JP3117273B2 - Measuring instrument for pressure fluid - Google Patents

Measuring instrument for pressure fluid

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JP3117273B2
JP3117273B2 JP04066854A JP6685492A JP3117273B2 JP 3117273 B2 JP3117273 B2 JP 3117273B2 JP 04066854 A JP04066854 A JP 04066854A JP 6685492 A JP6685492 A JP 6685492A JP 3117273 B2 JP3117273 B2 JP 3117273B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、被測定圧力流体の圧
力,電気伝導度,流量等の物理量を測定するセラミック
ス測定管を用いた圧力流体用測定器に係わり、特に左右
配管側から受ける外部応力の伝達しにくいセラミックス
測定管の構造の他、シール性を改善した圧力流体用測定
器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure fluid measuring instrument using a ceramic measuring tube for measuring physical quantities such as pressure, electric conductivity, flow rate and the like of a pressure fluid to be measured, and more particularly to an external apparatus which receives from a right and left pipe side. The present invention relates to a pressure fluid measuring instrument having improved sealing properties in addition to the structure of a ceramic measuring tube to which stress is not easily transmitted.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】この種
のセラミックスを用いた測定管は流量計等に適用されて
いるが、その流量計の中でも現在は電磁式が普及段階に
入っているが、その他の超音波式,渦式,容積式等の場
合には徐々に普及段階に入るものと考えられている。
2. Description of the Related Art Measuring tubes using ceramics of this kind are applied to flow meters and the like. Among these flow meters, the electromagnetic type is currently in the stage of widespread use. In the case of other types such as ultrasonic type, vortex type, and volume type, it is considered that they will gradually enter the stage of popularization.

【0003】ところで、セラミックス測定管を用いた測
定器の場合には、大きく分けて2つの問題がある。その
1つは焼成セラミックスの加工過程で生ずるヘアクラッ
クに起因し測定管の破壊や応力の弱さの問題があり、他
の1つは測定センサーの機能をもつ電極のシール性の問
題である。 (1) 測定管の問題について そこで、先ず、測定管の問題に関し、測定管本体となる
セラミックスの加工工程に深く言及し、測定管の適切な
構造を見い出すこととする。
In the case of a measuring instrument using a ceramic measuring tube, there are roughly two problems. One is the problem of breakage of the measuring tube and the weakness of the stress caused by the hair crack generated in the process of firing the ceramics, and the other is the problem of the sealing property of the electrode having the function of the measuring sensor. (1) Regarding the problem of the measurement tube Therefore, regarding the problem of the measurement tube, first, the processing steps of the ceramics that will be the measurement tube main body will be deeply mentioned, and an appropriate structure of the measurement tube will be found.

【0004】従来の圧力流体用測定器は、図18に示す
ように薄肉部1aおよび厚肉部1bを有するセラミック
ス測定管1が用いられ、その測定管1の外側に鋼やアル
ミニウムなどの金属製外筐2が設けられている。この測
定管1と外筐2の接合面3は緩衝層を介してろう付けし
たり、或いは接着層を介して焼嵌めするなどの手段によ
って接合されている。
As shown in FIG. 18, a conventional measuring device for pressure fluid uses a ceramic measuring tube 1 having a thin portion 1a and a thick portion 1b, and a metal tube such as steel or aluminum is provided outside the measuring tube 1. An outer casing 2 is provided. The joint surface 3 between the measuring tube 1 and the outer casing 2 is joined by means such as brazing via a buffer layer or shrink fitting via an adhesive layer.

【0005】そして、以上のような測定器は、パッキン
グ4を介して左右のプラント配管5a,5bのフランジ
6a,6bで挟み込み、ボルト7,ナット8,スプリン
グ座金9により締め付け固定されている。
[0005] The measuring instrument as described above is sandwiched between the flanges 6a and 6b of the left and right plant pipes 5a and 5b via the packing 4, and is fixedly fastened by bolts 7, nuts 8 and spring washers 9.

【0006】従って、この測定器はセラミックス測定管
1のパッキング当たり面をセラミックスのみで行おうと
する思想で作られていること。その理由は、測定管1の
接液流体に対する耐食性を考えたとき、他の素材を混在
させない方が単品であるセラミックスのみの腐食性を調
べるだけでよく、簡単であるためである。また、2つの
フランジ6a,6bの間にパッキング4を介して測定管
1を挟み込んだ後、ボルト7,ナット8で締め付けるの
で、そのボルト7,ナット8で締め付けた応力は全て測
定管1の厚肉部1bから薄肉部1aに集中して加わる構
造となっている。
[0006] Therefore, this measuring device is made based on the idea that the packing contact surface of the ceramic measuring tube 1 should be made only of ceramics. The reason is that, when considering the corrosion resistance of the measuring tube 1 to the liquid-contacting fluid, it is simpler not to mix other materials, since it is only necessary to check the corrosiveness of the ceramics alone, which is simple. Further, since the measuring tube 1 is sandwiched between the two flanges 6a and 6b via the packing 4 and then tightened by the bolts 7 and the nuts 8, the stress tightened by the bolts 7 and the nuts 8 is all the thickness of the measuring tube 1. The structure is such that the thin portion 1a is intensively added from the thin portion 1b.

【0007】その結果、中圧や高圧の圧力流体を測定す
る場合、プラント配管5a,5bのフランジ6a,6b
の板厚が厚くなり、取付ボルト7が太くなり、数も多く
使うために、取付ボルト7、取付ナット8による締め付
け力が著しく大きくなり、セラミックス測定管1の薄肉
部1aに座屈破壊が発生する。
As a result, when measuring medium or high pressure fluid, the flanges 6a, 6b of the plant piping 5a, 5b are measured.
Of the ceramic measuring tube 1 is buckled and the thinning portion 1a of the ceramic measuring tube 1 is greatly increased because the thickness of the plate becomes thicker, the mounting bolts 7 become thicker, and the number of the bolts increases. I do.

【0008】一方、接合面3では測定管1を構成するセ
ラミックスと外筐2を構成する鋼やアルミニウムとが接
合されているが、この種の鋼やアルミニウムはセラミッ
クスよりも1桁近く大きい熱膨脹係数を有しているの
で、被測定圧力流体の温度が急変したときに測定管1に
ひび割れが発生することがある。つまり熱衝撃破壊が発
生する。このときの熱衝撃破壊の温度差はアルミナ(Al
2 3 )セラミックスの場合には65〜100°C程度
である。
On the other hand, at the joint surface 3, the ceramic constituting the measuring tube 1 and the steel or aluminum constituting the outer casing 2 are joined, and this kind of steel or aluminum has a coefficient of thermal expansion which is almost one order of magnitude higher than that of the ceramic. Therefore, when the temperature of the pressure fluid to be measured changes suddenly, cracks may occur in the measuring tube 1. That is, thermal shock destruction occurs. At this time, the temperature difference of the thermal shock fracture was alumina (Al
In the case of 2 O 3 ) ceramics, the temperature is about 65 to 100 ° C.

【0009】それでは、このような測定管1が何故薄肉
部1aの構造とする必要があるのかが問題となる。その
理由は、図19に示すごとく測定管1の内径ΦDoはプ
ラント配管規格でほぼ決定され、またプラント配管5
a,5bに取り付けたフランジ6a,6bの規格によっ
てボルト7の通る位置が決まるので、少なくともボルト
7の内側に外筐2を設け、かつ、この外筐2と内径ΦD
oの拘束を受ける測定管1との間に測定に必要な部品,
とりわけ励磁コイルなどを入れる必要があるので、測定
管1の外側を薄肉構造とし、それによって形成されたス
ペース10に励磁コイルなどを入れるためである。
Then, there is a problem why such a measuring tube 1 needs to have the structure of the thin portion 1a. The reason is that, as shown in FIG. 19, the inner diameter ΦDo of the measuring pipe 1 is almost determined by the plant piping standard,
Since the position through which the bolt 7 passes is determined by the specifications of the flanges 6a and 6b attached to the a and 5b, the outer casing 2 is provided at least inside the bolt 7, and the outer casing 2 and the inner diameter ΦD
parts required for measurement between the measurement tube 1 subject to the constraint of o,
In particular, since it is necessary to insert an excitation coil and the like, the outside of the measuring tube 1 is made to have a thin structure, and the excitation coil and the like are inserted into the space 10 formed thereby.

