(57)【要約】【課題】化学的にアグレッシブな媒体の流量測定が可能であり、温度及び圧力抵抗のようなコリオリス質量流量計のパラメータの最適な適合を有し、その特別な適用が同時に可能であるコリオリス質量流量計及びコリオリス質量流量計の測定チューブの製造方法を提供する。【解決手段】本願発明のコリオリス質量流量計の測定チューブは、純ポリエーテルエーテルケトンからなる内部コーティングを有する繊維強化ポリエーテルエーテルケトンを有する。また、前記測定チューブは、純ポリエーテルエーテルケトンからなる少なくとも一つの細長い片が、心棒に巻回され、繊維強化ポリエーテルエーテルケトンからなる少なくとも一つの層が、前記純ポリエーテルエーテルケトンの周囲に巻回されることにおいて形成される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動が励起される測定チューブ（１）を有するコリオリス質量流量計において、前記測定チューブ（１）は、純ポリエーテルエーテルケトンからなる内部コーティング（６）を有する繊維強化ポリエーテルエーテルケトンを有することを特徴とするコリオリス質量流量計。
【請求項２】
前記ポリエーテルエーテルケトンにおける強化に用いられる繊維は、少なくとも一つの予め設定された方法性を有することを特徴とする請求項１記載のコリオリス質量流量計。
【請求項３】
前記繊維は、測定チューブ（１）の長手方向に、及び／若しくは螺旋形状で、好ましくは２重螺旋形状で延出することを特徴とする請求項２記載のコリオリス質量流量計。
【請求項４】
前記繊維強化ポリエーテルエーテルケトンとして、グラファイト繊維強化ポリエーテルエーテルケトンが用いられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のコリオリス質量流量計。
【請求項５】
前記測定チューブ（１）の壁部（５）は、繊維強化ポリエーテルエーテルケトンからなり、且つ前記壁部（５）の内部表面には、純ポリエーテルエーテルケトンからなる内部コーティング（６）が全体的に設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のコリオリス質量流量計。
【請求項６】
前記測定チューブ（１）の壁部（５）は、繊維強化ポリエーテルエーテルケトンが巻回されて形成され、且つ／又は前記内部コーティング（６）は、純ポリエーテルエーテルケトンが巻回されて形成されることを特徴とする請求項５記載のコリオリス質量流量計。
【請求項７】
繊維強化ポリエーテルエーテルケトンからなる計測チューブ（１）の壁部（５）は、他の点よりも強化すべき点（２）において、より厚い壁厚を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のコリオリス質量流量計。
【請求項８】
繊維強化ポリエーテルエーテルケトンからなる壁部（５）及び純ポリエーテルエーテルケトンからなる内部コーティング（６）は、焼き戻しによって接着されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のコリオリス質量流量計。
【請求項９】
心棒に純ポリエーテルエーテルケトンからなる少なくとも一つの細長い片を巻回し、その純ポリエーテルエーテルケトンの回りに、繊維強化ポリエーテルエーテルケトンからなる少なくとも一つの層を巻回することを特徴とするコリオリス質量流量計の測定チューブの製造方法。
【請求項１０】
前記繊維強化ポリエーテルエーテルケトンとして、グラファイト繊維強化ポリエーテルエーテルケトンを用いることを特徴とする請求項９記載の製造方法。
【請求項１１】
強化のために設けられる繊維が、少なくとも一つの予め設定された方向に方向性を有する繊維強化ポリエーテルエーテルケトンが用いられることを特徴とする請求項９又は１０記載の製造方法。
【請求項１２】
前記繊維は、測定チューブ（１）の長手方向に、且つ／又は螺旋形状で、好ましくは二重螺旋形状の方向性を有することを特徴とする請求項１１記載の製造方法。
【請求項１３】
測定チューブ（１）の強化すべき点は、繊維強化ポリエーテルエーテルケトンからなる付加的な強化巻きが設けられることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一つに記載の製造方法。
【請求項１４】
お互いに隣接する純ポリエーテルエーテルケトンの巻きは、お互いに部分的に重複するように巻回されることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか一つに記載の製造方法。
【請求項１５】
前記重複部分は、好ましくは上昇された圧力下において、加熱を介してお互いに接着されることを特徴とする請求項１４記載の製造方法。
【請求項１６】
前記心棒に巻回される純ポリエーテルエーテルケトンの外部表面は、繊維強化ポリエーテルエーテルケトンを巻回する以前にエッチング、好ましくは化学的エッチングが施されることを特徴とする請求項９〜１５のいずれか一つに記載の製造方法。
【請求項１７】
