(57)【要約】  管（１４）中のプロセス流体の流量を測定するための挿入式渦流量計（１０）は、取り付けアセンブリ、分界バー及びセンサアセンブリを有する。取り付けアセンブリ（２２）は、管（１４）の側壁の開口（４４）に隣接するところで管（１４）の表面に取り付けられる。分界バー（２６）は、開口（４４）に通して挿入され、管（１４）の直径全体に延びる。分界バー（２６）は、センサアセンブリ（４６）によって分界バー（２６）の近位端に加えられる圧縮力により、分界バー（２６）が圧縮力によってセンサアセンブリ（４６）と管（１４）の反対側壁との間に保持されるような定位置に保持される。センサアセンブリ（４６）は、分界バー（２６）によって生じるプロセス流体中の渦に対応するピボット要素（２８）の動きを測定するように適合されている。センサアセンブリ（４６）は、測定された動きの周波数に基づいて体積流量を示す出力を発するように適合されている。
2007531893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管中のプロセス流体の流量を測定するための挿入式渦流量計であって、
流体を軸に沿って運ぶためのボアを取り囲む壁を有し、該壁が壁を完全に貫通する開口を有するものである導管と、
プロセス流体中に流れの乱れを誘発するために導管内に配置され、開口から口径に入り、導管の反対側壁まで延びる分界バーと、
分界バーに結合され、流体中の流れの乱れに応答して、流量を示す周波数で動くように適合された圧力負担要素と、
導管の開口に隣接するところに配置され、導管に結合され、分界バー及び圧力負担要素を定位置に固定するように適合された取り付け装置と、
を含む挿入式渦流量計。
【請求項２】
管の反対側壁に配置され、分界バーの遠位端と対面するサイズである補強要素をさらに含む、請求項１記載の挿入式渦流量計。
【請求項３】
取り付け装置が、
管の表面に固定された取り付けカラーと、
取り付けカラーに解放自在に取り付けられた取り付けカバーと、
をさらに含む、請求項１記載の挿入式渦流量計。
【請求項４】
取り付けカラーがねじ付き開口を有し、取り付けカバーがファスナ開口を有し、取り付けカバーが、ファスナ開口を貫通し、取り付けカラーのねじ付き開口に入るねじ付きファスナによって取り付けカラーに解放自在に取り付けられている、請求項３記載の挿入式渦流量計。
【請求項５】
圧力負担要素に結合され、圧力負担要素の動きを感知するように適合されたセンサをさらに含む、請求項１記載の挿入式渦流量計。
【請求項６】
センサが、感知した動きに基づいて出力を発するように適合されており、出力が体積流量を示す、請求項５記載の挿入式渦流量計。
【請求項７】
流体流量を測定するための平均化挿入式渦流量計であって、
流体を軸に沿って運ぶためのボアを取り囲む壁を有し、該壁が壁を完全に貫通する開口を有するものである導管と、
流体中に流れの乱れを生じさせるために、開口から延びてボアに入り、遠位端で導管の反対側壁と接触する分界バーと、
開口から延び、流体中の流れの乱れに応答して、流量を示す周波数で動くように適合された圧力負担要素と、
導管の開口に隣接するところに配置され、導管に付いて、分界バー及び圧力負担要素を定位置に保持するための取り付け装置と、
を含む流量計。
【請求項８】
取り付け装置が分界バーに対して圧縮力を加えて分界バーを反対側壁に当てて定位置に保持する、請求項７記載の流量計。
【請求項９】
取り付け装置が、
導管の湾曲に適合するように付形された端部を有する、開口に嵌るサイズの円柱形取り付けカラーと、
取り付けカラーの上に嵌るサイズであり、取り付けカバーに付くように適合された取り付けカバーと、
を含む、請求項７記載の流量計。
【請求項１０】
取り付け装置が導管に溶接されている、請求項７記載の流量計。
【請求項１１】
圧力負担要素の動きを感知するように適合された、圧力負担要素に結合された感知装置をさらに含む、請求項７記載の流量計。
【請求項１２】
感知された動きの周波数が流体流の体積流量の関数である、請求項１１記載の流量計。
【請求項１３】
圧力負担部材の動きを感知し、流量を示す出力を提供するための、圧力負担部材に結合されたセンサをさらに含む、請求項７記載の流量計。
【請求項１４】
センサの出力に基づいて流体の流量を計算するための処理回路をさらに含む、請求項７記載の流量計。
【請求項１５】
分界バー、圧力負担要素及びセンサハウジングが一体化した単一ユニットとして鋳造されている、請求項７記載の流量計。
