JP4695988B2 - 質量流量計 - Google Patents

Description

この発明は、少なくとも１つの領域において、１つの共通な平面に沿って延在する２つの測定チューブと、前記領域において前記共通平面に沿って延在する前記２つの測定チューブを接続する接続装置とを有するコリオリ原理で動作する質量流量計に関する。

したがって、この発明は、振動しない特に、共通平面に沿って少なくとも１つの領域内で、典型的には互いに平行に延在する２つの測定チューブを有するコリオリ型質量流量計に関する。２つ以上の測定チューブを有するコリオリ型質量流量計において、少なくとも１つ、有利には２つの上述したような接続装置を設けることが重要である。これらの接続装置は、それらが測定チューブを各々が振動ノードを規定する位置に保持することから測定領域の有効長を決定する。そのために、この種の接続装置は、振動ノードプレートとしても知られている。

測定チューブの実際の測定領域は、上述したような２つの測定ノードプレートの間に位置すると共に、振動ノードプレートの前後の前記測定チューブの流入端部及び流出端部は、コリオリ型質量流量計が装着されるパイプラインシステムに接続される。前記測定チューブの流入端部及び流出端部も、パイプラインシステムからのコリオリ型質量流量計の振動遮断に貢献する。

前記コリオリ型質量流量計の有効な測定領域を決定することは別にして、前記接続装置も、測定チューブの共通平面内の測定チューブの励起振動を、それに対して直交する振動から周波数的に分離させる。これら２つの種類の振動の間の周波数間隔が大きくなればなるほど、これらの振動の相互の影響は小さくなり、最終的にこれに対応して測定信号への影響を小さくできる。しかしながら、公知の、実際用いられる２つ以上の測定チューブを有するコリオリ型質量流量計は、前記測定チューブの直交振動による励起振動への影響及びこれによる測定信号への干渉がいまだに大変大きいことから、改良の必要性がある。
ＷＯ ９５／１６８９７ Ａ２ ＷＯ ０１／９２８３３ Ａ１

それゆえに、この発明の目的は、測定チューブの励起振動上の前記測定チューブの直交振動の影響を最小限にするコリオリ型質量流量計を提供することにある。

上記課題は本発明の質量流量計により、接続装置を、測定チューブの共通平面内での接続装置の曲げに対する曲げ強度が、２つの測定チューブ間の接続線の周りでのねじり振動に対するねじり剛性よりも大きくなるように形成し且つ配置し、接続装置が、それぞれ２つの測定チューブに固定された、相互に対向して位置する２つの補強プレートを有することにより解決される。

言い換えると、本発明は、一般的に励起振動が発生する測定チューブの共通平面に沿った曲げに対する接続装置の曲げ強度を、前記接続装置の前記２つの測定チューブと接続個所を結ぶ軸線の周りでのねじり振動に対する前記接続装置のねじり剛性より大きくすることを提供する。測定チューブの逆相の振動がそれらの共通平面に対して垂直に生じる時に、前記接続装置のねじり振動が励起され、測定チューブが共通平面内で励起振動するように励起されると、接続装置の曲げ振動が、測定チューブの共通平面内で生じる。これら２つの種類の振動（一方の励起振動と他方のそれに対して垂直な振動）は、異なった影響を受ける。これは、接続装置が前記測定チューブの共通平面に対して垂直な逆位相振動に対する低い曲げ抵抗を示すと同時に、振動励起が行われる共通平面内に沿った前記測定チューブの振動に対するより大きな曲げ抵抗を示すからである。全体として、励起振動と、それに対して垂直な、測定チューブの振動との間に良好な周波数分離をもたらし、最終的には、励起振動及びそれに対して垂直な前記測定チューブの振動の間の相互影響によって測定信号上の影響を減少させることができる。

前記接続装置は、実質的に多くの異なる形態で形成できると同時に、前記測定チューブの共通平面内での曲げに対する曲げ強度が、２つの測定チューブ間の接続線の周りでのねじり振動に対するねじり剛性よりも大きくなるように形成される。しかもその際、前記接続装置は、２つの測定チューブに固定される２つの相互に対向する補強プレートを有する。これらの補強プレートは、湾曲することもできるが、それらが平板状であると有利である。

これらの補強プレートは、前記測定チューブ及び／又は互いに、直接的及び／又は間接的に固定される。この発明の好ましい実施例において、前記２つの補強プレートは、接続プレートを介して互いに接続される。この接続プレートもまた湾曲形状でもよいが、同様に平板状であっても良いものである。

