管の上記部分を上記少なくとも一種類の異なる金属で包囲するように上記ケーシングの端部（１０４）を上記プロセス連結部の第２の端部に連結することと、
の各ステップからなるようにしたことを特徴とするコリオリ流量計（１００）を製造する方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、コリオリ流量計に関する。より詳細には、本発明は、密封されたプロセス連結部を形成するように冶金的接合を行った２つの異なる金属で形成された二種類金属製のプロセス連結部を有するコリオリ流量計に関する。
【０００２】
【技術的問題点】
１９８５年１月１日にＪ・Ｅ・スミスに発行された米国特許第４４９１０２５号及び１９８２年２月１１日にＪ・Ｅ・スミスに発行された再発行特許第３１４５０号に開示されるように、配管を通って流れるプロセス物質の質量流量及び他の情報を測定するためにコリオリ効果質量流量計を用いることが知られている。これらの流量計は１本またはより多くの直線状または曲線状の流管を有する。コリオリ流量計における各流管の形状は１組の固有振動モードを有しており、これには単純な曲げ、捩れ、放射状、あるいはそれらの組み合わせの型がある。各流管はこれらの固有モードのうちの１つで共振振動するように駆動される。物質が充満した振動系の固有振動モードは部分的には流管と流管を通って流れるプロセス物質との組み合わせた質量によって決定される。プロセス物質は流量計の入口側に連結された配管から流量計に流入する。それからプロセス物質は１本または複数本の流管を通るように進み、流量計から出口側に連結された配管に出てゆく。
【０００３】
駆動源が流管に振動の力を加える。この力は流管を振動させる。流量計を通ってプロセス物質が流れない時に、流管に沿った全ての点は同じ位相で振動する。プロセス材料が流管を通って流れ始めると、コリオリ加速度により流管に沿った各点が流管に沿った他の点に対して異なる位相を有するようになる。流管の入口側の位相は駆動源より遅れるが、出口側の位相は駆動源より進む。
【０００４】
直線状の流管の例において、流管を取り囲むバランスバーが流管とのバランスをとり、流管の検出部分を外部の影響から分離して検出部分の特定の基準フレームを与えるようにする。流管の２つの点におけるピックオフ検出器が２つの点における流管の運動を表す正弦波状の信号を生成する。検出器から受け取られた２つの信号の位相差が時間単位で計算される。２つの検出器の信号の位相差は１本または複数本の流管を通って流れるプロセス物質の質量流量に比例する。
【０００５】
流管とこれを取り囲むバランスバーとはケース内に収容される。プロセス連結部は流管の各端部とケースの各端部とに連結される。プロセス連結部は流量計を配管または他のプロセス物質配送系に連結する取付部である。プロセス連結部の特定の例としてフランジがある。
【０００６】
ある場合には、流量計はその設計を改善するために鋼及びチタンのような異なる金属で形成される。流量計において異なる金属を用いることにより流量計が極端な温度、化学的侵食、配管の荷重及びプロセス圧力等の厳しい使用環境に耐えられるようになる。ここでの文脈上、異なる金属は高温延性及び熱膨張係数を含む実質的に異なる特性を有する金属である。実質的に異なる特性により従来の溶接の手法による異なる金属の接合を防止される。
【０００７】
一例において、流量計のケースは炭素鋼で形成され、外面にわたって被覆されたステンレス鋼の表層を含むようにしてもよい。プロセス連結部はステンレス鋼で形成される。他方で、流管はチタンで形成されてもよい。ケースをステンレス鋼より安価な炭素鋼で形成すると製造経費が低下する。ケースの周囲に被覆されたステンレス鋼の表層は炭素鋼さびたり腐食したりしないように保護する。チタンの流管はプロセス物質に衛生的な金属製流路を与える。
【０００８】
異なる金属は異なる耐腐食性を有し、変化する時間間隔で腐食する。それゆえ、流量計を通って流れるプロセス物質はただ一種類の金属に接触するのが望ましい。一種類の金属で形成された流路を与える１つの従来の方法は、流管がプロセス連結部を通り抜けて末端がプロセス連結部の外側縁部と同一面になるようにすることである。プロセス連結部の外面の凹部に嵌合する形状のチタンの挿入体がチタンの流管をプロセス連結部の端部に接合するために用いられる。流管は従来の溶接手法により挿入体に溶接される。挿入体は流管と挿入体との間の溶接によって連結プロセス連結部の凹部に保持される。従来技術において、チタンの挿入体はステンレス鋼のプロセス連結部に接合されない。挿入体とプロセス連結部との間の接合部にＯ−リングあるいはシリコーン等のエラストマーシールが嵌合される。このシールは外側のプロセス物質が流量計の内側ケース内に漏れるのを防止するので重要である。
【０００９】
従来技術の解決策に関する第１の問題は、挿入体とプロセス連結部との間の接合部が流量計における弱い箇所になることである。エラストマーシールは他の周囲の溶接箇所より速い速度で破損する。これにより、流量計全体を破壊せずにシールを取り据えることができないので、早尚時期の流量計の破損が生ずる。