【請求項１６】
流体温度を測定するための、管の表面に緊密結合された温度感知センサをさらに含む、請求項７記載の流量計。
【請求項１７】
圧力負担要素に結合されたセンサの出力及び温度センサによって測定された感知温度に基づいて流体の流量を計算するための処理回路をさらに含む、請求項１６記載の流量計。
【請求項１８】
流体圧力を測定するための、管の表面に緊密結合された圧力センサをさらに含む、請求項７記載の流量計。
【請求項１９】
導管の反対側壁に配置され、分界バーの遠位端を受けるサイズである補強要素をさらに含む、請求項７記載の流量計。
【請求項２０】
補強要素が反対側壁の表面の凹部である、請求項１８記載の流量計。
【請求項２１】
渦流量計を設置する方法であって、
流体を運ぶための管の壁に穴を機械加工する工程と、
穴に隣接するところで取り付けアセンブリを管の壁に取り付ける工程と、
渦流量計アセンブリを管の穴に挿入する工程と、
渦流量計アセンブリを取り付けアセンブリに解放自在に取り付けてアセンブリを管内で定位置に固定する工程と、
を含む方法。
【請求項２２】
取り付ける工程が、
取り付けアセンブリを管の壁に溶接することを含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
渦流量計アセンブリが、
穴に嵌るサイズであり、管の内径とほぼ等しい長さを有し、近位端に機械加工された空洞を有する分界バーと、
ピボット要素及びキャップを有し、ピボット要素が、分界バーの空洞内に嵌るサイズのものである圧力負担要素と、
圧力負担要素の動きを感知し、感知された動きにしたがって流量を示す出力を提供するための、圧力負担要素に物理的に接続された変換器と、
を含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２４】
挿入する工程が、
圧力負担要素のピボット要素を分界バーの空洞に挿入することと、
ピボット要素をセンサに接続することと、
分界バーを穴に通し、導管に入れて、分界バーの遠位端が導管の反対側壁と接触するように設置することと、
取り付けカバーを取り付けアセンブリに締め付けて分界バー及び圧力負担要素を管内の定位置に保持することと、
を含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２５】
取り付けカバーが分界バーに対して圧縮力を加えて分界バーを反対側壁に当てて保持する、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
挿入する工程が、
渦流量計を管の穴に通して、渦流量計の分界バーの遠位端が管の反対側壁と接触するように設置することを含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２７】
導管内の流体の流量を測定するための渦流量計の部品アセンブリであって、
導管の壁を貫通する穴に隣接するところで導管の表面に取り付けられた取り付け構造と、該取り付け構造に取り付けられた渦流量計と、を含み、
該渦流量計が、
導管のほぼ全直径に延びる分界バーと、
ピボット要素及びピボット要素に取り付けられたキャップを有し、前記ピボット要素が、流体内の流れの乱れに応答して、流量を示す周波数で動くものである圧力負担要素と、
ピボット部材の動きを感知するための、圧力負担要素に物理的に接続されたセンサを有する圧力センサアセンブリと、
を含み、取り付け構造が作動中に渦流量計を定位置に保持するものである部品アセンブリ。
【請求項２８】
取り付け構造が、
穴の周囲に嵌るサイズであり、実質的に円柱形を有し、ファスナを受けるサイズの開口を設けられている取り付けカラーと、
取り付けカラーの上に嵌るサイズであり、取り付けカラーの開口に対応するファスナ開口を有するカバーと、
カバーを取り付けカバーに締め付けるためのファスナと、
を含む、請求項２７記載の部品アセンブリ。
【請求項２９】
センサと圧力負担要素との間の接続が機械的である、請求項２７記載の部品アセンブリ。
【請求項３０】
取り付け構造が取り付けカラー及びカバーを含み、さらに、
カバーが取り付けカラーの上に配置されたとき、カバーがスペーサに載るように取り付けカラーの中に少なくとも部分的に嵌るサイズであるスペーサを含む、請求項２７記載の部品アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
