JP4986368B2 - コリオリ式流量計及び流管及びバランスバーに連結リングを接合する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明はコリオリ式流量計の連結リングに関し、より詳細には、異なる熱膨張率を有するコリオリ流量計及びその要素を結合できるようにする方法に関する。
【０００２】
【技術的課題】
単管式コリオリ式流量計は、典型的には流管を取り囲むバランスバーと、バランスバーの各端部を流管に連結する中間の環状連結リングとを有する。連結リングは堅固で永久的な連結を行うためにろう接法によりバランスバー及び流管に取り付けられることが多い。動作時にバランスバーと物質で満たされた流管とが位相を逆にして振動するので、ろう接の接合部の一体性が重要である。流管の振動は流れる物質にコリオリの加速度を生ずることが必要であり、バランスバーの振動は振動する流管を釣り合わせることが必要である。連結リング及びそのろう接による接合部により流管、連結リング及びバランスバーが一体的で動的にバランスのとれた構造体を形成することができるようになる。接合部に高度で確実な一体性がなければ、振動する構造体のバランスも流量計の精度も損なわれる。
【０００３】
ろう接による接合部における欠陥によりまた流量計の寿命が短くもなる。逆方向に振動するバランスバーと物質で満たされた流管との間に接合部を配置すると、ろう接による接合部が高い応力の領域になる。さらに、応力は周期的であり、振動サイクル毎に符号を反転する。欠陥のある、あるいは不完全なろう接による接合部は周期的な応力を集中させ大きくする形状となる傾向がある。この応力は流量計の疲労破壊や損傷を生ずる段階にまで高くなることがある。かくして、連結リング及びろう接部はコリオリ式流量計が正常に動作する上での重要な要素となる。
【０００４】
従来の技術は、円筒形のバランスバーが流管上に配置され、それから環状の連結リングが流管上でバランスバーの端部内に配置される作業によりろう接がなされている。連結リングをバランスバー及び流管に連結する面にろう接材料が供給される。それからその構造体がオーブン内に入れられて約８００°Ｃに加熱される。ろう接材料が融解し、毛管吸引力で流管、連結リング及びバランスバーを分離する小さい隙間ないに流れ込む。それからその構造体が冷却され、ろう接材料が凝固してバランスバー、連結リング及び流管からなる一体的な構造体を形成する。
【０００５】
ろう接法は流管、連結リング及びバランスバーに同様な材料が用いられる用途に適切である。これらの要素は接着される面の間に約０．００５ｃｍの最適なクリアランス（間隙）が存在するようにろう接作業の前に機械加工される。この間隙は、毛管吸引力が重力にうちかって液体のろう接材料が流管及びバランスバーを流下せずに間隙内に吸引するのに十分に小さい。冷却すると、一体的で堅固な構造体が形成される。
【０００６】
しかしながら、従来技術の部品の設計を用いたろう接法は異なる熱膨張率を有する材料の接着には適切でない。これは性能上の理由によりチタンで流管を形成することが必要となるために問題となる。チタンは非常に高価であり、溶接及び加工が困難である。それゆえ、経済的な理由によりステンレス鋼のバランスバーが好ましい。ステンレス鋼はチタンの約２倍の熱膨張率を有する。部品がろう接炉内で加熱されると、ステンレス鋼はチタンの流管及び連結リングの２倍だけ膨張する。ろう接の温度でこの膨張の差によりチタンの部分とステンレス鋼の部分との間の間隙が拡がって毛管吸引力がろう接材料を間隙内に保持するには十分でなくなる。
【０００７】
例えば、室温で０．００５ｃｍの間隙を有するように部品が加工されているものとする。ろう接温度（８００°Ｃ）でチタンの流管の外側とチタンの連結リングの内側との間隙は、それらがともに同じ量だけ膨張するので、大きく変化することはない。しかしながら、チタンの連結リングの外側とステンレス鋼のバランスバーの内側の間隙はろう接温度で増大する。チタンは約７．２×１０^-6ｃｍ／ｃｍ／°Ｃで膨張するが、ステンレス鋼は約１６．２×１０^-6ｃｍ／ｃｍ／°Ｃで膨張する。かくして熱膨張率の差は９×１０^-6ｃｍ／ｃｍ／°Ｃである。ろう接すべき円筒面が直径２．５４ｃｍであるとすると、構造体が８００°Ｃのろう接温度まで加熱された時に、バランスバーの内面は連結リングの外面より０．１７７ｃｍ多く膨張する。膨張の差により生ずる間隙を最初のクリアランス０．００５ｃｍに加えると、ろう接温度で０．２３ｃｍの間隙を生ずる。０．２３ｃｍの間隙は、毛管吸引力が液体のろう接材料を接合部から流れ出るのを防止するのに十分な強さでないので、ろう接作業を成功させるためには適当でない。さらに、部品がきわめて正確に取り付けられなければ、連結リングがバランスバーの孔内で一方の側に移動すると、間隙が一方の側で０．４６ｃｍに、他方の側で０になることがある。このように同心性がなくなると、意図したろう接面の周囲の一部だけがろう接される結果となり得る。この結果は構造体が冷却された時に流管と連結リングとの欠陥のあるろう接接合部である。
【０００８】
従来技術において、チタンの流管とチタンではないバランスバーとをろう接する問題を解消するための試みがなされている。これらの努力は要素を一体的に連結するためのねじ部を有するろう接面を用いることを含む。これは、部品のねじ部が経費を要し、材料が異なる熱膨張率で膨張して連結リングの外側のねじ部がバランスバーの内側のねじ部に緊密に連結されず同心性が失われ、部分的なろう接となる可能性があるので、不十分である。
【０００９】
上述の、また他の理由により、コリオリ式流量計の製造の技術において、異なる熱膨張率を有する材料を信頼性が高く少ない経費でろう接することが問題になる。特にチタンでないバランスバーがチタンの流管及びチタンの連結リングに高い信頼性でろう接された一体的な構造体を提供することは困難である。前述の議論で、流管及び連結リングはチタンであり、バランスバーはステンレス鋼のような材料あるいはより高い熱膨張率を有する多の材料で形成されるものとしている。流管がチタンで形成され連結リング及びバランスバーがステンレス鋼で形成される時、あるいはろう接されるいずれかの部品が他の部品と異なる熱膨張率を有する時に同様の問題が生ずる。
【００１０】
【解決手段】
上述の、また他の問題は、本発明により与えられる装置及び方法によって解決され、技術的進歩がなされる。本発明は、連結リングが異なる材料の流管及びバランスバーに少ない経費で確実にろう接される形状を有するコリオリ式流量計に関する。本発明の装置及び方法の典型的な適用例において、チタンの連結リングがステンレス鋼のようにずっと高い熱膨張率を有する材料で形成されたバランスバーにろう接される。
【００１１】
チタンの連結リングはチタンの流管との半径方向内側のろう接接合部を有する。この接合部の連結リングの面は流管の外側の面に対して軸方向に平行である。簡単に言うと、従来技術において連結リングの内側のろう接面と流管の外側のろう接面とは円筒形である。流管及び連結リングはともにチタンで形成されるので、それらは同じ熱膨張率を有していて、それらの間のろう接のクリアランスないし間隙は温度により変化することはない。しかしながら、ステンレスのバランスバーはずっと高い熱膨張率を有する。熱膨張率の差に適合するために、連結リングのテーパ状の外側の面がこれに組み合わせられるバランスバーのテーパ状の内側の面に当接する。両方の部品のテーパ部は同じ角度のものである。両方の部品は流管の軸方向中心に向かって半径が減少している。
【００１２】