【００１０】
従来技術の解決策に関する第２の問題は、チタンの挿入体とテンレス鋼のプロセス連結部との接合部が電食により早尚時期に損傷を受けて早尚時期の流量計の破損が生ずることである。さらに、プロセス物質が腐食性であれば電食が加速される。
【００１１】
従来技術の解決策に関する第３の問題は、流管が破損した場合にプロセス物質の二次的収容を行うのに流量計のケースに依存する使用状態において存在する。Ｏ−リングあるいは他のエラストマーシールは、特に流管の破損時に加圧された多量のプロセス物質がある場合に、それを扱うように設計されていない。この問題は、プロセス物質が非常に腐食性あるいは有毒であるような使用状態で典型的に二次的収容の必要性が生ずることによって、さらに複雑になる。
【００１２】
米国特許第５６９１４８５号は、内部に流体が流れるようにする内側の流管とその上側に同軸状に配置され固有振動数を流管の固有振動数と等しくするように釣合せ錘が設けられたからなる二重管部分を共振振動させることによって高い安定性を有する流体の質量及び密度を検出することができるコリオリ流量計を開示している。このコリオリ流量計は、流管の両端がそれぞれの連結フランジにおいて半径方向に拘束され軸方向に可動であるように流管の両端を支持するための金属製支持手段を有し、内側の流管は外側ハウジングのそれぞれの連結フランジに支持され直径が大きくなった延長端部を有する。流管はさらに
端部近くにおいて、外側ハウジング内で振動方向に垂直な二重管部分の半径方向に延び振動方向に平行な平面を有するそれぞれの矩形板ばねに支持されている。かくして流管は軸方向に可動で半径方向に拘束された振動節点となる４つの安定点で支持されて、安定した振動と質量流量の正確な測定が行えるようにする。
【００１３】
欧州特許第０３５７５９０Ａ２号は、超合金等のある種の材料の慣性溶接で生ずる溶接ノッチの大きさ及び位置を制御する方法を開示している。接合される対象物の形状及び大きさを制御することにより、曲線状の溶接領域が形成され、溶接ノッチを生ずる溶接領域から排出される材料は溶接ノッチを接合される対象物の最初の直径の外側に移動させる向きになるであろう。より大きい部分及びより小さい部分からなる溶接されて形成された対象物は溶接ノッチが残留しないようにより小さい部分の大きさまで機械加工される。
【００１４】
米国特許第５３２３９５５号は、層間に実質的に拡散のない冶金的接合部を有する金属合成体を形成するように発火接合を用いる方法を開示している。ある面において、この合成体は層間の継目がシールされるように支持板に接合された複数のクラッド層を含む。
【００１５】
米国特許第５１３６１３５号は、より高い溶融点の金属上にある突出部をより低い溶融点の金属上の面内に入り込ませることによって生ずる界面に電流を通すことにより実質的に異なる溶融温度の２種類の異なる金属を溶接する方法を開示している。電流は実質的に第２の金属だけの一部を液化させて、溶接作業により実質的に突出部が変形しない。
【００１６】
欧州特許第０８６６３１７Ａ１号及び欧州特許第０３４２１０４Ａ１号もまた本発明の素材になる情報を開示している。
【００１７】
【解決策】
二種類の金属のプロセス連結部がコリオリ流量計のシールされたプロセス連結部を形成するように冶金的に接合された第１の金属及び異なる金属で形成された本発明の方法及び装置によって上述した、また他の問題が解決され、技術的進歩がなされる。第１の利点は、エラストマーシールの必要性がなくなることである。第２の利点は、接合された第１の金属及び第２の金属が卓越した耐腐食性を与えることである。これにより腐食性の高い環境において流量計の耐用寿命が長くなる。
【００１８】
本発明の方法及び装置を具体化したコリオリ流量計は、第１の金属で形成された少なくとも１本の流管と、シールされた構造を形成するように異なる金属に冶金的に接合される第１の金属で形成されたプロセス連結部とを含む。中心開口がプロセス連結部を通り抜け、プロセス連結部における第１の金属の少なくとも一部分によって包囲される。流管の端部が第１の金属に包囲された流路を与えるようにプロセス連結部の第１の金属に取り付けられる。
【００１９】
本発明の第１の実施例はフランジの第１の端部に冶金的に接合されたチタンの挿入体を含むステンレス鋼のフランジである。フランジは配管に連結される第１の端部における中心の凹部を含む。中心の凹部はフランジの本体部分を通り抜ける中心開口を画定する。凹部はフランジの中心開口に合致する形状の中心開口を有するチタンの円筒形挿入体を受け入れる形状になっている。チタンの挿入体は本発明のシールされたプロセス連結部を形成するようにフランジの中心の凹部に冶金的に接合される。フランジの第２の端部は従来の溶接手法によってステンレス鋼の流量計ケースの端部に溶接される。チタンの流管は一種類の金属で包囲された流路を形成するように従来の溶接手法によってチタンの挿入体に溶接される。
