JP2010078613A - 高温の製造法に起因する軸方向熱応力を低減させたバランスバー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】流管103を有する直線管コリオリ流量計100は、長手方向部分101、102を有するバランスバーで取り囲まれている。バランスバー部分は、両側で細長い要素104、106により互いに接続されている。細長い要素は、バランスバー部分から半径方向に離間して配置されているが、細長い要素の孔に伸張している円筒形のペグ107でバランスバー部分に接続されている。流管は、接続リング105を介してバランスバー部分とペグの内側端部に、連結されている。ペグの半径方向外側端部は細長い要素の孔に挿入され溶接されている。細長い要素と円形溶接部とスロットは、溶接部が冷却される際の細長い要素の軸方向収縮を低減する。これにより流管に作用する軸方向応力を防ぐことができる。
【選択図】図8
Description
前記少なくとも2つの細長い要素は、断面が非U字形状の複数のサイドチャネルを画定していることが望ましい。
前記少なくとも4つのペグは中心が中空の円筒形であるのが望ましい。
前記少なくとも4つの前記ペグは断面が円形であるのが望ましい。
前記少なくとも4つの前記ペグは断面が非円形であるのが望ましい。
少なくとも1つのペグが、各細長い要素を前記バランスバー部分のそれぞれに接続していることが望ましい。
各ペグは、第1端がバランスバー部分の1つに接合され、第2端が細長い要素の1つに溶接され、溶接部の形状は円形模様を画定しているのが望ましい。
各ぺグは、第1端がバランスバー部分の1つに接続され、第2端が細長い要素に溶接され、溶接部は無端閉ループを形成していることが望ましい。
前記溶接部は円形模様を形成していることが望ましい。
図1と図2は、バランスバー部分101、102の内部に配置され取り囲まれた流管103を備えたものとして本発明を開示している。図では、サイドチャネル104、106、及びサイドチャネル104、106をバランスバー部分101、102に接続するペグ107も示している。ペグ107は、軸方向中心部が中空の円筒形要素として示されている。図1及び図2は、サイドチャネルの軸方向の溶接収縮を小さくし、従ってバランスバー部分と流管内の残留熱応力を低減するスロット108、109及び111−114も示している。
図3は、ペグ107をサイドチャネル104の右半部に固定している最右側の2つの溶接部301を詳しく示している。各溶接部301は円形で、応力の集中する端部がない。これにより使用時に割れが生じ難くなる。溶接部301の2つの特徴によって溶接応力が小さくなる。第1は、各ぺグ107の中央孔116である。溶接後に溶接部301が冷却して収縮する際に、ペグ壁が溶接部301に向けて外向きに引っ張られ、ペグ107の孔116は直径が広がる。このように孔のサイズが大きくなってもチャネル全体の寸法又は孔の間隔には何ら影響がない。ペグ107の中央部が中実の場合は、サイドチャネル104の金属は、溶接後に溶接部301が冷却して収縮する際に、溶接部に向けて更に内向きに引っ張られることになる。そうするとサイドチャネルが短くなり、バランスバー半部には張力が生じることになる。その結果、流管103は、接続要素としての接続リング105によるバランスバー部分と流管の間の接続によって圧縮されることになる。サイドチャネル104、106の短縮化、及びその結果として生じる流管への応力は、応力解放スロット108、109及び111−114によっても小さくなる。これらスロットは、サイドチャネル104、106の、スロット113と溶接部301の間の金属が、溶接部に向かって引っ張られるのを許容するので、溶接部が冷却する際にその直径が収縮するにつれて、サイドチャネルが短くなっていくのではなく、スロットの幅が広がっていく。このことをスロット113と114で示している。スロット109と111は、ペグ107がまだ溶接されていないので、広がっていない。スロットは、サイドチャネル全体の軸方向の収縮を小さくするのに加え、溶接応力も下げる。最右側のペグ107の溶接部301の冷却によっても、サイドチャネル104の右端の材料が収縮して、サイドチャネルの端部にへこみ302ができる。
