JP2011510165A

JP2011510165A - 導管・ブレース組立体のストレスを減らす方法

Info

Publication number: JP2011510165A
Application number: JP2010539399A
Authority: JP
Inventors: ブライアンドルド，; アレンオネゲル，; ゲリーベリー，; クリントンアール．グリフィン，
Original assignee: マイクロモーションインコーポレイテッド
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2007-12-17
Publication date: 2011-03-31
Also published as: EP2231883A1; CN101903538A; AR069551A1; WO2009078859A1; US20100307643A1

Abstract

本発明は、ブレースバー（１２０、１２１、１２２、１２３）を導管（１０３Ａ、１０３Ｂ）に接続する接続部（１２５）を形成するステップと、ストレスを取り除くため、この接続部（１２５）に局所的に熱を加えるステップとを有する、導管・ブレース組立体内のストレスを減らすための方法に関するものである。

Description

本発明は導管・ブレース組立体のストレスを取り除くために局所的に熱を用いる方法に関する。

デンシトメータ、コリオリ流量計などの如き振動式流れデバイスは、密度、質量流量、体積流量、総合質量流量、温度、他の情報などの如き流動物質の特性を測定するために用いられている。振動式流れデバイスは、直線形状、Ｕ字形状、異形形状などの如きさまざまな形状を有することが可能である一または複数の導管を含んでいる。当該一または複数の導管は、たとえば単純曲げモード、ねじれモード、ラジアルモードおよび結合モードを含む一組の固有の振動モードを有している。一または複数の導管は、流動物質の特性を求めるため、これらのモードのうちの一つのモードで少なくとも１つのドライブにより共振周波数で振動される。

振動式流れデバイスは、正弦波駆動信号を少なくとも１つのドライブへ送信する一または複数の電子機器を有している。このドライブは、通常マグネット／コイルを組み合わせたものであり、このマグネットは導管に固定され、コイルは支持構造体または他の導管に固定される。ドライブは、駆動信号により、一または複数の導管を共振周波数で振動させることができるようになる。この駆動信号は、たとえばコイルに送信される周期的な電流であってもよい。

振動式流れデバイスは、導管の振動を検出して当該振動を表す正弦波ピックオフ信号を生成する少なくとも一つのピックオフを有している。ピックオフ信号は、一または複数の電子機器へ送信される。電子機器は、周知の原理に従って、流動物質の特性を求めるかまたは必要ならば駆動信号を調節するようになっている。

振動式流れデバイスはたとえば一または複数のブレースバー（ｂｒａｃｅｂａｒｓ）を備えている。流動物質の特性を求めるために用いられる振動モードが他の振動モードと同時に発生しないようにブレースバーを用いることは望ましいと考えられている。ブレースバーの数および位置を変えることにより、さまざまな振動モードを誘発する周波数を制御することができる。さらに、一または複数の導管が振動するときに、マニホルドまたはフランジと一または複数の導管との間の接続領域上のストレスを減らすためにブレースバーを用いることは望ましいと考えられている。

ブレースバーは、溶接、ろう付けまたははんだ付けにより形成される接続部により導管に接続されるように通常なっている。導管へのブレースバーの接続は、接続部が位置する導管の領域にストレスをかけてしまう場合もあればまたはその領域を脆弱にしてしまう場合もある。振動による周期的な負荷により接続部の領域がストレスを受けるため、この領域の近傍でのストレスまたは脆弱化は、導管の突発的な故障をもたらす恐れがある。

従来の設計では、ストレスおよび脆弱化はオーブンを用いて取り除かれていた。このプロセスでは、オーブン内に導管およびブレース組立体全体を入れてこの組立体を前もって決められた温度、たとえば１１６２℃で、前もって決められた時間、たとえば３７分間加熱することが必要である。この方法は、導管のストレスまたは脆弱化を取り除く目的には十分であるものの、複数の欠点を有している。たとえば、この方法では、導管およびブレース組立体がオーブン内に収まることが必要となるため、通常、その用途が小さな導管に限定されている。さらに、加熱によりピックオフ、ドライブおよび他の構成部品が損傷を受ける恐れがあるため、現在の方法では、導管およびブレース組立体を接続し、生産ラインから取り除き、オーブンに持っていき、次いで生産ラインに戻してさらなる部品を追加することが必要とされる。

