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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft ein System zum Zusammensetzen eines Coriolis-Durchflussmessers mit
einem Durchflussrohr, das eine gerade Auslegung besitzt. Insbesondere
betrifft diese Erfindung ein Zusammensetzungssystem, das Komponenten, die
aus Metallen bestehen, die unähnliche
Eigenschaften aufweisen, so aneinanderfügt, dass der während des
Zusammensetzens auf die Struktur angewendete Belastungsbetrag reduziert
wird. Des Weiteren betrifft diese Erfindung insbesondere ein Zusammensetzungssystem
zum Umschließen
eines Durchflussrohrs, das aus einem ersten Metall besteht, in einem
Gehäuse,
das aus einem unähnlichen Metall
besteht, und das Befestigen jedes Ende des Durchflussrohrs an wenigstens
zwei Punkten an dem Gehäuse.
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PROBLEM
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Die
Verwendung von Mengendurchflussmessern mit Coriolis-Effekt zum Messen
von Mengendurchfluss und anderen Informationen über Materialien, die durch
eine Rohrleitung fließen,
ist bekannt, wie in dem am 1. Januar 1985 an J.E. Smith und andere
erteilten U.S.-Patent Nr. 4,491,025 und Re. 31,450 für J.E. Smith
vom 11. Februar 1982 offenbart. Diese Durchflussmesser besitzen
ein oder mehrere Durchflussrohre von gekrümmter oder gerader Auslegung.
Jede Durchflussrohr-Konfiguration in einem Coriolis-Mengendurchflussmesser,
die von einfacher Biegungs-, Torsions-, Radial- oder Kopplungsart
sein kann, weist eine Reihe von natürlichen Schwingungsmodi auf.
Jedes Durchflussrohr wird angetrieben, bei Resonanz in einer dieser
natürlichen
Modi zu schwingen. Die natürlichen
Schwingungsmodi der schwingenden materialgefüllten Systeme werden zum Teil
durch die kombinierte Masse der Durchflussrohre und des Materials
in den Durchflussrohren definiert. Material fließt in den Durchflussmesser
aus einer angeschlossenen Rohrleitung an der Einlassseite des Durchflussmessers.
Das Material wird dann durch das Durchflussrohr bzw. die Durchflussrohre
geleitet und verlässt
den Durchflussmesser in eine Rohrleitung, die an der Auslassseite angeschlossen
ist.
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Eine
Antriebsvorrichtung legt eine Schwingungskraft an das Durchflussrohr
an. Die Kraft verursacht, dass das Durchflussrohr schwingt. Wenn
kein Material durch den Durchflussmesser fließt, schwingen alle Punkte entlang
eines Durchflussrohrs mit einer identischen Phase. Wenn ein Material
durch das Durchflussrohr zu fließen beginnt, verursachen Coriolis-Beschleunigungen,
dass jeder Punkt entlang des Durchflussrohrs in Bezug auf andere
Punkte entlang des Durchflussrohrs eine andere Phase aufweist. Die Phase
an der Einlassseite des Durchflussrohrs eilt der Antriebsvorrichtung
nach, während
die Phase an der Auslassseite die Antriebsvorrichtung führt. Sensoren
an zwei verschiedenen Punkten auf dem Durchflussrohr erzeugen sinusförmige Signale,
die für
die Bewegung des Durchflussrohrs an den zwei Punkten repräsentativ
sind. Ein Phasenunterschied der zwei Signale, die von den Sensoren
empfangen werden, wird in Zeiteinheiten berechnet. Der Phasenunterschied
zwischen den zwei Sensorsignalen ist proportional zu der Mengendurchflussgeschwindigkeit
des Materials, das durch das Durchflussrohr bzw. die Durchflussrohre
fließt.
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Coriolis-Durchflussmesser
mit einem Gerad-Durchflussrohr weisen gegenüber Durchflussmessern, die
zwei Rohre mit einer gekrümmten
Auslegung aufweisen, einige Vorteile auf. Ein Vorteil eines Geradrohr-Durchflussmessers
besteht darin, dass ein einzelnes Durchflussrohr einen größeren Durchmesser
aufweist, wodurch ein Fließweg
mit einem größeren Volumen
bereitgestellt wird. Der Fließweg
mit einem größeren Volumen
reduziert Verstopfen, senkt den Druckabfall von fließendem Material, das
in die Messvorrichtung gelangt, und erleichtert das Reinigen der
Durchflussrohre. Ein zweiter Vorteil besteht darin, dass das Durchflussrohr
gerade ist. Das Gerad-Durchflussrohr erleichtert das Reinigen des
Durchflussrohrs und gestattet, dass sich das Durchflussrohr selbst
entleert, wenn es richtig ausgerichtet wird.
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Allerdings
weist die Auslegung eines Cortolis-Durchflussmessers mit einem Gerad-Durchflussrohr viele
Probleme bei der Herstellung eines solchen Durchflussmessers auf.
Beispiele für
solche Coriolis-Durchflussmesser sind in EPO 759542A1 und
US 5,850,039 offenbart.
Ein erstes Problem besteht darin, dass das Durchflussrohr an dem
Gehäuse,
welches das Durchflussrohr umschließt, zur strukturellen Absteifung
befestigt sein muss. Ein besonderes Problem beim Anbringen eines
Gerad-Durchflussrohrs an einem Gehäuse besteht darin, dass das
Durchflussrohr und verschiedene Komponenten des Gehäuses aus
verschiedenen Metallen bestehen. Im Idealfall würden alle Kompo nenten eines
Durchflussmesser aus ein und demselben Material bestehen, und das
Aneinanderfügen
der verschiedenen Komponenten würde
vereinfacht. Allerdings diktieren die Kosten der Ausbildung der
Komponenten aus Metallen, wie beispielsweise Titan, Hastelloy
TM oder Zirkonium, dass einige Komponenten
aus weniger kostspieligen Materialien hergestellt werden müssen. Typischerweise
werden Komponenten, wie beispielsweise das Gehäuse, die nicht mit dem Prozessmaterial
in Berührung
kommen, aus weniger kostspieligen Metallen hergestellt als dem Metall,
das zum Ausbilden des Durchflussrohrs verwendet wird. Manchmal können die
Komponenten, die aus einem minderwertigeren Metall bestehen, mit
einer Verblendung bedeckt werden, die aus einem anderen Material
besteht, um eine hygienische Oberfläche bereitzustellen und das
Gehäuse
vor Korrosion zu schützen.
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Die
verschiedenen Metalle besitzen unähnliche Eigenschaften, die
es schwierig machen können, die
Metalle mittels herkömmlicher
Verfahren, wie beispielsweise Schweißen, miteinander aneinanderzufügen. Zum
Beispiel kann ein Durchflussrohr aus Titan bestehen, während ein
Ende eines Gehäuses aus
Edelstahl besteht. Der Wärmekoeffizient
von Titan beträgt
8,7 μm/m °C (4,8 μin/in °F), und der
Wärmekoeffizient
von Edelstahl beträgt
16,5 μm/m °C (9,2 μin/in °F). Die Ungleichheit
zwischen Ausdehnungs-Wärmekoeffizienten
macht es wünschenswert,
zum Verlöten
von Elementen eine rasche und örtlich
begrenzte Erhitzung anzuwenden, um die Auswirkungen der Ungleichheit
zu begrenzen.