【0010】そこで、励磁コイルなどを実装するスペー
ス10を作るために、未焼成(グリーン)セラミックス
を焼成し、この焼成後の寸法の狂いをなくするために研
削加工を行っているが、このとき、研削加工されたセラ
ミックスの残留応力と研削欠陥がセラミックスの強化お
よび弱化の要因となり、この要因によってセラミックス
の強度に大きな影響を与える。特に、かかる測定管1の
場合には研削加工によって薄肉部外周にヘアクラックが
入る可能性が高く、この状態で流体圧力が加わって当該
薄肉部1aに膨らみが発生したとき、この膨らみの発生
した瞬間に測定管1が破壊される可能性が高い。
Therefore, in order to create a space 10 for mounting an exciting coil and the like, unfired (green) ceramics are fired, and grinding is performed to eliminate any deviation in dimensions after firing. In addition, the residual stress and grinding defects of the ground ceramics cause the strengthening and weakening of the ceramics, and these factors greatly affect the strength of the ceramics. In particular, in the case of such a measurement tube 1, there is a high possibility that a hair crack is formed on the outer periphery of the thin portion due to the grinding process, and when swelling occurs in the thin portion 1 a by applying a fluid pressure in this state, the swelling occurs. There is a high possibility that the measuring tube 1 will be destroyed instantaneously.

【0011】なお、未焼成セラミックスの代表的な作り
方には2通りあり、その1つの製法はセラミックス微粒
子に水溶性バインダーを加えたものを、加圧型プレスで
加圧することにより作る。ここで、水溶性バインダーと
しては例えばビニルアルコールや酢酸ビニル等を主成分
とする水溶液が用いられる。他の1つの製法は、未焼成
セラミックス微粉末と油溶性バインダーとを加えてロー
ルによって練ることにより、可撓性未焼成セラミックス
を作る。ここで、油溶性バインダーとしては例えばポリ
ビニールブチラール等の樹脂質を主成分とするMEK
(メチルエチルケトン)等の溶液が用いられる。そこ
で、以下、従来のセラミックス測定管1の2つの製造例
から、未焼成セラミックスの焼成後に研削加工を行わな
ければならない理由について説明する。
There are two typical methods for producing unfired ceramics. One method is to produce a mixture of ceramic fine particles and a water-soluble binder by pressing with a press-type press. . Here, as the water-soluble binder, for example, an aqueous solution mainly containing vinyl alcohol, vinyl acetate, or the like is used . In another manufacturing method, a flexible green ceramic is made by adding a green ceramic fine powder and an oil-soluble binder and kneading them with a roll. Here, as the oil-soluble binder, for example, MEK mainly composed of resin such as polyvinyl butyral is used.
A solution such as (methyl ethyl ketone) is used. Therefore, the reason why the grinding process must be performed after firing the unfired ceramic will be described below from two production examples of the conventional ceramic measuring tube 1.

【0012】その1つは、例えば前者の水溶性バインダ
ーを加えた未焼成セラミックスを用いて実際の測定管1
を作る例から説明する。先ず、図20(a)に示すよう
な未焼成セラミックス管を作る。但し、この未焼成セラ
ミックス管は焼成により収縮する。線収縮率で16〜2
0%、体収縮率で41〜60%程度収縮する。この収縮
率の幅は、セラミックス粒子の大きさ、バインダーの種
類、前処理条件、焼成方法等で異なる。従って、予め焼
成時の収縮を見込んで切削加工を行うことにより、図2
0(a)のような未焼成セラミックス管を作る。この場
合には未焼成セラミックスは白墨のように柔かく、切削
性良好につき、外周を一周する切削を行っても短時間に
加工することができる。
One of them is, for example, an actual measuring tube 1 using unfired ceramics to which a water-soluble binder is added.
An example will be described below. First, an unfired ceramic tube as shown in FIG. However, this unfired ceramic tube shrinks by firing. 16 to 2 in linear shrinkage
It shrinks by about 0% and body contraction rate by about 41 to 60%. The width of the shrinkage varies depending on the size of the ceramic particles, the type of the binder, the pretreatment conditions, the firing method, and the like. Therefore, by performing cutting processing in advance in anticipation of shrinkage during firing, FIG.
An unfired ceramic tube as shown in FIG. In this case, the unfired ceramic is soft like black ink and has good machinability, so that it can be processed in a short time even if cutting around the outer periphery is performed.

【0013】その後、低温で加熱処理することによりバ
インダー中の水や溶剤を飛散させ、さらに中温で加熱処
してバインダー成分を分解し、しかる後、高温で焼成
する。この高温による焼成の終了後に徐冷して図20
(b)のような収縮したセラミックス管を作る。その
後、セラミックス管の表面を同図(c)のような研削加
工を行ってセラミックス測定管1を作るが、この研削工
程で研削面に顕微鏡的なヘアクラックが多数発生する。
[0013] Thereafter, water and solvent in the binder are scattered by heat treatment at a low temperature, and further heat treatment at a medium temperature.
Management was separated construed binder component, and thereafter, fired at a high temperature. After sintering at this high temperature is completed, the material is gradually cooled, as shown in FIG.
A shrunk ceramic tube as shown in FIG. Thereafter, the surface of the ceramic tube is subjected to a grinding process as shown in FIG. 3 (c) to form the ceramic measuring tube 1. In this grinding process, a number of microscopic hair cracks are generated on the ground surface.

【0014】ゆえに、このようなセラミックス測定管1
の内部に同図(d)のように流体圧力(内圧)Pが加わ
ったとき、薄肉部1aが膨らむと一瞬の間にクラック破
壊が発生する。また、プラント配管のフランジ6a,6
b間をボルト7,ナット8で締め付けたとき、セラミッ
クス測定管1に大きな応力が加わり同様にクラック破壊
が発生する。
Therefore, such a ceramic measuring tube 1
When a fluid pressure (internal pressure) P is applied to the inside as shown in FIG. 3D, the thin portion 1a expands and instantaneously cracks. In addition, flanges 6a, 6
When the space between b is tightened with the bolts 7 and the nuts 8, a large stress is applied to the ceramics measuring tube 1 and cracks occur similarly.

【0015】従来のもう1つの測定管1の製造例につい
て図21を参照しながら説明する。このセラミックス測
定管1の製造例から焼成後に研削加工しなければならな
いと言う発想が生まれる。すなわち、通常、未焼成セラ
ミックス管を焼成すると、その焼成後のセラミックス表
面近くにポア(毛穴状の穴)11が発生するが、このポ
ア11が原因で破壊するという考えに基づき、ポア11
の発生する可能性の高い層を削り取って2点鎖線で示す
セラミックス測定管1を作るものである。
An example of manufacturing another conventional measuring tube 1 will be described with reference to FIG. The manufacturing example of the ceramic measuring tube 1 gives rise to the idea that grinding must be performed after firing. That is, normally, when an unfired ceramic tube is fired, pores (pores) 11 are generated near the surface of the fired ceramics.
A ceramic measurement tube 1 indicated by a two-dot chain line is formed by shaving off a layer which is likely to cause cracks.

【0016】このポア11は、前述のバインダー中の溶
剤や揮発成分,分解生成物質等が外部に逃げる時に発生
したり、微細な微粒子が高温中で凝集したりする時に発
生しやすいので、焼成時に高温高圧下で焼成する,いわ
ゆるHIP処理法を用いてポアの少ない製品が作られて
いる。しかし、このHIP処理を行った場合でも、依然
としてポア11が残存しているので、前述と同様に研削
加工が必要となる。 (2) 電極のシールの問題について
The pores 11 are likely to be generated when the solvent, volatile components, decomposition products and the like in the binder escape to the outside, or when fine particles are aggregated at a high temperature. Products with few pores have been made using a so-called HIP treatment method, which involves firing under high temperature and high pressure. However, even when the HIP processing is performed, the pores 11 still remain, so that the grinding is required as described above. (2) Regarding the problem of electrode sealing

【0017】従来、セラミックス測定管1に電極を取り
付けるに際し、次の2通りの方法がある。図22(a)
に示すように例えば未焼成のアルミナセラミックス管1
aの壁にけた穴に白金棒からなる電極12を挿入し、
焼成時の未焼成セラミックス管1aの収縮力でシールす
る方法であり、他の1つは図22(b)に示すように未
焼成セラミックス粉末中に白金粉末を分散させた電気伝
導性部材で形成した未焼成サーメット電極12を挿入し
た後、焼成するサーメットタイプの電極を形成する方法
である。
Conventionally, there are the following two methods for attaching electrodes to the ceramic measuring tube 1. FIG. 22 (a)
As shown in FIG.
Insert the electrode 12 made of platinum rod to empty digits hole in the wall of a,
This is a method of sealing with the contraction force of the unfired ceramic tube 1a at the time of firing, and the other is an electric transmission method in which platinum powder is dispersed in unfired ceramic powder as shown in FIG.
This is a method of forming a cermet-type electrode to be fired after inserting the unfired cermet electrode 12 formed of a conductive member .