ろう接される部品の組立体はろう流管の軸をろう接炉内で垂直にするように向きにされよう。この組立体はろう接工程中に加熱され、ステンレス鋼のバランスバーが膨張してチタンの連結リングから離れる。上側の連結リングは重力あるいは他の力を受けて落下し流管の軸方向中心部に向かってした方に移動する。バランスバーに対するリングの軸方向の移動によりテーパ状の連結リングがバランスバーの内側テーパ部により深く入り込むようになる。この移動により連結リングの外側の面とバランスバーの内側の面とのろう接間隙が無視し得る程度に保持され、かくして毛管吸引力が液体のろう接材料をろう接接合部に保持するのに十分な強さに保持する。軸方向の移動によりまた連結リングがバランスバーと同心状に保持される。
【００１３】
垂直な組立体の下側の連結リングはまた同様にして下側のバランスバーのテーパ部内に移動させられる外側のテーパ部を有する。ろう接組立体は下側の連結リングにより炉内で支持される。これによりバランスバーが膨張する際にバランスバー及び上側の連結リングの重量で下側の連結リングがさらに下側のバランスバーのテーパ部内に押し込まれるようにされる。
【００１４】
第１の考えられる実施例において、テーパ部の形状により組立体が加熱された時にテーパ状の連結リングがバランスバーに入り込み得る量が規定される。テーパ部の角度がより小さければ間隙を最小にするように連結リングがより大きく軸方向に移動する。挿入の量は、流管の動作する長さを、また流量計の振動数、バランス及び感度を決定するので、重要である。この実施例は組み合わされるテーパ部の精密な加工を必要とする。テーパ部の角度は小さくされるが、これは連結リングがその長さに比べて小さい半径方向の厚さを有するためである。
【００１５】
第２の考えられる実施例によれば、バランスバー及び連結リングは第１の実施例と同様にテーパ状のろう接面を有する。第２の実施例において、バランスバーの各々の内側のろう接面は軸方向の内側端部に加工された段部を有する。この段部はろう接温度で連結リングのバランスバー内への移動量を制限し流管の動作部分の正確な長さを与える。第１の実施例と同様に、バランスバーは加熱すると連結リングより膨張する。その時連結リングはバランスバーの内側テーパ部内に入り込む。リングは組立体が最大のろう接温度に達する前にバランスバーの段部に当接するように設計されている。ろう接温度まで続けて加熱すると、テーパ部の間隙が０．００５ｃｍ（０．００２インチ）程度の最適なろう接の量まで開く。段部により流管の動作長さはテーパ部の加工公差によらないので正確に維持されるようになる。この実施例によりまた所定のろう接間隙とすることが可能になる。
【００１６】
両方の実施例において、ろう接組立体を冷却するとバランスバーがチタンの流管及びチタンの連結リングよりさらに収縮しようとすることになる。バランスバーが半径方向により大きく収縮するのはバランスバーのテーパ部内に入り込んでろう接されている連結リングにより妨げられる。この収縮によりバランスバーと連結リングとの間のろう接接合部が圧接されることになる。バランスバーによる連結リングの圧接によりまた連結リングと流管との間のろう接接合部が圧接される。この圧接によりバランスバー、連結リング及び流管の間のより強固なろう接接合部となる。
【００１７】
本発明のさらに他の実施例によれば、連結リングとバランスバーとの間の熱膨張の差と、また連結リングと流管との間の熱膨張の差とを補償できる形状が与えられる。この形状は連結リングが流管の熱膨張率とバランスバーの熱膨張率との間になる熱膨張率を有する第３の材料で形成される時に用いられる。流管の熱膨張率とバランスバーの熱膨張率との間の熱膨張率を有する材料の連結リングを用いるのは、ろう接された要素が冷却された時に種々の要素に加わる熱応力を均一にしそれに応じて熱応力を減少させるという利点を有する。
【００１８】
この第３の実施例は、チタンの流管を取り囲みこれにろう接される、筒状リングと呼ばれる付加的なチタンのリングを用いる。この筒状リングは連結リングのテーパ状の内径に組み合わせられるテーパ状の外径を有する。連結リングはまた前述の実施例と同様にバランスバーのテーパ状の内径に対応するテーパ状の外径を有する。
【００１９】
連結リングの内側及び外側のテーパ部は熱膨張率の差に関係している。連結リングは内側及び外側のテーパ部のいずれに対しても軸方向にある距離だけ移動し得るので、テーパ部の間の関係が必要になる。連結リングと流管との熱膨張率の差が連結リングとバランスバーとの熱膨張率の差に等しければ、内側及び外側のテーパ部の角度を等しくできる。バランスバーと連結リングとの熱膨張率の差が連結リングと流管との熱膨張率の差より大きければ、連結リングの外側のテーパ部の角度が連結リングの内側のテーパ部の角度より大きくなるであろう。連結リングの内側及び外側のテーパ部の角度は、ろう接温度で両方のろう接間隙が最適の大きさになるように設定される。この実施例はまた流管の動作長さ及びろう接間隙をよりよく制御できるようにバランスバーのテーパ部の内側端部における段部を有するようにできる。
【００２０】
本発明によれば、流管、流管を取り囲む連結リング、およびその周囲のバランスバーからなる組立体が垂直の向きにされ、本発明により垂直に向いた流管をテーパ状の連結リング及びバランスバーとともに支持台部に挿入することによってろう接される。この台部は下側の連結リングによって組立体を支持する。流管の上側端部を受け入れるようにした中心の開口を有する重錘が上側の連結リングに配置される。支持台部、流管組立体及び上側の重錘を含む全体の構造体が、ろう接される接合部にろう接材料が供給されるようにしてろう接炉内に配置される。全体の組立体はろう接温度まで加熱され、この温度でステンレス鋼のバランスバーは連結リング及び流管よりずっと大きく膨張する。この膨張により組立体の上側端部の重錘がテーパ状の連結リングを必要な量だけバランスバー内に押し込めるようになる。ろう接材料は接合される面に流れ込む。冷却されると、バランスバーの内面と連結リングの外面との接合部をなす面も連結リングの内面と流管（及び／または筒状リング）の外面との接合部をなす面も接合される。また、ろう接面はステンレス鋼のバランスバーにより生ずる圧縮力によって一体的に保持されるが、ステンレス鋼のバランスバーはより高い熱膨張率のためにチタンの連結リングと流管とを半径方向に圧縮しようとする。連結リング及び流管はステンレス鋼により生ずる圧縮力に抗する力を生ずる。
【００２１】
それゆえ、本発明の方法及び装置は、異なる材料で形成された流管、連結リング及びバランスバーの高い熱膨張率の単純で、経費の少ないろう接を行うことによって技術的進歩を達成することがわかる。
【００２２】
本発明の１つの面は、コリオリ流量計が
流管と、該流管が通り抜ける中心の開口を有する連結リング手段と、上記流管と同軸でその軸方向部分を取り囲む筒状のバランスバーと、上記連結リング手段の少なくとも一部分と同軸で且つ当該一部分を取り囲んでなる上記バランスバーの軸方向端側部分と、
上記流管の外側周面に連結されてなる上記連結リング手段の内側周面と、からなり、上記筒状のバランスバーはその熱膨張率が上記流管及び上記連結リング手段よりも大きい材料からなること、
上記連結リング手段の外側周面が上記流管の軸方向中心に対して第１の方向に半径が減少するテーパ状にしてなること、
上記バランスバーの上記端側部分の内側周面が上記連結リング手段の上記テーパに組み合わせられるテーパを有してなること、
上記バランスバーの上記端側部分のテーパ状の内側周面がろう接材料により上記連結リング手段のテーパ状の外側周面に取り付けられていること、
からなるものである。
【００２３】
他の面は、上記連結リング手段が第１の連結リング手段及び第２の連結リング手段からなり、上記第１の連結リング手段のテーパ状の外側周面が上記バランスバーの第１の端側部分のテーパ状の内側周面に接合され、上記第２の連結リング手段のテーパ状の外側周面が上記バランスバーの第２の端側部分のテーパ状の内側周面に接合されるようにしたことである。
【００２４】
さらに他の面は、上記第１の方向が上記流管の軸方向中心に向かって半径が減少するテーパ部を画定するようにしたことである。
【００２５】
