CN101995276A - 电磁流量计 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够容易地以设计上的适当过盈量来紧固垫圈的电磁流量计。其中，使环状垫圈(9)和挡圈(10)及环状的隔板(4a1)以在垫圈和挡圈之间夹有环状的隔板的状态夹装在电极部(4a)的与测定管(1)的内周面对向的背面和测定管的内周面(衬板(3)的表面)之间，并使轴部(4b)穿过设在测定管的内周面和外周面之间的贯通孔(6)向测定管的外周面突出后，将螺母(8)隔着台座(7)紧固在向该测定管的外周面突出的轴部上，从而将信号电极(4)安装在测定管的内周面上。挡圈是比垫圈需要更大反力的部件。挡圈的厚度(t1)比垫圈的厚度(t2)薄。环状的隔板一体地形成在信号电极的电极部的背面侧。隔板也可以分体构成。
Description
技术领域
本发明涉及在测定管的内周面上具有信号电极的电磁流量计。
背景技术
以往，这种电磁流量计具有在与流过测定管内的流体的流动方向正交的方向上产生磁场的励磁线圈、和在与该励磁线圈所产生的磁场正交的方向上对向设置在测定管的内周面上的信号电极，由信号电极获取因励磁线圈所产生的磁场，流体在测定管内流动时产生的电动势(例如，参照专利文献1)。
图7中示出以往的电磁流量计的要部。在该图中，10是测定管，由非磁性金属制管(例如非磁性不锈钢制的管)20和形成于该非磁性金属制管20的内侧的衬板30构成。在该例子中，绝缘性的树脂粉末作为衬板30，通过粉末涂饰粘结在非磁性金属制管20的内侧。40、40是对向设置在测定管10的内周面的信号电极。
另外，在图7中示意地用点划线示出地，设置有励磁线圈CL，该励磁线圈CL在与流动于测定管10内的流体的流动方向正交的方向上产生磁场，在与该励磁线圈CL所产生的磁场正交的方向上对向设置有信号电极40、40。
(信号电极的安装构造：第一例)
图8中示出信号电极40向测定管10的内周面安装时的安装构造的第一例。在该第一例中，信号电极40的电极部40a形成为平板状，在该平板状的电极部40a的背面中央突出设置有轴部40b，在电极部40a的背面和测定管10的内周面(衬板30的内周面)之间夹有环状的垫圈50，使轴部40b穿过设置在测定管10上的贯通孔60并向测定管10的外周面突出，将螺母80隔着台座70紧固在从该测定管10的外周面突出的轴部40b上，从而将信号电极40安装到测定管10的内周面上。
(信号电极的安装构造：第二例)
图9中示出信号电极40向测定管10的内周面安装时的安装构造的第二例。在该第二例中，使信号电极40的电极部40a为漏斗状，并且从该漏斗状的电极部40a的颈部延伸设置有轴部40b，且使测定管10的贯通孔60的边缘面60a配合电极部40a的形状凹陷为漏斗状，在电极部40a的背面和凹陷为漏斗状的贯通孔60的边缘面60a(衬板30的表面)之间夹有环状的垫圈50，使轴部40b穿过贯通孔60向测定管10的外周面突出，将螺母80隔着台座70紧固在从该测定管10的外周面突出的轴部40b上，从而将信号电极40安装在测定管10的内周面上。
在该信号电极的安装构造(第一例、第二例)中，垫圈50为橡胶等弹性体，且将螺母80隔着台座70紧固在信号电极40的轴部40b上，从而垫圈50被夹在电极部40a和测定管10的内周面(衬板30的表面)之间发生弹性变化，且垫圈50与电极部40a及测定管10的内周面紧密接触，以此进行密封以防止流过测定管10的内部的流体通过贯通孔向测定管10的外部漏出。另外，衬板30通过粉末涂饰形成，且具有绝缘性能但不是弹性体。因此，采用借助具有弹性的垫圈50来保证密封性的方法。