本発明は、流れデバイス内で導管を振動させるための従来の導管・ブレース組立体に固有の欠点を克服することに関する。

本発明の技術範囲は添付の特許請求の範囲によりのみ規定され、この「課題を解決するための手段」の内容によりいかなる程度であっても影響を受けることはない。

本発明の１つの実施形態によれば、導管・ブレース組立体のストレスを減らす方法は、導管にブレースバーを接続する接続部を形成するステップと、ストレスを取り除くために、この接続部に局所的な熱を加えるステップとを含んでいる。
態様
本発明の１つの態様によれば、導管・ブレース組立体のストレスを減らす方法は、ブレースバーを導管に接続する接続部を形成するステップと、ストレスを取り除くために、接続部に局所的な熱を加えるステップとを含んでいる。

好ましくは、係る方法は、ストレスを取り除くために、接続部に隣接する導管の領域に局所的な熱を加えるステップを有している。

好ましくは、局所的な熱を加えることは、接続部を７０４℃と８１６℃との間の温度に加熱することを含んでいる。

好ましくは、局所的な熱を加えることは、接続部を少なくとも７６０℃の温度に加熱することを含んでいる。

好ましくは、局所的な熱は炎により生成される。

好ましくは、局所的な熱は誘導コイルにより生成される。

好ましくは、係る方法は、局所的な熱を加えた後、接続部を空気冷却することを可能とするステップをさらに有している。

好ましくは、局所的な熱は、導管およびブレースバーが生産ライン上にある間に加えられる。

好ましくは、係る方法は、局所的な熱を加える前に、導管に少なくとも１つのドライブおよび少なくとも１つのピックオフを接続するステップをさらに有している。

好ましくは、係る方法は、導管に他のブレースバーを接続する他の接続部を形成するステップと、ストレスを取り除くために、他の接続部に局所的な熱を加えるステップとをさらに有している。

好ましくは、係る方法は、ストレスを取り除くために、他の接続部に隣接する導管の領域に局所的な熱を加えるステップをさらに有している。

好ましくは、ブレースバーは、導管の端部に通常設けられている。

好ましくは、係る方法は、導管に他のブレースバーを接続する他の接続部を形成するステップと、ストレスを取り除くために、他の接続部に局所的な熱を加えるステップとをさらに有しており、上述のブレースバーおよび他のブレースバーが対称的に導管に設けられている。

好ましくは、係る方法は、ブレースバーを他の導管に接続する他の接続部を形成するステップと、ストレスを取り除くために、他の接続部に局所的な熱を加えるステップとをさらに有している、
好ましくは、接続部は、溶接により形成される。

本発明の一実施形態に係る振動式流れデバイスを示す斜視図である。炎を用いて局所的に熱を加えるプロセスを示す斜視図である。誘導コイルを用いて局所的に熱を加えるプロセスを示す斜視図である。

図１には、センサー組立体１０と一または複数の電子機器２０とを有しているコリオリ流量計の形態をとる振動式流れデバイス５の一例が示されている。一または複数の電子機器２０は、リード１００を介してセンサー組立体１０へ接続され、たとえば密度、質量流量、体積流量、合計された質量流量、温度および他の情報の如き流動物質の特性を測定するようになっており、パス２６にも接続されている。

本実施形態に係るセンサー組立体１０は、一対のフランジ１０１、１０１'と、マニホルド１０２、１０２'と、ドライバ１０４と、ピックオフ１０５、１０５'と、導管１０３Ａ、１０３Ｂと、ブレースバー１２０〜１２４とを有している。マニホルド１０２、１０２'は、導管１０３Ａ、１０３Ｂの両端に固定されている。ドライバ１０４およびピックオフ１０５、１０５'は導管１０３Ａおよび１０３Ｂに接続されている。ドライバ１０４は、当該ドライバ１０４が導管１０３Ａ、１０３Ｂを相互に反対方向に振動させることができる位置において導管１０３Ａ、１０３Ｂへ固定されている。二つのピックオフは、導管１０３Ａ、１０３Ｂの対向する端部に固定され、導管１０３Ａ、１０３Ｂの対向する端部における振動の位相差を検出するようになっている。当業者にとって明らかなように、導管の数、ドライバの数、ピックオフの数、振動の動作モードまたは流動物質の所定の特性にかかわらず、たとえばデンシトメータを含むいかなるタイプの振動式流れデバイスに対して本明細書に記載の技術思想を応用することも本発明の技術範囲に含まれる。