【0018】ところで、以上のような電極構造の場合に
は、アルミナセラミックスと白金との熱膨脹係数がほぼ
同じであるが、それぞれ熱伝達係数が異なるために被測
定圧力流体の急激な温度変化ごとにそれぞれの温度が異
なり、その温度差によるストレスがアルミナセラミック
スと白金との間のシール面に発生しクラックが発生す
る。このクラックの多くは焼成から冷却する段階でも発
生する。しかも、かかるセラミックス測定管1に摩耗性
流体を流した場合、アルミナは強いが、白金は柔かく容
易に摩耗してしまう。従って、シールの長期的信頼性お
よび機械的,熱的衝撃等にやや不安がある。
In the above electrode structure, the thermal expansion coefficients of alumina ceramics and platinum are almost the same, but the heat transfer coefficients are different from each other. Each temperature is different, and stress due to the temperature difference is generated on the sealing surface between the alumina ceramic and platinum, and cracks are generated. Many of these cracks also occur at the stage of cooling from firing. In addition, when an abrasive fluid flows through the ceramic measuring tube 1, alumina is strong, but platinum is soft and easily worn. Therefore, there is some concern about the long-term reliability of the seal and the mechanical and thermal shocks.

【0019】そこで、この柔かい電極の代りに非磁性超
鋼を用いて一体焼成できれば、ニーズにマッチしたもの
が得られるが、化学的,物理的性質が異なるので、一体
的焼成の締付けによる取付けは不可能である。
Therefore, if non-magnetic super-steel can be used instead of this soft electrode to perform integral firing, a product that meets the needs can be obtained. However, since the chemical and physical properties are different, mounting by tightening the integrated firing is difficult. Impossible.

【0020】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、内部圧力に対して十分な破壊防止能力を維持しうる
セラミックス測定管を用いた圧力流体用測定器を提供す
ることを目的とする。また、本発明の他の目的は、セラ
ミックス測定管に外部応力が加わらない構造とし、従来
の不具合を解決する圧力流体用測定器を提供することに
ある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a pressure fluid measuring device using a ceramic measuring tube capable of maintaining a sufficient destruction prevention capability against internal pressure. Another object of the present invention is to provide a pressure fluid measuring instrument which has a structure in which external stress is not applied to the ceramic measuring tube and solves the conventional problems.

【0021】さらに、本発明の他の目的は、未焼成セラ
ミックスの焼成後に研削加工を行わずにセラミックス測
定管を容易に実現する圧力流体用測定器を提供すること
にある。
Still another object of the present invention is to provide a pressure fluid measuring instrument which can easily realize a ceramic measuring tube without grinding after firing of unfired ceramic.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】先ず、請求項1に対応す
る発明は上記課題を解決するために、未焼成セラミック
ス体を焼成して得られるセラミックス測定管を有する圧
力流体用測定器において、前記セラミックス測定管自体
に、流体圧力による応力変形領域と流体圧力による応力
変形を無視できる領域とを有する場合、前記応力変形領
域に対しては前記焼成後に加工しない領域とし、一方、
前記応力変形無視領域に対しては前記焼成後の加工可能
領域とする構成である。
Means for Solving the Problems First, to solve the above problem, the invention according to claim 1 is a pressure fluid measuring instrument having a ceramic measuring tube obtained by firing an unfired ceramic body, When the ceramic measurement tube itself has a stress deformation region due to fluid pressure and a region where stress deformation due to fluid pressure can be ignored, the stress deformation region is a region that is not processed after the firing,
The region where the stress deformation is ignored is set as the workable region after the firing.

【0023】また、請求項2に対応する発明は、薄肉部
とこの薄肉部両端部に位置する厚肉部とをもつ未焼成セ
ラミックス体のうち、当該薄肉部は少くとも未焼成状態
のときのみ所要の加工を行った後に焼成し、かつ、前記
厚肉部の外側角部に面取り部を設けた被測定圧力流体の
圧力,電気伝導度,流量等の物理量を測定する電極を備
えた所定形状のセラミックス測定管を用いるとともに、
このセラミックス測定管の面取り部と外筐、またはセラ
ミックス測定管の面取り部と外筐とプロテクタリングと
で形成されるスペースに弾性体を圧縮介在することによ
り、セルフシール機構と外部から受ける応力を前記外筐
に逃がすような構造とした圧力流体用測定器である。
According to a second aspect of the present invention, in an unfired ceramic body having a thin portion and thick portions located at both ends of the thin portion, the thin portion is at least in a non-fired state. A predetermined shape having electrodes for measuring physical quantities such as pressure, electric conductivity, flow rate, etc. of the pressure fluid to be measured, which is fired after performing required processing and provided with a chamfered portion at an outer corner of the thick portion. Using a ceramic measuring tube
By compressing and interposing an elastic body in a space formed by the chamfered portion of the ceramic measuring tube and the outer casing or the chamfered portion of the ceramics measuring tube and the outer casing and the protector ring, the self-sealing mechanism and the stress received from the outside are applied. This is a pressure fluid measuring device with a structure that allows it to escape to the outer casing.

【0024】さらに、請求項3に対応する発明は、セラ
ミックス測定管の面取り部と外筐、またはセラミックス
測定管の面取り部と外筐とプロテクタリングとで形成さ
れるスペースに弾性体を圧縮介在する場合、少くともセ
ラミックス測定管の面取り部と弾性体との間にライニン
グを介在する構成としたものである。
Further, according to a third aspect of the present invention, an elastic body is compressed and interposed in a space formed by the chamfered portion of the ceramic measuring tube and the outer case or the chamfered portion of the ceramic measuring tube, the outer case and the protector ring. In this case, the lining is interposed at least between the chamfered portion of the ceramic measuring tube and the elastic body.

【0025】[0025]

【作用】従って、請求項1に対応する発明は以上のよう
な手段を講じたことにより、測定管の内圧による応力変
形領域については焼成後に加工しない領域とすることに
より、研削加工による顕微鏡的なヘアクラックが生じる
ことがなくなり、実使用時に流体圧力が加わっても膨脹
によるクラック破壊を防止することができる。
Therefore, in the invention corresponding to claim 1, by taking the above means, the stress deformation region due to the internal pressure of the measuring tube is set as a region which is not processed after firing, so that it can be microscopically processed by grinding. Hair cracks do not occur, and crack breakage due to expansion can be prevented even when a fluid pressure is applied during actual use.

【0026】次に、請求項2に対応する発明は、セラミ
ックス測定管の面取り部に弾性体を介して外筐またはこ
の外筐と連結されるプロテクタリングを浮かす構造とし
たので、プラント配管などからの外部応力はプロテクタ
リングを介して外筐に逃げ、セラミックス測定管に加わ
ることがない。しかも、セラミックス測定管は、薄肉部
と厚肉部のうち、当該薄肉部だけが少くとも未焼成状態
のときのみ所要の加工を行うようにしたので、研削加工
による顕微鏡的なヘアクラックが生じることがなくな
り、実使用時に流体圧力が加わっても膨脹によるクラッ
ク破壊を防止できる。
Next, the invention corresponding to claim 2 has a structure in which an outer casing or a protector ring connected to this outer casing is floated on a chamfered portion of a ceramics measuring tube via an elastic body. The external stress escapes to the outer casing via the protector ring and does not apply to the ceramic measuring tube. In addition, the ceramic measurement tube performs the required processing only when the thin part is at least in the unfired state among the thin part and the thick part, so that microscopic hair cracks due to grinding may occur. And crack breakage due to expansion can be prevented even when a fluid pressure is applied during actual use.

【0027】さらに、請求項3に対応する発明は、セラ
ミックス測定管の面取り部と弾性体との間にライニング
を介在することにより、弾性体の耐腐性を高めることが
できる。
Further, in the invention according to the third aspect, the corrosion resistance of the elastic body can be enhanced by interposing a lining between the chamfered portion of the ceramic measuring tube and the elastic body.