前記純ポリエーテルエーテルケトンの周囲に巻回される繊維強化ポリエーテルエーテルケトンを有する測定チューブ（１）は、焼き戻しされることを特徴とする請求項９〜１６のいずれか一つに記載の製造方法。
【請求項１８】
前記焼き戻しは、８０℃〜１２０℃の間の温度で、好ましくは１００℃の温度で実行されることを特徴とする請求項１７記載の製造方法。
【請求項１９】
前記焼き戻しは、８０℃〜１２０℃の間の温度で、３時間から５時間、好ましくは４時間の間、実行されることを特徴とする請求項１８記載の製造方法。
【請求項２０】
８０℃〜１２０℃の間の温度での焼き戻しに続いて、より低い温度、好ましくは５０℃〜８０℃の間の温度、特に好ましくは６０℃の温度で焼き戻しが実行されることを特徴とする請求項１８又は１９記載の製造方法。
【請求項２１】
前記低い温度での焼き戻しは、３時間から５時間の間、好ましくは４時間の間、実行されることを特徴とする請求項２０記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、振動が励起される測定チューブを有するコリオリス質量流量計に関し、且つコリオリス質量流量計のための測定チューブの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コリオリス質量流量計は、実際によく知られている。この種のコリオリス質量流量計において、少なくとも一つの測定チューブが振動のために励起されるので、コリオリス力が前記測定チューブを流れる媒体に発生する。これらの測定チューブのコリオリス力及び／若しくはそれによって発生する測定チューブの撓みが検出され、測定チューブの流入側及び／若しくは流出側での測定チューブの撓みの位相ずれによって、例えば質量流量を決定することができる。これに関しては、一般的に、非特許文献１を引用することができる。
【０００３】
コリオリス質量流量計の測定チューブは、通常、ステンレス鋼、チタン、タンタル等の金属材料から製造される。しかしながら、コリオリス質量流量計の測定チューブを非金属材料で製造する試みもすでに公知である。例えば、特許文献１によれば、コリオリス質量流量計の測定チューブは、非溶融性合成樹脂の熱分解によって得られる炭素からなる。さらに、セラミックによって製造された測定チューブを有するコリオリス質量流量計は、特許文献２から公知である。非金属材料からなる測定チューブを有するコリオリス質量流量計は、それらが高い腐食抵抗を有しているので、化学的にアグレッシブである媒体の場合の流量測定にも使用できるという利点を持っている。
【非特許文献１】K. W. Bonfig, Technische Durchfluβrnessung [Technical Flow Rate Measurement], 3rd edition, 2002, Vulkan-Verlag GmbH, pp. 215 - 226
【特許文献１】ＤＥ  ４１  １９  ３９６  Ｃ１
【特許文献２】ＤＥ  １００  ３７  ７８４  Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明の目的は、化学的にアグレッシブな媒体の流量測定が可能であり、温度及び圧力抵抗のようなコリオリス質量流量計のパラメータの最適な適合を有し、その特別な適用が同時に可能であるコリオリス質量流量計及びコリオリス質量流量計の測定チューブの製造方法を明らかにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述されたコリオリス質量流量計を基礎として、上述され又は上記から導かれた目的は、測定チューブが、純ポリエーテルエーテルケトンからなる内部コーティングを有する繊維強化ポリエーテルエーテルケトンを有することによって達成される。
【０００６】
このように、本発明は、内部コーティングとして、純ポリエーテルエーテルケトンを有する繊維強化形態のポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）の化合物を提供する。尚、この内容における「純」は、ポリエーテルエーテルケトンが、例えば繊維強化なしであるような状態で提供されることを意味する。また、「純」という言葉は、この場合において、特別な純度を指し示すことを意味しないので、非繊維強化が純ＰＥＥＫにおいて提供されるものではなく、また他の物質の付加を排除するものでもない。しかしながら、本発明の好ましい改良によれば、特に添加物を有しないＰＥＥＫが、「純」ＰＥＥＫとして用いられ、内部コーティングの高い腐食抵抗を確保する。
【０００７】
そのため、原則として、方向性なしに前記ＰＥＥＫに付加されるような繊維材料が、繊維強化ＰＥＥＫに用いられることが望ましい。しかしながら、本発明の好ましい改良によれば、ＰＥＥＫの強化に用いられる繊維は、少なくとも一つの事前に設定された方向性を有する。さらに、この場合において、繊維は測定チューブの長手方向に、且つ／又は螺旋形状に、好ましくは二重螺旋形状に延出することが望ましい。
【０００８】