さらに他の面は、上記第１の方向が上記流管の軸方向中心に向かって半径が増大するテーパ部を画定するようにしたことである。
【００２６】
さらに他の面は、上記バランスバーが上記流管と上記バランスバーとの間の膨張率の差に適合するようにばね手段によって相互に連結された軸方向の端側部分を有する第１及び第２のバランスバー部分からなるようにしたことである。
【００２７】
さらに他の面は、上記バランスバーが一体的な細長い部材からなることである。
【００２８】
さらに他の面は、上記流管の外側周面が接合材料により上記第１及び第２の連結リングの内側周面に取り付けられるようにしたことである。
【００２９】
さらに他の面は、上記バランスバーが上記第１及び第２の連結リングより大きい熱膨張率を有し、上記第１及び第２の連結リングが上記流管に等しい熱膨張率を有するようにしたことである。
【００３０】
さらに他の面は、上記第１及び第２の連結リングが上記バランスバーに軸方向に挿入され得る量を制限するように上記第１及び第２の連結リングの軸方向内側端部に係合する上記バランスバーの内側のテーパ状周面における段部を含むことである。
【００３１】
さらに他の面は、上記流管と同軸でこれを取り囲む第１及び第２の環状筒体リングを含み、上記流管の外側周面が接着材料により上記第１及び第２の環状筒体リングの内側の周面に取り付けられ、上記第１及び第２の環状筒体リングの各々の外側周面が上記流管の軸方向中心に向かって半径が減少するようなテーパ状になっており、上記第１及び第２の連結リングの内側周面が上記第１及び第２の環状筒体リングのテーパ部に組み合わせられまた上記バランスバーの軸方向中心に向かって半径方向に増大する直径を有するテーパ部を有し、上記第１及び第２の連結リングの内側周面が接合材料によって上記第１及び第２の環状筒体リングの外側周面に取り付けられるようにしたことである。
【００３２】
さらに他の面は、上記第１及び第２の連結リングが上記バランスバー内に軸方向に挿入され得る量を制限するように上記第１及び第２の連結リング手段の軸方向内側端部に係合する上記バランスバーの内側周面における段部を含むことである。
【００３３】
さらに他の面は、上記バランスバーが上記第１及び第２の連結リングより大きい熱膨張率を有し、上記第１及び第２の連結リングが上記第１及び第２環状筒体リング及び上記流管より大きい熱膨張率を有することである。
【００３４】
さらに他の面は、流管と、連結リングと、筒状のバランスバーとを有するコリオリ式流量計を組立てる方法であって、上記筒状バランスバーの中心開口に上記流管を通すことと、上記バランスバーの軸方向の端側部分が上記連結リング手段と同軸で少なくともその一部を取り囲むように上記連結リングを位置決めすることと、上記流管が上記連結リング手段の中心開口を通り抜け上記バランスバーと同軸になるように上記流管を位置決めすることと、上記連結リング手段の軸方向内側の周面を上記流管に連結することとの各ステップからなり、上記連結リング手段の外側周面が上記流管の軸方向中心に対して半径が減少するように第１の方向にテーパ状になり、上記バランスバーの軸方向端側部分の内側周面が上記連結リング手段のテーパ部に組み合わせられるテーパ部を有し、
上記バランスバーの端側部分の上記テーパ状の内側周面を上記連結リング手段の上記テーパ状の外側周面に接合する、
ステップを含むようにしたことである。
【００３５】
さらに他の面は、上記連結リング手段が第１の連結リング及び第２の連結リングからなり、上記接合するステップがろう接するステップからなるようにしたことである。
【００３６】
さらに他の面は、上記流管及びバランスバーが異なる熱膨張率を有し、上記ろう接するステップがバランスバーの上記第１及び第２の端側部分の上記テーパ状の内側の周面を上記第１及び第２の連結リングの上記テーパ状の外側の周面にろう接するステップからなるようにしたことである。
【００３７】
さらに他の面は、上記第１の方向が上記流管の中心に向かって半径が減少するテーパ部を画定するようにしたことである。
【００３８】
さらに他の面は、上記バランスバーが上記流管より大きい熱膨張率を有し、上記ろう接するステップが、バランスバーの上記第１及び第２の端側部分のテーパ状の内側周面を上記第１及び第２の連結リングのテーパ状の外側の周面にろう接することと、該ろう接するステップの際に上記第１及び第２の連結リングを上記バランスバーの軸方向中心に向かって軸方向に移動させることと、上記バランスバーのより大きい熱膨張率により上記第１及び第２の連結リングと上記流管とに対する半径方向の圧縮力が生ずるように上記ろう接面を冷却することと、の各ステップからなるようにしたことである。
【００３９】
さらに他の面は、上記連結するステップが上記流管の上記外側周面を上記第１及び第２の連結リングの上記内側周面に接合するステップを含むことである。
【００４０】
さらに他の面は、上記バランスバーが上記第１及び第２の連結リングより大きい熱膨張率を有し、上記第１及び第２の連結リングが上記流管に等しい熱膨張率を有し、上記接合するステップが上記流管の上記外側周面を上記第１及び第２の連結リングの上記内側周面にろう接することと、該ろう接するステップの際に上記第１及び第２の連結リングを上記バランスバーの軸方向中心に向かって軸方向に移動させることと、の各ステップを含むことである。
【００４１】
さらに他の面は、上記第１及び第２の連結リングが上記バランスバー内に軸方向に挿入され得る量を制限するように上記第１及び第２の連結リングの軸方向内側端部に係合する上記バランスバーの上記内側のテーパ状周面における段部を形成するステップを含むことである。
【００４２】
さらに他の面は、第１及び第２の環状筒体により上記流管が上記第１及び第２の連結リングと連結され、上記流管の上記外側の周面を上記第１及び第２の環状筒体リングの各々の内側周面に接合することと、上記第１及び第２の連結リングの上記テーパ状の内側周面を上記第１及び第２の環状筒体リングの上記テーパ状の外側周面に接合することとの各ステップをさらに含み、上記第１及び第２の環状筒体リングの外側周面が上記流管の軸方向中心に向かって軸方向に半径が増大するようにテーパ状になり、上記第１及び第２の連結リングの内側周面が上記第１及び第２の環状筒体のテーパ部に組み合わせられ上記バランスバーの軸方向中間部分に向かって増大する半径を有するテーパ部を有するようにしたことである。
【００４３】
さらに他の面は、上記接合するステップがろう接するステップを含み、
該ろう接するステップの際に上記第１及び第２の連結リングを上記バランスバーの軸方向中心に向かって軸方向に移動させるステップをさらに含むことである。
【００４４】
さらに他の面は、上記ろう接するステップの際に上記第１及び第２の連結リングが上記バランスバーに内に挿入され得る量を制限するように上記第１及び第２の連結リングの軸方向内側端部に係合する上記バランスバーの内側周面における段部を形成するステップを含むことである。
【００４５】
さらに他の面は、上記バランスバーが上記第１及び第２の連結リングより大きい熱膨張率を有し、上記第１、及び第２の連結リングが上記第１及び第２の環状筒体リングの熱膨張率及び上記流管の熱膨張率より大きい熱膨張率を有し、上記接合するステップがろう接するステップを含み、該ろう接するステップの際に上記第１及び第２の連結リングを上記バランスバーの軸方向中心に向かって軸方向に移動させるステップをさらに含むことである。
【００４６】
さらに他の面は、上記第１及び第２の連結リングと、上記第１及び第２の環状筒体リングと、上記バランスバーとが異なる熱膨張率を有し、上記接合するステップがろう接するステップを含み、該ろう接するステップの際に上記第１及び第２の連結リングを上記バランスバーの軸方向中心に向かって軸方向に移動させるステップをさらに含むことである。
【００４７】