【0028】[0028]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明するに先立ち、
従来から未焼成セラミックスの焼成後に研削加工を行う
考えを脱皮し、本発明の重要な特徴でもある焼成後に研
削しないでセラミックス測定管を作ることの有効性につ
き、長年の研究,実験,観察の結果から説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing the embodiments of the present invention,
The results of many years of research, experiments, and observations on the effectiveness of making ceramic measurement tubes without grinding after firing, which is an important feature of the present invention, by removing the idea of grinding after firing of unfired ceramics It will be explained first.

【0029】先ず、未焼成セラミックスを焼成したと
き、セラミックス表面近くにポアが発生することについ
て述べた。そこで、図21に示すようなポア散在層を除
去するために、2点鎖線で示す部分まで徹底的に研削加
工を行っている。このとき、研削加工は目の細かい羽布
加工を行うことにより研削時の顕微鏡的なヘアクラック
を除去し、その後にケミカルポリッシュを行ってポアレ
スセラミックスパイプを作ることができる。ここで、ケ
ミカルポリッシュとは、セラミックスの表面に比較的低
融点のガラス質塗料を塗った後、加熱溶融によってセラ
ミックス表面の荒れを溶解する。そして、冷却後、酸や
アルカリでガラス質層を溶かして除去する方法である。
First, it has been described that pores are generated near the ceramic surface when unfired ceramic is fired. Therefore, in order to remove the pore-scattered layer as shown in FIG. 21, grinding is thoroughly performed up to the portion shown by the two-dot chain line. At this time, in the grinding process, microscopic hair cracks at the time of grinding are removed by performing fine-grained feather cloth processing, and thereafter, chemical polishing is performed to produce a poreless ceramic pipe. Here, the chemical polish is a method of applying a relatively low-melting glassy paint to the surface of a ceramic and then melting the ceramic surface by heating and melting. Then, after cooling, the glassy layer is dissolved and removed with an acid or alkali.

【0030】このポアレスセラミックスパイプの表面
は、ケミカルポリッシュによってあたかもローソクのロ
ーが溶けて固まったような表面になり、応力破壊のきっ
かけを作る可能性のない面となる。そこで、本発明に係
わるセラミックス測定管は、焼成後研削加工を行うこと
なく前記ポアレスセラミックスパイプとほぼ同等な強度
のものを得ることにある。
The surface of the poreless ceramic pipe is as if the candle was melted and solidified by the chemical polishing, and there is no possibility of creating a trigger for stress destruction. Therefore, a ceramic measuring pipe according to the present invention is to obtain a ceramic measuring pipe having substantially the same strength as the poreless ceramic pipe without performing grinding after firing.

【0031】先ず、焼成後研削しないセラミックスパイ
プの表面層を顕微鏡的に見ると、図1のような状態とな
っている。つまり、ポア散在層には、穴の開いた状態の
ポア21a、ガス状の気体が抜けた後に穴が塞がった表
面独立気泡のポア21bおよび内部独立ポア21cなど
が存在する。一方、セラミックスパイプの表面層は、非
常に緻密で硬い組織となっている。ポア21aでも表面
層内に封じ込まれたポア周囲も強固な組織となってい
る。ゆえに、このような状態では、前述したポアレスセ
ラミックスの強度に比べて何ら遜色がない。本発明に係
わる圧力流体用測定器においては、焼成後に研削加工を
せずにポアレスセラミックスと何ら遜色のない状態で使
用することにある。
First, a microscopic view of the surface layer of a ceramic pipe which is not ground after firing is in a state as shown in FIG. That is, in the pore dispersed layer, there are a pore 21a in a holed state, a pore 21b of a surface closed cell in which the hole is closed after the gaseous gas has escaped, and an internal independent pore 21c. On the other hand, the surface layer of the ceramic pipe has a very dense and hard structure. The pore 21a also has a strong structure around the pore sealed in the surface layer. Therefore, in such a state, there is no inferiority to the strength of the aforementioned poreless ceramics. The pressure fluid measuring instrument according to the present invention is used without any grinding after firing and in a state comparable to poreless ceramics.

【0032】しかし、未焼成セラミックスの焼成後に研
削加工をしない場合には、焼成時の収縮などを考慮しつ
つ、未焼成の段階で適切な切削加工その他の工夫を講じ
ておく必要がある。 (1) その1つは、流体圧力による応力変形状態の有
無に応じて焼成後の研削加工を選択的に行うこと(図
2)。
However, if grinding is not performed after firing the unfired ceramics, it is necessary to take appropriate measures such as cutting at the unfired stage in consideration of shrinkage during firing. (1) One method is to selectively perform grinding after firing depending on the presence or absence of a stress deformation state due to fluid pressure (FIG. 2).

【0033】すなわち、未焼成セラミックスパイプの焼
成によってセラミックス測定管を製造するが、実際の使
用時,セラミックス測定管21には流体圧力を受けて応
力変形する領域甲と流体圧力による応力変形を無視でき
る領域乙とが有る場合、領域甲は焼成後研削加工しない
領域とし、領域乙は焼成後研削加工してもよい領域とす
る。一般には、測定管の中央部分が最も大きい応力変形
を受け易い。
That is, the ceramic measuring tube is manufactured by firing the unfired ceramic pipe, but in actual use, the ceramic measuring tube 21 receives a fluid pressure and is subjected to stress deformation, and the stress deformation due to the fluid pressure can be ignored. When there is a region B, the region A is a region where grinding is not performed after firing, and the region B is a region where grinding is possible after firing. Generally, the central portion of the measuring tube is susceptible to the largest stress deformation.

【0034】従って、測定管の中央部分の領域甲につい
ては未焼成セラミックスパイプの段階で薄肉部に形成す
れば、測定に必要な部材22を収容するスペースを確保
できるとともに、焼成後に研削加工を行わないので、組
織的に強固な構造体とすることができる。一方、流体圧
力による応力変形を無視できる領域乙は端部に相当する
部分となるので、当該部分を厚肉部に形成することによ
り強度的に保持でき、かつ、焼成後に研削加工を行えば
他のプラント配管などとのシールに必要な重要に寸法を
確実に得ることができる。
Therefore, if the area A at the center of the measuring tube is formed into a thin portion at the stage of the unfired ceramic pipe, a space for accommodating the member 22 required for measurement can be secured, and grinding is performed after firing. Since there is no such structure, a structurally strong structure can be obtained. On the other hand, the area B where the stress deformation due to the fluid pressure can be neglected is the part corresponding to the end part, so that the part can be formed in a thick part so that the strength can be maintained and if grinding is performed after firing, Important dimensions required for sealing with plant piping can be reliably obtained.

【0035】(2) 他の1つについては図3を参照し
て説明する。一般に、未焼成セラミックス管の焼成時、
当該管を横置き状態で焼成すると、同図(a)のように
a(横口径)>b(縦口径)なるつぶれ現象が発生す
る。そこで、このつぶれ現象をなくするために、焼成
時、未焼成セラミックス管を同図(b)のように縦置き
の状態で焼成するものとする。また、未焼成の段階にお
いて未焼成セラミックス管に同図(c)に示すように偏
肉23が生じている場合、そのまま焼成すると焼成後に
研削加工を行う必要があるので、未焼成の段階で可能な
限り周方向の偏肉23を除去するための切削加工を行
い、実使用時にセラミックス管に集中応力が加わらない
ようにする。同図(d)は未焼成段階に切削加工を行っ
て偏肉23を除去した図、同図(e)は焼成によって収
縮したセラミックス測定管21を示す図である。
(2) The other one will be described with reference to FIG. Generally, when firing an unfired ceramic tube,
When the tube is fired in the horizontal state, a collapse phenomenon of a (horizontal diameter)> b (vertical diameter) occurs as shown in FIG. Therefore, in order to eliminate this collapse phenomenon, at the time of firing, the unfired ceramic tube is fired in a vertically placed state as shown in FIG. Also, if the unsintered ceramic tube has uneven wall thickness 23 as shown in FIG. 3C at the unsintered stage, it is necessary to perform a grinding process after the sintering if the unsintered ceramic tube is fired as it is. Cutting is performed to remove the uneven wall thickness 23 in the circumferential direction as much as possible so that concentrated stress is not applied to the ceramics tube during actual use. FIG. 3D is a diagram showing that the uneven thickness 23 is removed by performing a cutting process in an unfired stage, and FIG. 4E is a diagram showing the ceramic measuring tube 21 contracted by firing.

