(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の金属で形成された直線状流管（１０１）を有するコリオリ流量計を製造する方法（１０００）であって、
上記直線状流管（１０１）の縦方向の軸に実質的に平行に向いていて上記直線状流管（１０１）の一部を包囲するバランスバー（１０２）に上記直線状流管を接合して上記直線状流管（１０１）と上記バランスバー（１０２）とが流管組立体（１５０）を形成する（２００１）とともに上記バランスバー（１０２）の各端部の近くにおいて上記流管組立体（１５０）の各端部に上記第１の金属及び上記第２の金属の両方と実質的に類似した特性を有する金属で形成されたケース連結部（１１１）を取り付ける（２００２）ステップ（１００１）と、
駆動系（１０４）及び検出器（１０５−１０５′）を上記直線状流管（１０１）及び上記バランスバー（１０２）に設置するステップ（１００２）と、
上記第１の金属と異なる第２の金属で形成されたケーシング（１０３）の開口に上記流管組立体（１５０）を挿入するステップ（１００３）と、
局所的加熱を用いて上記流管組立体（１５０）の各端部を上記ケーシング（１０３）の少なくとも２つの点に取り付けるステップ（１００４）であって、上記ケーシング（１０３）の各端部において、上記ケーシング（１０３）の内面にあって各々上記ケース連結部（１１１）を形成する金属と実質的に類似した特性を有する金属で形成された挿入部に上記ケース連結部（１１１）を連結するステップ（３００２）を含む上記ステップ（１００４）と、
を含むことを特徴とするコリオリ流量計を製造する方法。
【請求項２】
各々の上記ケース連結部（１１１）を取り付けるステップが上記流管組立体（１５０）を形成するように各々の上記ケース連結部（１１１）と上記バランスバー（１０２）とを上記直線状流管（１０１）に真空ろう付けするステップ（３００４）からなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各々の上記ケース連結部（１１１）を上記ケース連結部（１１１）を形成する金属に実質的に類似した特性を有する金属で形成された挿入部に取り付ける上記ステップ（３００２）が上記ケーシング（１０３）の上記各端部において上記ケーシング（１０３）の上記内面でブラケット（１３３）に各々の上記ケース連結部（１１１）を溶接するステップからなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
上記流管組立体（１５０）の各端部を取り付けるステップ（１００４）が上記直線状流管（１０１）の各端部を第２の金属からなるケース端部（１３２）に接合するステップからなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
上記流管組立体（１５０）の各端部を取り付けるステップが上記直線状流管（１０１）が通り抜けて突出する開口を有する各々のケース端部（１３２）を上記ケーシング（１０３）の開口（１３４）の各端部に取り付けて上記ケーシング（１０３）を包囲するようにするステップ（３００３）をさらに含むようにしたことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
各々の上記ケース端部（１３２）を取り付けるステップ（３００３）が各々の上記ケース端部（１３２）を上記ケーシング（１０３）に溶接するステップからなることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
上記ケース端部（１３２）を取り付けるステップ（３００３）が各々の上記ケース端部（１３２）を上記ケーシング（１０３）に溶接する前に各々の上記ケース端部を所定位置に仮付けするステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
各々の上記ケース端部（１３２）を上記開口（１３４）の各端部に取り付けるステップが
上記ケース端部（１３２）にろう付け材料を挿入することと、
上記直線状流管（１０１）を上記ケース端部（１３２）に誘導ろう付けすることと、
の各ステップからなることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項９】
各々の上記ケース端部（１３２）を上記開口の各端部に取り付けるステップが
上記バランスバー（１０２）の上記直線状流管（１０１）への取り付けに応じて上記第１の金属または上記第２の金属のいずれかと実質的に同様な特性を有する中間片を上記直線状流管（１０１）に真空ろう付けすることと、
上記中間片を上記ケース端部（１３２）に詰め込み溶接することと、
の各ステップからなることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
上記流管組立体（１５０）を上記ケーシング（１０３）の開口（１３４）内に挿入するのに応じて上記駆動源（１０４）、ピックオフ検出器（１０５−１０５′）及び温度検出器（１０６）に接続された導線を上記ケース（１０３）に備えられた導線に接続するステップ（３０００）をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
上記流管組立体（１５０）を上記ケーシング（１０３）に収容するステップ（１００５）をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
上記流管組立体（１５０）を収容するのに応じて上記ケーシング（１０３）のアクセス開口を密封するステップ（４００１）をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