专利文献1：日本专利特开平4-319622号公报
在利用具有弹性的垫圈进行密封的情况下，若垫圈的过盈量小，则无法确保相对于内压的足够的密封，而另一方面，若垫圈过紧，则会过早地劣化，因此，在设计时将过盈量设计为适当的值是保证产品具有长期寿命的一个重要因素。
然而，在上述以往的信号电极的安装构造中，通过将螺母80紧固在信号电极40的轴部40b上来使垫圈50弹性变形，但仅利用螺母的扭矩管理，过盈量的偏差较大，因此为了利用设计上的适当的过盈量对垫圈50进行紧固，就需要针对每一电磁流量计来调整过盈量。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而做出的，其目的在于提供一种能够容易地利用设计上的适当过盈量来紧固垫圈的电磁流量计。
为了达到上述目的本发明为一种电磁流量计，其具有在与流过测定管内的流体的流动方向正交的方向上产生磁场的励磁线圈和在与该励磁线圈所产生的磁场正交的方向上对向设置在测定管的内周面上的信号电极，由信号电极获取因励磁线圈所产生的磁场，流体在测定管内流动时产生的电动势，其中，使具有弹性的第一部件、比该第一部件硬的第二部件以及比第二部件硬的环状的隔板夹装在信号电极的与流体接触的电极部的与测定管内周面对向的背面和测定管的内周面之间，并且第一部件、第二部件以及环状的隔板是以在第一部件和第二部件之间隔着环状的隔板的状态被夹装在信号电极的与流体接触的电极部的与测定管内周面对向的背面和测定管的内周面之间的，设置在信号电极的电极部的背面侧的轴部穿过设置在测定管的内周面和外周面之间的贯通孔而向测定管的外周面突出，通过将紧固部件紧固于向测定管的外周面突出的轴部，而将第一部件夹在电极部的背面和测定管的内周面以及环状的隔板之间并使之弹性变形，从而将第一部件安装于测定管的内周面。
在本发明中，对于第一部件及第二部件的选定，根据所选定的材料的弹性(硬度、柔软度)和信号电极的紧固力的关系来确定材料、接触面积或形状以使得具有弹性的第一部件受到紧固力而充分地弹性变形，另一方面，比第一部件硬的第二部件以即便在施加紧固力的情况下也几乎不产生变形的方式确定材料、接触面积或形状即可。为了满足该条件，优选地，例如作为第一部件优选橡胶，作为第二部件优选含氟树脂(特氟龙(注册商标))等树脂。以下，称第一部件为垫圈，称第二部件为挡圈。另外，虽然环状的隔板一般与电极部的背面侧一体地形成在信号电极的电极部的、与测定管的内周面对向的背面侧上，但也可以利用与电极部相同硬度的材质(金属)或陶瓷等作为另外的部件形成。
根据该发明，垫圈的厚度即便比挡圈的厚度厚，也可以进行紧固。例如若将螺母作为紧固部件紧固在向测定管的外周面突出的轴部上，则以较小的紧固力使垫圈夹在电极部的背面和测定管的内周面之间而弹性变形，从而使其厚度变小。此外，若增大紧固力，则垫圈的厚度与挡圈的厚度相等，由挡圈限制了垫圈的弹性变形。这里，通过完成螺母向轴部的紧固操作，能够容易地以设计上的合适的过盈量，对垫圈进行紧固。
根据本发明，使具有弹性的垫圈、比该垫圈硬的挡圈以及比挡圈硬的环状的隔板，以在上述垫圈和挡圈之间夹着上述环状的隔板的状态被夹装在信号电极的电极部的背面和测定管的内周面之间，使信号电极的轴部穿过设置在测定管的内周面和外周面之间的贯通孔，并向测定管的外周面突出，然后将紧固部件紧固于向测定管的外周面突出的轴部上，从而垫圈被夹在电极部的背面、测定管的内周面和环状的隔板之间而弹性变形，从而将信号电极安装在测定管的内周面上，因此，垫圈的弹性变形受到挡圈的硬度的限制，从而能够容易地通过设计上的合适的过盈量对垫圈进行紧固。