【0036】従って、以上のように未焼成の段階で未焼
成セラミックスパイプを適切に切削加工すれば、焼成時
にポアが生じていながら表面が非常に強固な組織になっ
るので、前述のようなポアレスセラミックス相当の
強度が得られる。
[0036] Accordingly, by appropriately cutting the unfired ceramic pipes in the stage of unfired Thus, Runode has become sintering during the pores occurs though while the surface is very powerful organization, as described above High strength equivalent to that of poreless ceramics can be obtained.

【0037】ところで、以上のようなポアありセラミッ
クス管表面の緻密組織は、流体圧力(内圧)による引張
り強度には著しく強いが、管の肉厚が薄いため比較的圧
縮,曲げ強度には弱い性質をもっている。つまり、流体
軸方向(スラスト方向)の力,すなわちプラント配管の
フランジとフランジの間に挟んでセラミックスパイプを
締め付けたときの応力には弱い面がある。
By the way, the dense structure on the surface of the ceramic pipe having pores as described above is remarkably strong in tensile strength due to fluid pressure (internal pressure), but relatively weak in compressive and bending strength due to the thin wall of the pipe. Have. That is, there is a weak surface in the force in the fluid axis direction (thrust direction), that is, the stress when the ceramic pipe is clamped between the flanges of the plant piping.

【0038】そこで、本発明では、プラント配管からの
外力やボルト締め付けによる応力の影響を極力受けない
ような構造について図4および図5を参照しながら説明
する。図4は一部切り欠いて内部構造を示す図、図5は
図4を概略的に縦断面図である。
Therefore, the present invention will be described with reference to FIG. 4 and FIG. 5 for a structure that is not affected as much as possible by an external force from the plant piping or a stress due to bolt tightening. 4 is a partially cutaway view showing the internal structure, and FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view of FIG.

【0039】同図において31は薄肉部31aとこの薄
肉部両端部に位置する厚肉部31bとをもつ未焼成セラ
ミックス管のうち、当該薄肉部は少くとも未焼成状態の
ときのみ所要の加工を行った後に焼成し、かつ、前記厚
肉部31bの外側角部に面取り部31cを設けた所定形
状のセラミックス測定管である。なお、この面取り部3
1cは直線テーパ状、湾曲状或いは直線と曲線とを組合
せた形状のものでもよい。
In the figure, reference numeral 31 denotes a necessary processing only when the thin-walled portion of the unfired ceramic tube having the thin-walled portion 31a and the thick-walled portions 31b located at both ends of the thin-walled portion is at least in the unfired state. This is a ceramic measuring tube having a predetermined shape, which is fired after being performed, and provided with a chamfered portion 31c at an outer corner of the thick portion 31b. In addition, this chamfer 3
1c may have a linear tapered shape, a curved shape, or a shape combining a straight line and a curved line.

【0040】このセラミックス測定管31の外側には断
面逆凹形状の外筐32が配置されるが、このとき面取り
部31cと外筐32とで構成されるスペース部分には例
えばゴム状弾性体33を圧縮介在するものとする。従っ
て、外筐32はゴム状弾性体33によって面取り部31
c,ひいては測定管31から浮いた状態となっている。
そして、これらセラミックス測定管31を含む外筐32
の両側には当該外筐32端部内口径よりも内口径を小さ
く形成したプロテクタリング34,34が配置され、こ
れらプロテクタリング34,34は外側から取付けねじ
35により外筐32に固定されている。このとき、プロ
テクタリング34、面取り部31cおよび外筐32とで
囲むスペース部分にはゴム状弾性体33が介在されるの
で、プロテクタリング34は測定管31から浮いた状態
となっている。
An outer casing 32 having an inverted concave cross section is disposed outside the ceramic measuring tube 31. At this time, for example, a rubber-like elastic body 33 is provided in a space defined by the chamfered portion 31c and the outer casing 32. Is interposed by compression. Accordingly, the outer casing 32 is formed by the rubber-like elastic body 33 so as to form the chamfered portion 31.
c, and thus floats from the measuring tube 31.
An outer casing 32 containing these ceramic measuring tubes 31
Protector rings 34, 34 each having an inner diameter smaller than the inner diameter of the end of the outer casing 32 are arranged on both sides of the outer casing 32. These protector rings 34, 34 are fixed to the outer casing 32 by mounting screws 35 from outside. At this time, since the rubber-like elastic body 33 is interposed in a space surrounded by the protector ring 34, the chamfered portion 31 c and the outer casing 32, the protector ring 34 is in a state of floating from the measurement tube 31.

【0041】つまり、ゴム状弾性体33は、図6に示す
ように測定管31の面取り部31c、外筐32およびプ
ロテクタリング34の3者で圧接された状態となってい
るので、常時は図示実線37aの位置に設定されている
が、測定管31内部から大きな流体圧力Pが加わって
も、図示点線37bのごとき測定管31の面取り部31
cと外筐32とのスペースに食い込むようになるので、
完全なセルフシール機構として作用する。しかも、組立
て上,測定管31の面取り部31cと外筐32とで形成
されるスペースにゴム状弾性体33を介在させるだけで
あるので、簡単に圧力流体や高圧流体の漏洩を防止でき
る。さらに、測定管31両端の面取り部31cにそれぞ
れゴム状弾性体33を介在して外筐32で覆うようにし
ているため、当該ゴム状弾性体33による自己バランス
心出し機能により、測定管の自動位置出しを利用できる
測定器を作ることもでき、外筐32からの外力のアイソ
レーションも図れる。
That is, since the rubber-like elastic body 33 is in pressure contact with the chamfered portion 31c of the measuring tube 31, the outer casing 32 and the protector ring 34 as shown in FIG. Although set at the position of the solid line 37a, even if a large fluid pressure P is applied from the inside of the measuring tube 31, the chamfered portion 31 of the measuring tube 31 as shown by a dotted line 37b in the drawing is shown.
c and into the space between the outer casing 32,
Acts as a complete self-sealing mechanism. In addition, since only the rubber-like elastic body 33 is interposed in the space formed by the chamfered portion 31c of the measuring tube 31 and the outer casing 32 during assembly, leakage of the pressure fluid or the high-pressure fluid can be easily prevented. Furthermore, since the rubber-like elastic body 33 is interposed between the chamfered portions 31c at both ends of the measuring tube 31 and the outer casing 32 covers the same, the self-balancing centering function of the rubber-like elastic body 33 allows the automatic measurement tube to be mounted. Positioning is available
A measuring instrument can be made , and external force from the outer casing 32 can be isolated.

【0042】さらに、プラント配管38a,38bのフ
ランジ39a,39bで挟み込むように設置し、かつ、
取付ボルト40および取付ナット41で締め付け固定し
たとき、その締め付けによるプラント配管38a,38
bからの外部応力はプロテクタリング34を介して外筐
32に逃げる構造となっており、セラミックス測定管3
1の弱さを解決することができる。
Further, it is installed so as to be sandwiched between the flanges 39a and 39b of the plant pipes 38a and 38b, and
When tightened and fixed with the mounting bolts 40 and the mounting nuts 41, the plant pipings 38a and 38 are tightened.
The structure is such that the external stress from b escapes to the outer casing 32 through the protector ring 34, and the ceramic measuring tube 3
1 can be solved.

【0043】42は耐摩耗性ライニング、43はパッキ
ング、45は物理量測定用静電容量形電極、46は
である。この静電容量形電極45は、セラミックス測定
31の外表面に金属の溶射で形成された薄膜電極45
aと、電極45bとが所定の距離をもって対向させ、こ
れら電極45a,45bの間の静電容量変化から物理量
(圧力等)を測定する。この電極45において45cは
絶縁性電極取付材、45dは袋ナット、45eはゴム弾
性体、45fは信号取出し線である。
42 is a wear-resistant lining, 43 is a packing, 45 is a capacitance type electrode for physical quantity measurement, and 46 is a V groove. The capacitance type electrode 45 is a thin film electrode 45 formed by spraying a metal on the outer surface of the ceramic measuring tube 31.
a and the electrode 45b are opposed to each other at a predetermined distance, and a physical quantity is determined from a change in capacitance between the electrodes 45a and 45b.
(Pressure, etc.) . In this electrode 45, 45c is an insulating electrode mounting material, 45d is a cap nut, 45e is a rubber elastic body, and 45f is a signal output line.

