JP2667613B2 - 流れ媒体のための質量流量測定装置 - Google Patents

流れ媒体のための質量流量測定装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コリオリの原理で作動
する、流れ媒体のための質量流量測定装置であって、流
れ媒体を案内する少くともほぼ直線状の少くとも１つの
コリオリ導管と、コリオリ導管に作用する少くとも１つ
の振動発生器と、コリオリ力及び又はこのコリオリ力に
基くコリオリ振動を検出する測定値ピックアップと、補
償シリンダとが設けられており、コリオリ導管が補償シ
リンダの内部に配置されている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】コリオリの原理で作動する、流れ媒体の
ための質量流量測定装置は、種々の構成で既に公知であ
り（例えばドイツ連邦共和国特許第２６２９８３３号、
第２８２２０８７号、第２９３８４９８号等）、実用上
ますます盛んに使用されている。
【０００３】コリオリの原理で作動する、流れ媒体のた
めの質量流量測定装置にあっては、基本的には、そのコ
リオリ導管が少くともほぼ直線状に構成されているか、
又はそのコリオリ導管がループ状に構成されているかに
よって区別されている。更にこの種の質量流量測定装置
にあっては、１本のコリオリ導管だけを備えているか、
又は２本のコリオリ導管を備えているかによっても区別
されている。この２本のコリオリ導管を備えた構成の場
合には、両導管が流体技術的に互いに直列状又は並列状
に位置している。これら総ての実施態様には欠点も利点
もある。
【０００４】１本若しくはは複数本のコリオリ導管で直
線状に形成されている質量流量測定装置の構成は、機械
的な構造が簡単であり、かつ比較的少ないコストで有利
に製作することができる。その際導管内面も、例えば研
磨仕上で良好に加工可能である。更に圧力損失も少な
い。
【０００５】コリオリ原理で作動し、かつ１本又は複数
本のコリオリ導管が直線状に形成されている質量流量測
定装置にあっては、熱膨脹若しくは熱応力が、誤測定や
応力割れのような機械的な損傷を惹起するおそれがある
という欠点を有している。
【０００６】特開昭６３−１５８４１９号公報に開示さ
れた、コリオリの原理で作動する質量流れ測定器におい
ては、流れ媒体を案内する直線状の測定管と、このよう
なコリオリ導管に作用する振動発生器と、コリオリ力に
基づいたコリオリ振動を検出する振動センサと、管片と
が設けられており、測定管が管片１３の内部に配置され
ており、これらの測定管と管片とは、軸方向の相対運動
を可能にするフレキシブルな２つのダイヤフラムを介し
て結合されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、１本
若しくは複数本のコリオリ導管が少くともほぼ直線状に
構成されている冒頭で述べた形式の質量流量測定装置を
改良して、温度変動が誤測定や機械的損傷を惹き起すこ
とのないようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、コリオリ導管と補償シリンダと
が、軸方向の相対運動を除去するように互いに結合され
ており、コリオリ導管が引張り予荷重力を備えた状態で
補償シリンダの内部に配置されているようにした。
【０００９】さらに前記課題を解決するために本発明の
構成では、コリオリ導管と補償シリンダとが、軸方向の
相対運動を除去するように互いに結合されており、コリ
オリ導管と補償シリンダとが、同一若しくは殆んど同一
の熱膨脹率を備えた材料から成っているようにした。
【００１０】
【発明の効果】コリオリ導管と補償シリンダとが、軸方
向の相対運動を除去するように互いに結合されており、
コリオリ導管が引張り予荷重力を備えた状態で補償シリ
ンダの内部に配置されていることにより、コリオリ導管
は温度変動に対して極めて非感応である。温度が高くな
るにつれて、この引張り予荷重が減じられ、次いで発生
する圧縮応力が許容範囲内に保たれる。
【００１１】さらに、コリオリ導管と補償シリンダと
が、軸方向の相対運動を除去するように互いに結合され
ており、コリオリ導管と補償シリンダとが、同一若しく
は殆んど同一の熱膨脹率を備えた材料から成っているこ
とにより、コリオリ導管と補償シリンダとは均一に膨張
し、ひいてはコリオリ導管内部に生じる引張り応力又は
圧縮応力は全くないか又は殆どないので、やはり温度変
動に対するコリオリ導管の非感応化が保証される。
【００１２】本発明の質量流量測定装置の構成は、個々
には数多くの可能性を有している。そのため有利な実施
例の説明を図面に関連して参照して頂き度い。
【００１３】
【実施例】本発明の流れ媒体のための質量流量測定装置
は、コリオリ原理で作動している質量流量測定装置であ
る。有利には本発明の質量流量測定装置は、流れ媒体を
案内する直線状のコリオリ導管１（図１乃至図６）並び
にほぼ直線状のコリオリ導管１（図７及び図８）と、コ
リオリ導管１に作用する振動発生器２と、１つ及び又は
複数のコリオリ力に起因するコリオリ振動を検出する２