上記ケーシング（１０３）の構造的一体性を試験するために上記アクセス開口を密封するのに応じて空気圧試験を行うステップ（４００２）をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
上記空気圧試験の完了に応じて空気圧アクセス開口を密封するステップ（４００３）をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
上記ケーシング（１０３）を薄板で包囲するステップ（４００４）をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
上記ケーシング（１０３）を薄板で包囲するステップが
上記薄板の第１の側を縦方向に上記薄板の第２の側に溶接することと、
上記薄板の各端部の周囲をケース端部（１３２）に溶接することと、
の各ステップからなることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
上記流管組立体（１５０）の各端部を上記ケーシング（１０３）の少なくとも２つの点に取り付けるのに応じて上記ケーシング（１０３）及び上記直線状流管（１０１）の各端部にプロセス連結部（１２０−１２０′）を取り付けるステップ（１００６）をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
上記直線状流管（１０１）の各端部をプロセス連結部の開口内に挿入することと、
上記直線状流管（１０１）の各端部を各々の上記プロセス連結部の部分に溶接することと、
各々の上記プロセス連結部をケース端部（１３２）に接合することと、
の各ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は直線形状を有する流管を有するコリオリ流量計を組立てるためのシステムに関する。より詳細には、本発明は、異なる特性を有する金属で形成された部分を、組立ての際に構造体に加わる応力の大きさを減少させるようにして接合する組立てシステムに関する。さらに詳細には、本発明は、第１の金属で形成された流管を異なる金属で形成されたケーシングに収容し、流管の各々の側における少なくとも２つの点でケーシングに取り付けるための組立てシステムに関する。
【０００２】
【技術的問題点】
１９８５年１月１日にＪ・Ｅ・スミスに与えられた米国特許第４４９１０２５号及び１９８２年２月１１日にＪ・Ｅ・スミスに与えられた再発行特許第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による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本またはそれより多くの曲線状または直線状の管を有する。コリオリ質量流量計における各々の流管は１組の固有振動モードを有し、これは単純な曲げ、捩れ、放射状のモード、あるいは結合型のものとなろう。各々の流管はこれらの固有モードの１つで共振振動するように駆動される。振動する物質が充満した系の固有振動モードは部分的には、流管と流管内物質との結合した質量によって決定される。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。それから物質は１本または複数本の流管を通るように向けられ、流量計から出口側に連結された配管へ流出する。
【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。流量計を通って流れる物質がない時に、流管に沿った全ての点は同じ位相で振動する。物質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った位相を有するようにされる。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。流管の２つの異なる点における検出器が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。検出器が受け取るこの２つの信号の位相差が時間の単位で計算される。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物質の質量流量に比例する。
【０００４】
１本の直線状流管を有するコリオリ流量計は２本の曲線形状の流管を有する流量計に対していくつかの利点を有する。直管型流量計の１つの利点は、１本だけの流管はより大きい容積の流路となるより大きい直径を有することである。より大きい容積を有する流路により詰まることが減少し、流量計に入り流れる物質の圧力低下が少なくなり、流管の清掃が容易になる。第２の利点は流管が直線状であることである。直線状の流管は流管の清掃が容易になり、正確に向けられると流管の自然排出が可能になる。
【０００５】
しかしながら、直線状流管を有するコリオリ流量計の設計はこのような流量計を製造する際の多くの問題を生ずる。このようなコリオリ流量計の例が欧州特許第７５９５４２Ａ１号及び米国特許第５８５００３９号に開示されている。第１の問題は、流管が構造的支持のために流管を収容するケーシングに取り付けられなければならないことである。直線状流管をケーシングに取り付けることに関する１つの特殊な問題は、流管及びケーシングの異なる部分が異なる金属で形成されることである。理想的には、流量計の全ての部分は同じ材料で形成され種々の部分の接合が単純化されよう。しかしながら、これらの部分を、チタン、ハステロイ（商標名）、あるいはジルコニウムのような金属で形成する経費からすれば、ある部分はより経費の少ない材料で形成されることが指示される。典型的には、プロセス材料と接触しないケーシングのような部分は流管を形成するために用いられる金属より経費の少ない金属で形成される。時には、安価な金属で形成された部分は、衛生的な面を与え、ケーシングの腐食に対する保護のために、他の材料で形成された薄板で被覆されよう。
【０００６】