原則として、前記補強プレートは、異なった方向に向いていてもよい。しかしながら、好ましくは、前記補強プレートは、互いに平行に配向されており、特に有利には前記測定チューブの共通平面に平行に配向される。

前記補強プレート及び前記接続プレートが同じ厚さであるように前記接続装置を構成することができる。これは、前記接続装置を、例えば１つのプレートから、その周縁領域を適当に曲げることによって、簡単に製造することができる。しかしながら、この発明の好ましい実施例によれば、前記接続プレートは前記補強プレートより厚いものである。このようにして、励起振動及びそれに垂直な前記測定チューブの振動との間のより大きな周波数分離を行うことができる。薄い補強プレートは、実質的に２つの測定チューブ間の接続線の周りでのねじり振動に対するねじり剛性を、前記測定チューブの共通平面における曲げに対する曲げ強度に対して減少させる。より薄い補強プレートを有する接続装置は、前記接続装置のねじり振動を生じさせる垂直振動に対する曲げ抵抗よりも、前記測定チューブの共通平面における励起振動に対して十分に大きい曲げ抵抗を提供する。

前記接続装置は、いろいろな方法で前記測定チューブに固定される。特に、上記のように、補強プレートは、例えば接続プレートを介して直接又は間接的に前記測定チューブに固定される。この発明の好ましい実施例において、前記接続装置は、測定チューブが貫通するそれぞれの測定チューブのための貫通孔を有する。この発明の好ましい実施例によれば、前記貫通孔の内径は、実質的に前記測定チューブの外径に合致し、前記測定チューブはこれら貫通孔にしっかりと固定される。

前記接続装置は、金属及び樹脂材料のような多くの材料のいずれか１つからなる。同様に、使用される材料による溶接、半田付け、接着剤等、前記接続装置を測定チューブに固定するための多くの方法がある。

この発明によるコリオリ型質量流量計を形成又は構成する多くの形態がある。この点において、従属請求項及び添付された図面を参照して、本発明の好ましい実施例について下記に詳細に説明する。

以下、この発明の実施例について図面により説明する。

図１及び図２は、本願発明の好ましい実施例１に係るコリオリ型質量流量計の実質的に新規な詳細を示したものである。それらは、２つの接続装置２を具備する２つの相互に平行な測定チューブ１を図示する。前記接続装置２は、接続プレート４を介して互いに接続される２つ補強プレート３からなる実質的にＵ字形状の断面を有するものであり、前記２つの補強プレート３は、互いに平行に、且つ前記接続プレート４に直角に配される。前記補強プレート３は、前記接続プレート４よりも薄く、これによって前記接続装置２が、前記測定チューブ１の共通平面内での曲げ振動に対する抵抗よりも、実質的に小さいねじり振動に対する曲げ抵抗を提供するという上述した効果を生じる。

前記接続プレート４は、その内径が実質的に測定チューブ１の外径と合致する２つの貫通孔５を有する。これによって、前記接続装置２を測定チューブ１上を摺動させることができると共に、前記接続装置２を前記測定チューブ１に結合させることができる。本発明の実施例１において、前記接続装置２は、ステンレス鋼から製造され、チタンからなる前記測定チューブ１に溶接される。

図３及び図４は、異なる振動での前記接続装置２の共振パターンを図示したものである。図３は、前記測定チューブ１の共通平面に沿った励起振動によって最大限ふれた状態にある２つの接続装置２に接続された２つの測定チューブ１の平面図である。この図からわかるように、そのような励起振動は、振動する測定チューブ１が、結果として接続装置２に曲げ振動が生じるように前記接続装置２に影響を及ぼす。同時に、それらの領域における前記補強プレート３は、対応する面において曲げ振動する。そのような振動は、一方の側で前記補強プレート３の適切な圧縮及び他方側での膨張を介して、非常に高いレベルの曲げ抵抗によって妨害される。

これに対して、図４から明らかなように、前記測定チューブ１が、振動励起の面に対して垂直に逆相において振動するとき、接続装置２が、２つの測定チューブ１の間を接続する線に沿ったねじり振動に励起されることは比較的に容易である。その結果として、２つの種類の振動の間に良好な周波数分離を生じ、最終的に、測定信号上の励起振動に垂直な測定チューブの振動による影響を最小限にする。