図4は、図1から図3の装置、並びに実用的コリオリ流量計を具体化する追加的構造を示している。この装置は、駆動モードの振動で撓んだ状態が示されている。分かりやすくするため、撓みの振幅を大幅に誇張している。図4の部品番号は完全に同じように規定されており、図1から3と図4の両方で、同一の構造体は同じ符号で示している。図4の追加的構造として、バランスバー部分101と102の両内端部の間に駆動装置が示されている。この構造は、下側部分403と側壁402を有する下側平衡錘駆動ブラケット401を備えている。403に締結される平衡錘は図示していない。上側駆動ブラケット404には駆動コイルDが取り付けられており、駆動コイルDは磁石Mと相互作用して流管103とバランスバー102、101を逆位相で振動させる。ブラケット403と404は、サイドチャネル104、106に固定されている。サイドチャネルは、バランスバー部分101、102にしっかりと固定されているので、バランスバー部分とサイドチャネルは、ドライバDの作り出す力に応答して一体型バランスバーとして機能する。リング406は、図8を見ると分かり易いが、磁石Mを流管103に固定する構造を形成している。
図5の要素は図4の要素と多くの点で同じである。図5は、バランスバー部分101、102、及び流管103の誇張した撓みを示している。図4と図5の違いは、図5ではバランスバー部分101、102の前方半分を取り除いた状態で示している点である。この図では、図1及び図4に示した前方サイドチャネル104も示していない。これにより、バランスバー部分101、102の後方半分の詳細、並びに後方のサイドチャネル106の詳細を示すことができる。図5は、流管103、並びにバランスバー部分101、102とサイドチャネル106の振動パターンも誇張して示している。
図6は、図4及び図5の構造のコリオリ応答を開示している。本図では、駆動モード撓みがゼロを通過してコリオリに基づく撓みが最大となる瞬間を示している。コリオリ撓みは、振動中の管を流れる流体から生じる。図面の複雑さを最小限にし、表示要素のコリオリ撓みを理解し易くするために、ピックアップ装置、ブラケット、及びドライバは図示していない。
図7は、望ましくない横方向の振動モードにおける図2の流量計構造の撓み状態を開示している。図7は、図2の構造に、ピックオフ701L、701R、並びに駆動ブラケット要素401を含むドライバ構造Dを装備した場合を示している。サイドチャネルは、駆動方向の方が横方向よりも曲げ剛性が高い。横方向振動モードでの剛性が低いと、当該モードにおける共振周波数が低くなり、駆動周波数と望ましくない横方向周波数の間の周波数分離が改善される。その結果、流量計の安定性が向上する。
図8では、これまでの図面に示した流量計構造を、或る場合を除いて完成された流量計として具体化した場合を開示している。図8の流量計は、バランスバー部分101と102内に流管103と接続リング105を備えている。バランスバーの両部分は、サイドレール104、106で相互接続されている。図8では、ペグ107、及びバランスバー部分に付帯するコイル706を含むドライバDの詳細を示している。ドライバDは、流管の中央部に固定され磁石Mの取り付け面を形成しているリング406の上面に配置された磁石Mを更に含んでいる。サイドレール104、106及びドライバブラケット401は、これまでの図面に示したものに対応する。ピックオフ806L、807Lはコイル807L、807Rを含んでおり、これらはそれぞれバランスバー部分101、102と振動的に関係付けられている。ピックオフは、図示していないが、それぞれ更に磁石を備えており、各磁石は流管のピックオフ下の壁部分に固定されている。要素801は、ケース(図示せず)の内側表面に係合するように作られた外側縁部806と、ケース接続リンクが流管103に応力を加えること無く熱条件の変化により長さを変化させることができるようにする輪郭803と、を有するケース接続リンクである。流管103の軸方向端部は、流量計で特性を判定しようとする物質の流れを有するパイプライン又は他のフローシステムに、プロセスコネクション(図示せず)により接続されるように作られている。