本発明は、流体流に応答する流量計、たとえば分界渦流量計又はスワールメータに関する。特に、本発明は、大径の管とで使用するための挿入式渦流量計に関する。
【０００２】
一般に、流量計は、導管中の液体又は気体の流量を感知し、その流量を表す信号を発する。流体流を測定するための流量計の１種が渦流量計と呼ばれている。渦流量計は一般に、流体流内で動く渦によって生じるほぼ正弦方向の圧力変化を検出することによって流体流量を測定する。
【０００３】
一般に、渦流量計は、分界バー、ブラフ体又は渦発生体とも知られる障害物を含む。分界バーは流体流に挿入されて流れ場の不安定性を生じさせる。具体的には、分界バーは、流れを分界バーの周囲で二つの経路に分割して、その流れの速度に線形に比例する周波数で物体の交互の側から渦を流れさせる。
【０００４】
バーが流体流を分割すると、流体流の中に渦が発生する。これらの渦は分界渦と呼ばれることもある。分界渦は、分界バーをはさんで分界周波数で交互に生じる差圧を発生させる。この差圧が圧電センサによって電気信号に変換される。差圧又は電気信号の周波数は流体流の速度に比例する。
【０００５】
一般に、大きめのサイズの流体導管のための渦流量計は、一部には、標準的な渦流量計本体を製造するために必要な鋼又は他の材料の量の多さのせいで、差圧流量計又は挿入式流量計よりも非経済的になる傾向がある。特に、従来の渦流量計は通常、各端にフランジを有する管材及びその管材内の中心に配された渦流量計を有するプレハブユニットとして販売される。このようなプレハブ材は、多量の金属を含むため、製造に費用を要する。さらには、そのようなプレハブ材は、その重さのせいで、輸送にも費用がかさむ。最後に、従来の流量計は管と管との間に設置されなければならず、流量計を挿入するために管を切断すること又は最初に設置する時点で流量計を設置することを要する。
【０００６】
経済的に製造することができ、大径の管とで使用することができる渦流量計が要望される。また、管内を流れる流体を必ずしも止めることなく既存の配管系の中に設置することができる渦型流量計が要望される。
【０００７】
発明の概要
管中のプロセス流体の流量を測定するための挿入式渦流量計は、取り付けアセンブリ、分界バー及びセンサアセンブリを含む。取り付けアセンブリは、管の側壁の開口に隣接するところで管の表面に取り付けられる。分界バーは、開口に通して挿入され、管の直径全体に延びる。センサアセンブリは、分界バーに電気的に接続され、取り付けアセンブリを介して管に解放自在に取り付けられる。挿入式渦流量計の設置は、管の側壁に穴を穿孔すること、その穴に隣接するところで取り付けアセンブリを管に固定すること、分界バーを穴に通して挿入すること、及びセンサアセンブリを取り付けアセンブリに取り付けることを含む。
【０００８】
好ましい実施態様の詳細な説明
本発明は、挿入技術を使用することによって高額なコストの問題を解消する平均化挿入式渦流量計に関する。本発明では、渦流量計の分界バーが管全体を横断して延びて、平均化効果を生じさせる。一般的な挿入式流量計は、設置された状態では、一点測定速度値を管全体での流量と推定するため、不正確である。理論的には、このやり方は良好に作用するが、現実には、一点測定速度値は、この種の計器に当てはまる不確かさを倍以上に増大させる無数の問題を抱えている。管全体を横断して延びる計器を有することにより、挿入式渦流量計は、従来の計器本体の中の標準的な渦流量計と同等な精度を有する。
【０００９】
図１は、本発明の渦流量計の実施態様を示す。一般に、渦流量計アセンブリ１０は、導管１４内の流体流中の渦を感知する適切な機械的及び電気的要素を有する渦センサ１２を含む。渦センサ１２は、電子回路１８（仮想線で示す）に動作的又は電気的に（たとえばリード１６によって）結合されている。電子回路１８は、流量を示す電流ループ上で４〜２０mAの電流を発生させることができ、また、流体流量に比例する周波数を有する平方波出力（Ｆout）を生成することができる。あるいはまた、電子回路１８は、流量を表す信号をワイヤレスで制御室に伝送するためのワイヤレス変換器（図５Ｄに示す）を含むこともできる。
【００１０】
概して、本発明の渦流量計アセンブリ１０は、取り付けカラー２２及びカバー２４を有するハウジング２０、渦発生器、ブラフ体又は分界バー２６ならびに圧力負担要素２８（図２に示す）を含む。圧力負担要素２８は「ピボット要素」と呼ぶこともある。一般に、圧力負担要素２８は、分界バー２６によって生じる流体渦の圧力変動に応答して動く。