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Ein
zweites Problem bei der Verbindung eines Gerad-Durchflussrohrs mit
dem Gehäuse
sind die elektronischen Komponenten, die mit dem Durchflussrohr
verbunden sind. Die elektronischen Komponenten umfassen eine Antriebsvorrichtung,
Aufnehmersensoren und Temperatursensoren. Diese elektronischen Komponenten
müssen
auf dem Durchflussrohr und dem Ausgleichstab vor dem Aneinanderfügen des
Durchflussrohrs und des Gehäuses
installiert sein. Wenn dann Prozesse mit hohen Temperaturen zum
Aneinanderfügen
verwendet werden, um das Durchflussrohr und das Gehäuse aneinanderzufügen, können die
elektronischen Komponenten durch die hohe Temperatur zerstört oder
beschädigt
werden.
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Jedes
Zusammensetzungssystem, das die oben genannten Probleme löst, muss
wirtschaftlich sein. Wenn das Zusammensetzungssystem die Herstellungskosten
erhöht, können die
Durchflussmesser in der Herstellung zu kostspielig und für den Verkauf
zu teuer werden.
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EPO
759542A1 offenbart einen Coriolis-Durchflussmesser, der fähig ist,
einen Mengendurchfluss und eine Fluiddichte durch resonantes Schwingen
eines Doppelrohrabschnitts, der aus einem inneren Durchflussrohr,
welches das Fließen
einer Fluids darin gestattet, und einem darauf koaxial angeordneten
Gegengewichtsrohr besteht, das mit einem Gewicht ausgestattet ist,
um die seitliche natürliche
Frequenz des Gegengewichtsrohrs mit derjenigen des Durchflussrohrs
auszugleichen, mit erhöhter
Stabilität
zu erfassen. Der Coriolis-Durchflussmesser besitzt haltende Metallmittel,
um die beiden Enden des Durchflussrohrs so zu halten, dass die beiden
Enden des Durchflussrohrs in radialen Richtungen eingeschränkt und
axial im jeweiligen Verbindungsflansch beweglich sind; das innere
Durchflussrohr besitzt verlängerte
Enden, die im Durchmesser vergrößert und
in den jeweiligen Verbindungsflanschen des äußeren Gehäuses gehalten werden. Das Durchflussrohr
wird des Weiteren an endnahen Abschnitten auf jeweiligen Rechteckblattfedern
gehalten, die eine Ebene aufweisen, die parallel zur Schwingungsrichtung
verläuft
und sich in einer radialen Richtung des Doppelrohrabschnitts erstreckt,
die senkrecht zu der Schwingungsrichtung in dem äußeren Gehäuse ist. Das Durchflussrohr
wird somit an vier stabilen Punkten gehalten, die Schwingungsknoten
darstellen, ist axial beweglich, aber radial eingeschränkt, wodurch
eine stabile Schwingung und eine exakte Messung des Mengendurchflusses
sichergestellt werden.
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EPO
849568A1 offenbart eine Messvorrichtung, die in eine rohrförmige Leitung
eingepasst ist. Im Betrieb fließt
das zu messende Fluid durch die Vorrichtung. Die Vorrichtung besitzt
ein einzelnes gerades Messrohr mit einer Längsachse, einem Einlassende
und einem Auslassende. Ein Träger
ist an dem Einlass- und dem Auslassende befestigt. Von dem Träger verläuft eine
lange große
Leitung von dem Träger
parallel zu der Längsachse
des Rohrs und trifft nicht damit zusammen. Die Vorrichtung weist auch
einen Ausleger bzw. eine Auslegermasse (jib or boom mass) auf, der
in der Mitte zwischen dem Einlass- und dem Auslassende befestigt
ist. Im Betrieb verursacht die Masse, dass das Rohr entweder in
einem ersten Schwingungs-Grundmodus oder einem zweiten Grundmodus
mit höherer
Frequenz schwingt. Eine Erreger-Anordnung stellt das Rohr so ein,
dass es immer in dem zweiten Modus schwingt. Die Erreger-Anordnung
ist irgendwo in der Mitte zwischen dem Einlass- und dem Auslassende
angeordnet. Für
je de der Einlass- und Auslassende-Schwingungen des Rohrs ist ein
Sensor vorgesehen. Jeder Sensor ist jeweils im gleichen Abstand
von dem Einlass- oder Auslassende angeordnet.
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EPO
733886A2 offenbart einen Coriolis-Mengendurchflussmesser, der ein
Gehäuse
umfasst, das wenigstens ein Messrohr, eine Haltemechanismus, der
mit beiden Enden des Messrohrs verbunden ist, einen Schwingungsgenerator,
der auf das Messrohr eine Schwingung überträgt, wenigstens zwei Sensoren
zum Erfassen der Schwingung von dem Messrohr, eine Einlassleitung,
die zu messendes Fluid in das Messrohr einleitet, und eine Auslassleitung,
die Fluid aus der Messleitung abführt, enthält. Eine Coriolis-Schwingung wird an
das Messrohr angelegt, das eine Coriolis-Kraft in einem Fluid generiert,
das in dem Messrohr fließt.
Die Coriolis-Kraft wird zum Messen einer Durchflussmenge des Fluids verwendet.
Die Coriolis-Schwingung besitzt eine Frequenz, die höher ist
als eine hauptsächliche
natürliche
Frequenz des Haltemechanismus, d.h. in einem trägen Steuerbereich. Der Mengendurchflussmesser weist
eine einfache Struktur und ein leichtes Gewicht sowie einen minimierten
Verlust der Schwingungsenergie nach außen auf und besitzt einen hohen
mechanischen Q-Wert.
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LÖSUNG
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Die
oben genannten und andere Probleme werden gelöst und ein Fortschritt in der
Technik durch das Zusammensetzungssystem dieser Erfindung erzielt.
Das Zusammensetzungssystem der vorliegenden Erfindung ist ein preiswertes
Verfahren zum Zusammensetzen eines Geradrohr-Coriolis-Durchflussmessers.
Das System dieser Efindung verlötet
Komponenten in einer örtlich
begrenzten Weise, um die Auswirkungen der thermischen Ausdehnung
zu reduzieren und Schaden an elektrischer Ausrüstung zu verhindern.
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In
dem Zusammensetzungssystem dieser Erfindung wird ein Coriolis-Durchflussmesser
mit einem Gerad-Durchflussrohr auf folgende Weise zusammengesetzt,
um eine Durchflussrohr-Baugruppe auszubilden. Der Prozess beginnt
mit dem Aneinanderfügen
eines Gerad-Durchflussrohrs, das aus einem ersten Metall besteht,
und eines Ausgleichstabs, der im Wesentlichen parallel zu einer
Längsachse
des Gerad-Durchflussrohrs ausgerichtet ist, und der einen Abschnitt
des Gerad-Durchflussrohrs umschließt. In einer be vorzugten Ausführungsform besteht
der Ausgleichstab aus einem Metall, das im Wesentlichen die gleichen
Eigenschaften wie das erste Metall des Durchflussrohrs besitzt,
und die Enden des Ausgleichstabs werden durch Vakuumanlöten an dem
Durchflussrohr befestigt.
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Nachdem
das Durchflussrohr und der Ausgleichstab aneinandergefügt worden
sind, um eine Durchflussrohr-Baugruppe auszubilden, werden ein Antriebssystem
und Sensoren auf der Durchflussrohr-Baugruppe installiert. Dann
wird die Durchflussrohr-Baugruppe in das Gehäuse eingesetzt. Das Gehäuse ist
aus einem zweiten Metall hergestellt, das dem ersten Metall unähnliche
Eigenschaften aufweist. Jedes Ende der Durchflussrohr-Baugruppe wird an
wenigstens zwei Punkten in dem Gehäuse unter Verwendung von rascher
und örtlich
begrenzter Erwärmung
verbunden. Jede Punktverbindung der Durchflussrohr-Baugruppe mit
dem Gehäuse
muss durch ein unähnliches
Metall erleichtert werden.