図５は、本発明に係るコリオリ型質量流量計の好ましい実施例２を示すものであり、本質的な詳細のみを示すと同時に、前記測定チューブ１が前記接続装置２にいかに固定されているかを明確に図示するために、接続装置に続く測定チューブ１の領域を省略した。この場合、前記測定チューブ１は、前記貫通孔５内部に固定されているだけでなく、前記補強プレート３の内面にも固定されている。図５に示されているように、これらと前記測定チューブ１の間の接合は、溶接６によってなされる。この種の固定は、特に、測定チューブ１が長く特にこれらの径が小さい場合に、良好な周波数分離を達成するために有益である。このように構成されることによって、測定チューブ１の共通面における曲げ振動に対する前記接続装置２の曲げ抵抗は、実質的により大きくなると同時に、ねじり剛性に影響を及ぼすことがほとんどなくなるものである。

図６は、本発明に係るコリオリ型質量流量計の好ましい実施例３を示すものであり、図５の場合と同様に、前記測定チューブ１が前記接続装置２にいかに固定されているかを明確に図示するために、接続装置に続く測定チューブ１の領域を省略した。この場合、前記接続装置２は、接続プレート４によるこれらの接続なしに、２つの補強プレート３のみからなる。図５に示されるコリオリ型質量流量計の好ましい実施例２と同様な方法において、前記補強プレート３の内面は、図６で示すような溶接６で、前記測定チューブ１に溶接される。この形状の有益な点は、形成が安価であり、且つ固定が容易なことである。機能的概念は、補強プレート３の効果よりも実質的に低い前記接続プレートの貢献的な効果がないことを除いて、図５に示されるような本発明に係るコリオリ型質量流量計の好ましい実施例２と実質的に同一である。

最後に、図７は、本発明の好ましい実施例４に係るコリオリ型質量流量計のための接続装置２を示す。この断面図において、接続装置２は、２つの補強プレート３及びこれらを接続する接続プレート４を有する。前記接続プレート４は、測定チューブ１を通過させる貫通孔５を特徴とし、前記接続装置２を前記測定チューブ１に結合させている。しかしながら、この場合において、前記補強プレート３は、互いに平行に延在しない。それにもかかわらず、この形状は、２つの測定チューブ１の間の接続線の周りでのねじり振動に対する抵抗よりも大きい前記測定チューブ１の共通平面における前記接続装置２の曲がりに対する曲げ抵抗があるという同様の効果を有する。

本願発明の実施例１に係るコリオリ型質量流量計のための接続装置の斜視図である。 本発明の実施例１に係るコリオリ型質量流量計の測定チューブ及び接続装置の斜視図である。 本発明の実施例１に係るコリオリ型質量流量計の測定チューブの振動励起を示した平面図である。 本発明の実施例１に係るコリオリ型質量流量計の測定チューブの振動励起の平面に垂直に発生する振動を示した側面図である。 本発明の実施例２に係るコリオリ型質量流量計の測定チューブ及び接続装置の部分図である。 本発明の実施例３に係るコリオリ型質量流量計の測定チューブ及び接続装置の部分図である。 本発明の実施例４に係るコリオリ型質量流量計の測定チューブ及び接続装置の部分図である。

１ 測定チューブ
２ 接続装置
３ 補強プレート
４ 接続プレート
５ 貫通孔
６ 溶接

Claims (7)

1. 少なくとも１つの領域において、１つの共通な平面に沿って延在する２つの測定チューブと、前記領域において前記共通平面に沿って延在する前記２つの測定チューブを接続する接続装置とを有するコリオリ原理で動作する質量流量計において、
   前記接続装置は、前記測定チューブの前記共通平面内での前記接続装置の曲げに対する曲げ強度が、前記２つの測定チューブ間の接続線の周りでのねじり振動に対するねじり剛性よりも大きくなるように形成され且つ配置されており、前記接続装置は、それぞれ前記２つの測定チューブに固定された、相互に対向して位置する２つの補強プレートを有することを特徴とする質量流量計。
2. 前記２つの補強プレートは、接続プレートを介して共に接続されていることを特徴とする請求項１記載の質量流量計。
3. 前記接続プレートの厚さは、前記補強プレートの厚さよりも厚いことを特徴とする請求項２記載の質量流量計。
4. 前記補強プレートは、互いに平行に配置されると共に、前記測定チューブの共通平面と平行に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の質量流量計。
5. 前記接続プレートは、各々の測定チューブが貫通する貫通孔を有することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の質量流量計。
6. 前記貫通孔の内径は、前記測定チューブの外径と実質的に一致していることを特徴とする請求項５記載の質量流量計。
7. 前記測定チューブは、前記貫通孔内に固定されることを特徴とする請求項６記載の質量流量計。

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