【００１１】
センサ１２は、好ましくは支柱（図３に示し、参照番号２９によって指す）への取り付けにより、圧力負担要素２８に結合されている。センサ１２は、支柱２９を介して圧力負担要素２８の動きを感知し、その動きを示す出力を提供する。動きの周波数は体積流量の関数であるため、出力は流量をも示す。
【００１２】
一般に、ハウジング２０は管１４に取り付けられ、分界バー２６は管１４の壁の開口に通して流体流の中に配置される。流体が分界バー２６を通過するとき、分界バー２６は、その流体を二つの流路に分割して、流量を示す周波数を有する分界渦を発生させる。この渦が圧力負担要素２８を渦の周波数で動かす。流量計１０の感知装置１２又は変換器が、分界渦に伴う圧力負担要素２８の動きを感知する。
【００１３】
図１では、渦流量計アセンブリ１０は、管１４に取り付けられた状態で示されている。流量計アセンブリ１０は、管１４の壁の開口（図３に示す）に通して挿入され、管１４の内径（ｄ）の全幅に延びる分界バー２６を有している。流量計アセンブリ１０は取り付けカラー２２を含み、このカラーは、溶接又は他の方法により、開口（図３に示す）の周囲で管１４の外壁３０に取り付けられている。圧力負担要素２８（図２に示す）が分界バー２６の近位端３４の空洞の中に配置されている。分界バー２６の遠位端３６は、管１４の、開口とは反対側の面で管１４の内壁と接触している。
【００１４】
一つの実施態様では、感知装置１２は圧力負担要素２８と機械的に接続されている。リード１６を感知装置１２から取り付けカバー２４の外まで延ばし、処理電子部品又は電子回路１８に接続してもよい。
【００１５】
取り付けカバー２４は取り付けカラー２２の上に配置され、取り付けカバー２４を定位置に固定するためにファスナ３８が使用されている。スペーサ要素４０を使用して、取り付けカバー２４が取り付けカラー２２の上に締め付けられたとき、取り付けカラー２２内に配置される感知装置１２のためのセンサハウジングを定位置に保持してもよい。
【００１６】
一般に、取り付けカラー２２は管１４の壁の開口を包囲する。取り付けカラー２２の管側端は一般に、管１４の湾曲に適合するように付形された面を有している。取り付けカラー２２が、開口の周囲ではなく開口の中に延びるならば、その面は、管１４の内径の湾曲に適合するように付形されていてもよい。一般に、取り付けカラー２２は管１４の外面に溶接される。
【００１７】
取り付けカラー２２の、管１４とは反対側の端部には、ファスナ３８を受けるためのファスナ開口（図３に示す）が設けられている。このようにして、カバー２４を取り付けカラー２２に解放自在に取り付けることができる。
【００１８】
一般に、感知装置１２は圧力負担部品２８に結合され、この部品が、分界バー２６の近位端３４の空洞３２に挿入される。感知装置１２は、分界バー２６に対する圧力負担要素２８の動きを感知する。圧力負担要素２８は、バー２６の両側で形成される流れの渦の周波数に対して動き、感知装置１２がその圧力負担要素の動きを測定する。感知装置１２は、流体の流量に相関する圧力負担要素の動きを示す出力を発する。
【００１９】
分界バー又はブラフ体は、いかなる公知の形状であってもよい。分界バーの好ましい実施態様は、全体を引用例として本明細書に取り込む米国特許第４，４６４，９３９号で教示されている。
【００２０】
図２は、使用現場での本発明の渦流量計アセンブリ１０の断面図を示す。図示するように、分界バー２６は管１４の内径（ｄ）の全長に延びている。分界バー２６の近位端３４に加工された空洞３２が圧力負担要素２８を受けている。取り付けカラー２２が管１４の外面３０に固定されている。感知要素１２及びキャップ４２の一部が取り付けカラー２２内に配置されている。感知要素１２と取り付けカバー２４との間にスペーサ４０が示されている。取り付けカバー２４は、スペーサ４０の上に配置されて取り付けカラー２２にかぶせられ、ファスナ３８によって取り付けカバー２２に取り付けられている。
【００２１】
一般に、取り付けカラー２２は、ファスナ３８を締め付けることによって取り付けカバー２４によって加えられる圧力を介してセンサハウジング（図３に示し、参照番号４６によって指す）及び分界バー２６を定位置に保持する。
【００２２】