附图说明
图1是说明本发明涉及的电磁流量计的实施方式中的信号电极的安装构造的第一例的例1的图。
图2是说明本发明涉及的电磁流量计的实施方式中的信号电极的安装构造的第一例的例2的图。
图3是说明本发明涉及的电磁流量计的实施方式中的信号电极的安装构造的第一例的例3的图。
图4是说明本发明涉及的电磁流量计的实施方式中的信号电极的安装构造的第二例的例1的图。
图5是说明本发明涉及的电磁流量计的实施方式中的信号电极的安装构造的第二例的例2的图。
图6是说明本发明涉及的电磁流量计的实施方式中的信号电极的安装构造的第二例的例3的图。
图7是表示以往的电磁流量计的要部的图。
图8是表示以往的电磁流量计的信号电极的安装构造的第一例的图。
图9是表示以往的电磁流量计的信号电极的安装构造的第二例的图。
符号说明如下：
1...测定管；2...金属制管；3...衬板；4...信号电极；4a...电极部；4a1...隔板；4a2...槽；4b...轴部；6...贯通孔；6a...边缘面；7...台座；8...螺母；9...垫圈；9a...凸部；10...挡圈；10a...凸部；10b...凸缘部；CL...励磁线圈。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。
(信号电极的安装构造：第一例的例1)
图1(c)是表示本发明涉及的电磁流量计的实施方式的信号电极的安装构造的第一例的例1的图。在该图中，1是测定管，2是金属制管，3是衬板，4是信号电极，4a是电极部，4b是轴部，6是贯通孔，7是台座，8是螺母，且它们分别与图8中所示的以往的安装构造的第一例的测定管10、金属制管20、衬板30、信号电极40、电极部40a、轴部40b、贯通孔60、台座70、螺母80对应。
图1(a)表示将螺母8安装于信号电极4的轴部4b之前的状态，图1(b)表示将螺母8安装到信号电极4的轴部4b上的状态，图1(c)表示完成了对安装于信号电极4的轴部4b的螺母8的紧固的状态。
在该信号电极的安装构造的第一例中，使垫圈9及挡圈10夹于电极部4a的与测定管1的内周面(衬板3的表面)对向的背面和测定管1的内周面之间，并且使轴部4b通过设置在测定管1的内周面和外周面之间的贯通孔6向测定管1的外周面突出，且将螺母8隔着座7紧固于向该测定管1的外周面突出的轴部4b上，从而将信号电极4安装于测定管1的内周面。
在该第一例中，垫圈9为橡胶等弹性体，挡圈10是比垫圈9硬的部件(例如，特氟龙)。另外，垫圈9及挡圈10形成为环状，且使垫圈9在外侧，挡圈10在内侧，让轴部4b插通并位于电极部4a的背面和测定管1的内周面之间。另外，在信号电极4的电极部4a的背面侧一体地形成有环状的隔板(凸状部)4a1，且以夹着该环状的隔板4a1的方式使挡圈10位于隔板4a1的内周面侧，使垫圈9位于外周面侧。
另外，挡圈10的厚度t1比垫圈9的厚度t2薄(t1＜t2)。环状的隔板4a1的高度t3比挡圈10的厚度t1稍低。挡圈10的厚度t1是以在因垫圈9弹性变形而导致该厚度t2成为t1时、对垫圈9赋予设计上的适当的过盈量为条件设定的。并且，挡圈10是以压入到由环状的隔板4a1的内周面和轴部4b的外周面作成的槽4a2内的状态或其径向上的间隙几乎为零的状态被嵌入的。
现在，从图1(a)所示的状态，若将螺母8隔着台座7安装到向测定管1的外周面突出的轴部4b(图1(b))，并紧固螺母8，则垫圈9被夹在电极部4a的背面和测定管1的内周面之间并产生弹性变形，其厚度t2变薄。