つの測定ピックアップ３とから成っている。図１に図示
の実施例にあっては、振動発生器２がコリオリ導管上に
設けられた揺動アーム４と協働する。この例に実現され
ている「揺動アーム４付きコリオリ導管」の構成に関し
ては、ドイツ連邦共和国特許第４０２３９８９．６号明
細書を参考にしており、その開示内容はこの場合も明か
に同一の開示内容である。図１にはそれ以外に、コリオ
リ導管１に質量体５が設けられているのが図示されてお
り、その質量と配置とによって、コリオリ導管１の固有
振動数が所定の限度内で影響を受ける。
【００１４】本発明には補償シリンダ６が設けられてお
り、かつコリオリ導管１が補償シリンダ６の内部に配置
されている。その際コリオリ導管１と補償シリンダ６と
は、軸方向の相対運動が排除されるように互いに結合さ
れており、図示の総ての実施例にあっては、端側部で補
償シリンダ６に接続された結合リング７を介して互いに
結合されている。結合リング７は、溶接又は硬ろう付に
よって補償シリンダ６に結合されている。また結合リン
グ７を端側部で補償シリンダ６内に螺入せしめることも
考えられる。有利には結合リング７は、コリオリ導管１
の材料と同一の材料から成っている。コリオリ導管１は
溶接又は硬ろう付、有利には真空硬ろう付によって結合
されている。
【００１５】このコリオリ導管１は、先ず補償シリンダ
６を貫通し若しくは補償シリンダ６に結合されて、かつ
場合によっては別の手段によって、温度変動並びに外方
から作用する力及びモーメントに対し同じように非感応
になるように構成されている。
【００１６】コリオリ導管１を、温度変動並びに外方か
ら作用する力及びモーメントに対して非感応にするため
の第１の手段は、コリオリ導管が引張予荷重力を備えて
補償シリンダの内部に配置されることによって達成され
る。その場合、温度上昇につれて引張予荷重力が減少
し、これにより、その後に発生する圧縮応力が許容限界
内に保持される。
【００１７】コリオリ導管を引張予荷重力によって補償
シリンダの内部に配置するという構成の実現に対して
は、コリオリ導管１と補償シリンダ６とのために特別な
材料が選択されると効果的である。有利にはコリオリ導
管１は、ニッケル合金特にハステロイＣ２２から成り、
また補償シリンダ６は、ニッケル合金特にハステロイＣ
４又は非合金鋼ＡＩＳＩ１０７８から成っている。
【００１８】既に述べたように、コリオリ導管１は有利
には硬ろう付によって結合リング７に結合される。その
際ろう付材料としては、約１０００℃のろう付温度を有
するニッケル合金の使用が望ましい。
【００１９】前述の形式でかつ前述の材料で加工された
場合には、所望のコリオリ導管の引張り予荷重力は、コ
リオリ導管１がろう付加工中に他の材料よりもより強く
膨脹するため冷却後は所望の引張予荷重力が存在するよ
うになることによって、自動的に達成される。この引張
予荷重力は８０ＭＰＡ乃至１００ＭＰＡである。
【００２０】コリオリ導管１を、温度変動並びに外方か
ら作用する力及びモーメントに対して非感応にするため
の第２の手段は、コリオリ導管１及び補償シリンダ６の
ために同一若しくは殆んど同一の熱膨脹率を備えた材
料、特に比較的小さな熱膨脹率を備えた材料を使用する
ことによって達成される。このような観点から、コリオ
リ導管に対してはチタン又はチタン合金を使用し、また
補償シリンダ６に対しては非合金鋼、フェライト系ステ
ンレス鋼又はニッケル合金を使用するのが望ましい。
【００２１】コリオリ導管１を、温度変動並びに外方か
ら作用する力及びモーメントに対して非感応にするため
の別の手段は、外方に有利にはステンレス鋼から成る受
容シリンダ８が設けられ、かつコリオリ導管１、補償シ
リンダ６及び結合リング７から成る構造ユニットが受容
シリンダ８の内部に配置されることによって達成され
る。有利にはこの構成は、受容シリンダ８が端側部で接
続されて有利にはステンレス鋼から成る２つの結合リン
グ９を備え、該結合シリンダ９に夫々１つの外方に向っ
て突出する接続フランジ１０が接続され、またコリオリ
導管１に結合された接続導管１１が結合リング９を貫通
して接続フランジ１０内に突き出ることによって、更に
補完される。その際コリオリ導管１及び接続導管１１
は、有利には一体的に構成されている、つまり有利には
全体として一貫した導管になっている。
【００２２】この他、接続導管１１を保護するため、接
続導管１１を夫々補償シリンダ１２で被覆するのが望ま
しい。
【００２３】更に上述の理由から、引張予荷重力を備え
た接続導管１１を補強シリンダ１２の内部に配置すると
機能的である。その際接続導管１１は、硬ろう付によっ
て、有利には真空硬ろう付によって、かつ有利には約１
０００℃のろう付温度を備えたニッケル合金によって、
補強シリンダ１２に結合可能である。このことが、図３
に示唆されている。
【００２４】更に既に述べたように、コリオリ導管を温
度変動並びに外方から作用する力及びモーメントに対し
て非感応にするための手段は、コリオリ導管１及び補償
シリンダ６に対し同一若しくは殆んど同一の熱膨脹率を
備えた材料、特に比較的小さな熱膨脹率を備えた材料を
選択することによって達成される。本発明の質量流量測