【００２０】
本発明の第２の実施例において、挿入体はステンレス鋼／チタンの複合挿入体を形成するように冶金的に接合されたステンレス鋼の第１の面及びチタンの第２の面を含む。挿入体のステンレス鋼の部分は従来の溶接手法により本体部分の凹部に溶接され、挿入体のチタンの部分は従来の溶接手法によりチタンの流管に溶接される。
【００２１】
本発明の第３の実施例において、プロセス連結部はチタン及びステンレス鋼で形成された衛生的な嵌合部からなる。チタンの面は本発明のシールされたプロセス連結部を形成するようにプロセス連結部のステンレス鋼の第１の端部に接合される。衛生的な嵌合部のステンレス鋼の端部は従来の溶接手法によりステンレス鋼の流量計ケースに溶接される。流管はプロセス連結部を通り抜け、一種類の金属によって包囲された流路を形成するように従来の手法により衛生的な嵌合部のチタンの面に溶接される。
【００２２】
本発明の１つの面は、
第１の金属で形成された少なくとも１本の流管と、該少なくとも１本の流管と同軸で該少なくとも１本の流管を部分的に包囲するように該少なくとも１本の流管に連結された端部を有するバランスバーと、上記少なくとも１本の流管と少なくとも１本のバランスバーとを逆の位相になるように振動させるように上記少なくとも１本の流管と少なくとも１本のバランスバーとに連結された駆動源と、振動を測定し、上記少なくとも１本の流管と少なくとも１本のバランスバーとを振動させる上記駆動源に応じて上記振動に関する情報を流量計電子回路に伝達するように上記少なくとも１本の流管に取り付けられた検出器と、少なくとも一種類の異なる金属で形成されると共に、上記少なくとも１本の流管の一部分、上記バランスバー、上記駆動源及び上記検出器を収容するような形状のケーシングとからなるコリオリ流量計において、
上記第１の金属と、該第１の金属に冶金的に接合された上記少なくとも一種類の異なる金属とで形成されたプロセス連結部を備え、該プロセス連結部が
上記第１の金属を含む第１の端部と、
少なくとも１種類の異なる金属を含む第２の端部と、
該プロセス連結部の第１の端部から第２の端部まで該プロセス連結部を通り抜ける開口と、
を有し、
上記少なくとも１本の流管が、その一端が上記プロセス連結部の第１の端部に取り付けられるようにして上記プロセス連結部の開口を通り抜けて上記第１の金属で包囲された流路を与え、
上記ケーシングが上記プロセス連結部の第２の端部に取り付けられて上記少なくとも一種類の異なる金属で上記少なくとも１本の流管の上記部分を包囲する
ようにしたコリオリ流量計である。
【００２３】
他の面は、上記プロセス連結部がその第１の端部に冶金的に接合され上記第１の金属で形成された挿入体をさらに含むフランジであるようにしたことである。
【００２４】
さらに他の面は、上記挿入体を受け入れるような形状で上記少なくとも１種類の異なる金属で形成された、上記プロセス連結部の第１の端部における上記開口の周囲の凹部をさらに含むようにしたことである。
【００２５】
さらに他の面は、上記少なくとも１本の流管が上記第２の端部から上記第１の端部まで上記プロセス連結部の開口を通り抜けて上記挿入体に連結されるようにしたことである。
【００２６】
さらに他の面は、上記挿入体と上記プロセス連結部との間の、ろう付けにより形成された接合部をさらに含むようにしたことである。
【００２７】
さらに他の面は、上記挿入体が発火接合によって形成された二種類の金属の挿入体であるようにしことである。
【００２８】
さらに他の面は、上記二種類の金属の挿入体と上記プロセス連結部との間の、従来の溶接手法で形成された接合部をさらに含むようにしたことである。
【００２９】
さらに他の面は、上記挿入体と上記プロセス連結部との間の、突起溶接で形成された接合部をさらに含むようにしたことである。
【００３０】
さらに他の面は、上記挿入体と上記プロセス連結部との間の、慣性溶接で形成された接合部をさらに含むようにしたことである。
【００３１】
さらに他の面は、上記プロセス連結部が衛生的な嵌合部であるようにしたことである。
【００３２】
さらに他の面は、上記衛生的な嵌合部が
上記第１の金属で形成された面と、
上記少なくとも一種類の異なる金属で形成された本体部と、
からなり、上記面と本体部とが上記シールされた構造を形成し上記開口をなすように一体的に接合されるようにしたことである。
【００３３】
さらに他の面は、上記第１の金属がチタンであるようにしたこどてある。
【００３４】
さらに他の面は、上記少なくとも１種類の異なる金属がステンレス鋼であるようにしたことである。
【００３５】
さらに他の面は、上記面と上記本体部とが上記シールされた構造を形成するように発火溶接によって一体的に接合されるようにしたことである。
【００３６】
さらに他の面は、上記面と上記本体部とが上記シールされた構造を形成するようにろう付けによって一体的に接合されるようにしたことである。