若进一步将螺母8紧固到轴部4b，且垫圈9的厚度t2与挡圈10的厚度t1相等，则垫圈9的弹性变形被挡圈10的硬度限定(图1(c))。这里，通过完成螺母8向轴部4b的紧固，能够以设计上的适当的过盈量容易地对垫圈9进行紧固。另外，在该状态下，环状的隔板4a1的端面和衬板3的内周面之间存在微小的间隙(t1-t3)。
一体地形成在信号电极4的电极部4a的背面侧的环状的隔板4a1的硬度比挡圈10硬。因此，在紧固电极时(压缩垫圈时)，即便挡圈10在环状的隔板4a1的径向上少许移动，挡圈10也不会与垫圈9接触，因此，不会干涉挡圈9的弹性变形。另外，还能够防止在螺母8的安装作业中，垫圈9的一部分向环状的隔板4a1的径向膨胀而从挡圈10和衬板3的内周面间露出。此外，由于环状的隔板4a1限制了挡圈10在径向的变形，因此，能够将挡圈10的因紧固后的蠕变引起的紧固高度的变化控制在最小程度。由此，能够确保垫圈9的长期的密封性能。另外，所谓“蠕变”是指在加力时，即使外力恒定，该物体的变形也随时间而缓缓增加的现象。
(第一例的例2)
在上述第一例的例1中，挡圈10的上表面为平坦的形状，但也可以如图2(a)、(b)、(c)中与图1(a)、(b)、(c)对应的图所示，在挡圈10的上表面设置能够进入到测定管1的贯通孔6中的凸部10a。
(第一例的例3)
另外，如图3(a)、(b)、(c)所示，在挡圈10的上表面设置有凸缘部10b，该凸缘部10b可以位于环状的隔板4a1与测定管1的内周面(衬板3的表面)之间。这时，凸缘部10b并不覆盖环状的隔板4a1的整个上端面，而是在紧固结束的状态下以与垫圈9之间产生间隙h1的方式覆盖其一部分，。另外，挡圈10为PTFE(聚四氟乙烯Polytetrafluorethylene)等弹性体。
在该第一例的例3中，为挡圈10的凸缘部10b被隔板4a1和测定管1的内周面(衬板3的表面)夹持的形状，由此，与信号电极4一体的较硬的隔板4a1不会与衬板3的表面(粉末涂饰面)直接接触，从而能够防止涂饰的破裂等。并且也不必在意装配尺寸的偏差。
另外，在该第一例的例3中，通过用凸缘部10b来覆盖环状的隔板4a1的上端面的一部分，在紧固结束的状态下，在垫圈9和凸缘部10b之间设有间隙h1，来防止密封性能的恶化。即、若垫圈9与凸缘部10b接触，则垫圈9会被凸缘部10b按压，随之垫圈9会产生变形，从而导致密封性能缓缓恶化。为了防止这种现象，在该第一例的例3中，在紧固结束的状态下，使垫圈9和凸缘部10b之间产生间隙h1。
(信号电极的安装构造：第二例的例1)
图4(c)是示出本发明涉及的电磁流量计的实施方式的信号电极的安装构造的第二例的图。在该图中，1是测定管，2是金属制管，3是衬板，4是信号电极，4a是电极部，4b是轴部，6是贯通孔，6a是边缘面，7是台座，8是螺母，且它们分别与图9中所示的以往的安装构造的第二例的测定管10、金属制管20、衬板30、信号电极40、电极部40a、轴部40b、贯通孔60、缘部60a、台座70、螺母80对应。
图4(a)是表示将螺母8安装于信号电极4的轴部4b之前的状态，图4(b)表示将螺母8安装到信号电极4的轴部4b上的状态，图4(c)表示完成对安装于信号电极4的轴部4b的螺母8的紧固的状态。
在该信号电极的安装构造的第二例中，使垫圈9及挡圈10夹装在电极部4a的与凹陷成漏斗状的贯通孔6的边缘面6a(衬板3的表面)对向的背面和贯通孔6的边缘面6a之间，并且使轴部4b通过设置在测定管1的内周面和外周面之间的贯通孔6向测定管1的外周面突出，且隔着台座7将螺母8紧固于向该测定管1的外周面突出的轴部4b上，从而将信号电极4安装于测定管1的内周面。
