JP2011123077A - コリオリ式の質量流量計 - Google Patents

Abstract

【課題】永続的な振動負荷に耐え且つ永久磁石を確実に保護する永久磁石のための固定部を有するコリオリ式の質量流量計を提供する。
【解決手段】磁石ホルダ（３）が非磁性のステンレス鋼から成っているようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、コリオリ式の質量流量計であって、振動を励起可能な測定管と、振動発生及び／又は振動ピックアップのために役立つ磁石装置とを備えており、該磁石装置が、少なくとも１つの永久磁石と、該永久磁石を保持する磁石ホルダとを有している形式のものに関する。

コリオリ原理により作動する質量流量計は少なくとも１つの振動発生器を有しており、この振動発生器により測定管が振動励起される。測定管の振動は、一般に２つの振動ピックアップにより検出される。この場合、質量流量の決定は、両振動ピックアップによりそれぞれ検出された振動間の位相ずれを介して行われる。

振動発生器及び振動ピックアップは一般に、電気的な方法で振動を測定管に伝達するか、若しくは測定管の振動を検出するために、永久磁石及び磁気コイルを有しているように構成されているので、ここでは振動発生器及び振動ピックアップを磁石装置と呼ぶ。永久磁石を振動発生器若しくは振動ピックアップに固定するためには、永久磁石が、例えばこの永久磁石を取り囲む保護ケーシングに接着され、これにより、永久磁石は輸送時又は組込み時の衝撃等の外部の影響による損傷から保護されている。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００８００７７４２号明細書に開示されたコリオリ式の質量流量計は、保護ケーシングを備えた磁石ホルダを有しており、この場合、この磁石ホルダはプラスチックから製作されている。永久磁石は磁石ホルダに挿入されており且つこの磁石ホルダによって保持される。保護ケーシングは磁石ホルダを取り囲んでおり且つ磁石を付加的に機械的な損傷から保護している。但し、従来技術から公知の保護装置は、永続的な振動負荷に基づき、プラスチック製の磁石ホルダと金属の保護ケーシングとの間の固定部を、比較的大きな手間をかけて製作せねばならないという欠点を有している。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００８００７７４２号明細書

前記従来技術から出発して本発明の課題は、永続的な振動負荷に耐え且つ永久磁石を確実に保護する永久磁石のための固定部を有するコリオリ式の質量流量計を提供することである。

この課題を解決するために本発明では、磁石ホルダが非磁性のステンレス鋼から成っているようにした。

ステンレス鋼製の磁石ホルダは、永続的な振動による損傷に対して故障しにくいので、この磁石ホルダは、例えばプラスチック製の磁石ホルダに比べて増大された耐用年数を有している。更に、本発明によるコリオリ式の質量流量計は、非磁性のステンレス鋼から成る磁石ホルダの構造に基づき、流量計の構成部材が高温に基づき損傷されること無しに、高温用途用にも使用可能であるという利点を有している。磁石ホルダが非磁性若しくは磁化不能のステンレス鋼から成っているので、この磁石ホルダは永久磁石の磁界に影響を及ぼさない。有利には、磁石ホルダは磁石を保護するように完全に取り囲んでいるので、磁石は例えば衝撃等による機械的な損傷から保護されている。

永久磁石を付加的に損傷から保護するためには、有利な１構成では磁石装置が保護ケーシングを有しており、この場合、磁石ホルダが材料接続的に保護ケーシングと結合されており、この保護ケーシングは特にステンレス鋼から成っている。このために磁石ホルダと保護ケーシングとは、有利には同軸的に配置されており、この場合、磁石ホルダは保護ケーシングに、例えばろう接又は溶接されている。溶接方法としては、とりわけ抵抗溶接、特にスポット溶接が適しているが、別の溶接方法、例えばレーザ溶接も適している。ろう接方法としては、例えば軟ろう接、硬ろう接又は高温ろう接が適している。これにより、保護ケーシングと磁石ホルダとが確実に材料接続的に結合されるので、この結合は解離不能である。当該結合部は、永続的な振動又は高温によっては損傷されない。