原則的に、複合的な繊維材料が、前記ポリエーテルエーテルケトンを強化するために使用可能である。しかしながら、本発明の好ましい改良によれば、グラファイト繊維強化ポリエーテルエーテルケトンが使用される。
【０００９】
原則的に、前記測定チューブの一部のみ繊維強化ポリエーテルエーテルケトン且つ／又は純ポリエーテルエーテルケトンを使用することが可能である。しかしながら、本発明の好ましい改良によれば、測定チューブの壁部は、繊維強化ポリエーテルエーテルケトンによって製造され、前記壁部の内面は、全体的に純ポリエーテルエーテルケトンから製造された内部コーティングを有するものである。さらに、この場合において、特に、前記測定チューブの壁部が、繊維強化ポリエーテルエーテルケトンによって巻き付けられ、且つ／又は前記内部コーティングが純ポリエーテルエーテルケトンによって巻き付けられることが望ましい。
【００１０】
さらに、本願発明の好ましい改良によれば、繊維強化ポリエーテルエーテルケトンから製造された測定チューブの壁部は、他の点よりも強化されるべき点でより厚い壁厚を有するものである。言い換えれば、繊維強化ポリエーテルエーテルケトンの付加的な巻き及び／若しくは層が、測定チューブの壁部の製造工程においてそこに適用されるものである。
【００１１】
繊維強化ポリエーテルエーテルケトンから純ポリエーテルエーテルケトンからなる内部コーティングへの移行は、原則的に、自由裁量によるものである。しかしながら、本発明の好ましい改良によれば、繊維強化ポリエーテルエーテルケトンからなる壁部及び純ポリエーテルエーテルケトンからなる内部コーティングは、焼き戻しを介して製造された結合を有する。
【００１２】
コリオリス質量流量計の測定チューブを製造するための上記に記載された方法を基礎として、上述され且つ上記から導かれた目的は、純ポリエーテルエーテルケトンからなる少なくとも一つの細長い片が、心棒に巻回され、繊維強化ポリエーテルエーテルケトンからなる少なくとも一つの層が、前記純ポリエーテルエーテルケトンの周囲に巻回されることにおいて達成される。
【００１３】
この場合において、本発明の好ましい改良によれば、すでに上述されたように、グラファイト繊維強化ポリエーテルエーテルケトンが用いられる。
【００１４】
また既に上述されているように、原則的に強化のために使用される繊維がランダムな方向性を有する繊維強化ポリエーテルエーテルケトンが使用可能である。しかしながら、本発明の好ましい改良によれば、強化のために設けられたその繊維が、少なくとも一つの前もって設定された方向において方向性を有する繊維強化ポリエーテルエーテルケトンが用いられる。さらに、この好ましい改良によれば、繊維強化ポリエーテルエーテルケトンは、この場合において、繊維がチューブの長手方向に沿って且つ／又は螺旋形状で、好ましくは二重螺旋形状で延出するように、巻回されるものである。この方法において、測定チューブは、圧力に対する高い抵抗を有することを達成し、且つ適度な温度膨張を有するものである。
【００１５】
さらに、本発明の好ましい改良によれば、強化すべき測定チューブの点は、繊維強化ポリエーテルエーテルケトンからなる付加的な強化巻きを具備するものである。測定チューブのこれら強化されるべき点は、例えば、測定チューブへの付加的な構成要素を装着し、且つ／又は外部パイプラインに測定チューブを固定するために使用されるものである。
【００１６】
さらに、本発明の好ましい改良によれば、お互いに隣接する純ポリエーテルエーテルケトンの巻きは、お互いに部分的にオーバーラップするように巻回されることが望ましい。この場合において、前記重複部分は、加熱によって、特に上昇された圧力下においてお互いが接着されることが特に好ましい。
【００１７】
原則として、繊維強化ポリエーテルエーテルケトンが巻回される前に、心棒に巻回される純ポリエーテルエーテルケトンの外部表面を処理することは絶対的に必要ではない。しかしながら、本発明の好ましい改良によれば、繊維強化ポリエーテルエーテルケトンが巻回される以前に、純ポリエーテルエーテルケトンの外部表面は、エッチング、特に好ましくは化学的エッチングが施されることが望ましい。
【００１８】
さらに、本発明の好ましい改良によれば、繊維強化ポリエーテルエーテルケトンが巻回された純ポリエーテルエーテルケトンを有する計測チューブは、焼き戻し、例えば熱処理を施されることが望ましい。この場合、焼き戻しは、８０℃及び１２０℃の間の温度、特に好ましくは約１００℃で実行されることが望ましい。この温度処理は、３時間から５時間の間、好ましくは約４時間の間、実行されることが望ましい。この温度処理は、原則としてこれで十分である。しかしながら、本発明の好ましい改良によれば、これはさらに、より低い温度、好ましくは５０℃及び８０℃の間の温度で、特に好ましくは約６０℃の温度でさらに焼き戻しされることが望ましい。このより低い温度での焼き戻しは、３時間から５時間の間、好ましくは約４時間実行されることが望ましい。
【００１９】
原則として、巻回を介して達成される測定チューブの形状は、すでにコリオリス質量流量計に関して既に用いられている。しかしながら、特に繊維強化ポリエーテルエーテルケトンでの付加的な巻回を介して強化された点での測定チューブの適合は、例えば金属切断方法によって測定チューブを機械的に加工することによって実行されることが望ましい。