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Ein
Ende der Durchflussrohr-Baugruppe ist mit einem der wenigstens zwei
Punkte auf folgende Weise verbunden. Gehäuseverbindungen sind an den
entgegengesetzten Enden des Gerad-Durchflussrohrs und des Ausgleichstabs
angebracht. Diese Gehäuseverbindungen
können
durch Vakuumanlöten
zum gleichen Zeitpunkt, zu dem der Ausgleichstab an das Durchflussrohr
angefügt
wird, befestigt werden. Alternativ können die Gehäuseverbindungen
an die Durchflussrohr-Baugruppe angefügt werden, nachdem das Gerad-Durchflussrohr
und der Ausgleichstab aneinandergefügt worden sind. Gehäuseverbindungen
sind Elemente, die aus dem Ausgleichstab und dem Durchflussrohr
herausragen. Die Gehäuseverbindungen
bestehen aus einem Metall, das Eigenschaften aufweist, die im Wesentlichen dem
ersten und dem zweiten Metall ähnlich
sind. Dadurch wird gestattet, die Gehäuseverbindung an die Durchflussrohr-Baugruppe
anzulöten
und an das Gehäuse
anzuschweißen.
In einer bevorzugten Ausführungsform
werden die Gehäuseverbindungen
durch Vakuumanlöten
an den Enden des Durchflussrohrs und des Ausgleichstabs befestigt.
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Nachdem
die Durchflussrohr-Baugruppe in das Gehäuse eingesetzt worden ist,
werden die Gehäuseverbindungen
mit Einsätzen
auf einer Innenfläche
des Gehäuses
angebracht. Die Einsätze
sind vorstehende Vorsprünge
an den entgegengesetzten Enden des Gehäuses. Die Einsätze bestehen
aus einem Metall, das Eigenschaften besitzt, die im Wesentlichen
dem Metall der Gehäuseverbindung ähnlich sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform
werden die Gehäuseverbindung
und Einsätze
mit herkömmlichen
Verfahren miteinander verschweißt.
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Nachdem
die Durchflussrohr-Baugruppe in das Gehäuse eingesetzt worden ist,
werden auch eine Antriebsvorrichtung, Sensoren und Temperatursensoren
auf dem Durchflussrohr und dem Ausgleichstab an Leitungen angeschlossen,
die durch das Gehäuse
führen.
Die Leitungen werden durch den Durchlass in dem Gehäuse verbunden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
liegt ein zweiter Befestigungspunkt für jedes Ende des Durchflussrohrs
an einem Gehäuseende.
Das Gehäuseende
ist eine Endabdeckung, die in die gegenüberliegenden Öffnungen
des Durchlasses eingreift. Der Durchlass durch das Gehäuseende
gestattet es dem Durchflussrohr, durch das Gehäuseende vorzuspringen. Das
Durchflussrohr wird mit dem Gehäuseende
verbunden, nachdem das Durchflussrohr und der Ausgleichstab mit
dem Gehäuse
verbunden worden sind.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird das Durchflussrohr mit der Gehäuseverbindung in der folgenden
Weise verbunden. Nachdem die Gehäuseverbindungen
an die Einsätze
in dem Gehäuse angeschweißt worden
sind, wird jedes Gehäuseende über ein
Ende des Durchflussrohrs eingesetzt und an einem Ende des Gehäuses über einem
Ende des Durchlasses angebracht. Eine Art, ein Gehäuseende an
einem Ende des Gehäuses
anzubringen, besteht darin, das Gehäuseende an dem Gehäuse anzuschweißen. Schweißen wird
in der bevorzugten Ausführungsform
verwendet, weil das Gehäuseende
aus Edelstahl besteht und das Gehäuse aus Kohlenstoffstahl besteht.
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Nachdem
das Gehäuseende
mit dem Gehäuse
verbunden worden ist, werden das Gehäuseende und das Durchflussrohr
aneinandergefügt.
In einer bevorzugten Ausführungsform
werden das Gehäuseende
und das Durchflussrohr in der folgenden Weise aneinandergefügt. Zunächst wird
ein Lötmaterial
in dem Gehäuseende
auf einer Lippe um den inneren Umfang des Gehäuseendes platziert. Das Gehäuseende
wird dann über
das Durchflussrohr eingesetzt und auf dem Gehäuse fest angeheftet. Das Gehäuseende
wird dann an das Gehäuse
angeschweißt.
Das Durchflussrohr wird dann an dem Gehäuse angebracht, indem die Lippe
des Gehäuseendes
und das Durchflussrohr durch Induktions-Löten befestigt werden.
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Alternativ
wird ein Übergangsstück so an dem
Durchflussrohr angebracht, dass es sich aus dem Durchflussrohr heraus
erstreckt. Das Übergangsstück besteht
aus einem Metall, das Eigenschaften besitzt, die im Wesentlichen
dem ersten Metall und dem zweiten Metall ähnlich sind. Das Übergangsstück wird
durch Vakuumanlöten
an dem Durchflussrohr befestigt, nachdem der Ausgleichstab angebracht
worden ist. Das Übergangsstück wird dann
fest angeschweißt,
nachdem das Gehäuseende
mit dem Gehäuse
verbunden worden ist.
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Nachdem
die Durchflussrohr-Baugruppe mit dem zweiten der zwei Punkte in
dem Gehäuse
verbunden worden ist, werden die Zugangsöffnungen durch das Gehäuse abgedichtet.
Die Zugangsöffnungen
sind Öffnungen
durch das Gehäuse,
die den Zugang zu Komponenten der Durchflussrohr-Baugruppe für Einstellungen
nach der Installation indem Gehäuse
gestatten.
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Eine
Druckluftprüfung
wird durchgeführt, nachdem
die Zugangsöffnungen
abgedichtet worden sind. Die Druckluftprüfung beurteilt den Druck (pressure
rates) im Gehäuse.
Nachdem die Druckluftprüfung
abgeschlossen ist, wird eine Druckluftöffnung abgedichtet. Die Druckluftöffnung ist
eine Öffnung, die
das Einführen
der Druckluftprüfungs-Ausrüstung in
das Gehäuse
gestattet.
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Dann
wird das Gehäuse
von einer Verblendung umschlossen. Die Verblendung ist eine Beschichtung,
die eine hygienische Außenfläche für das Gehäuse bereitstellt.
In der bevorzugten Ausführungsform
besteht die Verblendung aus Edelstahl und wird auf die folgende
Weise angebracht. Die Verblendung wird um das Gehäuse gewickelt.
Die Seiten der gewickelten Verblendung werden dann durch eine Längsschweißnaht zusammengeschweißt. Die Umfangsenden
der Verblendung werden dann mit einer umlaufenden Schweißnaht an
den Edelstahl-Gehäuseenden
angebracht.