保護ケーシングの材料は、全体的に高い透磁率を有していることが望ましく、これにより、保護ケーシングは特にコイル付近で高い磁束密度を保証するために、永久磁石から出発する磁界線を案内することが可能である。材料としては、汎用の鋼又は少量の炭素成分を有する構造用鋼が適している。保護ケーシングの耐食性を保証するためには、保護ケーシングがステンレス鋼から成っていることも規定されており、この場合は磁化可能なステンレス鋼であることが望ましい。

磁石ホルダが永久磁石をほぼ完全に取り囲むことができるようにするために、有利な１構成では、磁石ホルダが永久磁石のための収容室を形成しており、永久磁石はこの磁石ホルダの収容室に挿入されている。つまり、永久磁石は磁石ホルダの剛性の壁によって取り囲まれているので、永久磁石の機械的な損傷の危険が低下されている。この場合、収容室は永久磁石を有利には、この収容室の壁と永久磁石との間にギャップが残留しないように、又は小さなギャップしか残留しないように取り囲んでいる。

特に有利には、このギャップは、磁石ホルダが中空円筒として構成されており且つ収容室を永久磁石用に規定することによって、減少することができる。有利には、このために永久磁石も円筒形に形成されており、この場合、永久磁石の外径は中空円筒の内径にほぼ等しいので、円筒形の永久磁石は中空円筒として形成された磁石ホルダに挿入可能であり且つ磁石ホルダ内に固定可能である。この場合、磁石ホルダは有利には円筒形の保護ケーシングによって取り囲まれており、しかも、保護ケーシングと磁石ホルダとは同軸的に配置されている。保護ケーシング内に配置された磁石ホルダは、有利にはその長手方向延在部が保護ケーシングの長手方向延在部（各円筒の長さのこと）よりもやや長くなっているので、磁石ホルダは保護ケーシングから、有利には約１〜２ミリメートル突出している。

永久磁石を磁石ホルダ内で確実に固定するためには、有利な１構成に基づき、磁石ホルダの開いた端部が塑性変形されていることによって、永久磁石が磁石ホルダ内に保持されている。この場合、磁石ホルダの開いた端部、有利には磁石を磁石ホルダに挿入した端部は、所定の工具によって塑性変形若しくはクリンピングされるので、磁石ホルダの開口は、磁石が最早脱出不可能であるように減少される。このために有利には、磁石ホルダの長手方向延在部が永久磁石自体よりもやや長くなっているので、磁石ホルダの突出した部分が押し合わされる。この場合に考慮しなければならないのは、磁石が磁石ホルダの塑性変形によって損傷されないという点、及び磁石ホルダはその外形をほぼ保持しており、極めて局所的にしか塑性変形されないという点である。

コリオリ式の質量流量計の有利な１構成では、磁石ホルダがベースプレートを有しており、この場合、磁石ホルダはベースプレートによって保護ケーシングに固定されている。ベースプレートは有利には円形であり、この場合、ベースプレートには磁石ホルダの収容室を形成する磁石ホルダ部分―例えば円筒形の管―が取り付けられている。円形のベースプレートは、特に円形の底面を有する保護ケーシングのために適している。ベースプレートは、磁石ホルダを保護ケーシングに固定するために役立ち且つ有利には、磁石ホルダと同じ材料から成っている。磁石ホルダを保護ケーシングに固定するためには、磁石ホルダが例えばそのベースプレートで以て保護ケーシングに溶接又はろう接される。

磁石ホルダと保護ケーシングとを互いに確実に位置合わせするためには、有利な１構成において、保護ケーシングが磁石ホルダとの接触範囲に位置決め手段を有しており、その結果、磁石ホルダは保護ケーシング内で前記位置決め手段に接して位置合わせ可能である。この位置決め手段は、有利には突出部又はショルダとして保護ケーシングに形成されており、この場合、磁石ホルダは相応の対応部分を有しているので、保護ケーシングに対する磁石ホルダの簡単な位置合わせが可能となる。有利には、磁石ホルダ及び保護ケーシングも円筒形なので、両者は前記位置決め手段によって同軸的に位置合わせすることができる。