【００２０】
本願発明によるコリオリス質量流量計及びコリオリス質量流量計の測定チューブを製造する本願発明による方法を特別に企図し且つ定義するための多種多様な可能性が存在する。この目的のために、特許請求の範囲に記載された独立請求項及びそれに従属する請求項と、図面に表示された本願発明の好ましい実施例に関する詳細な説明とを参照する必要がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の実施例について図面により説明する。
【実施例】
【００２２】
図１は、本願発明の実施例に係るコリオリス質量流量計を示し、その測定チューブ１は、下記に記載されるように製造される。
【００２３】
２５．４ｍｍの直径を有する心棒（図示せず）に、０．０５ｍｍの厚さを有する純ＰＥＥＫからなるフィルム状の細長い片が、側面に５ｍｍの重複部分を有して巻回される。このフィルム状の細長い片は、所定の圧力下においてそれらを加熱することによってそれらの重複部分をお互いに接着される。前記心棒に巻回された純ポリエーテルエーテルケトンの外側表面は、クロム酸溶液を用いて化学的にエッチングされ、繊維強化ＰＥＥＫが巻かれやすいようにその接着部分が改善される。
【００２４】
心棒に巻回された純ＰＥＥＫの外部表面の化学的エッチングの後、０．１２５ｍｍの厚さを有するグラファイト繊維強化ＰＥＥＫの２つの層が、純ＰＥＥＫに巻回される。グラファイト繊維強化ＰＥＥＫに関しては、グラファイト繊維が予め設定された方向に方向性を有するような材料が用いられる。この場合において、グラファイト繊維強化ＰＥＥＫの２つの層は、グラファイト繊維の方向性が測定チューブ１の長手方向の対応するように巻回される。その後、各々が０．１２５ｍｍの厚さを有するグラファイト繊維強化ＰＥＥＫの２つのさらなる層が、測定チューブ１の長手方向に関するグラファイト繊維の方法性が、それぞれ＋８２．５°及び−８２．５°となるように、適用される。これにより、グラファイト繊維強化ＰＥＥＫにおけるグラファイト繊維は、実質的に前記測定チューブ１の回りに２重の螺旋形状で延出することになる。ＰＥＥＫを強化するために設けられる繊維の方向性によって、測定チューブ１の力学、温度特性、及び圧力抵抗が決定される。全体的に見て、測定チューブ１の壁部５の合計壁厚は、結果として０．５ｍｍの壁部に、０．０５ｍｍの内部コーティングの厚さを加えたものとなる。
【００２５】
さらに、グラファイト繊維強化ＰＥＥＫの層は、図１に示すように、測定チューブ１の強化されるべき予め設定された点に適用される。これらの強化される点（強化点）２は、内部シリンダ３のようなコリオリス質量流量計の付加的な装置を装着したり、コリオリス質量流量計のハウジング４に測定チューブ１を固定したりするために使用されるものである。図１からわかるように、強化点２は、付加的に且つ機械的に加工され、螺旋状に延出する表面を達成する。
【００２６】
そして、測定チューブ１は、１００℃の温度で４時間焼き戻しされ、さらに６０℃の温度で４時間焼き戻しされる。
【００２７】
全体的にみて、６２０ｍｍの長さ、２５．４ｍｍの内部直径及び約２６．４ｍｍの外部直径を有するコリオリス質量流量計の計測チューブ１が達成され、寸法が記載されていないが、強化点２の外側の測定チューブ１の断面図として図２において概略的に示されるような構造を有する。壁部５への内部コーティング６及び壁部５自身の繊維強化ＰＥＥＫからなる個々の層の接着が、焼き戻しを介して実行される。測定チューブ１を流れる水を使用するテスト測定が、約１９２Ｈｚで測定チューブ１の第１のモードのための固有振動数を生じることによって、この方法において製造された測定チューブが、コリオリス質量流量計における使用に最適となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本願発明の好ましい実施例に係るコリオリス質量流量計の長手方向の概略断面図である。
【図２】図１に示された本願発明の好ましい実施例に係るコリオリス質量流量計の測定チューブの概略断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  測定チューブ
２  強化点
３  内部シリンダ
４  ハウジング
５  壁部
６  内部コーティング
【図１】
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【図２】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年3月3日(2006.3.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動が励起される測定チューブ（１）を有するコリオリス質量流量計において、前記測定チューブ（１）は、純ポリエーテルエーテルケトンからなる内部コーティング（６）を有する繊維強化ポリエーテルエーテルケトンを有することを特徴とするコリオリス質量流量計。