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Ein
letzter Schritt in einer bevorzugten Ausführungsform besteht dann, Prozessverbindungen an
gegenüberliegenden
Enden des Durchflussmessers anzubringen. Die Prozessverbindungen
werden aus dem ersten Metall des Durchflussrohrs und dem Metall,
aus dem das Gehäuse
besteht, ausgebildet. Die Prozessverbindungen werden über die
Enden des Durchflussrohrs eingesetzt und dann an die Gehäuseenden
des Gehäuses angeschweißt. Das
erste Metall in den Prozessverbindungen umschließt wenigstens einen Abschnitt
eines Durchlasses durch die Prozessverbindung. Das Durchflussrohr
wird an das erste Metall angeschweißt, das den Abschnitt des Durchlasses
umschließt,
nachdem die Prozessverbindungen an die Gehäuseenden angefügt worden
sind.
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Erfindungsgemäß wird ein
Verfahren zur Herstellung eines Coriolis-Durchflussmessers mit einem
Gerad-Durchflussrohr, das aus einem ersten Metall besteht, bereitgestellt,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Aneinanderfügen des
Gerad-Durchflussrohrs und eines Ausgleichstabs, der im Wesentlichen
parallel zu einer Längsachse
des Gerad-Durchflussrohrs ausgerichtet ist, und der einen Abschnitt
des Gerad-Durchflussrohrs umschließt, wobei das Gerad-Durchflussrohr
und der Ausgleichstab eine Durchflussrohr-Baugruppe ausbilden; und
Installieren
eines Antriebssystems und von Sensoren auf dem Gerad-Durchflussrohr
und dem Ausgleichstab, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren des
Weiteren die folgenden Schritte umfasst:
Einsetzen der Durchflussrohr-Baugruppe
in einen Durchlass in einem Gehäuse,
wobei das Gehäuse aus
einem zweiten Metall hergestellt ist, das dem ersten Metall unähnlich ist,
Anbringen
jedes Endes der Durchflussrohr-Baugruppe an wenigstens zwei Punkten
in dem Gehäuse
unter Verwendung von örtlich
begrenzter Erhitzung, wobei das Anbringen jedes Endes der Durchflussrohr-Baugruppe
das Anbringen einer Gehäuseverbindung
an jedem Ende der Durchflussrohr-Baugruppe in der Nähe jedes
Endes des Ausgleichstabs umfasst, und
Verbinden jeder Gehäuseverbindung
mit einem Einsatz auf einer Innenfläche des Gehäuses (an jedem Ende des Gehäuses, wobei
jeder Einsatz Eigenschaften aufweist, die im Wesentlichen dem ersten und
dem zweiten Metall ähnlich
sind.
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Ein
Gesichtspunkt der Erfindung ist, dass der Schritt des Anbringens
jeder Gehäuseverbindung den
Schritt (3004) des Vakuumanlötens jeder Gehäuseverbindung
und des Ausgleichstabs an das Gerad-Durchflussrohr umfasst, um die
Durchflussrohr-Baugruppe auszubilden.
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Ein
weiterer Gesichtspunkt ist, dass der Schritt des Verbindens jeder
Gehäuseverbindung
mit einem Einsatz den Schritt des Anschweißens jeder Gehäuseverbindung
an den Einsatz an der Innenfläche
des Gehäuses
an jedem Ende des Gehäuses umfasst.
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Ein
weiterer Gesichtpunkt ist, dass der Schritt des Anbringens von jedem
Ende der Durchflussrohr-Baugruppe den Schritt des Aneinanderfügens jedes
Endes des Gerad-Durchflussrohrs
und eines Gehäuseendes
umfasst, das aus dem zweiten Metall besteht.
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Ein
weiterer Gesichtspunkt ist, dass der Schritt des Anbringens jedes
Endes der Durchflussrohr-Baugruppe des Weiteren den Schritt des
Anbringens des Gehäuseendes
an jedem Ende des Durchlasses durch das Gehäuse umfasst, um das Gehäuse zu umschließen, wobei
jedes Gehäuseende
eine Öffnung
aufweist, durch die das Gerad-Durchflussrohr
hervorragt.
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Ein
weiterer Gesichtspunkt ist, dass der Schritt des Anbringens jedes
Gehäuseendes
den Schritt des Anschweißens
jedes Gehäuseendes
an das Gehäuse
umfasst.
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Ein
weiterer Gesichtspunkt ist, dass der Schritt des Anbringens jedes
Gehäuseendes
den Schritt des festen Anheftens jedes Gehäuseendes vor dem Anschweißen jedes
Gehäuseendes
an das Gehäuse
umfasst.
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Ein
weiterer Gesichtspunkt ist, dass der Schritt des Anbringens jedes
Gehäuseendes
an jedem Ende des Durchlasses die folgenden Schritte umfasst:
Einführen eines
Lötmaterials
in das Gehäuseende; und
Induktionsanlöten des
Gerad-Durchflussrohrs an das Gehäuseende.
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Ein
weiterer Gesichtspunkt ist, dass der Schritt des Anbringens jedes
Gehäuseendes
an jedem Ende des Durchlasses die folgenden Schritte umfasst:
Vakuumanlöten eines Übergangsstücks mit
Eigenschaften, die im Wesentlichen dem ersten und dem zweiten Metall ähnlich sind,
an das Gerad-Durchflussrohr, in Reaktion auf das Anbringen des Ausgleichstabs
an dem Gerad-Durchflussrohr; und
Lochnaht-Anschweißen (plug-welding)
des Übergangsstücks an das
Gehäuseende.
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Ein
weiterer Gesichtspunkt umfasst ferner den Schritt des Verbindens
von Leitungen zu der Antriebsvorrichtung, den Aufnehmersensoren
und den Temperatursensoren mit Leitungen, die mit dem Gehäuse verbunden
sind, in Reaktion auf das Einsetzen der Durchflussrohr-Baugruppe
in den Durchlass in dem Gehäuse.
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Ein
weiterer Gesichtspunkt umfasst ferner den Schritt des Umschließens der
Durchflussrohr-Baugruppe in dem Gehäuse.
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Ein
weiterer Gesichtspunkt umfasst ferner den Schritt des Abdichtens
der Zugangsöffnungen
in dem Gehäuse,
in Reaktion auf das Umschließen
der Durchflussrohr-Baugruppe.
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Ein
weiterer Gesichtspunkt umfasst ferner den Schritt des Durchführens einer
Druckluftprüfung, in
Reaktion auf das Abdichten der Zugangsöffnungen, zum Prüfen der
strukturellen Intaktheit des Gehäuses.
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Ein
weiterer Gesichtspunkt umfasst ferner den Schritt des Abdichtens
einer Druckluft-Zugangsöffnung,
in Reaktion auf das Abschließen
der Drucktuftprüfung.
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Ein
weiterer Gesichtspunkt umfasst ferner den Schritt des Umschließens des
Gehäuses
in einer Verblendung.
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Ein
weiterer Gesichtspunkt ist, dass der Schritt des Umschließens des
Gehäuses
in der Verblendung die folgenden Schritte umfasst:
Längs-Anschweißen einer
ersten Seite der Verblendung an eine zweite Seite der Verblendung;
und
Anschweißen
eines Umfangs jedes Endes der Verblendung an ein Gehäuseende.
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Ein
weiterer Gesichtspunkt umfasst ferner den Schritt des Anbringens
von Prozessverbindungen an jedem Ende des Gerad-Durchflussrohrs
und dem Gehäuse,
in Reaktion auf das Anbringen jedes Endes der Durchflussrohr-Baugruppe
an wenigstens zwei Punkten des Gehäuses.