異なる金属は異なる特性を有するが、そのために溶接のような従来の方法で金属を接合するのが困難になろう。例えば、流管がチタンで形成され、ケーシングの端部がステンレス鋼で形成されよう。チタンの熱膨張係数は５．３ミクロン／インチ゜Ｆ、すなわち５．３ミクロン／（２．５４＊（ｘ°Ｆ−３２）＊５／９）ｃｍ°Ｃ（ここでｘ°Ｆは華氏温度）であり、ステンレス鋼の熱膨張係数は９．６ミクロン／゜Ｆ、すなわち９．６ミクロン（２．５４／＊（ｘ°Ｆ−３２）＊５／９）ｃｍ°Ｃ（ここでｘ°Ｆは華氏温度）である。この熱膨張係数の相違によりこの相違の影響を制限するためにろう付け要素への急速で局所的な加熱を用いるのが望ましくなる。
【０００７】
直線状流管をケーシングに連結することにおける第２の問題は流管に連結された電子的部分である。電子的部分は駆動源、ピックオフ及び温度検出器を含む。これらの電子的部分は流管とハウジングとを接合する前に流管及びバランスバーに設置されなければならない。流管とケーシングとを接合するために高温の接合工程が用いられると、高い温度により電子的部分は破壊されたり損傷を受けたりするであろう。
【０００８】
上述の問題を解決する組立てシステムは経済的でなければならない。組立てシステムが製造経費を増大させると、流量計は製造経費が高すぎることになり、経費のために販売できなくなろう。
【０００９】
欧州特許第７５９５４２Ａ１号は内部に流体が流れるようにした内側の流管と、その上に同軸状に配置されたカウンタバランス管とからなり、カウンタバランス管にその横方向の固有振動数と流管の横方向の固有振動数とを同等化するための錘が設けられた二重管部分を共振振動させることにより安定性が増大した流体の質量流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の支持手段を有し、内側の流管は直径が大きくなるように延び外側のハウジングのそれぞれの連結フランジに支持された端部を有している。流管はさらにその端部近くの部分において、振動の方向に平行な平面を有し外側のハウジング内で振動の方向に垂直な二重管部分の半径方向に延びるそれぞれの矩形の板ばねに支持されている。かくして流管は、軸方向に可動であるが半径方向に拘束されていて安定した振動と質量流量の正確な測定を可能にする振動の節点となる４つの安定点において支持されている。
【００１０】
欧州特許第８４９５６８Ａ１号は管路内に嵌合した測定装置を開示している。動作時に、測定される流体が装置内に流れる。この装置は縦方向の軸と入口側端部及び出口側端部とを有する１本の直線状測定管を備えている。入口側端部と出口側端部とにキャリアが取り付けられている。長く、重い線がキャリアから管の縦方向の軸に平行に、これに合致せずに進む。この装置はまた入口側端部と出口側端部との中間に取り付けられたジブないしブーム状の質量体を有している。動作時に質量体により流管が第１の基本振動モード、またはより高い振動数の第２の基本モードで振動する。励振装置により流管が常に第２のモードで振動するように設定される。励振装置は入口側端部と出口側端部との中間のいずれかの位置に配置されている。管の入口側端部及び出口側端部の各々に検出器が設けられている。各々の検出器はそれぞれ入口側端部または出口側端部から同じ距離に配置されている。
【００１１】
欧州特許第７３３８８６Ａ２号は、少なくとも１本の測定管と、測定管の両端に連結された支持機構と、測定管の振動を検出するための少なくとも２つの検出器の位置で測定管に振動を与える振動発生源と、測定管に測定すべき流体を導く入口管路と、測定管から流体を放出する出口管路とを収容するハウジングを含むコリオリ質量流量計を開示している。測定管にコリオリ流量計振動が与えられ、それによって測定管内を流れる流体にコリオリ力が発生する。コリオリ力は流体の流量の測定に用いられる。コリオリ振動は支持機構の主固有振動数より高い、慣性制御領域の振動数を有する。この質量流量計は単純な構造で、軽量であり、外部への振動エネルギーの漏れが少なくなり、高い機械的Ｑ値を有する。
【００１２】
【解決策】
上述の、また他の問題は本発明の組立てシステムによって解決され、技術的進歩がなされる。本発明の組立てシステムは直管型コリオリ流量計を組立てるための経費の少ない方法である。本発明のシステムは熱膨張の影響を少なくして電子的装置の損傷を防止するように局所的な方法で部分間のろう付けを行う。
【００１３】
本発明の組立てシステムにおいて、直線状流管を有するコリオリ流量計が以下のようにして組立てられて流管組立体を形成する。この工程は、第１の金属で形成された直線状流管を、直線状流管の縦方向軸に実質的に平行に向いていて直線状流管の一部分を取り囲むバランスバーに接合することから始まる。好ましい実施例において、バランスバーは流管の第１の金属と実質的に同じ特性を有する金属で形成され、バランスバーの端部は流管に真空ろう付けされる。
【００１４】
流管とバランスバーとが接合されて流管組立体を形成した後に、流管組立体に駆動システム及び検出器が設置される。それから流管組立体がケーシングに挿入される。ケーシングは第１の金属と異なる特性を有する第２の金属で形成されている。それから流管組立体の各々の端部が急速で局所的な加熱を用いてケーシングの内側の少なくとも２つの点に接合される。流管組立体がケーシングに接合される各々の点は異なる金属で容易になされなければならない。
【００１５】
流管組立体の端部は以下のようにして少なくとも２つの点の一方に連結される。ケース連結部が上記直線状流管及びバランスバーの両側に取り付けられる。これらのケース連結部は、バランスバーが流管に接合されるのと同時に、流管組立体に真空ろう付けされよう。さらに、直線状流管とバランスバーとが接合された後にケース連結部が流管に接合されよう。ケース連結部はバランスバー及び流管から突出する部材である。ケース連結部は第１の金属及び第２の金属の両方と実質的に同様な特性を有する金属で形成される。これによりケース連結リンクが流管組立体にろう付けされケーシングに溶接されるようになる。好ましい実施例において、ケース連結部はバランスバー及び流管の端部に真空ろう付けされる。