【００３７】
さらに他の面は、上記面と上記本体部とが上記シールされた構造を形成するように突起溶接によって一体的に接合されるようにしたことである。
【００３８】
さらに他の面は、上記面と上記本体部とが上記シールされた構造を形成するように慣性溶接によって一体的に接合されるようにしたことである。
【００３９】
さらに他の面は、第１の金属で形成された少なくとも１本の流管と少なくとも１種類の異なる金属で形成されたケーシングとからなるコリオリ流量計を製造する方法であって、該方法が、
上記第１の金属を含む第１の端部と、
上記少なくとも１種類の異なる金属を含む第２の端部と、
上記プロセス連結部の第１の端部から第２の端部まで上記プロセス連結部を通り抜ける開口と、
を含むように上記第１の金属と該第１の金属に冶金的に接合された少なくとも１種類の異なる金属でプロセス連結部を形成することと、
上記少なくとも１本の流管を、上記プロセス連結部の開口を通り抜けさせることと、
上記第１の金属で包囲された流路を与えるように上記少なくとも１本の流管の端部を上記プロセス連結部の第１の端部に連結することと、
上記少なくとも１本の流管の上記部分を上記少なくとも一種類の異なる金属で包囲するように上記ケーシングの端部を上記プロセス連結部の第２の端部に連結することと、
の各ステップからなることを特徴にしたことである。
【００４０】
さらに他の面は、上記形成するステップが上記第１の金属を上記少なくとも１種類の異なる金属にろう付けするステップからなるようにしたことである。
【００４１】
さらに他の面は、上記ろう付けするステップが上記第１の金属を上記少なくとも１種類の異なる金属に炉内ろう付けするステップからなるようにしたことである。
【００４２】
さらに他の面は、上記炉内ろう付けするステップが
充填材を溶融させるように熱を加えることと、
上記第１の金属と上記異なる金属との間の接合部に上記充填材を分配することと、
の各ステップからなるようにしたことである。
【００４３】
さらに他の面は、上記形成するステップが上記第１の金属を上記少なくとも１種類の異なる金属に発火溶接するようにしたことである。
【００４４】
さらに他の面は、上記発火溶接するステップが上記二種類金属の挿入体を形成するように上記第１の金属を上記少なくとも１種類の異なる金属に発火溶接することと、
上記二種類金属の挿入体の異なる金属を上記異なる金属で形成された上記プロセス連結部の本体部に溶接することと、
の各ステップからなるようにしたことである。
【００４５】
さらに他の面は、上記形成するステップが上記第１の金属を上記少なくとも１種類の異なる金属に突起溶接するステップからなるようにしたことである。
【００４６】
さらに他の面は、上記突起溶接するステップが
上記プロセス連結部の第１の金属に第１の突起を形成すること、
上記プロセス連結部の異なる金属に第２の突起を形成することと、
上記第１及び第２の突起において上記第１の金属及び上記異なる金属をともに圧縮するように力を加えることと、
上記プロセス連結部の第１の金属及び異なる金属に電流を加えることと、
の各ステップからなるようにしたことである。
【００４７】
さらに他の面は、上記形成するステップが上記第１の金属を上記少なくとも１種類の異なる金属に慣性溶接するステップからなるようにしたことである。
【００４８】
さらに他の面は、上記慣性溶接するステップが
上記プロセス連結部の第１の金属に突起を形成することと、
上記プロセス連結部の上記第１の金属及び少なくとも１種類の異なる金属を旋回させて、上記プロセス連接部の上記第１の金属及び少なくとも１種類の異なる金属の一方が他方より高い角速度で旋回するようにすることと、
上記プロセス連結部の上記第１の金属及び少なくとも１種類の異なる金属が旋回する際に両者を一体的に押し付けることと、
の各ステップからなるようにしたことである。
【００４９】
冶金的に接合された二種類金属のプロセス連結部を有する上述の、また他の特徴は以下において、また添付の図面において詳細に説明される。本発明の実施例を示した添付の図面を参照して、以下に本発明をより詳細に説明する。本発明は多くの異なる形で具体化されるものであり、ここに説明する実施例に限られるものではないこと、これらの実施例はこの説明が完全なものとなるよう与えられており、発明の範囲を十分に示すものであることが当業者には理解されよう。図面において、全体として同様の番号は同様の部分を示すものである。
【００５０】
〔図１のコリオリ流量計〕
図１は、直管型コリオリ流量計１００を示している。直管型コリオリ流量計１００と組み合わせて示されているが、本発明は曲線形状を有する流管と組み合わせて用いられることも当業者には理解されよう。コリオリ流量計１００はバランスバーバランスバー１０２及び流管１０１を収容するケース１０３を含む。流管１０１は衛生的な流路を与え流管１０１のコリオリ応答を生ずるのに理想的な第１の金属で形成されている。バランスバー１０２は流管１０１の縦方向の軸と同軸である。バランスバー１０２は受けバー１２６及び１２７によって流管１０１に連結されている。ケース端部１０４及び１１８はケース１０３の両端部に連結され、それぞれ一体的に形成されたネック部１０５及び１１９を含む。
