JP2854720B2

JP2854720B2 - 電磁流量計

Info

Publication number: JP2854720B2
Application number: JP3086848A
Authority: JP
Inventors: 一郎和田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-04-18
Filing date: 1991-04-18
Publication date: 1999-02-03
Anticipated expiration: 2014-02-03
Also published as: JPH04319622A; US5269191A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、種々の流体の流速また
は流量を測定する電磁流量計に係わり、特にセラミック
ス形、プラスチックス形測定管を用いたときの当該測定
管への電極取付け構造を改良した電磁流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、耐絶縁性，耐化学薬品性および高
温度使用等の要望から、導電性流体の流通する測定管に
セラミックスを用いたものが開発されている。しかし、
このようなセラミックス形測定管を用いた場合には電極
のシール性に十分な注意を払う必要がある。そこで、従
来、以上のような要求に基づき、次のような電磁流量計
の電極取付け構造のものが提案されている。

【０００３】その１つは、図８に示すようにセラミック
ス形測定管１の中心を通る線上にそれぞれ所定口径の電
極取付け孔２が穿設され、それら電極取付け孔２内には
外側から断面Ｔ字形の絶縁性ブッシュ３が嵌合されてい
る。さらに、前記セラミックス形測定管１の内周面には
所定厚さのテフロン層４を設ける一方、セラミックス形
測定管１の内側からテフロン層４を貫通してブッシュ３
内に断面いかり状の電極５が挿入されている。この断面
いかり状電極５（以下、単にいかり状電極と呼ぶ）は、
その先端部がテフロン層３に食い込むように取付けら
れ、かつ、その後端部が弾性部材６を介してねじ止めさ
れ、常時は弾性部材６にて電極５を測定管２内面に引き
寄せるような構造としている。従って、これら電極５は
電極先端部のテフロン層４への食い込みとブッシュ３と
によってシール性を保持している。

【０００４】他の１つは、図９に示すようにセラミック
ス形測定管１の中心を通る線上にそれぞれ所定口径の電
極取付け孔２が穿設され、またセラミックス形測定管１
の内側の電極取付け孔２周縁部分に凹陥部が形成され、
セラミックス形測定管１の内側からＯリングパッキン８
を介していかり状の電極５が電極取付け孔２に挿通され
ている。そして、いかり状電極５の後端部側がスプリン
グ９を介してねじ止めされている。従って、この電極取
付け構造は専らセラミックス形測定管１の厚さおよびＯ
リングパッキン８によってシール性を保持する構造であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、以上のような
電磁流量計のうち、前者のブッシュ３を用いたものは、
いかり状電極５先端部の食い込みによって当該電極５先
端部およびテフロン層４の電極食い込み相当部分が摩耗
し、その摩耗によってシール性が低下する。また、砂や
砂利等が混合する流体によって電極５が摩耗すると、同
様にシール性を消失する問題がある。

【０００６】一方、後者のＯリングパッキン８を用いた
ものは、当該Ｏリングパッキン８の装着およびシール性
を高める観点から、高価なセラミックス形測定管１や高
強度プラスチック管（例えばボロン、カーボン、ガラス
等の繊維で強化したプラスチック測定管）を厚肉化する
必要があり、またセラミックスは機械的強度に脆い性質
をもっているので、電極先端部の振動その他種々の要因
によってセラミックスを損傷する問題がある。

【０００７】本発明は上記実情にかんがみてなされたも
ので、電極およびパッキンの摩耗に対しても十分にシー
ル性を保持しうるとともに、セラミックス形測定管の損
傷を防止し得る電磁流量計を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、セラミックス形測定管の相対向する内側部
分に漏斗状の電極取付け孔を形成する一方、この漏斗状
の電極取付け孔に対し、弾力性パッキンを介して電極を
挿入するにあたり、電極中心軸に対して電極取付け孔の
漏斗状部分の傾斜角度よりも急傾斜角度のパッキン接触
面をもつ電極を挿入するとともに、この電極後端部に弾
性部材を介してねじ止めし当該電極に弾性を付与する電
極取付け構造とした電磁流量計である。

【０００９】前記パッキンは電極取付け孔の漏斗状傾斜
面と電極のパッキン接触面とで構成される空隙部に満配
状態になるような形状および大きさのものであり、しか
も電極取付け孔先端縁部と電極のパッキン接触面とが非
接触状態を維持する厚さに形成されている。