さらに他の面は、上記流管の第１の端部が台部の凹部内に入るように上記流管及びバランスバーを向けることと、上記第１及び第２の連結リングを上記流管と同軸状に少なくとも部分的に軸方向に上記バランスバーの第１及び第２の端部内に配置して上記連結リングの外側端部が上記バランスバーの端側端部より軸方向に突出するようにすることと、上記バランスバーと上記第１及び第２の連結リングとに共通な面の接合部と上記連結リングと上記流管とに共通な面の接合部との軸方向末端に近接してろう接材料を配置することと、中心の凹部を有する重錘を上記流管の第２の端部に配置して上記重錘が上記連結リングにこれを上記バランスバーに係合するように軸方向に力を加え、その時に上記連結リングの外側端部が上記バランスバーの端部より軸方向に突出するようにすることと、上記バランスバーと、上記連結リングと、上記流管とを、上記連結リングが上記バランスバー内に軸方向内方に移動できるように上記バランスバーを半径方向に膨張させる作用を有するろう接温度まで加熱することと、上記ろう接された面を冷却して上記バランスバーのより大きい熱膨張率により上記第１及び第２の連結リングと上記流管とに対する半径方向の圧縮力が生ずるようにすることと、の各ステップを含むことである。
【００４８】
さらに他の面は、上記バランスバーが第１及び第２の軸方向に分離した部分からなり、上記流管と上記バランスバーの部分との間の熱膨張率の差に適合するように上記バランスバー部分の各々の軸方向内側端部の間にばね手段を連結するステップをさらに含むことである。
【００４９】
さらに他の面は、上記第１の方向が上記流管の中心に向かって増大する半径を有するテーパ部を規定することである。
【００５０】
さらに他の面は、上記バランスバーが上記流管より大きい熱膨張率を有し、
上記ろう接ステップが
上記バランスバーの第１及び第２の端側部分の上記テーパ状の内側周面を上記第１及び第２の連結リングの上記テーパ状の外側の周面にろう接することと、
該ろう接の際に上記バランスバーの第１及び第２の端側部分を上記バランスバーの軸方向中心に向かって軸方向に移動させることと、
上記ろう接された面を冷却して上記バランスバーのより大きい熱膨張率により上記第１及び第２の連結リングと上記流管とに対する半径方向の圧縮力を生ずるようにすることと、の各ステップからなることである。
【００５１】
さらに他の面は、上記バランスバーが上記第１及び第２の連結リングより大きい熱膨張率を有し、上記第１及び第２の連結リングが上記流管より大きい熱膨張率を有し、上記接合するステップがろう接するステップを含み、該ろう接のステップの際に上記バランスバーの第１及び第２の端側部分を上記バランスバーの軸方向中心に向かって軸方向に移動させるステップをさらに含むことである。
【００５２】
さらに他の面は、上記バランスバーが１対の軸方向に分離した部分からなり、
上記第１の連結リングの中心の開口に上記流管の第１の端部を通すことと、
上記第２の連結リングの中心の開口に上記流管の第２の端部を通すことと、
上記第１及び第２の連結リングを上記流管に取り付けることと、上記第１のバランスバーの部分に上記流管の第１の端部及び上記第２の連結リングを通すことと、上記第２のバランスバーの部分に上記流管の第２の部分及び上記第２の連結リングを通すことと、上記流管及びバランスバーの部分に近接した上記第１及び第２の連結リングの軸方向末端に近接してろう接材料を配置することと、上記バランスバーの部分にそれらを上記流管及びバランスバーの軸方向中心に向かって押し付ける力を加えることと、上記バランスバーの部分と、上記連結リングと、上記流管とを、上記バランスバーの端側部分が上記流管及びバランスバーの軸方向中心に向かって軸方向内方に移動できるように半径方向に膨張させる作用を有するろう接温度まで加熱することと、上記ろう接された面を冷却して上記バランスバーのより大きい熱膨張率により上記第１及び第２の連結リングと上記流管とに対する半径方向の圧縮力が生ずるようにすることと、の各ステップをさらに含むことである。
【００５３】
さらに他の面は、上記コリオリ式流量計を組立てる方法であって、上記筒状のバランスバーの中心の開口に上記流管を通すことと、上記バランスバーの軸方向端側部分が上記連結リング手段と同軸で少なくともその一部を取り囲むように上記連結リング手段を位置決めすることと、上記流管が上記連結リング手段の中心の開口を通り抜け上記バランスバーと同軸になるように上記流管を位置決めすることと、上記連結リング手段の軸方向の内側周面を上記流管に連結することと、
上記バランスバーの端側部分の上記テーパ状の内側周面を上記連結リング手段の上記テーパ状の外側周面に接合することと、
の各ステップを含み、上記連結リング手段の外側周面が上記流管の軸方向中心に対して減少する半径を有するように第１の方向にテーパ状になり、上記バランスバーの軸方向端側部分の内側周面が上記連結リング手段のテーパ部に組み合わせられるテーパ部を有するようにしたことである。
【００５４】
本発明の上述した利点及び特徴は、図面を参照して以下の詳細な説明からよりよく理解されよう。
【００５５】
［図１及び図２の説明］図１はバランスバー１０２及び流管１０１を収容するケース１０６を有する従来の流量計１００の断面を示している。流管１０１の端部はケース端部１０７及び１０８を超えて物質の流れが測定される管路に流量計１００が連結されるようにするフランジ（図示せず）まで突出している。流量計電子回路１２５は導線１２２、１２３及び１２４により流量計１００に接続されてその動作を制御しピックオフ（速度検出器）ＬＰＯ及びＲＰＯからの出力信号を受け取る。流量計電子回路は受け取った情報を処理し物質の流れを表す出力情報を導線１２６を介して図示されない利用回路に伝送する。流量計電子回路は線路１２３を介して駆動源Ｄに信号を供給し、駆動源Ｄは周知の方法で流管１０１及びバランスバー１０２を位相が逆になるように振動させる。物質の流れを有する流管１０１の振動により流管１０１にコリオリ応答が生ずる。コリオリ応答の振幅は物質の流れについて示すものであり、ピックオフＬＰＯ及びＲＰＯにより検出される。ピックオフＬＰＯ及びＲＰＯは線路１２２及び１２４を介して出力信号を流量計電子回路１２５に伝送し、流量計電子回路１２５は２つのピックオフの出力信号間の位相差を決定する。この位相差は流量に比例する。
【００５６】
図２は図１の直線２−２上にとった従来の流量計の端側断面図である。ケース１０６は筒状のバランスバー１０２を取り囲み、バランスバー１０２は流管１０１を取り囲む。連結リング１０３は流管１０１が通り抜ける中心部を有する環状の要素である。連結リング１０３の外側の周面はバランスバー１０２の内側部分に連結されている。連結リング１０４は連結リング１０３と同様である。
【００５７】
［図３及び図４の説明］図３及び４はバランスバー１０２，連結リング１０３及び流管１０１の間のろう接作業に関しさらに詳細に示している。図３は連結リング１０３とバランスバー１０２との間隙３０１と、連結リング１０３と流管１０１との間隙３０２とを示している。これらの間隙は約０．００５ｃｍであり、これにはいくつかの理由がある。これらの要素を形成するために用いられる装置の公差は間隙が組立てを容易にすることを要する。間隙はまたろう接工程で液体のよう接材料を接合部に流し込むのに用いられる。これらの間隙は明確にするために誇大にされている。実際には人間の目でかろうじて識別できる程度である。
【００５８】
図３に示される間隙はバランスバー１０２、連結リング１０３及び流管１０１に関して同じ材料を有するコリオリ式流量計に当てはまる。このような材料がろう接温度まで加熱されると、全ての要素が同じ熱膨張率を有し同じ割合で膨張するので、間隙は実質的に同じ大きさのままとなる。ろう接を含めて流量計が受ける通常のどの温度でも間隙３０１及び３０２は０．００５ｃｍのままである。
【００５９】
この間隙はろう接工程に必要な大きさになっている。それゆえ、同じ材料で形成された図３の流量計はそのままろう接できる。