【００５１】
好ましい実施例において、流管１０１及びバランスバー１０２はチタンで形成される。ケース１０３は炭素鋼で形成され、従来の手法でステンレス鋼の端部１０４及び１１８に溶接される。ステンレス鋼の表層（図示せず）がケース１０３を包囲し、一様なステンレス鋼の外装部を形成するようにケース端部１０４及び１１８に連結されている。
【００５２】
流管１０１はネック部１０５及び１１９を通り抜ける。図２に示されるように、流管１０１は挿入体２０２の面に接するようにネック部１０５及び１１９より延びる長さになっている。流管１０１は入口端部１０７及び出口端部１１７を有し、流管１０１にシール可能に係合する受け部材１０６及び１２０によってネック部１０５及び１１９を通過するように支持されている。受け部材１０６及び１２０はそれぞれネック部１０５及び１１９の内側でネック部１０５及び１１９の内径を画定する。駆動源（Ｄ）１０８、左側速度検出器（ＬＰＯ）１１０及び右側速度検出器（ＲＰＯ）１１１が流管の中心部に連結されている。
【００５３】
流量計電子回路１２１は物質が充満した流管１０１の共振振動数で流管１０１を振動させるように線路１２２を介して駆動源１０８に信号を供給する。駆動源１０８は流管１０１とバランスバー１０２とを逆の位相になるように振動させる。駆動源１０８によって流管１０１に与えられる振動とプロセス物質との組み合わせにより流管１０１にコリオリ応答が生じ、これがＬＰＯ１１０及びＲＰＯ１１１によって検出される。流量計電子回路１２１は線路１２３及び１２４を介してＬＰＯ１１０及びＲＰＯ１１１から信号を受け取る。ＬＰＯ１１０とＲＰＯ１１１とからの信号の間の位相差はプロセス物質に関する情報を表す。流量計電子回路１２１は受け取った信号を処理して、線路１２５を介してプロラス物質の流れに関する出力情報を生成する。
【００５４】
〔図２の従来のプロセス連結部〕
図２は流量計１００の一端に連結された従来のフランジ型プロセス連結部２００を断面図で示している。プロセス連結部は流管１０１とケース１０３とを連結し流量計１００を配管ないし他の物質配送システム（図示せず）に連結するために用いられる。
【００５５】
プロセス連結部２００は本体部２０５を有する。本体部２０５は配管に連結される第１の端部２０６と流量計１００に連結される第２の端部２０７とを含む。本体部２０５は第１の端部２０６から第２の端部まで本体部２０５を通り抜ける中心の開口２１０を有している。第１の端部２０６は開口２１０を画定する中心に位置した凹部２０４を含む。凹部２０４はチタンの挿入体２０２を受け入れる形状になっている。チタンの挿入体２０２は図２に示されるように第１の端部２０６より突出しているであろう。流管１０１の連結は、流管１０１が開講２１０を通り抜けて末端が挿入体２０２の外側の面と同一面になるようにして、プロセス連結部２００を第２の端部２０７から流管上に挿入することによってなされる。プロセス連結部２００は接合部２０９においてケース端部１０４に連結されている。連結部は従来の溶接手法により溶接されるが、ろう付け等の他の接合手法も用いられよう。
【００５６】
流管１０１の外面と開口２１０の内面との間の空間によって空所２０１が形成されている。空所２０１は他の流量計部分を破壊せずにプロセス連結部２００がネック部１０５に連結されるようにする。連結はろう付けあるいは溶接のような加熱作業を含むので、流管１０１は空所２０１によってより少ない熱応力を受ける。空所２０１は溶接あるいはろう付けによる熱が流量計１００の他の部分を加熱するのを防止する。
【００５７】
流管１０１は接合部２０８を形成するように挿入体２０２と入口側端部１０７との間で従来のチタン溶接によってプロセス連結部２００に連結される。チタンの流管１０１をチタンの挿入体２０２に連結することにより流量計１００を通るプロセス物質の純粋にチタンの流路が形成される。
【００５８】
挿入体２０２はプロセス連結部２００の本体部２０５に接合される。挿入体２０２はこれを凹部２０４に取り付けるための挿入体２０２と流管１０１との間の溶接に依存する。流量計は湿った環境で用いられることが多くあるので、流量計がケース１０３の内側空洞に湿気が漏れて汚染されるのを防止するために、Ｏ−リング２０３が挿入体２０２と本体部２０５との間のシール部２０３を形成する。Ｏ−リング２０３の代りに接着剤あるいは他のエラストマーシールがわかるであろう。
【００５９】
〔図３−８の本発明のプロセス連結部〕
以下の説明から、本発明に用いられる多くの他の形状のものがあり、以下の説明は例示のためのものであって、限定的なものでないことが当業者に理解されよう。また、本発明の原理を用いる際にプロセス連結部は設計上の選択事項として、また適合するプロセス物質配送システムに応じて多種の寸法及び形状に形成されることも当業者に理解されよう。