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Ein
weiterer Gesichtspunkt umfasst ferner die folgenden Schritte:
Einsetzen
jedes Endes des Gerad-Durchflussrohrs in einen Durchlass einer Prozessverbindung;
Anschweißen jedes
Endes des Gerad-Durchflussrohrs an einen Abschnitt jeder Prozessverbindung; und
Aneinanderfügen jeder
Prozessverbindung an ein Gehäuseende.
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BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
oben genannten und andere Merkmale dieser Erfindung sind in der
folgenden ausführlichen Beschreibung
und den folgenden Zeichnungen zu finden:
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1 zeigt
ein Verfahren zum Zusammensetzen eines Geradrohr-Coriolis-Durchflussmessers in Übereinstimmung
mit dieser Efindung;
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2 zeigt
einen bevorzugten Prozess zum Aneinanderfügen eines Durchflussrohrs und
eines Ausgleichstabs zum Ausbilden einer Durchflussrohr-Baugruppe;
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3 zeigt
ein bevorzugtes Verfahren zum Anbringen der Durchflussrohr-Baugruppe
an einem Gehäuse
in dieser Erfindung;
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4 zeigt
ein bevorzugtes Verfahren zum Abdichten eines Gehäuses in
dieser Efindung;
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5 zeigt
ein bevorzugtes Verfahren zum Anbringen von Prozessverbindungen
an einem Durchflussmesser in dieser Erfindung;
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6 zeigt
Komponenten einer Durchflussrohr-Baugruppe;
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7 zeigt
eine vollständige
Durchflussrohr-Baugruppe;
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8 zeigt
eine Durchflussrohr-Baugruppe, die in ein Gehäuse eingesetzt ist;
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9 zeigt
ein Ende eines Gehäuses
vor dem Anbringen eines Gehäuseendes;
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10 zeigt
eine Explosionsansicht eines Gehäuseendes
und eines Gehäuses;
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11 zeigt
eine Explosionsansicht einer Verblendung, die ein Gehäuse umschließt; und
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12 zeigt
einen Durchflussmesser mit Prozessverbindungen, die an dem Gehäuse angebracht
sind.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird jetzt im Folgenden ausführlicher
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in
denen Ausführungsformen
der Erfindung gezeigt sind. Dem Fachmann wird klar sein, dass die
Erfindung in viele unterschiedliche Formen eingebettet sein kann
und nicht als auf die hierin dargelegten Ausführungsformen begrenzt zu betrachten
ist; diese Ausführungsformen
werden im Gegenteil bereitgestellt, damit diese Offenbarung gründlich und
umfassend ist und dem Fachmann den Umfang der Erfindung vermittelt.
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In
den Zeichnungen verweisen gleiche Bezugszeichen durchgehend auf
gleiche Elemente.
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Die
vorliegende Erfindung ist ein System, das ein Verfahren zum Zusammensetzen
eines Coriolis-Durchflussmessersensors mit Gerad-Durchflussrohr
bereitstellt. Das Sys tem stellt ein wirtschaftliches Verfahren zum
Zusammensetzen eines Sensors bereit, das die Menge an direkter Hitze
begrenzt, die auf Komponenten in dem Sensor angewendet wird. Die Begrenzung
der Menge an direkter Hitze, die auf Komponenten in dem Durchflussmesser
angewendet wird, reduziert die Menge der Belastung auf den Sensor,
die durch beeinträchtigende
Koeffizienten der thermischen Ausdehnung der unterschiedlichen Metalle
verursacht wird, die zum Herstellen der verschiedenen Komponenten
verwendet werden. Die Begrenzung der direkten Hitze reduziert auch
Schäden
an elektronischen Komponenten, die vor den letzten Schritten installiert
werden müssen,
für welche
Schweißvorgänge oder
andere erhitzende Prozesse zum Verbinden von Metallen erforderlich
sind.
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1 zeigt
einen Prozess 1000 zum Zusammensetzen eines Geradrohr-Coriolis-Durchflussmessers
in Übereinstimmung
mit dieser Erfindung. Der Prozess 1000 beginnt in Schritt 1001 mit
dem Aneinanderfügen
eines Durchflussrohrs 101 (siehe 6) und eines
Ausgleichstabs 102 (siehe 6), um eine Durchflussrohr-Baugruppe 150 auszubilden.
Der Ausgleichstab 102 (siehe 6) ist parallel
zu einer Längsachse
eines Durchflussrohrs 101 (siehe 6) ausgerichtet.
Die entgegengesetzten Enden 102L und 102R des
Ausgleichstabs 102 (siehe 6) werden
an die benachbarten Enden 101L und 101R (siehe 6)
des Durchflussrohrs 101 (siehe 6) angefügt. Die
Enden 101L und 101R erstrecken sich über die
Enden 102L und 102R des Ausgleichstabs 102 hinaus.
Eine vollständige
Durchflussrohr-Baugruppe 150 ist in 7 gezeigt.
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Die
Gehäuseverbindungen 111 (siehe 6)
können
zu diesem Zeitpunkt ebenfalls verbunden werden. In einer bevorzugten
Ausführungsform
werden der Ausgleichstab 102 und die Gehäuseverbindungen 111 an
das Durchflussrohr 101 unter Verwendung einer Vakuumanlöttechnik
angefügt,
obwohl auch andere Arten des Aneinanderfügens verwendet werden können. Vakuumanlöten wird
verwendet, weil es eine gleichmäßige Erwärmung der Komponenten,
Teil-Fluchten und die Fähigkeit
bereitstellt, Vakuumanlöten
zum Aneinanderfügen
von Teilen mit unterschiedlicher Dicke zu verwenden. Eine bevorzugte
Ausführungsform
von Schritt 1001 wird in 2 dargestellt.
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Nachdem
die Durchflussrohr-Baugruppe 150 ausgebildet worden ist,
werden in Schritt 1002 von 1 die Antriebsvorrichtung 104,
die Aufnehmersensoren 105–105' und Temperatursensoren 106 auf der
Durchflussrohr-Baugruppe 150 installiert. Eine voll ständige Durchflussmesser-Baugruppe
mit installierten Komponenten ist in 7 gezeigt.
Die Antriebsvorrichtung 104, die Aufnehmersensoren 105–105' und die Temperatursensoren 106 müssen vor
dem Einsetzen der Durchflussrohr-Baugruppe 150 in ein Gehäuse installiert
werden, weil der Zugang zum Inneren des Gehäuses begrenzt ist.
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Nachdem
die elektronischen Komponenten in Schritt 1002 von 1 installiert
worden sind, wird die Durchflussrohr-Baugruppe 150 in Schritt 1003 in ein
Gehäuse 103 eingesetzt.
Eine Querschnittsansicht einer Durchflussmesser-Baugruppe 150,
die in ein Gehäuse 103 eingesetzt
ist, ist in 8 gezeigt. In Schritt 1004 wird
eine örtlich
begrenzte Erhitzung verwendet, um die Durchflussrohr-Baugruppe 150 an wenigstens
zwei Punkten in dem Gehäuse 103 anzubringen.
Die Durchflussrohr-Baugruppe 150 muss an wenigstens zwei
Punkten in dem Gehäuse 103 befestigt
sein, um die Anzahl der Schwingungsknoten zu reduzieren, die erregt
werden. Ein bevorzugtes Verfahren zur Verwendung örtlich begrenzter
Erhitzung zum Anbringen der Durchflussmesser-Baugruppe 150 an
zwei Punkten in dem Gehäuse 103 ist in 3 bereitgestellt.