【００６０】
図４は、他の要素より高い膨張率となるバランスバーを有するコリオリ式流量計に関してろう接温度で存在する間隙を示すことを除いて図３と同様である。図４の流量計は、図３の場合と同様に、室温で０．００５ｃｍの間隙を有する。図４の流量計において、流管１０１及び連結リング１０３は熱膨張率が小さいチタンで形成されているものとする。バランスバー１０２はずっと大きい熱膨張率を有するステンレス鋼のような材料で形成されている。図４において、流管１０１及び連結リング１０３はともにチタンで形成され半径方向に等しい量だけ膨張するものとしているので、間隙３０２はその通常の幅０．００５ｃｍのままである。しかしながら、ステンレス鋼のバランスバー１０２はチタンの流管１０１及び連結リング１０３よりずっと大きく半径方向に膨張する。これによりバランスバー１０２のより大きい熱膨張のために間隙３０１が増大する。図４に示されるように、間隙３０１はろう接の際に０．０２３ｃｍまで大きくなるであろう。０．０２３ｃｍの間隙では、毛管吸引力がろう接材料を間隙３０１内に吸引し保持するのに十分には強くないので、ろう接作業には適当でない。ろう接材料はそのようにならずに不均一に流れて流管あるいはバランスバーを流下するであろう。これによりろう接されない面の部分が残り、欠陥性のろう接接合部となる。
【００６１】
［図５、６及び７の説明］図５及び６は、本発明の考えられる第１の実施例によるコリオリ式流量計の構造を示している。この構造によりテーパ状のチタンの連結リング５０３がチタンの流管１０１と、ずっと大きい熱膨張率を有するステンレス鋼のような材料で形成されたバランスバー５０２とにろう接されるようになる。流管１０１及び連結リング５０３はチタンあるいは小さい熱膨張率を有する他の材料で形成されるのがよい。流管１０１は図３及び４に示される流管１０１に対比される。バランスバー５０２はステンレス鋼あるいは比較的大きい熱膨張率を有する他の材料で形成されるのが好ましい。バランスバー５０２の面５０５はテーパ状であり、バランスバー５０２の内面と連結リング１０３の外面との間の１つの部材の接合部５１０からなる。この点を除けば、他の点ではバランスバー５０２は図３及び４のバランスバー５０２と同様である。チタンの連結リング５０３はバランスバー５０２の上側部分の内側の面５０５におけるテーパ部と組み合わせられるように内方にテーパ状になった外側の周面を有する。バランスバー５０２は図１７のコリオリ式流量計に示されるような一体的な構造でも、あるいは図１２及び１３に示されるコリオリ式流量計の要素１２４０に対比されるばね構造によって分離された複数の部分を有するバランスバーの一部としてもよい。
【００６２】
図５はこれらの要素の室温での状態を示す。連結リング５０３は流管１０１とバランスバー５０２との間に示されるように下方に挿入されている。連結リング５０３のテーパ状の面５１２により連結リングはその下側の面が、連結リング５０３の面５１２がバランスバー５０２のテーパ状の内側の面５０６に的確に係合する位置にくるまで、下方に挿入されるようになる。加熱する前には連結リング５０３の端面５０７はバランスバー５０２の端面５０９の上方にある。また連結リング５０３の下側の端面５０４は、連結リングの外側のろう接面５１２がバランスバーの内側のろう接面５０５に十分に係合するように連結リング５０３の面５０４がろう接温度で移動しなければならない位置を表す位置５０８から間隔をおいている。参照番号５１０は連結リングの外側の面５１２とバランスバー５０２の端部のテーパ状の内側の面５０５との接合部を表す。流管１０１と連結リング５０３との実際の間隔は図３及び４の間隙３０１により誇張された形で示されるように約０．００５ｃｍである。連結リング５０３とバランスバー５０２との間隙は、バランスバー５０２がこの面上に連結リング５０３を支持するので、無視できる程度である。間隙が減少すると毛管力が増大するので、ろう接材料が容易に無視できる程度の間隙内に引き込まれる。図５及び６に関して、連結リングの内側の面と流管の外側の面との０．００５ｃｍの間隔は人間の目では見えない。しかしながら、それにより実際にろう接工程の際にろう接材料５０６が溶解し流れて連結リング５０３の内側の面を流管１０１の外側の面５０１に接合するようになる。
【００６３】
図６は、温度が約８００°Ｃまで上昇した時に図５の要素がろう接作業を受ける時の状態を示している。温度が上昇すると、ステンレス鋼のバランスバー５０２はチタンの連結リング５０３及び流管１０１よりずっと大きく半径方向に膨張する。この膨張はバランスバー５０２を連結リング５０３及び流管１０１から半径方向に引き離そうとするものである。しかしながら、バランスバー５０２が半径方向に膨張すると、テーパ状の連結リング５０３は接触を維持するために図６で下方に移動する。この連結リング５０３の下方への移動は、組立体が必要なろう接温度に達する際に図６に示される位置をとるまで続く。ろう接温度で５０１における間隙により０．００５ｃｍの半径方向のクリアランスが維持されており、５０２における間隙は無視できる程度であるが、これはバランスバーが依然として連結リングを支持しているためである。ろう接材料５０６はろう接温度で融解し、接合部５０１及び５１０において間隙内に引き込まれる。ろう接材料は非常に強い毛管吸引力のために無視できる程度の間隙５１０内に入り込む。それから流量計が冷却され、ろう接炉から取り出される。ここで連結リング５０３がろう接材料により流管１０１及びバランスバー５０２に接合される。
【００６４】
図７は、ろう接及び冷却の工程の後の流量計の要素の誇張した状態を示すこと以外は図６と同様である。ろう接の後にこれらの要素を冷却するとステンレス鋼のバランスバーがチタンの流管及び連結リングより収縮しようとするのでバランスバー５０２が連結リング５０３及び流管１０１に大きい半径方向の力を加えるようになる。この力により流管１０１が点線７０３に沿って内方に変形しバランスバー５０２の端側のテーパ状部分が図７に点線７０２及び７０４で示されるように外方に撓む。これらの変形は図７において誇張されている。実際には変形はわずかであり流量計の動作精度あるいは信頼性に悪影響を与えることはない。
【００６５】
［図８及び９の説明］図８及び９はバランスバー８０２、流管１０１、バランスバーと流管との間にある連結リング８０３の部分的断面図である。図８の構造はバランスバー８０２の内面に段部要素８０８を付加したことを除いて図５〜７と同様である。
【００６６】
図８はろう接する前のこれらの要素の室温での状態を示している。図９は高温のろう接作業及びその後の冷却の際のこれらの要素の状態を表している。流管１０１及び連結リング８０３はチタン製であり、同じ熱膨張率を有している。バランスバー８０２はステンレス鋼のようなより高い熱膨張率を有する材料からなる。連結リング８０３及びバランスバー８０２は８０５におけるそれらの接合部に沿って組み合わせられるテーパ部を有している。要素８０１は連結リングと流管との接合部である。
【００６７】
図８はろう接する前のこれらの要素の室温での状態を表している。テーパ状の連結リング８０３は連結リングの上面８０７がバランスバーの端面８０９より上方にある図示の位置まで図８で下方に延びている。また、連結リングの底面８０４はバランスバー８０２の内面に加工された段部８０８より上方にある。段部８０８は連結リング８０３が図８に示される位置から下方に移動し得る限界を規定する。接合部８０１は約０．０５ｃｍの半径方向の幅を有する間隙を規定する。バランスバー８０２は連結リング８０３を支持するので、連結リング８０３とバランスバー８０２との間の接合部８０５における間隙は無視し得る程度である。要素８１５は連結リング８０３のテーパ状の外側周面である。要素８１６はバランスバー８０２の端側部分のテーパ状の内側周面である。
【００６８】