【００６０】
図３は流量計１００の端部に連結された本発明の実施例であるプロセス連結部３００を断面図で示している。好ましい実施例において、プロセス連結部３００はステンレス鋼で形成された本体部３０５とチタンで形成された挿入体３０２とからなるフランジである。本発明の実施例の挿入体部分は円形の形状に限られず、設計上の選択事項として多種の他の形状とすることができることがわかるであろう。
【００６１】
中心の開口３１０が本対部３０５の第１の端部３０６から第２の端部３０７までにわたっており、挿入体３０２の中心の開口に合致している。挿入体３０２は凹部３０８内に嵌合する形状になっており、Ｏ−リングあるいは他のエラストマーシールによらずにシールされたプロセス連結部を形成するように本体部３０５に冶金的に接合される。挿入体３０２と本体部３０５との間の冶金的接合により流量計の弱い結合部がなくなり、腐食や振動の力により流量計１００が早尚時期に損傷するのが防止されるのがよい。これはエラストマーシールを用いることがなくなるので際立った利点になり、それによって流量計の寿命が長くなり、腐食性の高い環境において流量計１００が用いられるようになる。
【００６２】
〔ろう付けされたプロセス連結部〕
プロセス連結部３００は鍛造工程と、それに続く機械加工工程で必要とされる仕様及び工業的規格に合うように形成される。開口３１０をなす中心の凹部３０８を形成するように付加的な機械加工が行われる。プロセス連結部３００の他の特徴は、接合部３１１においてソケット溶接されたプロセス連結部が用いられるように、ケース端部１０４のネック部３０９が空所２０１を縮小するように変更されることである。ソケット溶接は当該技術でよく知られており、プロセス連結部３００とケース端部１０４とを位置合わせするための方法を与える。ソケット溶接はまた接合部３１１における機械的支持を付加する。接合部３１１におけるソケット溶接は、ネック部３０９の弧状の形状により流管１０１からさらに離れるという利点がある。これにより流管１０１がより大きい空所２０１と同様にして保護されるだけでなく、プロセス連結部とケース端部１０４との間により強力な接合部が形成される。
【００６３】
挿入体３０２を本体部３０５に冶金的に接合するために炉内ろう付けが用いられのが好ましいが、他の適当なろう付けの手法が用いられることも当業者に理解されよう。炉内ろう付けは溶加材が存在する状態で２種類の金属を、ろう付け温度まで加熱することによって接合する工程である。溶加材は４５０°Ｃ（８４０°Ｆ）より高く接合される面の溶融点より低い溶融点を有している。溶加材は毛管作用により接合部全体に分布される。
【００６４】
炉内ろう付けは挿入体３０２の外径と凹部３０８の上側内径とにおいて接合部３０１をろう付けするために用いられる。流管１０１は接合部３０３を形成するように挿入体３０２と入口側端部１０７との間での従来のチタン溶接によって流量計１００に連結される。挿入体３０２と本体部３０５との炉内ろう付けは安価で成功率が高くなされるという利点がある。また、本体部３０５が流量計１００に取り付けられる前にろう付けがなされるという利点がある。これによりろう付け工程で他の接合部及び流量計の部分が損傷を受けるのが防止される。さらに他の利点は、二種類の金属の接合点３０１がプロセス流路の外側にあるので、流管１０１と挿入体３０２とが一種類の金属で包囲された流路を形成する。
【００６５】
図４は流量計１００の端部に連結された、本発明の実施例であるプロセス連結部４００を断面図で示している。好ましい実施例において、プロセス連結部４００はステンレス鋼で形成された本体部４０５とチタンで形成された挿入体４０２とからなるフランジである。
【００６６】
プロセス連結部４００は必要とされる仕様及び工業的規格に合うフランジを形成するように鍛造及び機械加工される。中心の開口４１０は本体部４０５の第１の端部から第２の端部までにわたっており、挿入体４０２の中心の開口に合致する。挿入体４０２は凹部４０８内に嵌合する形状になっている。プロセス連結部４００はまたプロセス連結部４００の第２の端部４０７とネック部４０９との間の接合部４１１におけるソケット溶接部を含む。
【００６７】
挿入体４０２は突起溶接工程により本体部４０５に冶金的に接合される。突起溶接は、全溶接工程中に材料を固体状態に保持しながら材料を接合することができる独特な固体溶接である。これは、チタンのような材料は溶接工程において液体状態が生じた時に好ましくない特性になるので、本発明の重要な特徴であることがわかるであろう。
【００６８】
突起溶接は力及び電流を用いる。電流は力を加えた状態で接合される２つの片に通される。本発明の文脈において、２つの片は挿入体４０２及び本体部４０５である。挿入体４０２と本体部４０５とは接合部４０１において突起溶接される。流管１０１は接合部４０３において従来のチタン溶接により挿入体４０２に連結される。