一般に、図示する実施態様の取り付けカラー２２は、外径及び内径を有する円柱形要素である。内径は、スペーサ４０、センサ１２及び圧力負担要素２８のキャップ４２を受けるサイズである。さらには、分界バー２６は一般に、取り付けカラー２２（すでに管１４に取り付けられている）に挿入され、管１４の開口に通される。
【００２３】
当業者には、本発明が、必要な取り付けを行うためにフランジ要素を有する管材全体を要することなく、渦流量計アセンブリ１０の取り付けを可能にするということが理解されよう。一般に、流量計アセンブリ１０を構成する構成要素は、個々の部品として製造、販売することもできるし、管１４の開口に挿入するための完全なアセンブリとして製造、販売することもできるということが理解されよう。エンドユーザが、開口を穿孔し、取り付けカラー２２を取り付け、分界バー２６をそれに取り付けたセンサ１２とともに取り付けカラー２２に挿入し、開口に通すことができる。また、当業者には、いかなる数の技術及び／又は取り付け手段によって本発明の流量計アセンブリ１０を管に取り付けてもよいということが理解されよう。たとえば、本発明の実施態様の流量計アセンブリは、引用例として本明細書に取り込む米国特許第４，６３３，７１３号に記載の「インサート／リトラクト機構」を使用して管に取り付けることができる。さらに、本発明の実施態様は、引用例として本明細書に取り込む米国特許第４，７１７，１５９号の方法及び装置を使用して管に取り付けることができる。設置方法の一つの可能な実施態様が図４に関して記載されている。
【００２４】
次に図３を参照すると、流量計アセンブリ１０の実施態様が分解図で示されている。先に論じたように、管１４の壁の全厚さ（τ）に延びる開口４４が管１４の表面３０に設けられている。開口４４の周囲に嵌るサイズである取り付けカラー２２が設けられている。取り付けカラー２２は一般にリング形又は円柱形の要素である。取り付けカラーの内径は、渦分界バー３６、主圧力負担要素２８、センサ１２ならびに場合によってはセンサハウジング４６及びスペーサ４０を受けるサイズである。一般に、センサ装置１２は、ハウジング１２の内側に配置され、圧力負担要素２８に固定される。そして、リード１６（シールドされている）によって感知装置１２を処理電子部品１８に接続することができる。
【００２５】
この実施態様では、取り付けカラー２２にはファスナ開口４８が設けられて、取り付けカバー２４に設けられたカバー開口４９を通過し、取り付けカラー２２に設けられたファスナ開口４８に入るファスナ３８を受けるようになっている。
【００２６】
この実施態様では、分界バー２６は、圧力負担要素２８を受けるサイズの機械加工された空洞３２又は溝を有している。シール５０を空洞３２の壁と圧力負担要素２８との間に配置して締り嵌めを提供することもできる。
【００２７】
圧力負担要素２８は、ピボット要素３１、キャップ４２及び支柱２９を含む。支柱２９は感知装置１２に機械的に接続されている。具体的なアセンブリ１０のサイズ及び構造に依存して、センサハウジング４６への溶接を容易にするための溝５４をキャップ４２の周縁に設けてもよい。
【００２８】
センサ１２は、センサハウジング４６の中に配置することができる。一般に、このようなセンサハウジング４６は、取り付けカラー２２内に嵌るサイズである。センサハウジング４６の下縁５６は、管１４の内壁の湾曲に適合するように加工することができる。さらには、センサハウジング４６の外面には、スペーサの下縁と対面するための棚状部又はリップ５８を設けることもできる。最後に、内側リング又はリップ６０（仮想線で示す）をセンサハウジング４６の内面に設けて、圧力負担要素２８のキャップ４２の下面と嵌合させることができる。
【００２９】
リングシール６２を使用して、それをリップ６０の上に配置することにより、管１４内の流体流とセンサ１２との間に流体シールを提供することができる。代替態様では、リングシール６２は、取り付けカラー２２の内側リップ（図示せず）の上に設けられる。
【００３０】
スペーサ４０がセンサハウジング４６の外側リッジ５８と対面して、取り付けカバー２４からシールに加わる圧力をセンサハウジングと流体流との間で平行移動させる。カバー２４によってスペーサ４０に対して加えられる圧力がセンサハウジング４６及び分界バー２６の位置を維持する。スペーサ４０は一般に、取り付けカラー２２の内径の中かつセンサハウジング４６の少なくとも一部分の外径の周囲に嵌るサイズである。一般に、スペーサ４０は、センサハウジング４６のリッジ５８を押すように配置される。
【００３１】