【００１６】
流管組立体がケーシングに挿入された後に、ケース連結部はケーシングの内面のブラケットに取り付けられる。ブラケットはケーシングの両側における突起部である。ブラケットはケース連結部の金属と実質的に同様な特性を有する金属で形成される。好ましい実施例において、ケース連結部及びブラケットは従来の方法により一体的に溶接される。
【００１７】
流管組立体がケーシング内に挿入された後にまた、バランスバー及び流管上の駆動源、検出器及び温度検出器がケーシングを通して給電する導線に接続される。導線はケーシングの開口を通して接続される。
【００１８】
好ましい実施例において、流管の各々の端部の第２の取付け点はケース端部である。ケース端部は対向する開口に向き合う端側被覆体である。ケース端部を通しての開口により流管がケース端部から突出することができる。流管とバランスバーとがケーシングに連結された後に流管がケース端部に連結される。
【００１９】
好ましい実施例において、流管は以下のようにしてケース連結部に連結される。ケース連結部がケーシングの挿入部に溶接された後に、各々のケース端部が流管の一端上に挿入され、開口の一端上でケーシングの端部に取り付けられる。ケース端部をケーシングの一端に取り付ける１つの方法はケース端部をケーシング溶接することによるものである。ケース端部はステンレス鋼で形成され、ケーシングは炭素鋼で形成されるので、好ましい実施例において溶接が用いられる。
【００２０】
ケース端部がケーシングに連結された後に、ケース端部と流管とが接合される。好ましい実施例において、ケース端部と流管とは以下のようにして接合される。最初に、ケース端部の内周の周りのリップ部におけるケース端部の内側においてろう付け材料が配置される。それからケース端部が流管上に挿入され、ケーシングの所定位置に仮付けされる。それからケース端部がケーシングに溶接される。それから流管がケース端部のリップ部と流管との誘導ろう付けによりケースに取り付けられる。
【００２１】
あるいは、中間片が流管に、それより外方に突出するように取り付けられる。中間片は第１の金属及び第２の金属と実質的に同様な特性を有する金属で形成される。中間片はバランスバーが取り付けられた後に流管に真空ろう付けされる。それから中間片はケース端部がケーシングに連結された後に所定位置に溶接される。
【００２２】
流管組立体がケーシングの内側の２つの点のうちの第２の点に連結された後に、ケーシングのアクセス用開口が密封される。アクセス用開口はケーシング内に設置した後に調節のために流管組立体の部分にアクセスできるようにするケーシングの開口である。
【００２３】
アクセス用開口が密封された後に、空気圧検査が行われる。空気圧検査の圧力でケーシングを評価する。空気圧検査が完了した後に、空気圧開口が密封される。空気圧開口は空気圧検査装置がケーシング内に挿入される開口である。
【００２４】
それからケーシングは薄板で被覆される。薄板はケーシングの衛生的な外面を与える被覆体である。好ましい実施例において、薄板はステンレス鋼であり、以下のようにして取り付けられる。薄板がケーシングの周囲に巻き付けられる。それから巻き付けられた薄板の側部が縦方向の溶接により一体的に溶接される。それから薄板の周端部は軌道溶接によりステンレス鋼のケース端部に取り付けられる。
【００２５】
好ましい実施例における最後のステップは流量計の両端部にプロセス連結部を取り付けることである。プロセス連結部は流管の第１の金属及びケース端部が形成される金属で形成される。プロセス連結部は流管の端部上に挿入され、それからケーシングのケース端部に溶接される。プロセス連結部における第１の金属はプロセス連結部の開口の少なくとも一部を包囲する。プロセス連結部がケース端部に接合された後に、流管が開口の部分を包囲する第１の金属に溶接される。
【００２６】
本発明の１つの面は、第１の金属で形成された直線状流管を有するコリオリ流量計を製造する方法であって、
上記直線状流管の縦方向の軸に実質的に平行に向いていて上記直線状流管の一部を包囲するバランスバーに上記直線状流管を接合して上記直線状流管と上記バランスバーとが流管組立体を形成するようにすることと、
駆動系及び検出器を上記直線状流管及び上記バランスバーに設置することと、からなり、
上記第１の金属と異なる第２の金属で形成されたケーシングの開口に上記流管組立体を挿入することと、
局所的加熱を用いて上記流管組立体の各端部を上記ケーシングの少なくとも２つの点に取り付けて、上記流管組立体の各端部を取り付けることが上記バランスバーの各端部の近くにおいて上記流管組立体の各端部にケース連結部を取り付けることからなり、
上記ケーシングの各端部における、上記ケーシングの内面にあって各々上記第１の金属と実質的に同様な特性を有するブラケットに上記ケース連結部を連結することと、
をさらに含むことを特徴とするコリオリ流量計を製造する方法である。
【００２７】
本発明の他の面は、各々の上記ケース連結部を取り付けるステップが上記流管組立体を形成するように各々の上記ケース連結部と上記バランスバーとを上記直線状流管に真空ろう付けするステップからなるようにしたことである。
【００２８】
本発明のさらに他の面は、各々の上記ケース連結部を上記ブラケットに取り付けるステップが上記ケーシングの各端部において上記ケーシングの上記内面における上記ブラケットに各々の上記ケース連結部を溶接するステップからなるようにしたことである。
【００２９】
本発明のさらに他の面は、上記流管組立体の各端部を取り付けるステップが上記直線状流管の各端部を第２の金属からなるケース端部に接合するステップからなるようにしたことである。