【００６９】
図９において、挿入体４０２形成された突起部９０１及び９０４と凹部４０８の底部に形成された突起部９０２及び９０３とが２つの三角形断面の同心状リングを形成する。突起部９０１、９０２、９０３及び９０４は局所的加熱を行うために電流が限定された形状部分を通るようにし電流密度を増大させる。材料が加熱された時に、その耐力が低下し与えられる力により材料が一体的に溶接される。与えられる力は、加熱により軟化したチタン及びステンレス鋼を原子レベルで接合させるのに十分な大きさである。
【００７０】
挿入体４０２とプロセス連結部４００の本体部４０５とを接合するのに突起溶接を用いるために、挿入体４０２とプロセス連結部４００の本体部４０５との両方が鍛造時に同様の耐力を有するように加熱のバランスをとらなければならない。熱量は２種類の材料の熱伝導度及び高温延性の差によって決定される。これは、工程が局所的加熱の電流に依存し、チタンとステンレス鋼とが異なる熱伝導度及び高温延性を有するので、重要である。２種類の材料の強度が鍛造時に非常に異なっている場合、この場合ステンレス鋼となるより硬い材料はより軟らかいチタンと原子レベルで接合しないであろう。ステンレス鋼を軟化させるのに十分な熱が供給される前にチタンが融解する。本発明者は、鍛造温度で段階Ｖの高温延性のチタンはチタンの挿入体４０２をステンレス鋼の本体部４０５に接合するのに十分な強度を保持しステンレス鋼の高温延性に十分近くなっていることを実験的に見いだした。
【００７１】
時間の長さは短い温度サイクルの必要性によって決定される。好ましい実施例において、時間の長さは５０ミリ秒から１３０ミリ秒の範囲とすべきであり、８３ミリ秒であるのが好ましい。
【００７２】
電流の大きさはチタンの挿入体４０２とステンレス鋼の本体部４０５との間の塑性流の量によって決定される。塑性流は工程中での突起部の崩壊の大きさであるアプセットとして測定される。電流のサイクルは十分に直流的に整流された６０ヘルツの交流の５サイクル当たり２０００００アンペアとするのが好ましい。
【００７３】
突起溶接は、高い成功率でシールされた溶接部を形成するので、挿入体４０２と本体部４０５と接合するのにろう付けより好ましい。突起溶接は接合部４０１の面においてより高い連続性を与える。ろう付けは接合部において小さい裂け目を含むような、ろう付け材量の明らかな線を残す。この裂け目はある用途においてはプロセス物質が流量計の内部空洞への漏れを生じ得よう。
【００７４】
突起溶接の特殊な利点はまた、二種類の金属の接合部４０１がプロセス流路の外側にある流路を形成し、本体部４０５が流量計１００に取り付けられる前に挿入体４０２を突起溶接して流量計１００の他の部分への損傷を防止することを含むが、これに限定されない。
【００７５】
〔図５、６、７及び８の慣性溶接されたプロセス連結部〕図５は流量計１００の端部に連結された本発明の実施例であるプロセス連結部５００を断面図でしめしている。好ましい実施例において、プロセス連結部５００はステンレス鋼で形成された本体部とチタンで形成された挿入体５０２とからなるフランジである。
【００７６】
プロセス連結部５００は必要とされる仕様及び工業的規格に合うフランジを形成するように鍛造及び機械加工がなされる。中心の開口５１０は本体部５０５の第１の端部５０６から第２の端部５０７にわたっており、挿入体５０２の長身の開口に合致している。挿入体５０２は凹部５０９内に嵌合する形状になっている。プロセス連結部５００はまたその第１の端部と第２の端部との間の接合部５１２におけるヒケット溶接部を含む。挿入体５０２は慣性溶接工程により凹部５０９に冶金的に接合され、この工程に適合するように変形される。
【００７７】
慣性溶接は第１の片の材料が第２の片の材料に以下のようにして接合される工程である。第１の片の材料は第２の片の材料より高い角速度で旋回する。それから２つの片が大きい力を用いて接触させられる。材料が接触させられる時の摩擦力によって生ずる熱により材料が一体的に接合することになる。形成された接合部５０１は凹部５０９におけるリップ部５１１と挿入体５０２の底部との間の回転軸に垂直な平面内にある。流管１０１は接合部５０３における従来のチタンの溶接によって流量計１００に連結される。
【００７８】
慣性溶接を用いるために、熱の発生領域は、多量の拡散が生ずる前に接合部５０１が冷却される箇所に縮小されるべきである。接合部５０１における表面領域を縮小しなければ、多量の拡散及び熱膨張による残留応力が生ずる前に伝導で除去されるより多くの熱が生ずる。表面領域を縮小せずに、ステンレス鋼の主成分である鉄がチタン内部に拡散すると接合部５１１が脆くなる。熱膨張の差により冷却時に接合部５０１における大きな残留応力が生じ、接合部５０１が衝撃荷重あるいは高周波数の疲労荷重に耐える能力が制限される。
【００７９】