有利な１改良では、位置決め手段が突出部として保護ケーシングに形成されており、特にこの突出部は円形であり且つ磁石ホルダの収容室の内径に等しい直径を有している。つまり、磁石ホルダは突出部に簡単に被せ嵌め可能である。ベースプレートを備えた構成では、このベースプレートは突出部の領域に切欠きを有しているので、突出部はベースプレートに突入して係合可能であるか、又はベースプレートを貫通して係合可能である。磁石ホルダは突出部によって保護ケーシングに対して位置決めされるばかりでなく、付加的に突出部によって形状接続的にも保持される。有利には、突出部の表面は特別な表面クオリティを備えて製作されているので、永久磁石は特に平滑な表面に載置可能である。

保護ケーシングを、この保護ケーシングに固定された磁石ホルダと一緒に簡単にコリオリ式の質量流量計に固定するためには、有利な１構成では、保護ケーシングが保持装置に固定するための固定手段を有している。このために保護ケーシングは、例えばその背面側に円筒形のロッドを有しており、このロッドによって支持フレームへの固定が可能となる。円筒形のロッドは、有利には保護ケーシングと一体に形成されており且つ例えばねじ山を有しているか、又は完全に平滑である。

特に磁石ホルダが保護ケーシングにろう接されている場合に適した構成は、保護ケーシングが磁石ホルダとの接触範囲に少なくとも１つの孔を有しているという点において優れている。この孔を介して、例えばろう接添加剤又はフラックスを下面側から磁石ホルダに接近させることができるので、磁石ホルダと保護ケーシングとの間の確実な結合が保証されている。ベースプレートが存在する場合は、接触範囲に設けられた孔を介して、このベースプレートも保護ケーシングの背面側から接近可能である。

磁石ホルダの一部を塑性変形することによる永久磁石の固定の他に、又はこの固定に加えて付加的に、有利な１改良では、永久磁石が少なくとも接着剤を介して磁石ホルダに固定されている。このためには、永久磁石を磁石ホルダの収容室に挿入する際に、付加的に接着剤が付与され、これにより、磁石は接着剤によって磁石ホルダの収容室内に遊び無く保持される。この場合、接着剤が磁石ホルダと永久磁石との間の僅かなギャップを満たしており、これにより、永久磁石の損傷がほぼ排除されている。

コリオリ式の質量流量計の最新の構成に基づき、磁石装置が少なくとも２つの永久磁石と、少なくとも１つのメタルコアとを有しており、この場合、メタルコアは磁石ホルダ内で永久磁石間に配置されており、特に永久磁石はそれぞれ同じ極で以て相対して向けられている。このためには例えば円筒形の永久磁石は、円筒形の磁石ホルダに順次挿入され、この場合、永久磁石間には円筒形のメタルコアが挿入される。メタルコアは、有利には例えば保護ケーシングの透磁率と比較可能な高い透磁率を有している。メタルコアの前若しくは後ろに配置された永久磁石は、有利にはそれぞれ同じ極で以て互いに向かい合うように方向付けられており、このことは、例えば各磁石の両Ｓ極がメタルコアに接しているということを示唆しており、これにより磁界の有利な延びが得られる。但し択一的に、磁石は両Ｎ極がそれぞれメタルコアの片側に接するように方向付けられてもよい。

詳細には、本発明によるコリオリ式の質量流量計を構成し且つ改良するための手段は複数存在する。これについては請求項１に後置された複数の請求項、並びに以下の図面に関連した実施例の説明を参照されたい。

コリオリ式の質量流量計のための、保護ケーシングを備えた磁石ホルダの本発明による１実施例を断面して側方から見た図である。 図１に示した保護ケーシングを備えた磁石ホルダの実施例を背面から見た斜視図である。 図１及び図２に示した保護ケーシングを備えた磁石ホルダの実施例を、塑性変形された磁石ホルダの拡大図と共に示した図である。 磁石ホルダの１実施例を側面から見た図である。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。