図３に示す種々の要素は、単一のプレハブアセンブリとして挿入のために提供することもできる。たとえば、分界バー２６、主圧力要素２８、キャップ４２ならびに圧力センサ１２及び圧力センサハウジング４６は、単一ユニットとして提供することができる。分界バー２６、センサハウジング４６及び圧力負担要素２８は、単一部品として鋳造することもできる。取り付けカラー２２及びカバー２４は、単一ユニットとは別に販売して、ユニットを管１４に取り付ける方法に関して顧客が自らの選択を行うことを可能にしてもよい。あるいはまた、部品すべてをいっしょに販売してもよい。
【００３２】
図４は、本発明の設置に関する簡略化流れ図を示す。まず、管の表面に穴を穿孔する（ステップ４１０）。一般に、穴又は開口４４は、管１４の厚さ（τ）全体に延びて、管１４内の流体流へのアクセスを可能にする。取り付けカラー２２（又はフランジもしくはブラケット）を管開口４４の周囲で管１４に取り付ける（ステップ４２０）。一般に、取り付けカラー２２は、渦流量計アセンブリを取り付けカラー２２に挿入し、管１４の開口４４に通すことを可能にするサイズの内径を有するリング形である。そして、渦流量計アセンブリを取り付けカラー２２に挿入し、開口４４に通して、分界バー２６が管１４の全直径（ｄ）に延びて管１４の反対側内面に達するように管１４に挿入する（ステップ４３０）。
【００３３】
最後に、取り付けカラー２２のスペーサ要素４０及びカバー２４をファスナ３８で定位置に固定して部品を定位置に保持する（４４０）。
【００３４】
図５Ａに示すように、取り付けカラー２２は、比較的低い側面を有するように製造することができ、カバー２４は、比較的高い側面を有するように製造することができる。この実施態様では、取り付けカラー２２は管１４に溶接されている（取り付けカラー／管の溶着箇所を参照番号６４によって指す）。そして、カバー２４を、先の図に関して論じたように取り付けカラーに取り付けることもできるし、取り付けカラーに溶接することもできる（カバー／カラー溶着箇所を参照番号６６によって指す）。リード１６がカバー２４から外に延ばし、さらなる処理回路１８（図１に示す）に取り付けてもよい。
【００３５】
図５Ｂに示すように、フランジ要素６８を使用して流量計アセンブリを管１４に取り付けることができる。この実施態様では、流量計アセンブリは、分界バー２６、圧力負担要素２８、センサ１２及びリード１６を含む。図示するように、フランジ要素６８は円形であるが、フランジ要素６８は、開口の周囲に嵌るいかなる形状又はサイズであってもよい。分界バー２６（仮想線で示す）は管の直径全体に延び、リード１６は感知要素（図示せず）からカバー２４を通って外に延びている。センサのサイズ及び管１４の壁の厚さによっては、取り付けられるアセンブリ内に処理電子部品１８（図１に示す）を配置するのに十分な空間が得られないおそれもある。したがって、特定の状況では、リード１６を感知装置１２から延ばし、漂遊容量に対してシールドする必要があるかもしれない。すると、処理電子部品１８は、管１４の外側に取り付けることもできるし、センサアセンブリから離れた場所で接続することもできる。
【００３６】
図５Ｃに示すように、ゲージ又はダイヤル７０がカバー２４の外面に取り付けられて、測定された渦周波数を表すユーザフレンドリーな表示を提供する。この実施態様では、処理回路１８及びセンサ要素１２を渦流量計アセンブリ１０のハウジング２０内に配置してもよく、表示装置は、流体流速を示すように適合させることができる。
【００３７】
図５Ｄは、流量計アセンブリ１０のカバー２４に取り付けられたワイヤレス送信機７２を含む本発明のもう一つの代替態様を示す。この実施態様では、リード１６が、圧力負担要素２８（図示せず）の動きを感知するセンサ１２（図示せず）から延びている。処理回路１８をハウジング２０内又はハウジング２０のカバー２４の上に配置して、感知されたデータを処理し、そのデータを制御中枢（図示せず）にワイヤレスで伝送することもできる。ワイヤレス送信機７２はまた、ワイヤレス信号７６の送受信を容易にするための外部アンテナ７４を含むこともできる。最後に、この実施態様では、取り付けカラー２２は管１４に溶接される（取り付けカラー／管溶着箇所を参照番号６４によって指す）。
【００３８】