図６において、挿入体５０２は突出部６００、６０１、６０２及び６０３を付加して凹部５０９のリップ部５１１と挿入体５０２との間の接触面を減少させるように変形されている。突出部６００、６０１、６０２及び６０３は熱の発生する領域を、多量の拡散が生ずる前に接合部５０１が冷却される箇所に縮小させる。
【００８０】
〔図７の衛生的嵌合部〕
図７は流量計１００の端部に連結された本発明の実施例であるプロセス連結部７００を断面図で示している。好ましい実施例において、プロセス連結部７００チタンの面７０７と、ステンレス鋼の本体部７０９とからなる衛生的嵌合部である。衛生的嵌合部は製酪工業や製薬工業等の完全な清潔性を必要とする工業に用いられるプロセス連結部である。衛生的嵌合部はネック部７０１の周囲のクランプ部材（図示せず）を用いて配管に連結される。クランプ部材により衛生的嵌合部が配管に着脱可能に連結されて流量計を定期的に排出できるようになる。衛生的嵌合部によりまたプロセス流体が連結箇所においてトラップされる可能性が減少する。
【００８１】
プロセス連結部７００はチタンの板をより厚いステンレス鋼材片に慣性溶接することによって形成される。接合されたチタンの板とステンレス鋼材とは必要とされる仕様及び工業的規格に合うプロセス連結部７００を形成するように機械加工される。本体部７０９は第１の端部７０２と第２の端部７０３との間で一体的に形成されたネック部７０１を含む。中心の開口７０４は第１の端部７０２及び第２の端部７０３を通り抜ける。
【００８２】
他の実施例に関して、面７０７は他の工程により本体部７０９に接合され、他の方法はろう付け、突起溶接あるいは発火溶接を含むが、これに限定されないことが当業者に理解されよう。また面７０７及び本体部７０９の寸法は設計上の選択事項として変化させられることがわかるであろう。
【００８３】
流量計７００は接合部７０６において従来の溶接手法により流量計１００に連結される。流管１０１は接合部７０８において従来のチタン溶接プロセス連結部７００に連結される。
【００８４】
〔発火接合されたフランジ〕
図８は流量計１００の端部に連結された本発明の実施例であるプロセス連結部８００を断面図で示している。好ましい実施例において、プロセス連結部８００はステンレス鋼で形成された本体部８０５とチタン及びステンレス鋼で形成された挿入体８０２とからなるフランジである。
【００８５】
プロセス連結部８００は必要とされる仕様及び工業的規格に合うフランジを形成するように鍛造及び機械加工がなされる。中心の開口８１０は本体部８０５の第１の端部８０６から第２の端部にわたっており、挿入体８０２の中心開口と合致している。挿入体８０２は凹部８０９に嵌合形状になっている。プロセス連結部８００はまたその第２の端部８０７とネック部８０４との間の接合部８１５におけるソケット溶接部を含む。
【００８６】
挿入体８０２はフランジ体８０５に冶金的に接合されるだけでなく、ステンレス鋼及びチタンからなる二種類の金属の挿入体でもある。挿入体８０２はチタンの板をステンレス鋼の板に発火接合させることによって形成された１枚のチタン／ステンレス鋼板から挿入体８０２を機械加工することによって形成される。
【００８７】
発火接合は、発火溶接として従来知られているが、１枚の金属板を他の金属に向けて加速して原子的結合を行うようにする制御された爆発の力を用いた固体状態の工程である。発火接合は金属が接合前の特性を失わずに接合されるようにする冷間溶接工程である。発火接合は高性能の接合部を形成するように異なる金属の接合に用いられる利点がある。その接合部は高い機械的強度を有し、極めた高い真空保持性があり、急激な熱的変動に耐えられる。
【００８８】
チタン／ステンレス鋼の挿入体８０２により挿入体８０２を本体部８０５及び流管１０１に接合するための従来の溶接手法を用いることができる。挿入体８０２は、ステンレス鋼側の半片８１１が凹部８０９の底面８１４に当接しチタン側の判片８１２が挿入体８０２の露出面の部分となるようにして、開口８０９に配置される。ステンレス鋼側の半片８１１は接合部８１３においてステンレス鋼の本体部８０５に従来の溶接手法により溶接される。チタン側の半片８１２は接合部８０３における流管１０１の入口側端部１０７に従来の溶接手法により溶接される。
【００８９】
この実施例における利点は、一種類の金属によって包囲された流路を形成するように流管１０１を本体部８０５に接合するためのきわめて高い耐腐食性の挿入体を形成することを含む。他の実施例と同様に、挿入体８０２のステンレス鋼とチタンとの二種類の金属の接合部はプロセス流路の外側になっている。また、流量計の他の部分への損傷を防止するように、フランジ８００が流量計１００に取り付けられる前に本体部８０５への挿入体８０２の溶接が行われる。
【００９０】
冶金的に接合されたプロセス連結部を有するコリオリ流量計についてこれまで説明した。文言上あるいは均等論的に本発明の範囲内にある他の冶金的に接合された二種類の金属のプロセス連結部を形成し得ることが当業者に理解されよう。