在该第二例中，垫圈9为橡胶等弹性体，挡圈10是比垫圈9硬的部件(例如，特氟龙)。另外，垫圈9及挡圈10形成为环状，且使垫圈9在外侧，挡圈10在内侧，让轴部4b插通，并位于电极部4a的背面和测定管1的内周面之间。另外，在信号电极4的电极部4a的背面侧一体地形成有环状的隔板(凸状部)4a1，且以隔着该环状的隔板4a1的方式使挡圈10位于隔板4a1的内周面侧，使垫圈9位于外周面侧。
另外，挡圈10的厚度t1比垫圈9的厚度t2薄(t1＜t2)。环状的隔板4a1的高度t3比挡圈10的厚度t1稍低。挡圈10的厚度t1是以在因垫圈9弹性变形而导致该厚度t2变成t1时、对垫圈9赋予设计上的适当的过盈量为条件设定的。并且，挡圈10是以压入到由环状的隔板4a1的内周面和轴部4b的外周面作成的槽4a2内的状态或其径向上的间隙几乎为零的状态被嵌入的。
现在，从图4(a)所示的状态，若将螺母8隔着台座7安装到向测定管1的外周面突出的轴部4b(图4(b))，并紧固螺母8，则垫圈9被夹在电极部4a的背面和测定管1的内周面之间并产生弹性变形，其厚度t2变薄。
若进一步将螺母8紧固到轴部4b，且垫圈9的厚度t2与挡圈10的厚度t1相等，则垫圈9的弹性变形被挡圈10的硬度限定(图4(c))。这里，通过完成螺母8向轴部4b的紧固，而能够以设计上的适当的过盈量容易地对垫圈9进行紧固。另外，在该状态下，在环状的隔板4a1的端面和贯通孔6的边缘面6a的衬板3的内周面之间存在微小的间隙(t1-t3)。
一体地形成在信号电极4的电极部4a的背面侧的环状的隔板4a1的硬度比挡圈10硬。因此，在紧固电极时(压缩垫圈时)，即便挡圈10在环状的隔板4a1的径向上少许移动，挡圈10也不会与垫圈9接触，因此，不会干涉挡圈9的弹性变形。另外，还能够防止在螺母8的安装作业中因垫圈9的一部分向环状的隔板4a1的径向膨胀而从挡圈10和贯通孔6的边缘面6a的衬板3的内周面间露出。此外，由于环状的隔板4a1限制了挡圈10在径向的变形，因此，能够将挡圈10的因紧固后的蠕变引起的紧固高度的变化控制在最小程度。由此，能够确保垫圈9的长期的密封性能。
(第二例的例2)
在上述第二例的例1中，使挡圈10的上表面为平坦的形状，但也可以如图5(a)、(b)、(c)中与图5(a)、(b)、(c)对应的图所示，在挡圈10的上表面设置能够进入到测定管1的贯通孔6中的凸部10a。
(第二例的例3)
另外，如图6(a)、(b)、(c)所示，在挡圈10的上表面设置有凸缘部10b，该凸缘部10b可以位于环状的隔板4a1与贯通孔6的边缘面6a的衬板3的内周面之间。这时，凸缘部10b并不覆盖环状的隔板4a1的整个上端面，而是在紧固结束的状态下以在该凸缘与垫圈9之间产生间隙h1的方式覆盖其一部分。另外，挡圈10为PTFE等弹性体。
在该第二例的例3中，为挡圈10的凸缘部10b被隔板4a1和贯通孔6的边缘面6a的衬板3的内周面夹持的形状，由此，与信号电极4一体的较硬的隔板4a1不会与衬板3的表面(粉末涂饰面)直接接触，从而能够防止涂饰的破裂等。并且也不必在意装配尺寸的偏差。
另外，在该第二例的例3中，通过凸缘部10b来覆盖环状的隔板4a1的上端面的一部分，在紧固结束的状态下，在垫圈9和凸缘部10b之间设有间隙h1，来防止密封性能的恶化。即、若垫圈9与凸缘部10b接触，则垫圈9会被凸缘部10b按压，随之垫圈9会产生变形，从而导致密封性能缓缓恶化。为了防止这种现象，在该第二例的例3中，在紧固结束的状态下，在垫圈9和凸缘部10b之间产生间隙h1。
(变形例)