次に図６Ａを参照すると、管１４の直径（ｄ）のサイズに応じて、特に高い流量を有する大きめの管の場合、分界バーを遠位端３６で支持する必要があるかもしれない。図示するように、流量計アセンブリ１０は管１４の開口に通して挿入される。取り付けカラー２２は溶接６４によって管の表面に固定される。主圧力負担部品２８は、分界バー２６の近位端３４で空洞３２の中に延びている。担持要素２８はキャップ４２に取り付けられ、このキャップはセンサハウジング４６及びスペーサ４０によって定位置に保持され、センサハウジング及びスペーサは逆にカバー２４によって抑えられている。カバー２４は、ねじ、ボルト、リベット又は他のタイプのファスナであってもよいファスナ３８によって取り付けカバー２２に取り付けられている。この実施態様では、分界バー２６は、管１４の全直径（ｄ）に延び、管１４の内壁の凹部７８に入る。一般に、分界バー２６の遠位端３６のための補強要素は、管の壁の内側の開口４４にほぼ対向する位置に配されるべきである。この実施態様では、補強要素は凹部７８であり、凹部は、好ましくは、管１４中、開口４４に対向する位置に配されている。
【００３９】
管１４の凹部７８の拡大図が図６Ｂに示す。具体的には、凹部７８は、管１４の壁の、開口４４とは正反対側の内面に機械加工されている。凹部７８は、分界バー２６の遠位端３６を受けるサイズである。
【００４０】
図７は、分界バー２６を支持するための補強要素８０の代替態様を示す。図示するように、補強要素８０は、分界バー２６の遠位端３６のすぐ後（流れの方向に対して）にある、管１４の内壁面の切込み又は出っ張りである。補強要素８０は分界バー２６を曲げモーメントに対して支持する。他の補強要素、たとえば分界バー２６の遠位端の突出を受けるサイズのディンプルもまた考えられる（たとえば、引用例として本明細書に取り込む米国特許第４，７１７，１５９号の参照番号４６及び対応する記載を参照）。
【００４１】
図８Ａ及び８Ｂに示すように、管１４の内面の、開口４４とは反対側の壁に切込み又はリッジ８２が機械加工されている。リッジ８２は、流体流の中に延び、分界バー２６中の対応する凹部８４と適合するサイズである。分界バー２６が正しく配置されると、凹部８４がリッジ８２と嵌合して分界バー２６の遠位端３６のための支持を提供する。
【００４２】
図９Ａ〜９Ｄには、支持又は補強要素の代替態様が示されている。この実施態様では、支持要素８６は、管１４の内壁の表面から流体流の中に延びている。支持要素８６は、分界バー２６の遠位端３６を受けるために湾曲又は「カップ形」を有している。
【００４３】
図９Ｂに示すように、分界バーは、流れ面９０を有するヘッド部８８、ヘッド部８８と一体であり、ヘッド部のすぐ下流にある中間本体部９２及び中間本体部９２のすぐ下流にあり、中間本体部９２と一体であるテール部９４を含む三つの別個の部分に分割されている。図示するように、支持要素８６は、分界バー２６のテール部９４をその遠位端３４に沿って取り囲んでいる。流体流動方向は、参照番号９６によって示す矢印によって示され、分界バー２６によって生じる渦は、参照番号９８によって示されている。
【００４４】
図９Ｃは、支持要素８６の湾曲区域内で定位置にある分界バー２６を示す。支持要素８６が管１４の表面から延び、分界バー２６の遠位端３６を包み込んでいる。
【００４５】
図９Ｄは、分界バー２６が支持要素８６の湾曲内で管１４の表面まで延びる様子を示す。分界バー２６の遠位端３６の、湾曲した支持要素８６内にある部分は、支持要素８６の陰で仮想線で示されている。
【００４６】
一般に、圧力負担要素又は主圧力負担部品２８は、欧州圧力器具指示９７／２３／ＥＣにしたがって、カテゴリII、III又はIV圧力付属品として分類される。圧力負担要素の両側は同一に機械加工されている。
【００４７】
一般に、本発明の挿入式渦流量計は、大きめの径の管、たとえば１２インチ以上の管に対して作用するように設計されている。本発明は、より小さな管と共に使用することもできるが、一般に、そうすることの費用の利点は小さすぎ、小さめの管との設置処理は、具体的な具現態様によっては、効率が劣るかもしれない。換言するならば、小さめの径の管では、挿入式渦流量計は、経済的でもないし望ましくもないかもしれない。しかし、サイズによっては、特に大きめのサイズ、たとえば６インチ以上の径を有する管とでは、本発明は、部品の材料における有意な費用節約を提供する。具体的には、標準的な渦流量計本体に使われる多量の鋼を本発明の挿入式渦流量計の小さめのアセンブリで置き換えることができる。
【００４８】