【0044】なお、実施例では、プロテクタリング3
4、面取り部31cおよび外筐32とで囲むスペース部
分には直接ゴム状弾性体33を介在するようにしたが、
例えば図7(a)に示すように面取り部31cとゴム状
弾性体33の間からプロテクタリング34を囲むように
耐食性ライニング46aを施し、或いはゴム状弾性体3
3のみを囲むように耐食性ライニング46bを施すこと
により、プロテクタリング34やゴム状弾性体33を防
食から保護でき、耐食性を向上させることができる。
In the embodiment, the protector ring 3
4. The rubber-like elastic body 33 is directly interposed in the space surrounded by the chamfered portion 31c and the outer casing 32.
For example, as shown in FIG. 7A, the protector ring 34 is surrounded from between the chamfered portion 31c and the rubber-like elastic body 33.
Corrosion-resistant lining 46a or rubber-like elastic body 3
By providing the corrosion-resistant lining 46b so as to surround only 3, the protector ring 34 and the rubber-like elastic body 33 can be protected from corrosion prevention, and the corrosion resistance can be improved.

【0045】次に、図8および図9は本発明に係わる圧
力流体用測定器の他の実施例であって、これはセラミッ
クス測定管31の外側に、当該セラミックス測定管31
の端面を囲むように2分割された外筐32a,32bを
配置し、取付けねじ50を用いて両外筐32a,32b
を固定したものである。従って、この構造のものは、セ
ラミックス測定管31の面取り部31cと各外筐32
a,32bとでゴム状弾性体33を圧縮介在するので、
図10に示すように常時は図示実線37aの位置に設定
されているが、測定管31内部から大きな流体圧力Pが
加わったとき図示点線37bのごとき測定管31の面取
り部31cと外筐32とのスペースに食い込むようにな
るので、完全なセルフシール機構を構成する。しかも、
測定管31に外筐32a,32bを取付ける場合にも非
常に簡単である。
FIGS. 8 and 9 show another embodiment of the pressure fluid measuring device according to the present invention, which is provided outside the ceramic measuring tube 31. FIG.
Outer casings 32a and 32b are arranged so as to surround the end faces of the outer casings 32a and 32b.
Is fixed. Therefore, this structure has a chamfered portion 31c of the ceramic measuring tube 31 and each outer casing 32.
Since the rubber-like elastic body 33 is compressed and interposed between a and 32b,
As shown in FIG. 10, it is always set at the position of the solid line 37a in the figure, but when a large fluid pressure P is applied from inside the measuring tube 31, the chamfered portion 31c of the measuring tube 31 and the outer casing 32 as shown by the dotted line 37b in the figure. , So that a complete self-sealing mechanism is formed. Moreover,
The case where the outer casings 32a and 32b are attached to the measuring tube 31 is also very simple.

【0046】なお、この測定管31は、図示するごとく
測定管端部の厚肉部31b内面を研削加工して内面テー
パ31dを形成したが、これは外筐内口径ΦD0 と測定
管31の内口径ΦD1 との段差をなくして流体の乱れを
防ぐことにある。しかし、厚肉部31b内面を研削加工
したとき、ヘアクラックが多少発生することもあるが、
厚肉のために破壊抵抗力が大きく、むしろ流体の乱れに
よる影響,つまり安全設計を重視したものである。
[0046] Incidentally, the measuring tube 31 has formed the inner surface taper 31d the thick portion 31b the inner surface of the measuring tube end and grinding as shown, which is an outer housing within bore .PHI.D 0 of the measurement pipe 31 It is to prevent the disturbance of the fluid by eliminating the step between the inner diameter .PHI.D 1. However, when the inner surface of the thick portion 31b is ground, some hair cracks may occur,
Due to its thick wall, it has high resistance to fracture, but rather focuses on the effects of fluid turbulence, that is, safety design.

【0047】また、この圧力流体用測定器は、例えば電
気伝導度を測定する観点から、図示するごとく接液形電
極構造を採用している。つまり、セラミックス測定管3
1に漏斗状電極取付け孔を形成し、この電極取付け孔に
電極51を装着する。この電極51は、その電極頭部が
断面ほぼ扇状に形成され、さらに後端部側にはねじ山が
形成されている。この電極頭部の側面,つまりパッキン
接触面の傾斜角度は電極中心軸に対して前記電極取付け
孔の漏斗状傾斜面の傾斜角度よりも急傾斜に形成するも
のとする。
The pressure fluid measuring device employs a liquid contact type electrode structure as shown in the figure, for example, from the viewpoint of measuring electric conductivity. That is, the ceramic measuring tube 3
A funnel-shaped electrode mounting hole is formed in 1 and an electrode 51 is mounted in the electrode mounting hole. The electrode 51 has an electrode head having a substantially fan-shaped cross section, and a thread formed on the rear end side. The inclination angle of the side surface of the electrode head, that is, the packing contact surface, is formed to be steeper than the inclination angle of the funnel-shaped inclined surface of the electrode mounting hole with respect to the center axis of the electrode.

【0048】そして、漏斗状電極取付け孔への電極挿入
時、ゴム弾性体、例えばゴム,テフロン等のパッキン5
1aを介して電極51を挿入した後、セラミックス測定
管31の外側から弾性部材を保持する受け座52が挿通
され、最後にボルトナット53で適宜な位置まで締め付
けることにより、電極51に所定の弾性力を付与するよ
うに固定する。
When the electrode is inserted into the funnel-shaped electrode mounting hole, a rubber elastic body, for example , a packing 5 made of rubber, Teflon or the like is used.
After the electrode 51 is inserted through the ceramic tube 1a, the receiving seat 52 holding the elastic member is inserted from the outside of the ceramic measuring tube 31. Finally, the bolt 51 is tightened to an appropriate position with a bolt and nut 53 so that the electrode 51 has a predetermined elasticity. Secure to give force.

【0049】また、セラミックス測定管31は、前述し
たように薄肉部31aと厚肉部31bとで構成されてい
るが、例えば図11に示すように薄肉部31aの周方向
に少くとも1つ以上のリング状厚肉部31eを設けるよ
うにすれば、流体圧力に対する応力変化に十分に対処す
ることができる。同図(d)は薄肉部31aに点状厚肉
部31fを設けた例である。なお、この測定器について
も図7のような耐食性ライニング46a,46bを施し
てもよい。
The ceramic measuring tube 31 is composed of the thin portion 31a and the thick portion 31b as described above. For example, as shown in FIG. 11, at least one or more ceramic measuring tubes 31 are arranged in the circumferential direction of the thin portion 31a. By providing the ring-shaped thick portion 31e, it is possible to sufficiently cope with a stress change due to fluid pressure. FIG. 3D shows an example in which a thin thick portion 31a is provided with a dotted thick portion 31f. The measuring device may be provided with corrosion-resistant linings 46a and 46b as shown in FIG.

【0050】次に、本発明に係わる圧力流体用測定器に
関し、圧力測定に応用する場合について説明する。この
場合の測定器は図4,図5に示す静電容量形電極45を
用いて圧力を測定するが、この測定原理を説明する。
Next, the pressure fluid measuring device according to the present invention will be described in the case where it is applied to pressure measurement. The measuring instrument in this case measures the pressure using the capacitance type electrode 45 shown in FIGS. 4 and 5, and the principle of this measurement will be described.

【0051】このセラミックス測定管31は薄肉部31
aと厚肉部31bとからなるが、その薄肉部31aが流
体圧力を受けて外側に膨らむことを利用して圧力を測定
するものである。一般に、セラミックスは、流体圧力
(応力)流体圧によってセラミックスに発生するひず
み(伸び)との間には図12に示すように直線性の良好
な特性を有している。従って、図4,図5に示すように
セラミックス測定管31の外周に一方の電極45aを溶
射などにより形成する一方、この電極45aから所定距
離を有して対向させて他方の電極45bを絶縁性電極取
付材45cに溶射などにより形成配置すれば、セラミッ
クス測定管31が流体圧力により所定太さから変化した
とき、静電容量の変化として検出することができる。
The ceramic measuring tube 31 has a thin portion 31
a and a thick portion 31b, and the pressure is measured by utilizing the thin portion 31a which swells outward under fluid pressure. In general, ceramics
(Stress) and strain generated in ceramics by fluid pressure
As shown in FIG. 12, there is a characteristic having good linearity between the first and the second (elongation) . Therefore, as shown in FIGS. 4 and 5, one electrode 45a is formed on the outer periphery of the ceramic measuring tube 31 by thermal spraying or the like, and the other electrode 45b is insulated from the electrode 45a by a predetermined distance . Electrode removal
If the ceramic measurement tube 31 is changed from a predetermined thickness due to a fluid pressure, it can be detected as a change in capacitance if the ceramic measurement tube 31 is formed and disposed by spraying or the like on the attachment 45c .