【００３０】
本発明のさらに他の面は、上記流管組立体の各端部を取り付けるステップが上記直線状流管が通り抜けて突出する開口を有する各々のケース端部を上記ケーシングの開口の各端部に取り付けて上記ケーシングを包囲するようにするステップをさらに含むようにしたことである。
【００３１】
本発明のさらに他の面は、各々の上記ケース端部を取り付けるステップが各々の上記ケース端部を上記ケーシングに溶接するステップからなるようにしたことである。
【００３２】
本発明のさらに他の面は、上記ケース端部を取り付けるステップが各々の上記ケース端部を上記ケーシングに溶接する前に各々の上記ケース端部を所定位置に仮付けするステップを含むようにしたことである。
【００３３】
本発明のさらに他の面は、各々の上記ケース端部を上記開口の各端部に取り付けるステップが
上記ケース端部にろう付け材料を挿入することと、
上記直線状流管を上記ケース端部に誘導ろう付けすることと、
の各ステップからなるようにしたことである。
【００３４】
本発明のさらに他の面は、各々の上記ケース端部を上記開口の各端部に取り付けるステップが
上記バランスバーの上記直線状流管への取り付けに応じて上記第１の金属または上記第２の金属のいずれかと実質的に同様な特性を有する中間片を上記直線状流管に真空ろう付けすることと、
上記中間片を上記ケース端部に詰め込み溶接することと、
の各ステップからなるようにしたことである。
【００３５】
本発明のさらに他の面は、上記流管組立体を上記ケーシングの開口内に挿入するのに応じて上記駆動源、ピックオフ検出器及び温度検出器に接続された導線を上記ケースに備えられた導線に接続するステップをさらに含むようにしたことである。
【００３６】
本発明のさらに他の面は、上記流管組立体を上記ケーシングに収容するステップをさらに含むようにしたことである。
【００３７】
本発明のさらに他の面は、上記流管組立体を収容するのに応じて上記ケーシングのアクセス開口を密封するステップをさらに含むようにしたことである。
【００３８】
本発明のさらに他の面は、上記ケーシングの構造的一体性を試験するために上記アクセス開口を密封するのに応じて空気圧試験を行うステップをさらに含むようにしたことである。
【００３９】
本発明のさらに他の面は、上記空気圧試験の完了に応じて空気圧アクセス開口を密封するステップをさらに含むようにしたことである。
【００４０】
本発明のさらに他の面は、上記ケーシングを薄板で包囲するステップをさらに含むようにしたことである。
【００４１】
本発明のさらに他の面は、上記ケーシングを薄板で包囲するステップが
上記薄板の第１の側を縦方向に上記薄板の第２の側に溶接することと、
上記薄板の各端部の周囲をケース端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。
【００４２】
本発明のさらに他の面は、上記流管組立体の各端部を上記ケーシングの少なくとも２つの点に取り付けるのに応じて上記ケーシング及び上記直線状流管の各端部にプロセス連結部を取り付けるステップをさらに含むようにしたことである。
【００４３】
本発明のさらに他の面は、
上記直線状流管の各端部をプロセス連結部の開口内に挿入することと、
上記直線状流管の各端部を各々の上記プロセス連結部の部分に溶接することと、
各々の上記プロセス連結部をケース端部に接合することと、
の各ステップをさらに含むようにしたことである。
【００４４】
【実施例の説明】
本発明の前述した、また他の特徴は以下の説明及び図面から詳細に理解されよう。
【００４５】
図面において、全体として同様の番号は同様の要素に関するものである。
本発明は直管型コリオリ流量計検出器を組立てるための方法を与えるシステムである。このシステムは検出器の部分に加わる直接的な熱の量を制限する検出器を組立てるための経済的な方法を与える。流量計の部分に加わる直接的な熱の量を制限することにより異なる部分を形成するために用いられる異なる金属の熱膨張の低減率により生ずる検出器の応力の大きさが減少する。直接的な熱を制限することによりまた金属を接合するために溶接あるいは他の加熱工程を必要とする最終的な工程の前に取り付けられなければならない電子的部分への損傷が減少する。
【００４６】
図１は本発明により直管型コリオリ流量計を組立てるための工程１０００を示している。工程１０００はステップ１００１において流管組立体１５０を形成するように流管１０１（図６参照）とバランスバー１０２（図６参照）とを接合することから始まる。バランスバー１０２（図６参照）は流管１０１（図６参照）の縦方向の軸に平行に向いている。バランスバー１０２（図６参照）の両端部１０２Ｌ及び１０２Ｒは流管１０１（図６参照）にその端部１０１Ｌ及び１０１Ｒに近接して接合される。端部１０１Ｌ及び１０１Ｒはバランスバー１０２の端部１０２Ｌ及び１０２Ｒよりも突出している。完成した流管組立体１５０が図７に示されている。
【００４７】
ケース連結部１１１（図６参照）はまたこの時に連結されよう。好ましい実施例において、バランスバー１０２とケース連結部１１１とは真空ろう付けの手法を用いて流管に接合されるが、他の型の接合を用いてもよい。真空ろう付けが用いられるのは、部分間の均一な加熱、部品の位置合せ、異なる厚さの部品の接合に真空ろう付けが用いられることによる。ステップ１００１の好ましい実施例は図２に示されている。
【００４８】
流管組立体１５０が形成された後に、駆動源１０４、ピックオフ検出器１０５−１０５′及び温度検出器１０６が図１のステップ１００２における流管組立体１５０に設置される。各部分が設置された完成した流量計組立体が図７に示されている。駆動源１０４，ピックオフ検出器１０５−１０５′及び温度検出器１０６は、ケーシングの内側へのアクセスが制限されるので、流管組立体１５０をケーシング内に挿入する前に設置しなければならない。