【００１０】

【作用】従って、発明は以上のような手段を講じたこと
により、例えばセラミックス形測定管に形成された漏斗
状の電極取付け孔にパッキンを介して当該漏斗状部分の
傾斜よりも急傾斜角度のパッキン接触面をもつ電極を十
分小さい隙間を設けて挿入したことにより、パッキンに
対する外部へのはみ出し抵抗を大となり、かつ、電極取
付け孔の漏斗状傾斜面と電極のパッキン接触面とで構成
される空隙部に満配状態となるようにパッキンを介在す
る一方、弾性部材にて電極に弾性を付与したことによ
り、電極による部分当りをなくしてセラミックス形測定
管の損傷を防止でき、パッキンの損傷および電極の摩耗
等に対してもシール性を十分に保持できるものである。

【００１１】通常、電極の接液面摩耗前には図５（ａ）
のような状態になっているが、被測定流体Ｐが高圧であ
るとき、セラミックス形測定管内面は図５（ｃ）のよう
に摩耗し、高圧力と電極を引き上げるための弾性部材に
よりパッキンのはみ出しが発生し、図５（ｂ）のＬy を
経過してＬx2となり、いわゆるセルフバランス隙間Ｌx2
となる。摩耗前はＬx1であるが、摩耗過度状態ではＬy
、摩耗後にはＬx2となる。すなわち、電極やセラミッ
クスが摩耗したとしても高圧力にバランスした位置で止
まり、シールすることができる。

【００１２】ゆえに、誤差について見ると、図５（ａ）
のように摩耗がない場合にはΦＤは一定であるので誤差
が生じないが、図５（ｃ）のように摩耗した場合、従来
の電極構造では漏れが発生したが、本発明では漏れが発
生しないので致命的な流体漏れによる事故を防止でき
る。特に、図５（ｃ）のように著しく摩耗した場合、Ｄ
＋（２Ｌｚ＋２α）

【００１３】のうち（２Ｌｚ＋２α）だけ電極間距離が
変わるが、定期検査時に校正係数を変更すれば、高精度
を保持させながら長寿命を図ることができる。なお、Ｌ
ｋは被測定流体の最大圧力によって定まるが、圧力が大
きいほどＬｋは小さく定めるものである。

【００１４】

【実施例】以下、本発明に係わる電磁流量計の一実施例
について図面を参照して説明する。図１は電極取付け構
造を示す部分断面図である。同図において１１はセラミ
ックス形測定管であって、この測定管１１は例えば以下
のような製造方法で製作される。

【００１５】先ず、図２（ａ）に示すように所望とする
直径の金属柱体１１ａの外側を所定厚さの空隙部を形成
する如くゴム等の弾性環状管体１１ｂで覆った後、この
金属柱体１１ａと弾性環状管体１１ｂとで構成される空
隙部にセラミックスの微粉末に水溶性バインダまたは油
溶性バインダを混合した混合物１１ｃを充填する。水溶
性バインダとしてはポリビニルアルコール水溶液、ポリ
ビニルアセテート水溶液等が用いられ、一方、油溶性バ
インダにはメチルエチルケトンを主体とする有機溶剤に
溶解させたポリビニルブチラール溶液等が用いられる。
図２（ｂ）は図２（ａ）の断面図である。

【００１６】さらに、前記弾性環状管体１１ｂの外側に
所定の空隙部を形成して覆うごとく金属性管体１１ｄを
配置した後、この弾性環状管体１１ｂと金属性管体１１
ｄとの間に例えば液体を充填して弾性環状管体１１ｂに
所定圧力を印加することにより、前記混合物１１ｃをハ
イドロスタテッイクプレスにより固化し型抜きする。そ
の結果、水溶性バインダを用いて作った未焼成グリーン
セラミックスは図３（ａ）に示す如く白墨のような硬さ
に形成される。一方、油溶性バインダを用いたものはポ
リビニールブラチールを用い、残留有機溶剤の管理によ
り可とう性を持たせることができる。

【００１７】以上のようにしてグリーンセラミックスの
測定管１１ｃ′を作った後、この測定管１１ｃ′の内側
から図３（ｂ）のように一文字キリ１１ｅを挿入して加
工機械に固定保持し、この加工機械により一文字キリ１
１ｅを回転してザグリ加工を行う。同図（ｃ）は一文字
キリ１１ｅの外観図、同図（ｄ）は同図（ｃ）を真下か
ら見た図である。