【0052】そこで、このような静電容量の変化を所定
周期ごとに積分アンプで複数回積分し、得られた複数回
の積分出力を平均化回路で平均化することにより、圧力
に対応する信号に変換するか、或いは図13〜図15に
示すごとく積分アンプ60の積分電圧E1 ,…,En
定電圧発生器61の逆極性基準電圧E 0 でディスチャー
ジし、E 1 ,…,E n に対応した幅のパルス(図14
b)に変換し、これを平均化回路63に入れて平均化す
る。図13のクロック発生源62は図14(a)の時間
TA ,TB 等を決定するために用いる。前記平均化回路
63は、アナログ的な平均化、ディジタル的な平均化の
何れでもよい。アナログ的な平均化回路は平滑回路的な
回路であり、ディジタル的な平均化は図15に示すごと
く、各パルス幅をパルス幅より十分高速な計測パルスを
用いて、パルス幅をパルス数に変換し、パルス数を数学
的に平均(例えば移動平均)化するものである。このよ
うにして平均化した後、演算部64にて圧力に対応した
信号に変換する。そして、後続の変換部65にて例えば
4〜20mADCの範囲の信号に変換し出力する。
Therefore, such a change in the capacitance is integrated a plurality of times by an integrating amplifier at predetermined intervals, and the obtained integrated outputs are averaged by an averaging circuit to obtain a signal corresponding to the pressure. or convert to, or integral voltage E 1 of the integrating amplifier 60 as shown in FIGS. 13 to 15, ..., disk char the E n in opposite polarity reference voltage E 0 of the constant voltage generator 61
And di, E 1, ..., the width of the pulse corresponding to E n (FIG. 14
b) and put it in the averaging circuit 63 for averaging.
You. The clock source 62 shown in FIG.
Used to determine TA, TB, etc. The averaging circuit
63 is for analog averaging and digital averaging
Either may be used. Analog averaging circuit is like a smoothing circuit
Circuit, and digital averaging is as shown in FIG.
Measurement pulse that is sufficiently faster than the pulse width.
To convert the pulse width to the number of pulses
Averaging (for example, moving average). This
After averaging in this manner , the arithmetic unit 64 converts the signal into a signal corresponding to the pressure. Then, the signal is converted into a signal in the range of, for example, 4 to 20 mA DC by the subsequent converter 65 and output.

【0053】次に、電気伝導度測定器について説明す
る。この電気伝導度測定器は、図8,図9に示すような
電極51を用い、かつ、図16のような回路構成を用い
ることにより、電気伝導度を測定する。すなわち、ブリ
ッジ回路70の一辺に本発明に係わる圧力流体用測定器
71を挿入するとともに、信号電源72からブリッジ回
路70に例えば4000Hz の信号電圧を加え、このと
き電気伝導度の変化に対応したブリッジ回路70の不平
衡出力電圧を変換部73に導き、ここで例えば4〜20
mADCの範囲の信号に変換し出力する。なお、信号電源
72から高い周波数の信号電圧を出力するようにしたの
は電極間の分極を防止するためである。74はインピー
ダンマッチングコンデンサである。
Next, the electric conductivity measuring device will be described. This electric conductivity measuring device measures the electric conductivity by using the electrodes 51 as shown in FIGS. 8 and 9 and by using the circuit configuration as shown in FIG. That is, the pressure fluid measuring device 71 according to the present invention is inserted into one side of the bridge circuit 70, and a signal voltage of, for example, 4000 Hz is applied from the signal power supply 72 to the bridge circuit 70, and the bridge corresponding to the change in the electrical conductivity at this time is applied. The unbalanced output voltage of the circuit 70 is led to the conversion unit 73, where, for example, 4 to 20
Convert to a signal in the range of mADC and output. The reason why the signal power supply 72 outputs a high-frequency signal voltage is to prevent polarization between the electrodes. 74 is an impedance matching capacitor.

【0054】さらに、流体の流量を測定する場合、図1
7に示すようにセラミックス測定管31の薄肉部31a
で形成されるスペースに励磁コイル80を設置すれば、
本来の電磁流量計に適用することができる。なお、この
電磁流量計の場合には図4の静電容量式電極および図8
の接液電極の何れの電極構造でもよいことは言うまでも
ない。従って、上記実施例では、圧力測定器,電気伝導
度測定器および流量計を用いたが、その他の物理量を測
定する場合でも同様に適用できる。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。
Further, when measuring the flow rate of the fluid, FIG.
As shown in FIG. 7, the thin portion 31a of the ceramic measuring tube 31
If the excitation coil 80 is installed in the space formed by
It can be applied to the original electromagnetic flowmeter. In the case of this electromagnetic flow meter, the capacitance type electrode of FIG.
Needless to say, any electrode structure of the liquid contact electrode may be used. Therefore, in the above embodiment, the pressure measuring device, the electric conductivity measuring device, and the flow meter are used, but the present invention can be similarly applied to the case of measuring other physical quantities. In addition, the present invention can be implemented with various modifications without departing from the scope of the invention.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
ぎのような種々の効果を奏する。
As described above, according to the present invention, the following various effects can be obtained.

【0056】請求項1の発明は、流体圧力によるセラミ
ックス測定管の応力変形領域ついては焼成前の加工のみ
とし、焼成後の加工を行わないので、ヘアクラックが生
じることがなく、流体圧力が加わっても膨脹によるクラ
ック破壊を防止できる。
According to the first aspect of the present invention, the stress deformation region of the ceramics measuring tube due to the fluid pressure is processed only before firing and is not processed after firing, so that hair cracks do not occur and the fluid pressure is applied. Can also prevent crack breakage due to expansion.

【0057】請求項2の発明は、プラント配管などの外
部応力を外筐に逃がす構造であるので、セラミックス測
定管のスラスト軸方向の肉薄よる弱さを十分にカバーで
きる。
According to the second aspect of the present invention, since the external stress of the plant piping or the like is released to the outer casing, it is possible to sufficiently cover the weakness of the ceramic measuring tube due to its thinness in the thrust axial direction.

【0058】次に、請求項3の発明では、セラミックス
測定管の面取り部と外筐を浮かす弾性体との間にライニ
ングを介在したことにより、弾性体の耐食性を高めるこ
とができる。
Next, according to the third aspect of the present invention, the corrosion resistance of the elastic body can be improved by interposing the lining between the chamfered portion of the ceramic measuring tube and the elastic body that floats the outer casing.

【0059】さらに、請求項4の発明では、未焼成の段
階で未焼成セラミックス体の偏肉を除去し、焼成後に研
削加工しないようにしたので、実際の使用時、当該偏肉
部分に集中応力を加わることがなく、ヘアクラックも発
生せずに十分な強度を保持できる。
Further, according to the invention of claim 4, since the uneven thickness of the unsintered ceramic body is removed in the unsintered stage, and the grinding process is not performed after the sintering, the concentrated stress is applied to the uneven thickness portion during actual use. And sufficient strength can be maintained without generating hair cracks.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】セラミックス測定管を焼成後に研削加工しない
理由を説明するセラミックス測定管の表面層を顕微鏡的
に見た図。
FIG. 1 is a microscopic view of a surface layer of a ceramic measuring tube for explaining the reason why the ceramic measuring tube is not ground after firing.

【図2】流体圧力によるセラミックス測定管の応力変形
領域,応力変形無視領域と測定管の肉厚との関係を説明
する図。
FIG. 2 is a view for explaining a relationship between a stress deformation region of a ceramic measurement tube due to a fluid pressure, a stress deformation ignoring region, and a thickness of the measurement tube.

【図3】未焼成セラミックス測定管を焼成後に研削加工
せずに仕上げるための説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram for finishing an unfired ceramic measuring tube without grinding after firing.

【図4】本発明の係わる圧力流体用測定器の一実施例を
説明する一部切り欠き内部構造を示す図。
FIG. 4 is a view showing an internal structure of a partially cut-away view for explaining an embodiment of a pressure fluid measuring device according to the present invention.