【００４９】
図１のステップ１００２において電子的部分が設置された後に、ステップ１００３において流管組立体１５０がケーシング１０３内に挿入される。ケーシング１０３内に挿入された流量計の断面図が図８に示されている。ステップ１００４において流管組立体１５０をケーシング１０３の内側の少なくとも２つの点に取り付けるために局所的加熱が用いられる。流管組立体１５０は励振される振動の節点の数を減少させるためにケーシング１０３の内側の少なくとも２つの点に連結されなければならない。流量計組立体１５０をケーシング１０３の内側の２つの点に取り付けるため局所的加熱を用いる好ましい方法が図３に示されている。
【００５０】
流管組立体１５０がケーシング１０３の少なくとも２つの点に取り付けられた後に、ステップ１００１においてケーシングが密封される。密封はケーシング１０３の全ての残っている開口に栓を挿入し栓を所定位置に取り付けるために溶接等の方法を用いることによって行われる。図１１に示されるように、栓１１０１はアクセス開口１００１内に挿入される。それから栓１１０１は溶接されるか、あるいは他の何らかの方法で所定位置に取り付けられる。それから薄板１１００がケーシング１０３に、これを包囲するように取り付けられる。ステップ１００５の好ましい実施例が図４に示されている。
【００５１】
ステップ１００６においてプロセス連結部１２０−１２０′（図１２参照）が流管１０１の両端部１０１Ｌ及び１０１Ｒに取り付けられて工程１０００を完了する。プロセス連結部１２０−１２０′の少なくとも一部は流管１０１と同じ金属で形成される。流管１０１と同じ金属で形成されたプロセス連結部１２０−１２０′の部分はプロセス連結部の開口の一部を包囲する部分を含む。開口を包囲する部分は流管１０１に接合される。これにより単一型の金属で包囲された流量計を通る流路が与えられる。ステップ１００６を完了する工程の好ましい実施例が図５に示されている。
【００５２】
以下に示すのは、本発明による直管型コリオリ流量計を組立てるために用いられる工程の好ましい実施例である。以下の説明において、組立ての際の流量計の種々の部分を示す図６−１２とともに図１の工程１０００のステップを参照する。
【００５３】
工程１０００はステップ１００１において流管１０１とバランスバー１０２とを接合して流管組立体１５０を形成することから始まる。図２に示される工程２０００はステップ１００１を完了するための工程の好ましい実施例である。工程２０００はステップ２００１においてバランスバー１０２を流管１０１に取り付けて流管組立体１５０を形成するから始まる。前述したように、流管１０１及びバランスバー１０２が図７に示されている。
【００５４】
好ましい実施例において、流管１０１とバランスバー１０２とは同じ金属で形成される。例えば、流管１０１及びバランスバー１０２はチタンで形成される。あるいは、流管１０１とバランスバー１０２とが異なる金属で形成されてもよい。しかしながら、異なる金属は実質的に同様の特性を有していなければならない。実質的に同様な特性を有する金属の例として炭素鋼及びチタンがある。実質的に同様な特性により異なる金属がろう付け接合等の従来の方法で接合されるようになる。
【００５５】
流管１０１とバランスバー１０２とは実質的に同様な特性を有する金属で形成されるので、流管１０１とバランスバー１０２とを接合するために真空ろう付け手法が用いられよう。この実施例において、流管１０１がバランスバー１０２に挿入される。バランスバー１０２は流管１０１の縦方向の軸の方向に向いている。端部１０２Ｌ及び１０２Ｒが流管１０１にろう付けされる。流管１０１の端部１０１Ｌ及び１０１Ｒはバランスバー１０２の端部１０２Ｌ及び１０２Ｒより外方に突出している。
【００５６】
ケース連結部１１１は、バランスバー１０２（図６及び７参照）が流管１０１に取り付けられている際に、流管組立体１５０に接合される。あるいは、ケース連結部１１１は、バランスバー１０２が流管１０１に取り付けられて流管組立体１５０を形成した後に、流管組立体１５０に取り付けることもできる。好ましい実施例において、ケース連結部１１１はバランスバー１０２の端部１０２Ｌ及び１０２Ｒに近接して取り付けられる。好ましい実施例において、ケース連結部１１１は流管組立体１５０真空ろう付けされる。ケース連結部１１１はケーシング１０３への連結のために流管組立体１５０から外方に突出する翼体である（図７、８及び９参照）。ケース連結部１１１は流管１０１の金属と実質的に同様な特性を有する金属で形成される。ケース連結部１１１はまた、ケース連結部１１１がケーシング１０３に取り付けられるようにするために、ケーシング１０３の金属と実質的に同様な特性を有する材料で形成されなければならない。好ましい実施例において、ケース連結部１１１は鋼で形成される。ケース連結部１１１は本出願と同日に出願されマイクロモーション・インコーポレーテッドに権利譲渡されている「コリオリ流量計の流管を流量計ケースに連結するための装置」という名称の特許出願において開示されている。ステップ１００２が完了した後に、工程２０００が終了し、工程１０００のステップ１００１に戻る。
【００５７】
図１に示されるように、流管組立体１５０が完成した後に、ステップ１００２において駆動源１０４、ピックオフ検出器１０５−１０５′及び温度検出器１０６が流管組立体１５０に設置される。駆動源１０４，ピックオフ検出器１０５−１０５′及び温度検出器１０６はろう付け、接着あるいは溶接等の従来の方法で取り付けられる。図７は完成した流管組立体１５０を示している。
【００５８】