図１には、振動を励起可能な測定管を備えたコリオリ式の質量流量計のための磁石装置１が示されており、この磁石装置１は、振動発生及び／又は振動ピックアップのために働く。磁石装置１は、図１〜図３に示した実施例では２つの永久磁石２を有しており、これらの永久磁石２は磁石ホルダ３内に固定されており、この磁石ホルダ３は非磁性のステンレス鋼から成っている。磁石ホルダ３は保護ケーシング４によって取り囲まれており、この保護ケーシング４は磁石ホルダ３と材料接続的に結合されている。本実施例では、磁石ホルダ３が保護ケーシング４にろう接されている。

磁石ホルダ３は中空円筒として構成されており、これにより、円筒形の収容室５を形成しており、この収容室５には円筒形の永久磁石２が挿入されている。永久磁石２は、磁石ホルダ３の開いた開口６を通って収容室５に挿入されており、この場合、特に図３に示したように、開いた開口６は塑性変形されている。磁石ホルダ３は、図１ではベースプレート７を有しており、この場合、磁石ホルダ３はベースプレート７により接触範囲8（本実施例では保護ケーシング４のボトムプレート）において、保護ケーシング４と材料接続的に結合されている。保護ケーシング４内に磁石ホルダ３を位置決めするためには、保護ケーシング４が突出部として構成された位置決め手段９を有しており、この場合、磁石ホルダ３は保護ケーシング４の内部で位置決め手段９によって位置決め可能且つ位置調整可能である。本実施例では円形の位置決め手段９の直径は収容室５の内径にほぼ等しく、この場合、ベースプレート７は切欠きを有しているので、位置決め手段９はベースプレート７に係合可能である。

図２には磁石装置１を背面側から見た斜視図が示されており、この場合、保護ケーシング４の後ろ側の領域には、コリオリ式の質量流量計に磁石装置１を固定するための固定手段１０が設けられている。この固定手段１０も、円筒形に且つ保護ケーシングと一体に構成されている。固定手段１０に加えて付加的に、保護ケーシング４の後ろ側の領域には複数の孔１１が設けられており、これらの孔１１は、保護ケーシング４の接触範囲８に配置されている。保護ケーシング４に設けられたこれらの孔１１を介して磁石ホルダ３のベースプレート７に、その下面側から接近することができるので、保護ケーシング４に磁石ホルダ３を固定するためには、フラックス又はろう接添加剤が孔１１を介して磁石ホルダ３のベースプレート７の下面に付与され得る。

永久磁石２の他に、図１では磁石ホルダ３の収容室５内に付加的にメタルコア１２が両永久磁石２の間に挿入されており、このメタルコア１２は永久磁石２を互いに分離しており且つ永久磁石２の磁界の特別な向きのために働く。この場合永久磁石２は、それぞれそのＳ極で以てメタルコア１２に接触するように配置されている。図１において左側に示された永久磁石２は、保護ケーシング４の突出部９に接触している。

図３には磁石装置１、特に磁石ホルダ３の塑性変形された開いた端部６の拡大図が示されており、この場合、磁石ホルダ３の開いた端部６は、２つの向かい合った位置において塑性変形若しくはクリンピングされており、これにより、開口は収容室５に向かって縮小されているので、永久磁石２は最早収容室５から外側に向かって運動することができない。

図４には非磁性のステンレス鋼から成る磁石ホルダ３が示されており、この場合、この磁石ホルダ３はベースプレート７と一体に構成されている。磁石ホルダ３はベースプレート７によって保護ケーシング４に固定可能である。磁石ホルダ３の円筒形の部分の高さは、保護ケーシング４の高さよりも僅かに高い（図１参照）ので、磁石ホルダ３は、その開いた端部６で以て保護ケーシング４の高さをやや超えて突出している。磁石ホルダ３の開いた端部６における前記の突出した部分は、磁石ホルダ３内で永久磁石２を位置固定するための塑性変形に役立つ。永久磁石２は、メタルコア１２と一緒に１つの円筒を形成しており、この円筒は、その高さに関して保護ケーシング４の外縁部と同一平面上で整合している。