【００１８】以上のようにして一文字キリ１１ｅを用い
てザグリ加工を行うことにより、図３（ｅ）に示すよう
にグリーン状態の漏斗状電極取付け孔１２が形成され
る。しかる後、グリーンセラミックスを焼成する。この
グリーンセラミックスの焼成は、一般に２００°Ｃ〜３
００°Ｃの温度で焼いてグリーンセラミックスに含有す
るバインダを除去した後、セラミックスの種類によって
異なるが１０００°Ｃ〜１８００°Ｃ程度で焼成する。
なお、焼成温度に応じてグリーンセラミックスは線収縮
率が変化するので、予め未焼成時に漏斗状電極取付け孔
１２の大きさを定めて焼成することになる。しかし、焼
成後の漏斗状電極取付け孔１２は一般に絶対寸法が出し
にくく、かつ、その表面状態が良くなく、漏斗状の傾斜
面にだれが生ずることが多い。しかも、セラミックス
は、強度的に脆いばかりか、焼成後の漏斗状電極取付け
孔１２が以上のような表面状態を有していることから、
電極１３の部分当りによって容易に破壊する欠点をもっ
ている。

【００１９】そこで、以上のようなセラミックス形測定
管１１を用いたときの電極１３の取り付けに際し、図１
ないし図４に示すような電極取付け構造のものを採用す
る。この電極１３は、その電極頭部１３ａが断面ほぼ扇
状に形成され、さらに後端部側にはねじ山１３ｂが形成
されている。この電極頭部１３ａの側面，つまりパッキ
ン接触面１３ｃの傾斜角度は、電極中心軸に対して前記
電極取付け孔１２の漏斗状傾斜面１２ａの傾斜角度より
も急傾斜角度に形成するものとする。

【００２０】そして、漏斗状電極取付け孔１２に対して
以上のように形状の電極１３を挿入するが、このとき図
４に示すようなゴム，テフロン等のパッキン１４を介し
て挿入する。さらに、電極１３に対して、セラミックス
形測定管１１の外側から弾性部材１５を保持する受け座
１６が挿通され、最後にボルトナット１７で適宜な位置
まで締め付けることにより、電極１３に所定の弾性力を
付与するように固定する。１８はセラミックス形測定管
１１その他の構成部材を保護する外筐である。１９は必
要な時に開けて電極１３の取付けおよびメンテナンス等
を行う蓋体である。

【００２１】ところで、漏斗状電極取付け孔１２に電極
１３を挿入した後、ボルトナット１７で締め付け固定し
たとき、漏斗状電極取付け孔１２、電極１３およびパッ
キン１４は図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すような関係を
保持しているものとする。

【００２２】（１）電極１３のパッキン接触面１３ｃ
の傾斜角度を電極取付け孔１２の漏斗状傾斜面１２ａの
傾斜角度よりも急傾斜角度に設定することにより、パッ
キン１４を封ずるような働きをするので、パッキン１４
の外側へのはみ出し抵抗が大きくなって外部への飛び出
すのを防ぐことができる。

【００２３】（２）パッキン接触面１３ｃの傾斜角度
の接線方向と漏斗状傾斜面１２ａの接線方向とは電極１
３のパッキン接触面１３ｃ先端近傍またはそれよりも前
方で交叉させる一方、パッキン１４には電極取付け孔１
２の漏斗状傾斜面１２ａと電極１３のパッキン接触面１
３ｃとで構成される空隙部に満配状態になるような形状
および大きさのものを用い、かつ、電極１３のパッキン
接触面１３ｃとセラミックス形測定管１１の電極取付け
孔１２最外縁部とを所定距離Ｌx1だけ離すようにするこ
とにより、電極１３によるセラミックス形測定管１１へ
の部分当りがなくなってセラミックス形測定管１１の破
壊を防ぐことができる。

【００２４】（３）しかも、セラミックス形測定管１
１は流体圧力が６３kg/cm ² ないし２００kg/cm ² の高
圧用に用いる場合が多いが、以上のような関係を保持す
ることにより、電極の接液部側から加わる圧力はパッキ
ン部で分布荷重に変化し、電極取付孔内面全面に伝送す
ることになり、圧力に十分に耐えうる構造とすることが
できる。よって、互いに対向する一対の電極間の距離Ｄ
がほとんど変化せず、流量測定の高精度化にも大きく貢
献する。

【００２５】（４）さらに、電極１３のパッキン接触
面１３ｃとセラミックス形測定管１１の電極取付け孔１
２最外縁部とを所定距離Ｌx1だけ離れるパッキン１４を
介在しておけば、電極１３が磨耗してもシール性が低下
することがなく、長期間にわたって安定に利用に供する
ことができる。

【００２６】しかし、パッキン１４は、電極取付け孔１
２の漏斗状傾斜面１２ａと電極１３のパッキン接触面１
３ｃとで構成される空隙部に満配状態となるように介在
しているので、パッキン１４に弾力性がなくなり、しか
もパッキン１４の熱膨脹による逃げを作る必要から、前
述したように電極後端部に弾性部材１５を保持した受け
座１６を挿通することにより電極１３に弾性を付加する
構成としている。