在上述信号电极的安装构造的第一例、第二例中，挡圈10只要比垫圈9硬即可，也可以是具有弹性的部件。通过将挡圈10作成具有弹性的部件，能够通过垫圈9和挡圈10来双重地防止流体向外部的泄露，提高了密封性。
另外，在上述信号电极的安装构造的第一例、第二例中，除了用橡胶来制造垫圈9、用特氟龙(含氟树脂)来制造挡圈10的组合之外，还可以考虑由特氟龙(含氟树脂)来制造垫圈9、由聚碳酸酯来制造挡圈10的组合等，其材料的组合多种多样。
另外，在上述信号电极的安装构造的第一例、第二例中，衬板3未必为绝缘性的树脂粉末的粉末涂饰，也可以是特氟龙的衬板。
另外，在上述信号电极的安装构造的第一例，第二例中，在信号电极4的电极部4a的背面侧上一体地形成有环状的隔板4a1，但也可以利用与电极相同硬度的材质(金属)或陶瓷等作为分体的部件来形成环状的隔板。
另外，在上述信号电极的安装构造的第一例、第二例中，将垫圈9设置在挡圈10的外侧，但也可以考虑将垫圈9设置在挡圈10的内侧。
产业上的可利用性：
本发明的电磁流量计作为测量在配管内流过的流体的流量的器件，可以应用到程序控制等多个领域中。
Claims (7)
1.一种电磁流量计，其具有在与流过测定管内的流体的流动方向正交的方向上产生磁场的励磁线圈、和在与该励磁线圈所产生的磁场正交的方向上对向设置在上述测定管的内周面上的信号电极，由上述信号电极获取因上述励磁线圈所产生磁场，流体在测定管内流动时产生的电动势，其特征在于，
上述信号电极具有与上述流体接触的电极部、以及设置在该电极部的与上述测定管的内周面对向的背面侧的轴部，
使具有弹性的第一部件、比该第一部件硬的第二部件以及比上述第二部件硬的环状的隔板，以在上述第一部件和第二部件之间夹着上述环状的隔板的状态被夹装在上述电极部的背面和上述测定管的内周面之间，
上述轴部穿过设置在上述测定管的内周面和外周面之间的贯通孔而向测定管的外周面突出，
通过将紧固部件紧固于向上述测定管的外周面突出的上述轴部，而将上述第一部件夹在上述电极部的背面和上述测定管的内周面以及上述环状的隔板之间并使之弹性变形，从而将上述第一部件安装于上述测定管的内周面。
2.根据权利要求1所述的电磁流量计，其特征在于，上述环状的隔板与电极部的背面侧一体形成在上述信号电极的电极部的背面侧。
3.根据权利要求1所述的电磁流量计，其特征在于，上述第一部件是橡胶，上述第二部件是树脂。
4.根据权利要求1所述的电磁流量计，其特征在于，上述第二部件具有位于上述环状的隔板和上述测定管的内周面之间的凸缘部。
5.根据权利要求1所述的电磁流量计，其特征在于，上述第二部件形成为环状。
6.根据权利要求5所述的电磁流量计，其特征在于，
上述信号电极的电极部形成为平板状，
上述信号电极的轴部设置在上述平板状的电极部的背面侧，呈突出状，
使上述第一部件及上述第二部件中的任意一个在内侧、另一个在外侧，并使上述信号电极的轴部穿过上述第一部件及上述第二部件，从而将上述第一部件及上述第二部件夹装在上述电极部的背面和上述测定管的内周面之间。
7.根据权利要求5所述的电磁流量计，其特征在于，
上述信号电极的电极部形成为漏斗状，
上述信号电极的轴部从上述漏斗状的电极部的颈部延伸出来，
上述信号电极的轴部所穿过的测定管的贯通孔具有凹陷部，该凹陷部的边缘面与上述电极部的漏斗状的形状相配合，
使上述第一部件及上述第二部件中的任意一个在内侧、另一个在外侧，并使上述信号电极的轴部穿过上述第一部件及上述第二部件，从而将上述第一部件及上述第二部件夹装在上述电极部的背面和上述测定管的贯通孔的边缘面之间。
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