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Nachdem
die Durchflussrohr-Baugruppe 150 an wenigstens zwei Punkten
im Gehäuse 103 angebracht
worden ist, wird das Gehäuse
in Schritt 1005 abgedichtet. Das Abdichten wird vorgenommen,
indem Verschlussstopfen in alle restlichen Öffnungen im Gehäuse 103 eingesetzt
werden, und Methoden wie beispielsweise Schweißen verwendet werden, um die
Verschlussstopfen fest anzubringen. Wie in 11 gezeigt,
werden die Verschlussstopfen 1101 in Zugangsöffnungen 1002 eingesetzt.
Die Verschlussstopfen 1101 werden dann angeschweißt oder
auf eine andere Weise fest angebracht. Danach wird die Verblendung 1100 an
dem Gehäuse 103 angebacht,
um das Gehäuse 103 zu
umschließen.
Eine bevorzugte beispielhafte Ausführungsform von Schritt 1005 ist
in 4 angegeben.
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In
Schritt 1006 werden die Prozessverbindungen 120–120' (in 12 gezeigt)
an den entgegengesetzten Enden 101L und 101R des
Durchflussrohrs 101 angebracht, um den Prozess 1000 abzuschließen. Wenigstens
ein Abschnitt der Prozessverbindungen 120– 120' besteht aus
dem gleichen Metall wie das Durchflussrohr 101. Der Abschnitt
der Prozessverbindungen 120–120', der aus dem gleichen Metall wie
das Durchflussrohr 101 besteht, enthält einen Abschnitt, der einen
Teil eines Durchlasses durch die Prozessverbindung umschließt. Der
Abschnitt, der den Durchlass umschließt, wird an das Durchflussrohr 101 angefügt. Dies
stellt einen Fließweg
durch den Durchflussmesser bereit, der durch ein Metall einer einzigen
Art umschlossen wird. Eine bevorzugte Ausführungsform eines Prozess, den Schritt 1006 abzuschließen, ist
in 6 gezeigt.
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Das
Folgende ist eine bevorzugte beispielhafte Ausführungsform des Prozesses, der
zum Zusammensetzen eines Geradrohr-Cortolis-Durchflussmessers in Übereinstimmung
mit dieser Erfindung verwendet wird. In der folgenden Beschreibung
wird auf die Schritte von Prozess 1000 in 1 sowie 6–12 Bezug
genommen, die verschiedene Komponenten eines Durchflussmessers während des
Zusammensetzens zeigen.
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Der
Prozess 1000 beginnt in Schritt 1001 mit dem Aneinanderfügen des
Durchflussrohrs 101 und des Ausgleichstabs 102,
um die Durchflussrohr-Baugruppe 150 auszubilden. Der in 2 dargestellte Prozess 2000 ist
eine bevorzugte Ausführungsform eines
Prozesses zum Abschließen
von Schritt 1001. Der Prozess beginnt in Schritt 2001 mit
dem Anbringen des Ausgleichstabs 102 an dem Durchflussrohr 101,
um die Durchflussrohr-Baugruppe 150 auszubilden.
Wie oben angegeben, sind das Durchflussrohr 101 und der
Ausgleichstab 102 in 7 gezeigt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
bestehen das Durchflussrohr 101 und der Ausgleichstab 102 aus
dem gleichen Metall. Beispielsweise bestehen das Durchflussrohr 101 und
der Ausgleichstab 102 aus Titan. Alternativ können das
Durchflussrohr 101 und der Ausgleichstab 102 aus
verschiedenen Metallen bestehen. Allerdings müssen die verschiedenen Metalle
im Wesentlichen ähnliche
Eigenschaften besitzen. Ein Beispiel für Metalle, die im Wesentlichen ähnliche
Eigenschaften besitzen, sind Kohlenstoffstahl und Titan. Die im
Wesentlichen ähnlichen
Eigenschaften gestatten es, die verschiedenen Metalle in herkömmlicher
Weise zu verbinden, wie beispielweise durch Löten und Aneinanderfügen.
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Da
das Durchflussrohr 101 und der Ausgleichstab 102 aus
Metallen bestehen, die im Wesentlichen ähnliche Eigenschaften besitzen,
kann eine Vakuumanlöttechnik
verwendet werden, um das Durchflussrohr 101 und den Ausgleichstab 102 aneinanderzufügen. In
dieser Ausführungsform
wird das Durchflussrohr 101 in den Ausgleichstab 102 eingesetzt.
Der Ausgleichstab 102 ist entlang einer Längsachse
des Durchflussrohrs 101 ausgerichtet. Die Enden 102L und 102R werden
an das Durchflussrohr 101 angelötet. Die Enden 101L und 101R des
Durchflussrohrs 101 erstrecken sich von den Enden 102L und 102R des
Ausgleichstabs 102 nach außen.
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Die
Gehäuseverbindungen 111 können an die
Durchflussrohr-Baugruppe 150 angefügt werden, wenn der Ausgleichstab 102 (siehe 6 und 7) an
dem Durchflussrohr 101 angebracht wird. Alternativ können die
Gehäuseverbindungen 111 an
der Durchflussrohr-Baugruppe 150 angebracht werden, nachdem
der Ausgleichstab 102 an dem Durchflussrohr 101 angebracht
worden ist, um die Durchflussrohr-Baugruppe 150 auszubilden.
In einer bevorzugten Ausführungsform
werden die Gehäuseverbindungen 111 an
den benachbarten Enden 102L und 102R des Ausgleichstabs 102 angebracht.
In einer bevorzugten Ausführungsform
werden die Gehäuseverbindungen
an der Durchflussrohr-Baugruppe 150 durch Vakuumanlöten befestigt.
Die Gehäuseverbindungen 111 sind
Flügel,
die sich von der Durchflussrohr-Baugruppe 150 nach außen erstrecken,
um das Gehäuse (wie
in 7, 8 und 9 gezeigt)
zu verbinden. Die Gehäuseverbindungen 111 bestehen
aus einem Metall, das im Wesentlichen ähnliche Eigenschaften wie das
Metall des Durchflussrohrs 101 aufweist. Die Gehäuseverbindungen 111 müssen ebenfalls
aus einem Material bestehen, das Eigenschaften besitzt, die dem
Metall des Gehäuses 103 ähnlich sind,
um zu gestatten, die Gehäuseverbindungen 111 an
dem Gehäuse 103 anzubringen.
In einer bevorzugten Ausführungsform
bestehen die Gehäuseverbindungen 111 aus
Stahl. Die Gehäuseverbindungen 111 sind
in einer Patentanmeldung mit dem Titel "Apparatus For Connecting a Coriolis
Flowmeter Flow Tube to a Flowmeter Case" offenbart, die Micro Motion Inc. zugeteilt
ist und am gleichen Tag wie diese Anmeldung eingereicht wurde. Nach
dem Abschluss von Schritt 2002 endet der Prozess 2000 und
kehrt zu Schritt 1001 von Prozess 1000 zurück.
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Wie
aus 1 ersichtlich ist, werden die Antriebsvorrichtung 104,
die Aufnehmersensoren 105–105' und die Temperatursensoren 106 in
Schritt 1002 auf der Durchflussrohr-Baugruppe 150 installiert,
nachdem die Durchflussrohr-Baugruppe 150 vervollständigt worden
ist. Die Antriebsvorrichtung 104, die Aufnehmersensoren 105–105' und die Temperatursensoren 106 werden
in einer herkömmlichen Weise
angebracht, wie beispielsweise durch Löten, Kleben oder Schweißen. 7 zeigt
eine vollständige
Durchflussrohr-Baugruppe 150.