図９は高温のろう接作業の際のこれらの要素の状態を示している。これらの要素の加熱によりステンレス鋼のバランスバー８０２がチタンの連結リング８０３及びチタンの流管１０１より大きく外方に膨張するようになる。このステンレス鋼のバランスバー８０２の膨張によりテーパ状の連結リング８０３はその底面８０４が段部８０８に係合するまで下方に移動できるようになる。連結リングの下方への移動が段部８０８により停止した後に、バランスバーは最高のろう接温度で０．００５ｃｍ程度の最適な間隙が形成されるまで温度とともに膨張し続ける。ろう接材料８０６が融解し、下方に引き込まれて接合部８０２及び８０１の全体を満たす。ろう接作業後にこの構造体が室温まで冷却される。図９のコリオリ式流量計は図７の流量計に関して示したのと同じ応力を受け、流管の内部の同じ小さい変形７０３を有し、図７に示されるのと同じ応力による撓み７０２及び７０４を有する。これらの応力はあらゆる点で図７に示されるたものに対応するので図８及び９の実施例についての別個の図には示されていない。図８及び９の要素を具体化した部分的に組立られたコリオリ式流量計が、バランスバーの内側の面に段部８０８がないことを除いて図１７に示されている。所望であれば、図１７のバランスバーは内側の面に段部８０８を含むようにされよう。
【００６９】
［図１０及び１１の説明］テーパ状の連結リング１００３はチタンの流管の低い熱膨張率とステンレス鋼の高い熱膨張率との間になる膨張率を有する材料で形成することができる。このような材料は軟鋼、ハステロイあるいは段階４３０のステンレス鋼のようなオーステナイトステンレス鋼とすることができよう。中間の膨張率を有する連結リングを用いると、各ろう接接合部での熱膨張率の差がより低くなるので、有利である。このためにろう接後の組立体における残留応力がより低くなる。
【００７０】
図１０及び１１は中間の熱膨張率を有する材料からなる連結リングを有する本発明の実施例を示している。この第３の実施例は流管１０１、流管を取り囲む筒状のリング１００７と称する付加的要素、テーパ状の連結リング１０２０及びバランスバー１００２からなる。流管１０１及び筒状リング１００７はともにチタンで形成され、同じ熱膨張率を有する。連結リング１００３は４３０合金のステンレス鋼で形成され、チタンの流管１０１及び筒状リング１００７より高く３０４合金のステンレス鋼で形成されるバランスバー１００２より低い膨張率を有する。この第３の実施例は図７及び８の第２の実施例と同様にバランスバー１００２と連結リング１０２０との間の膨張率の差を補償する。しかしながらこの第３の実施例は、連結リングの材料が流管１０１より大きい割合で膨張するという点で前出の実施例とは異なる。
【００７１】
連結リング１０２０と流管１０１との膨張率差は連結リング１０２０とバランスバー１００２との膨張率差と同様に扱われる。連結リング１００３の内面１００８はテーパ部を有する。流管１０１の外面がテーパ部を有する場合管の壁部を過度に薄くせざるを得ないので、付加的な部分である筒状リング１００７が必要となる。筒状リングはチタンであり、流管と同じ割合で膨張する。それゆえ筒状リングと流管との間の間隙は０．００５ｃｍに設定される。チタンの筒状リング１００７は連結リング１００３の内側のテーパ部の直径に一致したテーパ状の外径を有している。連結リング１００３はまたバランスバー１００２のテーパ状の内径に一致するテーパ状の外径を有する。連結リング１００３の内側及び外側のテーパ部は膨張率の差に関係する。バランスバーと連結リングとの膨張率の差が連結リングと流管との膨張率の差より大きければ、外側のテーパ部は内側のテーパ部より大きい角度を有するであろう。内側及び外側のテーパの角度は両方の間隙が連結リングの同じ軸方向の移動によって決定されることに関係する。チタンの筒状リング１００７及び４３０ステンレス鋼の連結リングを設けるのは、チタンの流管１０１と３０４ステンレス鋼のバランスバー１００２との熱膨張の差により生ずる応力を分担する他の要素を与えるという点で有利である。
【００７２】
図１０は連結リング１００３の上面１０２０がバランスバー１００２の面１０１６の上方にあるこれらの要素の冷間の状態を表している。同様に、連結リング１００３の底面１１１２は段部１１１１から間隔をおいている。筒状リング１００７の底面１００９は段部１１１１上にある。ろう接材料要素１００６はろう接材料が融解されるろう接作業の準備として接合部１００１、１００８及び１００４の近くに配置される。
【００７３】
図１１はろう接温度でのこれらの要素の状態と、その後のろう接要素が室温に戻された状態とを表している。図１でわかるように、バランスバーはろう接作業の際に半径方向外方に膨張して連結の外側に連結リング１００３が下降できるだけの余地を与える。同時に連結リングが外方に膨張して（より少ない量であるが）底面１１１２が段部１１１１に係合するまで連結リングが下降できる余地を内側に与える。段部１１１１及びテーパ部は、ろう接温度でろう接される材料についてろう接間隙がともに最適となるようにされる。
【００７４】
［図１２の説明］図１２はろう接作業の前の図１０及び１１に要素に相当する要素を有する室温での流量計１２００の状態を示している。図１０及び１１のバランスバー１００２は図１２のバランスバー部分１２Ａ及び１２Ｂに対応する。図１２は流量計が配置される台部１２５２とろう接する前に流量計の上部に配置される重錘１２５１からなるろう接固定部を示している。重錘１２５１はろう接作業の際に上側のテーパ状の連結リング１００３をバランスバー部分１００２Ｂに対して下方に押圧するのに必要な力を与える。流管１０１、チタンの筒状リング１００７、連結リング１００３及びバランスバー１００２の端側部分は図１０及び１１の同様の番号を付した要素に対応する。連結リング１００３及びこれに対応するろう接の要素はバランスバー部分１００２Ｂの上側端部に示されている。他の組の同様の番号を付した要素がバランスバー部分１００２Ａの底部に示されている。
【００７５】
流管１０１の下側端部１１１は台部１２５２における開口内に延びている。流管１０１の上側端部１１２は重錘１２５１における中心の開口内に挿入されている。重錘１２５１はろう接作業の際に必要な下向きの力を与えてバランスバー１００２の半径方向の膨張により与えられる空間内に上側の連結リング１００３を押し込む。上側のテーパ状の連結リング１００３は底面が段部１１１１に係合するまで下方に移動する。重錘１２５１と流量計組立体１２００の重量とにより与えられる下向きの力によってバランスバー部分１００２Ａの半径方向の膨張により与えられる空間内に下側の連結リング１００３が押し込まれて下側の連結リング１００３の端部がバランスバー部分１００２Ａ内の段部１１１１に確実に係合する。バランスバー部分１００２Ｂはろう接固定部１２６０の部分により端部１２３６において支持されている。
【００７６】
別個のバランスバー部分１００２Ａ及び１００２Ｂはバランスバー部分１００２Ｂの下端部１２３６とバランスバー部分１００２Ａの上端部１２３７との中間のばね構造１２４０によって分離されている。このばね構造は軸方向に屈撓してバランスバー部分１００２Ａ及び１００２Ｂの間のろう接の際に生ずる軸方向の膨張に適合する。ばね構造１２４０及びその支持要素はバランスバー部分１００２Ａ及び１００２Ｂの内側の軸方向末端部１２３６及び１２３７の延長部からなる支持バー１２４２を含む。このばね構造１２４０はさらにばね要素１２３８を含み、その各々は支持バー１２４２に取り付けられた内側端部と図１３に示される駆動源Ｄ及びこれに組み合わせられるコイルを支持する構造１２４１及び１２４１Ａに取り付けられた外側端部とを有する。構造１２４１Ａはさらに図１３の駆動源Ｄの質量を動的に釣り合わせるために用いられる重錘１２４０Ａ（図１３）を支持している。孔１２６１及び１２６２が図１３のピックオフＲＰＯ及びＬＰＯを受け入れる。
【００７７】