１ 磁石装置、 ２ 永久磁石、 ３ 磁石ホルダ、 ４ 保護ケーシング、 ５ 収容室、 ６ 開いた端部、 ７ ベースプレート、 ８ 接触範囲、 ９ 位置決め手段、 １０ 固定手段、 １１ 孔、 １２ メタルコア

Claims (13)

1. コリオリ式の質量流量計であって、振動を励起可能な測定管と、振動発生及び／又は振動ピックアップのために役立つ磁石装置（１）とを備えており、該磁石装置（１）が、少なくとも１つの永久磁石（２）と、該永久磁石（２）を保持する磁石ホルダ（３）とを有している形式のものにおいて、
   前記磁石ホルダ（３）が非磁性のステンレス鋼から成っていることを特徴とする、コリオリ式の質量流量計。
2. 磁石装置（１）が保護ケーシング（４）を有しており、磁石ホルダ（３）が保護ケーシング（４）と材料接続的に結合されており、特に保護ケーシング（４）がステンレス鋼から成っている、請求項１記載のコリオリ式の質量流量計。
3. 磁石ホルダ（３）が永久磁石（２）のための収容室（５）を形成しており、永久磁石（２）が磁石ホルダ（３）の収容室（５）に挿入されている、請求項１又は２記載のコリオリ式の質量流量計。
4. 磁石ホルダ（３）が、中空円筒として構成されており且つ永久磁石（２）のための収容室（５）を規定している、請求項３記載のコリオリ式の質量流量計。
5. 磁石ホルダ（３）の開いた端部（６）が塑性変形されていることにより、永久磁石（２）が磁石ホルダ（３）内に保持されている、請求項３又は４記載のコリオリ式の質量流量計。
6. 磁石ホルダ（３）がベースプレート（７）を有しており、磁石ホルダ（３）がベースプレート（７）によって保護ケーシング（４）に固定されている、請求項２から５までのいずれか１項記載のコリオリ式の質量流量計。
7. 保護ケーシング（４）が、磁石ホルダ（３）との接触範囲（８）に位置決め手段（９）を有しており、これにより、磁石ホルダ（３）が保護ケーシング（４）内で位置決め手段（９）に接して位置合わせ可能である、請求項２から６までのいずれか１項記載のコリオリ式の質量流量計。
8. 位置決め手段（９）が、突出部として保護ケーシング（４）に形成されており、特に前記突出部は円形であり且つ磁石ホルダ（３）の管部分の内径に等しい直径を有している、請求項６又は７記載のコリオリ式の質量流量計。
9. 保護ケーシング（４）が、保持装置に固定するための固定手段（１０）を有している、請求項２から８までのいずれか１項記載のコリオリ式の質量流量計。
10. 保護ケーシング（４）が、磁石ホルダ（３）との接触範囲（８）に少なくとも１つの孔（１１）を有している、請求項２から９までのいずれか１項記載のコリオリ式の質量流量計。
11. 永久磁石（２）が、少なくとも接着剤によって磁石ホルダ（３）に固定されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のコリオリ式の質量流量計。
12. 磁石装置（１）が、少なくとも２つの永久磁石（２）及び少なくとも１つのメタルコア（１２）を有しており、該メタルコア（１２）が、磁石ホルダ（３）内で前記永久磁石（２）間に配置されており、特に前記永久磁石（２）が、それぞれ同じ極で以て相対して向けられている、請求項１から１１までのいずれか１項記載のコリオリ式の質量流量計。
13. 請求項２から１２までのいずれか１項記載の構成を有することを特徴とする、少なくとも１つの永久磁石（２）及び該永久磁石（２）を保持する磁石ホルダ（３）を備えたコリオリ式の質量流量計のための磁石装置。

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