【図5】図4の圧力流体用測定器を概略的に示す縦断面
図。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view schematically showing the pressure fluid measuring device of FIG. 4;

【図6】流体圧力によるゴム状弾性体の変形状態を示す
図。
FIG. 6 is a diagram showing a deformed state of a rubber-like elastic body due to a fluid pressure.

【図7】ゴム状弾性体とプロテクタリングまたはゴム状
弾性体のみを防食するたに耐食性ライニングを施した
図。
[7] FIG subjected to corrosion lining in addition to corrosion only rubber-like elastic body and the protector ring or a rubber-like elastic body.

【図8】本発明の係わる圧力流体用測定器の他の実施例
を説明する一部切り欠き内部構造を示す図。
FIG. 8 is a view showing the internal structure of a partially cut-away view for explaining another embodiment of the pressure fluid measuring device according to the present invention.

【図9】図8の圧力流体用測定器を概略的に示す縦断面
図。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view schematically showing the pressure fluid measuring device of FIG. 8;

【図10】流体圧力によるゴム状弾性体の変形状態を示
す図。
FIG. 10 is a diagram showing a deformed state of a rubber-like elastic body due to a fluid pressure.

【図11】セラミックス測定管の薄肉部の周方向に厚肉
部を形成した図。
FIG. 11 is a diagram in which a thick portion is formed in a circumferential direction of a thin portion of a ceramic measuring tube.

【図12】流体圧力に対するセラミックス測定管の圧力
(応力)/ひずみ(伸び)を示す特性図。
[12] The pressure of the ceramic measuring tube to the fluid pressure
FIG. 4 is a characteristic diagram showing (stress) / strain (elongation) .

【図13】流体圧力を測定するための全体構成図。FIG. 13 is an overall configuration diagram for measuring a fluid pressure.

【図14】図13に示す積分アンプの積分値およびディ
スチャージの状態と、ディスチャージ時間およびパルス
幅の関係を説明する図。
FIG. 14 is a graph showing the integral value and the digital value of the integrating amplifier shown in FIG. 13;
State of discharge, discharge time and pulse
The figure explaining the relationship of width.

【図15】パルス幅をパルス数に変換するための関係を
説明する図。
FIG. 15 shows a relationship for converting a pulse width into a pulse number.
FIG.

【図16】電気伝導度を測定する測定器の全体構成図。FIG. 16 is an overall configuration diagram of a measuring instrument for measuring electric conductivity.

【図17】流体の流量を測定する電磁流量測定器を概略
的に示す縦断面図。
FIG. 17 is a longitudinal sectional view schematically showing an electromagnetic flow meter for measuring the flow rate of a fluid.

【図18】従来のセラミックス測定管を用いた測定器の
一部切り欠き内部構造を示す図。
FIG. 18 is a diagram showing a partially cut-away internal structure of a measuring device using a conventional ceramic measuring tube.

【図19】セラミックス測定管に薄肉部を設ける理由を
説明する図。
FIG. 19 is a view for explaining the reason for providing a thin portion in the ceramic measuring tube.

【図20】従来のセラミックス測定管を製造する工程お
よび流体圧力の影響を説明する図。
FIG. 20 is a diagram illustrating a process of manufacturing a conventional ceramics measuring tube and the influence of fluid pressure.

【図21】焼成後のセラミックスを研削加工する理由を
説明する図。
FIG. 21 is a diagram illustrating the reason for grinding a ceramic after firing.

【図22】従来のセラミックス測定管に電極を取り付け
る説明図。
FIG. 22 is an explanatory view for attaching electrodes to a conventional ceramics measuring tube.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31…セラミックス測定管、31a…薄肉部、31b…
厚肉部、31c…面取り部、31d…内面テーパ、3
2,32a,32b…外筐、33…ゴム状弾性体、34
…プロテクタリング、42…耐摩耗性ライニング、45
…静電容量形電極、46a,46b…耐食性ライニン
グ、51…電極。
31: ceramic measuring tube, 31a: thin portion, 31b ...
Thick part, 31c: chamfered part, 31d: inner taper, 3
2, 32a, 32b ... outer casing, 33 ... rubber-like elastic body, 34
... protector ring, 42 ... wear-resistant lining, 45
... capacitance type electrodes, 46a, 46b ... corrosion resistant lining, 51 ... electrodes.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭62−165517(JP,U) 実開 昭62−134030(JP,U) 実開 昭62−88918(JP,U) 実開 昭62−75421(JP,U) 実開 昭62−49726(JP,U) 特公 平3−4846(JP,B2) 実公 平6−7317(JP,Y2) 実公 平6−10257(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01F 15/14 G01L 19/00 G01N 27/08 G01R 27/22 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References Japanese Utility Model Sho 62-165517 (JP, U) Japanese Utility Model Sho 62-134030 (JP, U) Japanese Utility Model Sho 62-88918 (JP, U) Japanese Utility Model Sho 62- 75421 (JP, U) JP-A 62-49726 (JP, U) JP-B 3-4846 (JP, B2) JP-B 6-7317 (JP, Y2) JP-B 6-10257 (JP, Y2) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01F 15/14 G01L 19/00 G01N 27/08 G01R 27/22

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 未焼成セラミックス体を焼成して作られ
るセラミックス測定管を有する圧力流体用測定器におい
て、 前記セラミックス測定管自体に、流体圧力による応力変
形領域と流体圧力による応力変形を無視できる領域とを
有する場合、前記応力変形領域に対しては前記焼成後に
加工しない領域とし、一方、前記応力変形無視領域に対
しては前記焼成後の加工可能領域とすることを特徴とす
る圧力流体用測定器。
1. A pressure fluid measuring device having a ceramic measuring tube made by firing an unfired ceramic body, wherein the ceramic measuring tube itself has a stress deformation region due to fluid pressure and a region where stress deformation due to fluid pressure can be ignored. Wherein the stress deformation region is a region that is not processed after the firing, and the stress deformation ignoring region is a workable region after the firing. vessel.
【請求項2】 薄肉部とこの薄肉部両端部に位置する厚
肉部とをもつ未焼成セラミックス体のうち、当該薄肉部
は少くとも未焼成状態のときのみ所要の加工を行った後
に焼成し、かつ、前記厚肉部の外側角部に面取り部を設
けた被測定圧力流体の圧力,電気伝導度,流量等の物理
量を測定する電極を備えた所定形状のセラミックス測定
管を用いるとともに、このセラミックス測定管の面取り
部と外筐、またはセラミックス測定管の面取り部と外筐
とプロテクタリングとで形成されるスペースに弾性体を
圧縮介在することにより、セルフシール機構と外部から
受ける応力を前記外筐に逃がすような構造としたことを
特徴とする圧力流体用測定器。
2. An unfired ceramic body having a thin portion and thick portions located at both ends of the thin portion, the thin portion is subjected to required processing only at least in an unfired state, and then fired. And a ceramic measuring tube of a predetermined shape provided with electrodes for measuring physical quantities such as pressure, electric conductivity, flow rate, etc. of the pressure fluid to be measured, which is provided with a chamfered portion at an outer corner of the thick portion. By compressing and interposing an elastic body in the space formed by the chamfered portion of the ceramic measuring tube and the outer casing or the chamfered portion of the ceramics measuring tube and the outer casing and the protector ring, the stress received from the self-sealing mechanism and the outside can be reduced. A pressure fluid measuring device characterized by having a structure that allows it to escape into a housing.
【請求項3】 請求項2記載において、少くともセラミ
ックス測定管の面取り部と弾性体との間にライニングを
介在させることにより耐食性を高めるようにしたことを
特徴とする圧力流体用測定器。
3. The pressure fluid measuring device according to claim 2, wherein the corrosion resistance is enhanced by interposing a lining between at least the chamfered portion of the ceramic measuring tube and the elastic body.
【請求項4】 測定管は、未焼成段階で未焼成セラミッ
クス筒体の切削加工によって周方向の偏肉を除去し、焼
成後研削加工を行なわずに所定の形状となるようにした
ことを特徴とする請求項2または請求項3記載の圧力流
体用測定器。
4. The measuring tube is characterized in that, in the unsintering step, the uneven thickness in the circumferential direction is removed by cutting the unsintered ceramic cylinder, and the measuring tube has a predetermined shape without performing the grinding after the sintering. The pressure fluid measuring device according to claim 2 or 3, wherein
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