本実施形態のフランジ１０１、１０１'は、マニホルド１０２、１０２'へ固定されており、また、導管１０３A、１０３Ｂを配管（図示せず）に接続している。流動物質を運ぶ配管システム（図示せず）の中にセンサー組立体１０が挿入されると、流動物質がフランジ１０１を通ってセンサー組立体１０の中に流入し、流入口マニホルド１０２を通り、ここで、流動物質の全量が導管１０３Ａ、１０３Ｂの中に流され、導管１０３Ａ、１０３Ｂを流れ、流出口マニホルド１０２'の中へ流れ込み、ここで、フランジ１０１'からセンサー組立体１０の外へと流出する。

好ましくは、導管１０３Ａおよび１０３Ｂは、それぞれ対応する曲げ軸Ｗ−ＷおよびＷ'−Ｗ'に対して実質的に同一の質量分布、慣性モーメントおよび弾性モジュールを有するように、選択され、流入口マニホルド１０２および流出口マニホルド１０２'に適切に取り付けられている。これらの導管はほぼ平行にマニホルドから外方に向けて延びている。導管１０３Ａ、１０３ＢはおおむねＵ字形を有したものとして図示されているが、導管１０３Ａ、１０３Ｂがたとえば真っ直ぐな形状または異形形状を有した構成であっても本発明の技術範囲内に含まれる。

本実施形態では、導管１０３Ａおよび１０３Ｂは、それぞれ対応する曲げ軸ＷおよびＷ'を中心としてかつフローメータの第一の逆位相曲げモードと呼ばれるモードで、相互に反対方向にドライバ１０４により振動される。たとえば、ドライバ１０４は、マグネットが導管１０３Ａ上に取り付けられかつ対向するコイルが導管１０３Ｂに取り付けられる構成の如き公知になっている多くの構成のうちの１つを有している。対向するコイルに交流電流を流して両方の導管１０３Ａ、１０３Ｂを振動させるようになっている。また、一または複数の電子機器２０により適切な駆動信号がリード１１０を通じてドライバ１０４へ加えられるようになっている。

本実施形態では、一または複数の電子機器２０が駆動信号を生成し、この駆動信号をリード１１０を通じてドライバ１０４に伝送することにより、ドライバ１０４に導管１０３Ａおよび１０３Ｂを振動させるようになっている。しかしながら、複数のドライバに向けて複数の駆動信号を生成することも本発明の技術範囲内に含まれる。一または複数の電子機器２０は、ピックオフセンサー１０５および１０５'からの左側速度信号および右側速度信号を処理して質量流量を計算するようになっている。経路２６は、一または複数の電子機器２０にオペレータと通信させることを可能とする入力手段および出力手段を提供している。一または複数の電子機器２０の回路の説明は、本発明の理解にとって必要ではないので、本明細書を簡潔にするために省略する。さらに、図１の記載は、１つの可能な振動式流れデバイスの可能な動作の一例として提供されているに過ぎず、本発明の教示を限定することを意図したものではない。

図示されている実施形態には、内側に位置する第一の対のブレースバー１２２〜１２３と、外側に位置する第二の対のブレースバー１２０〜１２１とが設けられている。図示されているように、内側のブレースバー１２２は通常導管１０３Ａ、１０３Ｂの第一の端部１２６に配設されており、内側のブレースバー１２３は通常導管１０３Ａ、１０３Ｂの第二の端部１２７に配設されている。図示されているように、外側のブレースバー１２０は通常導管１０３Ａ、１０３Ｂの第一の端部１２６に配設されており、外側のブレースバー１２１は通常導管１０３Ａ、１０３Ｂの第二の端部１２７に配設されている。図示されている実施形態では、一対のブレースバー１２０、１２１および一対のブレースバー１２２、１２３は、導管１０３Ａ、１０３Ｂ上に対称的に配設されるように位置決めされることが通常好ましい。本実施形態には第一の組１２２、１２３および第二の組１２０、１２１が設けられているが、たとえば単一の組１２２、１２３または１２０、１２１の如きいかなる数のブレースバーを設けることであっても本発明の技術範囲内に含まれる。

図１に示されているように、ブレースバー１２０〜１２３は接続部１２５により導管１０３Ａ、１０３Ｂへ接続されている。これらのブレースバー１２０〜１２３は、通常ガスタングステンアーク溶接法により導管１０３Ａ、１０３Ｂへ溶接されるようになっているが、たとえばフラックス入りワイヤアーク溶接法、ガスメタルアーク溶接などの如き他の溶接法を用いることを本発明の技術範囲内に含まれるし、または、ブレースバー１２０〜１２３を導管１０３Ａ、１０３Ｂへろう付けもしくははんだ付けすることも本発明の技術範囲内に含まれる。