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Nach
Schritt 1002 wird die Durchflussrohr-Baugruppe 150 in
das Gehäuse 103 eingesetzt. In
der bevorzugten Ausführungsform
ist das Gehäuse 103 ein
hohles Rohr. Die Durchflussrohr-Baugruppe 150 wird in ein
Ende des Gehäuses
eingesetzt, bis das Durchflussrohr 101 sich aus einem zweiten
Ende erstreckt. Wie in 9 gezeigt, besitzt das Gehäuse 103 Übergangsbügel 133,
die in die Gehäuseverbindungen 111 eingreifen,
um die Durchflussmesser-Baugruppe mit den Enden des Gehäuses 103 zu verbinden.
In der bevorzugten Ausführungsform muss
die Durchflussrohr-Baugruppe in einer Weise ausgerichtet sein, dass
die Gehäuseverbindungen 111 zum
Einsetzen zwischen die Übergangsbügel 133 passen.
Nachdem die Durchflussrohr-Baugruppe 150 eingesetzt worden
ist, wird die Durchflussrohr-Baugruppe 150 so gedreht,
dass die Enden der Gehäuseverbindungen 111 in
die Übergangsklammern
eingreifen. Dann ist der Schritt 1003 abgeschlossen.
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Wie
in 1 gezeigt, wird jedes Ende der Durchflussrohr-Baugruppe 150 in
Schritt 1004 an wenigstens zwei Punkten in dem Gehäuse 103 angebracht,
nachdem die Durchflussrohr-Baugruppe 150 in das Gehäuse 103 eingesetzt
worden ist. Der Prozess 3000, wie in 3 gezeigt,
ist ein bevorzugtes Beispiel für
Schritt 1004 von 1. Der Prozess 3000 beginnt
in Schritt 3001 mit dem Verbinden der Antriebsvorrichtung 104,
den Aufnehmersensoren 105–105' und dem Temperatursensor 106 mit
(nicht gezeigten) Leitungen, die sich durch das Gehäuse 103 erstrecken.
Damit wird die Verdrahtung der inneren Komponenten abgeschlossen.
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Nachdem
die Verdrahtung beendet ist, werden die Gehäuseverbindungen 111 in
Schritt 3002 an die Übergangsbügel 133 in
dem Gehäuse 103 angefügt. Wie
in 9 gezeigt, sind die Übergangsbügel 133 Vorsprünge von
einer Innenkante an den Enden eines Durchlasses 134, der
sich durch das Gehäuse 103 erstreckt.
In der bevorzugten Ausführungsform werden
die Übergangsbügel 133 und
die Gehäuseenden 111 in
einer herkömmlichen
Weise miteinander verschweißt.
Dem Fachmann ist jedoch klar, dass auch andere Verbindungsformen
verwendet werden können.
Das Verschweißen
der Gehäuseverbindungen 111 mit
den Übergangsbügeln 133 erzeugt
Hitze nur in den Gehäuseverbindungen,
wodurch die thermische Ausdehnung des Durchflussrohrs 101 und
des Ausgleichstabs 102 reduziert wird. Des Weiteren wird
die Hitze für
den Schweißvorgang weiter
entfernt von den elektronischen Komponenten, wie beispielsweise
der Antriebs vorrichtung 104, angelegt. Dadurch wird eine
Beschädigung
der Komponenten reduziert, die durch die Hitze des Schweißprozesses
verursacht wird.
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In
Schritt 3003 werden die Gehäuseenden 132, wie
in 10 gezeigt, an den entgegengesetzten Enden des
Gehäuses 103 angebracht.
Die Gehäuseenden 132 sind
Kappen, die einen Durchlass 190 aufweisen. Das Durchflussrohr 101 erstreckt sich
durch den Durchlass 190, um sich mit einer Prozessverbindung
wie im Folgenden beschrieben, zu verbinden. Die Gehäuseenden 132 umschließen entgegengesetzte
Enden des Durchlasses 134, um das Gehäuse 103 zu umschließen. In
einer bevorzugten Ausführungsform
bestehen die Gehäuseenden 132 aus
Edelstahl.
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Die
Gehäuseenden 132 werden
auf folgende Weise angebracht. Zunächst werden die Gehäuseenden 132 über den
Enden 101L und 101R des Durchlassrohrs 101 eingesetzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform
wird zu diesem Zeitpunkt ein Lötmaterial
in dem Gehäuseende 132 platziert.
Das Lötmaterial
wird auf einem Übergangsring 802 (siehe 8)
positioniert, der ein inneres Ende des Durchlasses umschließt. Das
Lötmaterial
wird später
verwendet, um die Gehäuseenden 132 und
das Durchflussrohr 101 zu verbinden. Die Gehäuseenden 132 werden
dann bei Position 801 (siehe 8) rund
um den Umfang mit dem Gehäuse 103 verschweißt. Dies kann
in der bevorzugten Ausführungsform
erfolgen, weil die Gehäuseenden 132 aus
Edelstahl bestehen und das Gehäuse 103 aus
Kohlenstoffstahl besteht. Es ist jedoch möglich, andere Verfahren zum
Anbringen der Gehäuseenden 132 an
dem Gehäuse 103 zu verwenden.
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Nachdem
die Gehäuseenden 132 an
dem Gehäuse 103 angebracht
worden sind, werden die Gehäuseenden 132 in
Schritt 3004 an den Enden 101L und 101R des
Durchflussrohrs 101 angebracht. In der bevorzugten Ausführungsform
erfolgt dies, indem Hitze auf einen örtlich begrenzten Bereich angewendet
wird, um zu verursachen, dass das Lötmaterial das Gehäuseende 132 und
das Durchflussrohr 101 miteinander verlötet. Die Hitze wird nur auf
einen örtlich
begrenzten Bereich angewendet, um den Bereich zu reduzieren, der
sich auf Grund der Hitze ausdehnt und zusammenzieht, und um eine
Beschädigung
der elektronischen Komponenten in dem Gehäuse 103 zu reduzieren.
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Eine
Möglichkeit
des Anwendens von Hitze auf einen örtlich begrenzten Bereich auf
diese Weise ist Induktionslöten.
Induktionslöten
wird auf die folgende Weise durchgeführt.
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Zuerst
wird das Gehäuse 103 in
einer Kammer platziert, die eine reine träge Atmosphäre bzw. ein Vakuum enthält. Eine
solche Atmosphäre
ist eine Argon-Atmosphäre.
Dadurch wird verhindert, dass sich verunreinigende Substanzen, wie
beispielsweise Titanoxid, bilden. Die verunreinigenden Substanzen
müssen
an der Ausbildung gehindert werden, weil verunreinigende Substanzen
das Auftreten des Lötflusses
zum Aneinanderfügen
der Komponenten hemmen. Eine Wärmesenke
wird rund um das Durchflussrohr 101 platziert. Die Wärmesenke
reduziert die Hitze, die auf andere Komponenten angewendet wird
und begrenzt die Ausdehnung des Durchflussrohrs 101.
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Nachdem
der Durchflussmesser richtig in der Vakuumkammer platziert worden
ist, wird die Kammer geschlossen und die Atmosphäre mittels eines Vakuum-Pumpsystems
entfernt. Alternativ kann eine Atmosphäre aus einem trägen Gas,
wie beispielsweise Argon, in der Kammer hinzugefügt werden. Heizschleifen werden
dann zum Erhitzen der Gehäuseenden 132 und
der den Gehäuseenden 132 benachbarten
Enden 101L und 101R des Durchflussrohrs 101 verwendet.