【００２７】なお、セラミックスの代りにプラスチック
を用いる場合、高強度材（繊維強化プラスチック）は次
のような繊維と樹脂との組合せで作ることができる。例
えば繊維の種類としてはボロン（Boron ）、カーボン
（Cabon ）、ガラス（Glass ）等があり、一方、樹脂の
種類にはエポキシ樹脂（Epoxy resin ）、ポリエステル
樹脂（Polyester resin ）、フェノール樹脂（Phenol
resin ）、シリコーン樹脂（Silicon resin ）等が
上げられる。繊維は織布の形で例えばガラス布強化エポ
キシ樹脂パイプを図６図に示すようにして作る。すなわ
ち、ボビンの芯２１に巻装した織布（ボロン、カーボ、
ガラス等）２２を樹脂タンク２３の樹脂液２４に連続的
に浸漬するとともに、出力側のローラ２５にて余剰樹脂
を絞り取って所定のテンションを加えつつマンドレル
（金型）２６に巻き込み、所定の厚みとなったところで
マンドレル２６ごと加熱炉に入れて硬化させる。但し、
常温硬化形樹脂の場合は加熱不要である。２７はマンド
レル２６の回転軸である。そして、硬化後、マンドレル
２６を抜き取って図７のような樹脂パイプ２８を作る。
なお、織布の代りに繊維を用いてフィラメントワインデ
ィング法で作ることもできる。

【００２８】このようにして作ったＦＲＰは、セラミッ
クスパイプと同様に電極が入る漏斗状の孔はセラミック
スと同様に一文字キリで切削するか、型を用いて樹脂成
型してもよい。電極部で集中応力が加わると、布の層、
繊維間等が剥離する白化現象が発生するので、本発明の
分布応力の力伝達ができて有効である。また、一般に、
ポリプロピレン、ポリエチレン、塩化ビニル等のフィラ
メントの入っていない樹脂パイプにも有効であり、本発
明に用いれば分布応力になるためにクラックの発生が起
こりにくい。

【００２９】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。例えばセラミックス形、プラスチック形測
定管１１の材質および製法は上記説明の材質および製法
に限定されるものではなく、また電極頭部１３ａの形状
は扇状ではなく、図５に示すように断面三角形状のもの
でもよく、もちろん、電極１３の機能を十分満足するも
のであればその材質を問わないものである。その他、本
発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施で
きる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、セ
ラミックス形、プラスチック形測定管の損傷を未然に防
止でき、また電極およびパッキンが磨耗に対しても十分
にシール性を保持できる電極取付け構造の電磁流量計を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる電磁流量計の一実施例を示す
を電極取付け構造図。

【図２】セラミックス形測定管の製造例を説明する
図。

【図３】同じくセラミックス形測定管の製造例を説明
する図。

【図４】電極取付け孔、パッキンおよび電極の分解
図。

【図５】電極取付け孔、パッキンおよび電極の取付け
角度および取付け位置を説明する図。

【図６】織布を用いて樹脂パイプを作る製造例を示す
図。

【図７】図６の製造例で作った樹脂パイプを示す図。

【図８】従来の電磁流量計の電極取付け構造図。

【図９】従来の電磁流量計の他の電極取付け構造図。

【符号の説明】

１１…セラミックス形測定管、１２…電極取付け孔、１
２ａ…漏斗状傾斜面、１３……電極、１３ｃ…パッキン
接触面、１４…パッキン、１５…弾性部材、１６…受け
座。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックス形、プラスチックス形測定
管の相対向する部分に漏斗状の電極取付け孔が形成さ
れ、この電極取付け孔にパッキンを介して電極中心軸に
対して当該電極取付け孔の漏斗状部分の傾斜角度よりも
急傾斜角度のパッキン接触面をもった電極を挿入すると
ともに、この電極後端部に弾性部材を介してねじ止めし
当該電極に弾性を付与する電極取付け構造としたことを
特徴とする電磁流量計。
【請求項２】パッキンは、電極を取り付けたとき、電
極取付け孔の漏斗状傾斜面と電極のパッキン接触面とで
構成される空隙部に満配になるような形状および大きさ
に形成されている請求項１記載の電磁流量計。
【請求項３】パッキンは、セラミックス形測定管の電
極取付け孔先端縁部と電極のパッキン接触面とが非接触
状態を維持する厚さに形成されている請求項１記載の電
磁流量計。
【請求項４】弾性部材は、前記空隙部の満配状態にあ
るパッキンの弾性付与とパッキンの熱膨脹の逃げ作用を
付与するものである請求項１記載の電磁流量計。