本実施形態の１つの態様によれば、ブレースバー１２０〜１２３が導管１０３Ａ、１０３Ｂへ接続された後、接続部１２５のストレスを取り除いて接続部１２５を強化するために局所的に熱を加えるプロセスが用いられる。本実施形態の他の態様によれば、ブレースバー１２０〜１２３が導管１０３Ａ、１０３Ｂへ接続された後、接続部１２５に隣接して位置する導管１０３Ａ、１０３Ｂの領域のストレスを取り除いて、接続部１２５に隣接して位置する導管１０３Ａ、１０３Ｂの領域を強化するために、局所的に熱を加えるプロセスが用いられてもよい。

局所的に熱を加えるプロセスにおいていかなる熱源を用いても本発明の技術範囲内に含まれる。限定をするわけではないが、図２には、たとえばトーチ２００からの炎を用いた局所的に熱を加えるプロセスが示されており、図３には、たとえば接続部１２５および／または当該接続部１２５に隣接する導管１０３Ａ、１０３Ｂの領域のまわりに位置する誘導コイル３００を用いて局所的に熱を加えるプロセスが示されている。図３に示されているように、誘導コイル加熱システムの基本的な構成部品はＡＣ電源３０１および誘導コイル３００である。当業者にとって明らかなように、電源３０１は、交流電流をコイルに流して磁界を生成するようになっている。接続部１２５および／または当該接続部１２５に隣接する導管１０３Ａ、１０３Ｂの領域を、図３の場合のように、コイル３００内に配置すると、磁場は、接続部１２５および／または当該接続部１２５に隣接する導管１０３Ａ、１０３Ｂの領域の中に渦電流が誘発される。このことによって、正確な量の熱が、コイル３００と物理的に接触することを必要とすることなく局所的に生成されることとなる。

熱源にかかわらず、この局所的に熱を加えるプロセスによって、接続部１２５および／または当該接続部１２５に隣接する導管１０３Ａ、１０３Ｂの領域を加熱することのみにより、強化およびストレス除去を行うことが可能となる。本実施形態では、７０４℃から８１６℃までの範囲の温度、好ましくは少なくとも７６０℃の温度に加熱されうるのは、接続部１２５および／または当該接続部１２５に隣接する導管１０３Ａ、１０３Ｂの領域である。本実施形態の他の態様によれば、いったん局所的に熱を加えるプロセスが実行されれば、導管１０３Ａ、１０３Ｂおよびブレース１２０〜１２３の組立体が空気冷却されるようにしてもよい。しかしながら、たとえば強制的な空気冷却またはクエンチングの如き他の冷却方法も本発明の技術範囲内に含まれる。

したがって、この方法により、オーブンを用いることなくストレスを取り除くことが可能となる。さらに、必要というわけではないが、この方法の好ましい態様によれば、ストレス除去および冷却の目的のために導管１０３Ａ、１０３Ｂおよびブレース１２０〜１２３の組立体を生産ラインから取り除くことを必要とすることなく、センサー組立体１０を組み立てることが可能となる。さらに、必要というわけではないが、この方法によれば、ドライブ１０４またはピックオフ１０５、１０５'の如き他の部品を導管１０３Ａ、１０３Ｂに組み立てた後で局所的に熱を加えるプロセスを実行することも可能であるため、組立プロセスがストレス除去プロセスにより中断されることがなくなる。

本明細書には、本発明の最良の形態を実施または利用する方法を当業者に教示するための特定の実施形態が記載されている。本発明の原理を教示するために、従来技術の一部が単純化または省略されている。当業者にとって明らかなように、これらの実施形態の変形例も本発明の技術範囲内に含まれる。上述の実施形態の詳細な記載は、本発明の技術範囲内に含まれるものとして本発明者が考えているすべての実施形態を完全に網羅するものではない。たとえば、図１〜図３に示されている特定の実施形態には一対の導管１０３Ａ、１０３Ｂが示されているが、いかなる数の導管を用いても本発明の技術範囲内に含まれる。限定をするわけではないが、たとえば導管１０３Ａ、１０３Ｂの如き単一の導管のみを用い、この導管を少なくとも一つのブレースバーを用いて支持構造体に接続することも本発明の技術範囲内に含まれる。このブレースバーは、支持構造体と一体になっていてもよいし、限定するわけはないが溶接、ろう付けまたははんだ付けを含むいかなる方法で支持構造体に接続されるようになっていてもよい。