一般に、本発明の渦流量計は、上記のように又は現在Annubar流量計が設置される方法のいずれかで設置することができる。したがって、渦流量計は、管に取り付けられた簡単なフランジを使用して設置することもできるし、先に論じたように取り付けリング又はカラーを使用して設置することもできるし、取り付け装置又はアセンブリを使用して設置することもできる。適当な取り付けアセンブリとしては、引用例として本明細書に取り込む米国特許第４，７１７，１５９号に示すPAK-LOKシステム、米国特許第４，６３３，７１３号に示すフロータップ法又は他の類似の管取り付けシステムもしくは技術がある。
【００４９】
一般に、本挿入式渦流量計アセンブリは従来技術の高額な費用の問題を解消する。挿入技術を使用することにより、本発明は、二つの大きなフランジ及び計器本体を一つのより小さなアセンブリに代える。
【００５０】
すべての挿入式計器は、２本の管材の間に取り付けられる二つのフランジ及び計器本体を有しない費用の利点を有する。一部には、フランジ及び計器本体は大きめの管サイズの場合により多くの金属を要し、それにより単位原価が増すので、この費用の利点によって、大きめの管サイズ用途の場合に挿入式計器が望ましいことの説明となる。他のタイプの計器に対する本発明の設計の利点は、管の全直径を横切って延びる渦分界バーの平均化効果が、挿入式渦流量計を従来の計器本体中の渦流量計と同等なくらい正確にするということである。
【００５１】
最後に、本発明の渦流量計アセンブリ１０は、非常に簡単に拡大縮小することができる。アセンブリを別個の構成要素として機械加工することにより、部品を必要に応じて交換又は置換することができる。より重要なことには、挿入式渦流量計のサイズ増は、より大きな分界バー２６を加工するだけでよい。他の構成要素は、ほとんど変更を加えることなく、他のサイズのバーとで使用することができる。重要なことには、これは、直径約４インチ〜２４インチ以上の管の広い範囲のラインサイズで、調節をほとんど又は全く加えることなく、同じ部品構成を一定の拡大縮小率で製造することを可能にする。したがって、本発明の渦流量計アセンブリ１０は、標準的な計器本体渦流量計に対する、拡大縮小可能な効率的で費用効果的な代替を提供する。
【００５２】
好ましい実施態様を参照しながら本発明を説明したが、当業者は、本発明の本質及び範囲を逸することなく、形態及び詳細の変更を加えることができることを認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明にしたがって製造されたブラフ体又は分界バーを使用する渦流量計を有する、流体流を運ぶ管の断面図である。
【図２】図１の２−２線から見た断面図である。
【図３】本発明の渦流量計の分解斜視図である。
【図４】図１の渦流量計を設置する過程の簡略化流れ図である。
【図５Ａ】現場における渦流量計アセンブリの様々な構成の平面図を示す、様々な実施態様を示す図である。
【図５Ｂ】現場における渦流量計アセンブリの様々な構成の平面図を示す、様々な実施態様を示す図である。
【図５Ｃ】現場における渦流量計アセンブリの様々な構成の平面図を示す、様々な実施態様を示す図である。
【図５Ｄ】現場における渦流量計アセンブリの様々な構成の平面図を示す、様々な実施態様を示す図である。
【図６Ａ】管の内壁の、挿入口とは反対側にある補強要素を示す、図１の２−２線から見た断面図である。
【図６Ｂ】管の内壁の、挿入口とは反対側にある補強要素を示す、図１の２−２線から見た断面図である。
【図７】渦流量計アセンブリの分界バーを支持するための補強要素の代替態様を示す図である。
【図８Ａ】渦流量計アセンブリの分界バーを支持するための補強要素の代替態様を示す図である。
【図８Ｂ】渦流量計アセンブリの分界バーを支持するための補強要素の代替態様を示す図である。
【図９Ａ】渦流量計アセンブリの分界バーを支持するための補強要素の代替態様を示す図である。
【図９Ｂ】渦流量計アセンブリの分界バーを支持するための補強要素の代替態様を示す図である。
【図９Ｃ】渦流量計アセンブリの分界バーを支持するための補強要素の代替態様を示す図である。
【図９Ｄ】渦流量計アセンブリの分界バーを支持するための補強要素の代替態様を示す図である。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【国際調査報告】
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