［図１３の説明］図１３にろう接作業の後の図１２の流量計１２００に取り付けられた要素が示されている。これらの要素はコイル１２４４及びマグネット１２４６を有する駆動源ＤとコイルＣ及びマグネットを有する左側のピックオフＬＰＯ及び右側のピックオフＲＰＯとを含む。またこの時に導線１２５２及び１２５４によりピックオフＬＰＯ及びＲＰＯに、導線１２５３により流管及びバランスバーを位相が逆になるように駆動する駆動源Ｄに連結された流量計電子回路１２５１が流量計１２００に接続されている。ピックオフＬＰＯ及びＲＰＯにより生ずる出力信号は導線１２５２及び１２５４を介して流量計電子回路１２５６に送られ、流量計電子回路１２５６はこの信号を処理して、線路１２５５を介して利用回路（図示せず）に供給される物質の流れの情報を生成する。流量計のケース及びフランジも図示されていない。
【００７８】
［図１４、１５及び１６の説明］図１４及び１５は、連結リング１４０３の外側の面とバランスバー部分１４０２Ａ及び１４０２Ｂの内側の面とをなす接合部１４０４のテーパ部の傾斜が図５〜１３の実施例に示されるのとは逆になった、本発明の他の実施例を示している。図１４は流管１０１と、これを取り囲み上側部分１４０２及び下側部分１４０２Ｂを有するバランスバーとを示している。図１４はまたバランスバー部分１４０２Ａに取り囲まれた上側連結リング１４０３とバランスバー部分１４０２Ｂに取り囲まれた下側連結リング１４０３とを有する２つの連結リング１４０３を示している。要素１４０４は連結リング１４０３のテーパ状の外側の周面と、各々のバランスバー部分のテーパ状の内側の周面との接合部である。各々のバランスバー部分１４０２の軸方向外側の端部は流管１０１が通り抜ける円形の開口１４１３を含む。この開口の内側の半径方向の面は要素１４１３である。空所１４１１は連結リング１４０３の軸方向外側の末端と空所１４１３の面１４１２の軸方向内側の末端との間の空間をなしている。
【００７９】
図１４はろう接工程の開始前のバランスバー部分、流管及び連結リングの状態を表している。要素１４０６は連結リング１４０３とバランスバー部分とに共通な面の接合部１４０４と、連結リング１４０３の周面と流管１０１の外側の面とに共通な接合部１４１７とにおいて配置されたろう接材料である。各々の直角の要素１４０７は一方の脚部が流管１０１の外側の面に溶接され、他方の脚部が連結リング１４０３の軸方向末端部１４１８を支持している。
【００８０】
図１４はろう接作業の開始前の説明した要素の初期室温状態を示している。上側の連結リング１４０３をバランスバー部分１４０２Ａの下側の開いた端部内に挿入することによりろう接の前に要素が組み立てられる。連結リング１４０３はまた下側のバランスバー部分１４０２Ｂの開いた端部１４１８内に挿入される。それから流管１０１の上側の端部１１１は上側のバランスバー部分１４０２Ａの中心開口内に挿入される。流管１０１はさらに、直角の要素１４０７の水平脚部が上側の連結リング１４０３の底面１４１８に係合するまで、上側の連結リング１４０３の中心を通って挿入される。水平脚部はバランスバー部分１４０２Ａを支持する連結リング１４０３の重量を支持する。この時空所１４１１はそのままであり、上側の連結リング１４０３の上面１４１４はバランスバー部分１４０２Ａの環状面１４１２の下側端部１４１６から間隔をおいている。上側の組立体全体は直角要素１４０７を介して流管により支持される。
【００８１】
図１４の下側部分に示される要素は同様に組み立てられる。下側の連結リング１４０３は下側のバランスバー部分１４０２Ｂの中心開口内に挿入され、図１４の下側部分に示される位置まで下方に押し付けられる。バランスバー部分１４０２Ｂとその連結リング１４０３とは流管１０１の下側部分１１２を受け入れて直角要素１４０７の水平脚部が下側の連結リング要素１４０３の面１４１８に当接する。直角要素により加えられる力は上側の組立体及び流管の重量によるものである。この重量により下側の連結リング１４０３が図１４に示される位置まで下方に押し付けられる。下側のバランスバー部分は図１２の場合と同様に固定部１２５２により支持される。この時、下側の連結リング１４０３の端面１４１４はバランスバー部分１４０２Ｂの中心開口１４１３の面１４１２の端部１４１６から間隔をおいているので、空所１４１１が残存する。それからろう接材料１４０６が接合部１４０４及び１４１７の軸方向外側の末端部に供給される。それから図１４の構造体はろう接作業がなされる。
【００８２】
図１５はろう接作業の後の流量計の要素の状態を示している。ろう接作業の際に、構造体は約８００°Ｃに加熱される。これによりステンレス鋼のバランスバー部分１２０２Ａ及び１２０２Ｂが半径方向にチタンの流管１０１及び連結リング１４０３より大きく膨張する。この膨張の差により上側の組立体の重量によって加わる力に応じてバランスバー部分１４０２が相互に軸方向に移動できるようになる。バランスバー部分１４０２は図１５に示される位置まで移動する。この時に、連結リング１４０３の軸方向の端面１４１４が面１４１２の軸方向内側末端及びバランスバー部分の軸方向外側端部に形成された切欠きに係合する。
【００８３】
バランスバー部分１４０２Ａを軸方向内側に移動させるのに必要な付加的な力は例えば図１２の要素１２５１と同様に重錘等の適当な手段により与えられよう。この重錘はバランスバー部分１４０２Ａの上面１４０９に載置されるようにして流管１０１の上方に配置されよう。この重錘は直角要素により上側の連結リング要素１４０３の下面１４１８に加わる上向きの力に抗してバランスバー部分１４０２Ａを下方に押し付ける。
【００８４】
必要な力は、図１２の要素１２５２のような台部に流管の下端部１１２を配置しバランスバー部分１４０２Ａの上側端面１４０９に下向きの力を加えることによって、図１５に示される下側要素に加えられよう。上側の直角要素１４０７に生ずる下向きの力により流管１０１に下向きに力が押し付けられて下側要素１４０７の水平面が下側の連結リング１４０３を図１５に示される位置まで下方に押し付ける。
【００８５】
図１６は流量計電子回路１２５１、ばね構造１２３８及びそれに付随する要素を備えた図１４及び１５の流量計を示す。ろう接の後にこのばね構造とマグネット及びコイルがバランスバー１４０２Ａ及び１４０２Ｂに取り付けられる。ばね構造１２４０及び流量計電子回路１２５１は図１３の実施例に関して前述したのと同じ作用を行う。
【００８６】
［図１７の説明］図１７は図５〜９の要素と図１２の重錘１２５１及び台部１２５２とを備えたコリオリ式流量計を示している。かくして図１７のバランスバー１００２は図１０〜１６のコリオリ式流量計の部分構造によるバランスバーとは異なる単一の一体的ユニットである。図１７のコリオリ式流量計のバランスバーは図８または９に示されるような段部要素８０８を含んでもよく、あるいは所望であれば段部要素がなくてもよい。図１７の構造体は、図１２のばね構造体１２４０が図１７から削除されていることのほかは、図１２と場合と同様である。また、図１２の部分構造によるバランスバー１００２Ａ及び１００２Ｂは図１７の単一な一体的バランスバー５０２に置き換えられている。単一の一体的バランスバーはバランスバー５０２の端部とともに用いられ、流管１０１はろう接作業の際に局所的な加熱を受ける。図１２に示されるような部分構造によるバランスバーは、流量計構造体の全体がろう接の際に加熱される用途に用いるのに有利である。このような場合、中心のばね構造１２４０は流管と部分構造によるバランスバーの膨張率差に伴う応力を減少させることが必要である。
【００８７】