当業者にとって明らかなように、上述の実施形態のうちの一部の構成要素をさまざまに組み合わせてまたは除去してさらなる実施形態を構成してもよいし、また、このようなさらなる実施形態も本発明の技術範囲内および教示範囲内に含まれる。また、当業者にとって明らかなように、本発明の技術および教示の範囲に含まれるさらなる実施形態を構成するために、上述の実施形態を全体的にまたは部分的に組み合わせてもよい。

以上のように、本発明の特定の実施形態または実施形態が例示の目的で記載されているが、当業者にとって明らかなように、本発明の技術範囲内において、さまざまな変更が可能である。本明細書に記載の教示を先に記載されかつそれに対応する図に例示された実施形態とは異なる実施形態に適用してもよい。したがって、本発明の技術範囲は添付の請求項によって決められる。

Claims

導管・ブレース組立体のストレスを減らす方法であって、
ブレースバー（１２０、１２１、１２２、１２３）を導管（１０３Ａ、１０３Ｂ）に接続する接続部（１２５）を形成するステップと、
ストレスを取り除くために、前記接続部（１２５）に局所的な熱を加えるステップと
を有している方法。
ストレスを取り除くために、前記接続部（１２５）に隣接する前記導管（１０３Ａ、１０３Ｂ）の領域に局所的な熱を加えるステップをさらに有している、請求項１に記載の導管・ブレース組立体のストレスを減らす方法。
前記局所的な熱を加えることが、前記接続部（１２５）を７０４℃と８１６℃との間の温度に加熱することを含んでいる、請求項１に記載の導管・ブレース組立体のストレスを減らす方法。
前記局所的な熱を加えることが、前記接続部（１２５）を少なくとも７６０℃の温度に加熱することを含んでいる、請求項１に記載の導管・ブレース組立体のストレスを減らす方法。
前記局所的な熱が炎により生成される、請求項１に記載の導管・ブレース組立体のストレスを減らす方法。
前記局所的な熱が誘導コイル（３００）により生成される、請求項１に記載の導管・ブレース組立体のストレスを減らす方法。
前記局所的な熱が加えられた後、前記接続部（１２５）を空気冷却することを可能とするステップをさらに有している、請求項１に記載の導管・ブレース組立体のストレスを減らす方法。
前記導管（１０３Ａ、１０３Ｂ）および前記ブレースバー（１２０、１２１、１２２、１２３）が生産ライン上にある間に、前記局所的な熱が加えられる、請求項１に記載の導管・ブレース組立体のストレスを減らす方法。
前記局所的な熱を加える前に、少なくとも１つのドライブ（１０４）および少なくとも１つのピックオフ（１０５、１０５'）を前記導管に接続するステップをさらに有している、請求項１に記載の導管・ブレース組立体のストレスを減らす方法。
前記導管（１０３Ａ、１０３Ｂ）に他のブレースバー（１２０、１２１、１２２、１２３）を接続する他の接続部（１２５）を形成するステップと、ストレスを取り除くために、前記他の接続部（１２５）に局所的な熱を加えるステップとをさらに有している、請求項１に記載の導管・ブレース組立体のストレスを減らす方法。
ストレスを取り除くために、前記他の接続部（１２５）に隣接する前記導管（１０３Ａ、１０３Ｂ）の領域に局所的な熱を加えるステップをさらに有している、請求項１０に記載の導管・ブレース組立体のストレスを減らす方法
前記ブレースバー（１２０、１２１、１２２、１２３）が前記導管（１０３Ａ、１０３Ｂ）の端部に通常設けられている、請求項１に記載の導管・ブレース組立体のストレスを減らす方法。
前記導管（１０３Ａ、１０３Ｂ）に他のブレースバー（１２０、１２１、１２２、１２３）を接続する他の接続部（１２５）を形成するステップと、ストレスを取り除くために、前記他の接続部（１２５）に局所的な熱を加えるステップとをさらに有しており、前記ブレースバー（１２０、１２１、１２２、１２３）および前記他のブレースバー（１２０、１２１、１２２、１２３）が対称的に前記導管（１０３Ａ、１０３Ｂ）に配設されている、請求項１に記載の導管・ブレース組立体のストレスを減らす方法。
前記ブレースバー（１２０、１２１、１２２、１２３）を他の導管（１０３Ａ、１０３Ｂ）に接続する他の接続部（１２５）を形成するステップと、ストレスを取り除くために、前記他の接続部（１２５）に局所的な熱を加えるステップとをさらに有している、請求項１に記載の導管・ブレース組立体のストレスを減らす方法。
前記接続部（１２５）が溶接により形成される、請求項１に記載の導管・ブレース組立体のストレスを減らす方法。