定装置のこのような構成にあっては、接続導管１１と補
強シリンダ１２とを結合せしめる必要がない。このこと
が図４に示唆されている。
【００２５】本発明の主要な構成である、コリオリ導管
１、補償シリンダ６及び結合リング７から成る構造ユニ
ットにより、既に説明したように、測定のために重要な
コリオリ導管１は程度の差こそあれ温度変動並びに外方
から作用する力及びモーメントに対して「非感応」にな
る。この点に関しては、既に接続導管１１に関して説明
を行った。図５に示したような、接続導管１１が波形状
に構成された別の実施例も可能である。これにより、コ
リオリ導管１と補償シリンダ６と結合リング７とから成
る構造ユニットは、全体として許容されないような高い
応力を発生することなく、所定の限界内で熱膨脹するこ
とができる。
【００２６】図６，図７及び図８は本発明の質量流量測
定装置の実施例を示しており、これらの場合には、コリ
オリ導管１、補償シリンダ６及び結合リング７から成る
構造ユニットの熱膨脹が、図５に関して既に説明したの
とは異なった形式で、許容されない高い応力に到達しな
いようになっている。
【００２７】図６に図示の実施例にあっては、接続導管
１１が補償シリンダ１２と接続フランジ１０との内部で
軸方向に運動可能である。その際コリオリ導管１から離
反した接続導管１１の端部には、夫々１つの封止装置１
３が配設されている。封止装置としてＯリングが設けら
れていて宜い。しかし図６に図示の実施例に対しては、
封止装置１３が半円形状に構成されていて、ポリテトラ
フルオエチレンから成り、かつステンレス鋼から成るば
ね（図示せず）によって負荷されている。
【００２８】図７の実施例にあっては、接続導管１１が
折れ曲ってＳ字状に形成されており、図８の実施例にあ
っては、コリオリ導管１の終端部１４が折れ曲って４分
の１の円弧状に形成され、かつ接続導管１１も同じよう
に４分の１の円弧状に形成されている。但し図７には、
折れ曲って構成されている接続導管１１がコリオリ導管
１の直径よりも大きな直径を有していることが図示され
ている。これによって、折曲りのために惹き起される圧
力降下が減少せしめられるか又は完仝に除去される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の質量流量測定装置の第１実施例の縦断
面図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った質量流量測定
装置の拡大断面図である。
【図４】本発明の質量流量測定装置の第２実施例の図３
に対応する断面図である。
【図５】本発明の質量流量測定装置の第３実施例の部分
断面図である。
【図６】本発明の質量流量測定装置の第４実施例の部分
断面図である。
【図７】本発明の質量流量測定装置の第５実施例の縦断
面図である。
【図８】本発明の質量流量測定装置の第６実施例の縦断
面図である。
【符号の説明】
１ コリオリ導管 ２ 振動発生器 ３ 測定値ピックアップ ４ 揺動アーム ５ 質量体 ６ 補償シリンダ ７ 結合リング ８ 受容シリンダ ９ 結合リング １０ 接続フランジ １１ 接続導管 １２ 補強シリンダ １３ 封止装置 １４ 終端部

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コリオリの原理で作動する、流れ媒体の
    ための質量流量測定装置であって、流れ媒体を案内する
    少くともほぼ直線状の少くとも１つのコリオリ導管と、
    コリオリ導管に作用する少くとも１つの振動発生器と、
    コリオリ力及び又はこのコリオリ力に基くコリオリ振動
    を検出する測定値ピックアップと、補償シリンダ（６）
    とが設けられており、コリオリ導管（１）が補償シリン
    ダ（６）の内部に配置されている形式のものにおいて、 コリオリ導管（１）と補償シリンダ（６）とが、軸方向
    の相対運動を除去するように互いに結合されており、コ
    リオリ導管（１）が引張り予荷重力を備えた状態で補償
    シリンダ（６）の内部に配置されている ことを特徴とす
    る、流れ媒体のための質量流量測定装置。
  2. 【請求項２】 コリオリの原理で作動する、流れ媒体の
    ための質量流量測定装置であって、流れ媒体を案内する
    少くともほぼ直線状の少くとも１つのコリオリ導管と、
    コリオリ導管に作用する少くとも１つの振動発生器と、
    コリオリ力及び又はこのコリオリ力に基くコリオリ振動
    を検出する測定値ピックアップと、補償シリンダ（６）
    とが設けられており、コリオリ導管（１）が補償シリン
    ダ（６）の内部に配置されている形式のものにおいて、 コリオリ導管（１）と補償シリンダ（６）とが、軸方向
    の相対運動を除去するように互いに結合されており、コ
    リオリ導管（１）と補償シリンダ（６）とが、同一若し
    くは殆んど同一の熱膨脹率を備えた材料から成っている
    ことを特徴とする、流れ媒体のための質量流量測定装
    置。
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