ステップ１００２の後に、流管組立体１５０がケーシング１０３内に挿入される。好ましい実施例において、ケーシング１０３は中空の管である。流管組立体１５０は流管１０１が第２の端部から突出するまでケーシングの一端部に挿入される。図９に示されるように、ケーシング１０３は流量計組立体をケーシング１０３の端部に連結するためケース連結部１１１と当接する中間ブラケット１３３を有している。好ましい実施例において、流管組立体はケース連結部１１１が挿入のために中間ブラケット１３３の間に嵌合するように向いていなければならない。流管組立体１５０が挿入された後に、流管組立体１５０は、ケース連結部１１１の端部が中間ブラケット１３３と当接するように回転させられる。それでステップ１００３が完了する。
【００５９】
図１に示されるように、流管組立体１５０は、ケーシング１０３内に挿入された後に、ステップ１００４においてケーシング１０３内の少なくとも２つの点に取り付けられる。図３に示されるように、工程３０００は図１のステップ１００４の好ましい実施例である。工程３０００はステップ３００１において駆動源１０４、ピックオフ検出器１０５−１０５′及び温度検出器１０６を、ケーシング１０３を通って延びる導線（図示せず）に接続することから始まる。これで内部の部分の結線が完了する。
【００６０】
結線が完了した後に、ケース連結部１１１はステップ３００２においてケーシング１０３内の中間ブラケット１３３に接合される。図９に示されるように、中間ブラケット１３３はケーシング１０３を通って延びる開口１３４の端部における内側縁部からの突出部分である。好ましい実施例において、中間ブラケット１３３とケース連結部１１１とが従来のようにして一体的に溶接される。しかしながら、他の形の連結法が用いられることが当業者には理解されよう。中間ブラケット１３３へのケース連結部１１１の溶接はケース連結部だけに熱を加えるもので、それにより流管１０１及びバランスバー１０２の熱膨張が減少する。また溶接のための熱は駆動源１０４等の電子的部分からさらに離れるようにして加えられる。これにより溶接工程の熱によって生ずる各部分への損傷が減少する。
【００６１】
ステップ３００３において、図１０に示されるケース端部１３２がケーシング１０３の両端部に取り付けられる。ケース端部１３２は開口１９０を有するキャップである。流管１０１は開口１９０を通り抜けて以下に説明するようにプロセス連結部との連結を行う。ケース端部１３２はケーシング１０３を包囲するように開口１３４の両端を包囲する。好ましい実施例において、ケース端部１３２はステンレス鋼で形成される。
【００６２】
ケース端部１３２は以下のようにして取り付けられる。最初に、ケース端部１３２が流管１０１の端部１０１Ｌ及び１０１Ｒ上に挿入される。好ましい実施例において、この時にケース端部１３２の内側にろう付け材料が配置される。ろう付け材料は開口の内側端部を包囲する中間リング８０１（図８参照）に配置される。ろう付け材料はその後にケース端部１３２と流管１０１とを取り付けるために用いられよう。それからケース端部１３２は中間リング８０１（図８参照）の位置において周状にケーシング１０３に溶接される。好ましい実施例においてケース端部１３２はステンレス鋼で形成されケーシング１０３は炭素鋼で形成されるのでこれがなされる。しかしケース端部１３２をケーシング１０３に取り付ける他の方法を用いることが可能である。
【００６３】
ケース端部１３３がケーシング１０３に取り付けられた後に、ステップ３００４においてケース端部１３２が流管１０１の端部１０１Ｌ及び１０１Ｒに取り付けられる。好ましい実施例において、これはろう付け材料がケース端部１３２と流管１０１とをろう付けするように熱を局所的領域に加えることによってなされる。こうして熱により膨張及び収縮する領域を減少させケーシング１０３内の電子的部分への損傷を減少させるように局所的領域だけに熱が加えられる。
【００６４】
このようにして局所的領域に熱を加える１つの方法は誘導ろう付けである。誘導ろう付けは以下のようにして行われる。最初に、清浄な不活性の雰囲気あるいは真空を保持するチャンバ内にケーシング１０３が配置される。このような雰囲気としてアルゴン雰囲気がある。これにより酸化チタン等の不純物が形成されるのが防止される。不純物は各部分を接合するようにろう付けの流れが生ずるのを妨げるので不純物の形成を防止しなければならない。流管１０１の周囲にヒートシンクが配置されなければならない。ヒートシンクは他の部分に熱が加わるのを減少させ、流管１０１の膨張を制限する。
【００６５】
流量計が真空チャンバ内に適切に配置された後に、チャンバが閉鎖され、真空ポンプシステムによって雰囲気が除去される。あるいは、アルゴン等の不活性ガスの雰囲気がチャンバに付加されてもよい。それからケース端部１３２に近接した流管１０１の端部１０１Ｌ及び１０１Ｒとケース端部１３２とを加熱するために加熱ループが用いられる。各々の加熱ループは加熱コイルと、電力供給源と、高温度計、熱電対あるいは温度のモニターのための他の制御系を含む。
【００６６】
加熱サイクルが始まる前に、システムから残存する酸素及び窒素を除去するためにゲッターシステムが始動する。それから加熱コイルがケース端部１３２と流管１０１とを加熱する。流管１０１とケース端部１３２とが一体的にろう付けされたると、チャンバが清浄で乾燥したアルゴンを充填され、それが連続的に再循環される。ケース端部１３２と流管１０１とが取り付けられた後に、工程３０００が終了し、図１における工程１０００のステップ１００４に戻る。
【００６７】
流管組立体１５０がケーシング１０３内の少なくとも２つの点に連結された後に、ステップ１００５においてケーシング１０３が密封される。図４に示される工程４０００はケーシング１０３を密封するための工程の好ましい実施例である。工程４０００はステップ４００１においてアクセス開口１００１を密封することから始まる。好ましい実施例において、開口１００１は栓１１０１（図１１参照）開口内に溶接することによって密封される。栓はケーシング１０３と同じ材料で形成されるのが好ましい。アクセス開口が密封された後に、ステップ４００２において空気圧試験が行われる。空気圧試験はケーシング１０３が所定の圧力に耐えられるか否かを決定する従来の試験である。空気圧試験が行われた後に、ステップ５００３において空気圧アクセス開口が密封される。