例えば、本明細書では、接続リングを介してバランスバー部分を流管壁に接続するろう付け作業、並びにペグをバランスバー部分の開口部に接合することを開示している。この説明では、円形溶接部を作り出す処理によってサイドチャネルの孔にペグを接合することについても記載している。本発明の精神に従って、他の接合手法及び取り付け技法を使用してもよい旨理解されたい。また、ペグは中心が中空の円筒要素であることも記載している。所望次第で、ペグは中実であってもよいし、円形でなくともよい。本発明の精神に従っていれば、方形、三角形、又は不規則な形状であってもよい。
Claims (13)
- コリオリ流量計(100)において、
バランスバーの部分(101)及び部分(102)は、前記コリオリ流量計(100)の流管と同軸でバランスバーを形成し、前記バランスバーの部分(101)と部分(102)は、それぞれ接続要素により前記流管の外表面に接続された軸方向外側端部を有しており、
前記バランスバー部分(101、102)の内側軸方向端部同士を相互接続している少なくとも2つの細長い要素(104、106)が、前記バランスバーの駆動モードの中立面上に配置されるとともに少なくとも4つのぺグ(107)により、前記バランスバー部分(101、102)の半径方向外表面から離間して配置されており、
前記少なくとも4つのペグ(107)は前記バランスバーの部分(101、102)に固定され、さらに前記離間した配置で前記少なくとも2つの細長い要素(104、105)に固定されていることを特徴とするコリオリ流量計。 - 前記少なくとも2つの細長い要素(104、106)は、長手方向軸に直角な断面においてU字形状のサイドチャネルを画定していることを特徴とする請求項1に記載のコリオリ流量計。
- 前記少なくとも2つの細長い要素(104、106)は、断面が非U字形状のサイドチャネルを画定していることを特徴とする請求項1に記載のコリオリ流量計。
- 前記少なくとも4つのペグ(107)は中心が中空の円筒形であることを特徴とする請求項1に記載のコリオリ流量計。
- 前記少なくとも4つのペグ(107)は断面が円形であることを特徴とする請求項1に記載のコリオリ流量計。
- 前記少なくとも4つのペグ(107)は断面が非円形であることを特徴とする請求項1に記載のコリオリ流量計。
- 少なくとも1つのペグ(107)が、細長い要素(104、106)をバランスバー部分(101、102)のそれぞれに接続していることを特徴とする請求項1に記載のコリオリ流量計。
- 少なくとも2つのペグ(107)が、細長い要素(104、106)をバランスバー部分(101、102)のそれぞれと接続していることを特徴とする請求項1に記載のコリオリ流量計。
- ペグ(107)の第1端がバランスバー部分(101、102)に接合され、第2端が細長い要素(104、106)に溶接されていることを特徴とする請求項1に記載のコリオリ流量計。
- 前記細長い要素(104、106)は、前記細長い要素(104、106)の長手方向軸に対して横向きに配置された複数のスロット(108)を有し、前記スロットは、前記少なくとも4つのペグ(107)を前記少なくとも2つの細長い要素(104、106)に溶接することに起因する前記細長い要素(104、106)の軸方向収縮を制限していることを特徴とする請求項9に記載のコリオリ流量計。
- 前記コリオリ流量計は、前記バランスバー部分(101、102)の両側に長手方向に向けて配置された2つの細長い要素(104、106)を有していることを特徴とする請求項1に記載のコリオリ流量計。
- ペグ(107)の第1端がバランスバー部分(101、102)に接合され、第2端が細長い要素(104、106)に溶接されており、溶接部の形状は円形模様を画定していることを特徴とする請求項1に記載のコリオリ流量計。
- ペグ(107)の第1端がバランスバー部分(101、102)に接合され、第2端が細長い要素(104、106)に溶接されており、溶接部の形状は無端閉ループを形成していることを特徴とする請求項1に記載のコリオリ流量計。
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