Jede Heizschleife enthält eine
Induktionsheizspule, eine Stromversorgung und ein Pyrometer, Thermoelemente
oder ein anderes Kontrollsystem zum Überwachen der Temperatur.
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Bevor
der Heizzyklus beginnt, wird ein Getter-System initiiert, um den
restlichen Sauerstoff und Stickstoff aus dem System zu entfernen.
Die Heizspulen erhitzen dann die Gehäuseenden 132 und das
Durchflussrohr 101. Sobald das Durchflussrohr 101 und
die Gehäuseenden 132 zusammengelötet worden
sind, wird die Kammer mit reinem trockenem Argon gefüllt, das
kontinuierlich im Kreislauf umgepumpt wird. Nachdem die Gehäuseenden 132 und das
Durchflussrohr 101 angebracht worden sind, endet der Prozess 300 und
kehrt zu Schritt 1004 von Prozess 1000 in 1 zurück.
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Nachdem
die Durchflussrohr-Baugruppe 150 mit wenigstens zwei Punkten
in dem Gehäuse 103 verbunden
worden ist, wird das Gehäuse 103 in Schritt 1005 abgedichtet.
Der in 4 dargestellte Prozess 4000 ist eine
bevorzugte Ausführungsform eines
Prozesses zum Abdichten des Gehäuses 103. Der
Prozess 4000 beginnt in Schritt 4001 mit dem Abdichten
der Zugangsöffnungen 1001.
In einer bevorzugten Ausführungsform
werden die Öffnungen 1001 durch
Einschweißen
von Verschlussstopfen 1101 (siehe 11) in
die Öffnungen
abgedichtet. Die Verschlussstopfen bestehen vorzugsweise aus dem
gleichen Material wie das Gehäuse 103.
Nachdem die Zugangsöffnungen
ab gedichtet worden sind, wird in Schritt 4002 eine Druckluftprüfung durchgeführt. Eine
Druckluftprüfung
ist eine herkömmliche Prüfung, mit
der ermittelt wird, ob das Gehäuse 103 einem
vorgegebenen Druck standhalten kann. Nachdem die Druckluftprüfung durchgeführt worden
ist, wird in Schritt 5003 ein Druckluftzugang abgedichtet.
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Nachdem
die Druckluft-Zugangsöffnung
abgedichtet worden ist, wird in Schritt 4004 die Verblendung 1100 (11)
an dem Gehäuse 103 angebracht,
um das Gehäuse 103 zu
umschließen.
Die Verblendung 1100 besteht aus Edelstahl und umschließt das Gehäuse 101,
um eine hygienische Oberfläche
bereitzustellen. Eine vollständige
Beschreibung einer Verblendung 1100 wird in einer Patentanmeldung
mit dem Titel "Veneer
for a casing of a Coriolis Flowmeter" bereitgestellt, die Micro Motion Inc.
zugeteilt ist und am gleichen Tag wie diese Anmeldung eingereicht
wurde.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird die Verblendung 1100 in einer folgenden Weise angebracht.
Zuerst wird die Verblendung 1100 um das Gehäuse 103 gewickelt.
Die Enden 1104 und 1105 werden dann mit den Gehäuseenden 132 verschweißt oder
auf eine andere Weise daran angebracht. In der bevorzugten Ausführungsform
wird die Verblendung 1100 in der folgenden Weise angebracht.
Zuerst werden die Seiten 1102 und 1103 durch eine
Längsschweißnaht aneinander
angebracht. Der Umfang der Enden 1104 und 1105 wird dann
mit den Gehäuseenden 132 verschweißt. Nachdem
die Verblendung 1100 an dem Gehäuse 103 angebracht
worden ist, endet der Prozess 5000 und kehrt zum Schritt 1005 von
Prozess 1000 zurück.
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Nachdem
das Gehäuse 103 in
Schritt 1005 abgedichtet worden ist, müssen die Prozessverbindungen 120–120' (siehe 12)
in Schritt 1006 mit dem Durchflussrohr 101 und
den Gehäuseenden 132 verbunden
werden, um den Prozess 1000 abzuschließen. Diese Verbindung stellt
eine dritte Verbindung zwischen der Durchflussrohr-Baugruppe 150 und
dem Gehäuse 103 bereit,
um für
eine größere Stabilität des Durchflussmessers
zu sorgen. Eine vollständige
Erläuterung
der drei Verbindungen zwischen einem Durchflussrohr und einem Gehäuse wird
in einer Patentanmeldung mit dem Titel "Apparatus for Connecting A Coriolis
Flowmeter Flow Tube to A Flowmeter Case" gegeben, die Micro Motion Inc. zugeteilt
ist und am gleichen Tag wie diese Patentanmeldung eingereicht wurde.
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Der
Prozess 5000 ist ein bevorzugtes Verfahren zum Anbringen
von Prozessverbindungen 120–120'. Zuerst werden die Enden 101L und 101R des
Durchflussrohrs 101 in Schritt 5002 so angepasst,
dass sie um einen vorgegebenen Betrag aus den Gehäuseenden 132 hervorstehen.
Dies geschieht, um für
eine Gleichförmigkeit
der Verbindungen zu sorgen.
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Als
Nächstes
werden in Schritt 5002 die Prozessverbindungen 120 und 120' über die
Durchflussrohr-Enden 101L und 101R eingesetzt.
Die Prozessverbindungen 120–120' werden aus zwei verschiedenen
Metallen ausgebildet. In der bevorzugten Ausführungsform sind die beiden
Metalle Titan, wie das Durchflussrohr 101, und Edelstahl,
wie die Gehäuseenden 132.
Das Titan umschließt
wenigstens einen Abschnitt eines Durchlasses, der sich durch die Prozessverbindung 120–120' erstreckt.
Eine vollständige
Beschreibung einer Prozessverbindung 120–120' der bevorzugten
Ausführungsform
ist unter einer Patentanmeldung mit dem Titel "A Coriolis Flowmeter Bi-metallic Process
Connection" zu finden,
die Micro Motion Inc. zugeteilt wurde und am gleichen Tag wie diese
Anmeldung eingereicht wurde.
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In
Schritt 5003 wird eine Prozessverbindung 120–120' mit dem Gehäuse 103 verbunden.
Nachdem die Prozessverbindungen 120–120' an den Gehäuseenden 133 angebracht
worden sind, endet der Prozess 5000 damit, dass die Prozessverbindungen 120–120' an dem Durchflussrohr 101 angebracht werden.
Die Enden 101L und 101R des Durchflussrohrs 101 werden
an dem Abschnitt der Prozessverbindung 120–120' angebracht,
der aus dem gleichen Metall besteht, wie das Durchflussrohr 101,
und umschließt
den Durchlass. In einer bevorzugten Ausführungsform ist dieser Abschnitt
ein Einsatz 121–121' (siehe 12),
der an einem Ende der Prozessverbindung 120–120' angebracht
ist. Dies dient zur Bereitstellung eines Fließwegs, der aus einem einzigen Metall
besteht, wie beispielsweise Titan. Der Einsatz 121–121' ist in einer
bevorzugten Ausführungsform mit
den Enden des Durchflussrohrs 101 durch eine herkömmliche
Schweißnaht
verbunden. Der Prozess 5000 endet und kehrt zu Schritt 1006 von
Prozess 100 zurück,
der damit endet.