【００６８】
空気圧アクセス開口が密封された後に、ステップ４００４において薄板１１００（図１１参照）がケーシング１０３を包囲するようにケーシング１０３に取り付けられる。薄板１１００はステンレス鋼で形成され、衛生的な面を与えるようにケーシング１０３を包囲する。薄板１１００についての完全な説明は、本出願と同日に出願されマイクロモーション・インコーポレーテッドに権利譲渡されている「コリオリ流量計のケーシングのための薄板」という名称の特許出願に示されている。
【００６９】
好ましい実施例において、薄板１１００は以下のようにして取り付けられる。最初に、薄板１１００がケーシング１０３に巻き付けられる。それから端部１１０４及び１１０５がケース端部１３２に溶接されるか、あるいは他の何らかの方法で取り付けられる。好ましい実施例において、薄板１１００は以下のようにして取り付けられる。最初に、縦方向の溶接により側部１１０２と１１０３とが相互に取り付けられる。それから端部１１０４及び１１０５の周囲がケース端部１３２に溶接される。薄板１１００がケーシング１０３に取り付けられた後に、工程５０００が終了し、工程１０００のステップ１００５に戻る。
【００７０】
ステップ１００５においてケーシング１０３が密封された後に、ステップ１００６においてプロセス連結部１２０−１２０′（図１２参照）が流管１０１及びケース端部１３２に連結されて工程１０００を完了しなければならない。この連結部は流量計により大きい安定性を与えるための流管組立体１５０とケーシング１０３との間の第３の連結部を与える。流管とケーシングとの間の３つの連結部についての完全な説明は、本出願と同日に出願されマイクロモーション・インコーポレーテッドに権利譲渡されている「コリオリ流量計の流管を流量計ケースに連結するための装置」という名称の特許出願に示されている。
【００７１】
工程５０００はプロセス連結部１２０−１２０′を取り付けるための好ましい方法である。最初に、ステップ５００１において流管１０１０の端部１０１Ｌ及び１０１Ｒがケース端部１３２から所定量だけ突出するように調整される。これは連結部を一様にするために行われる。
【００７２】
次に、ステップ５００２においてプロセス連結部１２０−１２０′が流管の端部１０１Ｌ及び１０１Ｒ上に挿入される。好ましい実施例において、２つの金属は流管１０１と同様のチタンと、ケース端部１３２のようなステンレス鋼である。チタンはプロセス連結部１２０−１２０′を通り抜ける開口の少なくとも一部を包囲する。好ましい実施例のプロセス連結部１２０−１２０′についての説明に関しては本出願と同日に出願されマイクロモーション・インコーポレーテッドに権利譲渡されている「コリオリ流量計の複金属製プロセス連結部」という名称の特許出願を参照されたい。
【００７３】
ステップ５００３においてプロセス連結部１２０−１２０′がケーシング１０３に連結される。プロセス連結部１２０−１２０′がケース端部１３２に取り付けられた後に、プロセス連結部１２０−１２０′が流管１０１に取り付けられて工程５０００が終了する。流管１０１の端部１０１Ｌ及び１０１Ｒは流管１０１と同じ金属で形成され開口を包囲するプロセス連結部１２０−１２０′の部分に取り付けられる。好ましい実施例において、この部分は、プロセス連結部１２０−１２０′の端部に取り付けられる挿入体１２１−１２１′（図１２参照）である。これはチタン等の単一の金属で形成された流路を与えるためである。挿入体１２１−１２１′は好ましい実施例における従来の溶接により流管１０１の端部に連結される。工程５０００が終了し、工程１０００のステップ１００６に戻り、終了する。
【００７４】
上述したのは、直管型コリオリ流量計を製造する完成した方法である。文言上あるいは均等論的に本発明の範囲に入る他の形のシステムを形成し得ることが当業者には理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による直管型コリオリ流量計を組立てる方法を示す図である。
【図２】流管組立体を形成するように流管とバランスバーとを接合するための好ましい工程を子示す図である。
【図３】本発明において流管組立体をケーシングに取り付けるための好ましい方法を示す図である。
【図４】本発明においてケーシグを密封するための好ましい方法を示す図である。
【図５】本発明においてプロセス連結部を流量計に取り付けるための好ましい方法を示す図である。
【図６】流管組立体の部分を示す図である。
【図７】完成した流管組立体を示す図である。
【図８】ケーシング内に挿入された流管組立体を示す図である。
【図９】ケース端部を取り付ける前のケーシングの端部を示す図である。
【図１０】ケース端部及びケーシングを破断して示す図である。
【図１１】ケーシングを包囲する薄板を破断して示す図である。
【図１２】プロセス連結部がケーシングに連結されている流量計を示す図である。
【図１】
0004942889.tif 000002
【図２】
0004942889.tif 000003
【図３】
0004942889.tif 000004
【図４】
0004942889.tif 000005
【図５】
0004942889.tif 000006
【図６】
0004942889.tif 000007
【図７】
0004942889.tif 000008
【図８】
0004942889.tif 000009
【図９】
0004942889.tif 000010
【図１０】
0004942889.tif 000011
【図１１】
0004942889.tif 000012
【図１２】
0004942889.tif 000013