本発明は、好ましい実施例の説明に限定されることはなく、他の変形、変更を包含することがわかるであろう。例えば、本発明は直管の単管型コリオリ式流量計の部分をなすものとして説明したが、本発明はそのように限定されることはなく、不規則な形状、あるいは曲線形状の単管型あるいは複管型の流量計を含む他の型のコリオリ式流量計に用いられよう。本発明は流管及び連結リングがチタン製でありバランスバーがステンレス鋼製であるものに関して説明した。本発明はまたバランスバーの熱膨張率が流管及び連結リング及び／または筒状リング等の他の要素と異なる他の材料を用いて実施されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の単管型のコリオリ式流量計の断面図である。
【図２】 図１のコリオリ式流量計の端面図である。
【図３】 図１及び２の従来のコリオリ式流量計の流管、連結リング及びバランスバーの部分的断面図である。
【図４】 図１及び２の従来のコリオリ式流量計の流管、連結リング及びバランスバーの部分的断面図である。
【図５】 本発明で考えられる実施例によるバランスバー、連結リング及び流管の部分的断面図である。
【図６】 本発明で考えられる実施例によるバランスバー、連結リング及び流管の部分的断面図である。
【図７】 本発明で考えられる実施例によるバランスバー、連結リング及び流管の部分的断面図である。
【図８】 本発明で考えられる第２の実施例による流管、連結リング及びバランスバーの部分的断面図である。
【図９】 本発明で考えられる第２の実施例による流管、連結リング及びバランスバーの部分的断面図である。
【図１０】 本発明で考えられるさらに他の実施例による流管、筒状リング、連結リング及びバランスバーの部分的断面図である。
【図１１】 本発明で考えられるさらに他の実施例による流管、筒状リング、連結リング及びバランスバーの部分的断面図である。
【図１２】 ろう接炉内に挿入される前に部分的に組み立てられた流量計が固定される状態の詳細を示す図である。
【図１３】 部分的に組み立てられた後の図１２の流量計の詳細を示す図である。
【図１４】 さらに他の実施例からなる流量計の詳細を示す図である。
【図１５】 さらに他の実施例からなる流量計の詳細を示す図である。
【図１６】 さらに他の実施例からなる流量計の詳細を示す図である。
【図１７】 図５〜７の要素を具体化したコリオリ式流量計を示す図である。

Claims (32)

1. 流管（１０１）と、
   該流管（１０１）が通り抜ける中心の開口を有する連結リング手段（５０３，１００３，１４０３）と、
   上記流管と同軸でその軸方向部分を取り囲む筒状のバランスバー（５０２，１４０２Ａ，１４０２Ｂ）と、
   上記連結リング手段の少なくとも一部分と同軸で且つ該一部分を取り囲んでなる上記バランスバーの軸方向端側部分（５０９）と、
   上記流管（１０１）の外側周面に連結されてなる上記連結リング手段の内側周面（５０１，１４１７）と、
   からなり、
   上記筒状のバランスバーは、その熱膨張率が上記流管（１０１）及び上記連結リング手段（５０３、１００３、１４０３）よりも大きい材料からなり、
   上記連結リング手段の外側周面（５１２，１４０４）が上記流管（１０１）の軸方向中心に対して第１の方向に半径が減少するテーパ状にしてなり、
   上記バランスバーの上記端側部分の内側周面（５０１，１４０４）が上記連結リング手段の上記テーパに組み合わせられるテーパを有してなり、
   上記バランスバーの上記端側部分のテーパ状の内側周面がろう接材料（８０６）により上記連結リング手段のテーパ状の外側周面に取り付けられていること、
   を特徴とするコリオリ式流量計。
2. 上記連結リング手段が、
   第１の連結リング（５０３，１４０３）及び第２の連結リング（５０３，１４０３）と、
   上記バランスバーの第１の端側部分のテーパ状の内側周面にろう接された上記第１の連結リングのテーパ状の外側周面（１４０４，５１０）と、
   上記バランスバーの第２の端側部分の上記テーパ状の内側周面にろう接された上記第２の連結リングのテーパ状の外側周面（１４０４，５１０）と、
   からなることを特徴とする請求項１に記載のコリオリ式流量計。
3. 上記第１の方向が上記流管の軸方向中心に向かって半径が減少するテーパ部（５１０）を画定することを特徴とする請求項２に記載のコリオリ式流量計。
4. 上記第１の方向が上記流管の軸方向中心に向かって半径が増大するテーパ部（１４０４）を画定することを特徴とする請求項２に記載のコリオリ式流量計。
5. 上記バランスバーが上記流管と上記バランスバーとの間の膨張率の差に適合するようにばね手段（１２４０）によって相互に連結された軸方向の端側部分（１２３６，１２３７）を有する第１のバランスバー部分（１００２Ａ）及び第２のバランスバー部分（１００２Ｂ）からなることを特徴とする請求項２に記載のコリオリ式流量計。
6. 上記バランスバーが一体的な細長い部材（５０２）からなることを特徴とする請求項２に記載のコリオリ式流量計。
7. 上記流管（５０１）の外側周面がろう接材料（５０６）により上記第１及び第２の連結リング（５０３）の内側周面に取り付けられたことを特徴とする請求項２に記載のコリオリ式流量計。
8. 上記第１及び第２の連結リングが上記流管に等しい熱膨張率を有することを特徴とする請求項２に記載のコリオリ式流量計。
9. 上記第１及び第２の連結リングが上記バランスバーに軸方向に挿入され得る量を制限するように上記第１及び第２の連結リング（８０３）の軸方向内側端部（８０４）に係合する上記バランスバーの内側のテーパ状周面（８０５）における段部（８０８）を含むことを特徴とする請求項２に記載のコリオリ式流量計。
10. 上記流管と同軸でこれを取り囲む第１及び第２の環状筒体リング（１００７）を含み、
    上記流管（１００４）の外側周面がろう接材料（１００６）により上記第１及び第２の環状筒体リングの内側の周面に取り付けられてなること、
    上記第１及び第２の環状筒体リングの各々の外側周面（１００８）が上記流管の軸方向中心に向かって半径が減少するようなテーパ状にしてなること、
    上記第１及び第２の連結リングの内側周面が上記第１及び第２の環状筒体リングの各々のテーパ部（１００８）が上記バランスバーの軸方向中心に向かって半径方向に増大する直径を有するテーパ状をなしていること、
    上記第１及び第２の連結リングの内側周面がろう接材料によって上記第１及び第２の環状筒体リングの外側周面に取り付けられてなること、
    を特徴とする請求項２に記載のコリオリ式流量計。
11. 上記第１及び第２の連結リングが上記バランスバー内に軸方向に挿入され得る量を制限するように上記第１及び第２の連結リングの軸方向内側端部（１１１２）に係合する上記バランスバーの内側の周面における段部（１１１１）を含むことを特徴とする請求項１０に記載のコリオリ式流量計。
12. 上記第１及び第２の連結リングが上記第１及び第２環状筒体リング及び上記流管より大きい熱膨張率を有することを特徴とする請求項１０に記載のコリオリ式流量計。
13. 流管と、連結リングと、筒状のバランスバーとを有するコリオリ式流量計を組立てる方法であって、
    上記筒状バランスバーの中心開口に上記流管を通すステップと、
    上記バランスバーの軸方向の端側部分が上記連結リング手段と同軸で少なくともその一部を取り囲むように上記連結リングを位置決めするステップと、
    上記流管が上記連結リングの中心開口を通り抜け上記バランスバーと同軸になるように上記流管を位置決めするステップと、
    上記流管と上記連結リングと上記バランスバーとの間の接合部にろう接材料を付与するステップと、
    からなり、
    上記筒状バランスバーが上記流管及び上記連結リングよりも大きい熱膨張率を有し、上記連結リング手段の外側周面が上記流管の軸方向中心に対して半径が減少するように第１の方向にテーパ状になり、上記バランスバーの軸方向端側部分の内側周面が上記連結リング手段のテーパ部に組み合わせられるテーパ部を有し、
    上記バランスバーの上記テーパ状の表面が上記連結リングと上記バランスバーとの間に所期の間隙を保持するように上記第１及び第２の連結リングを上記流管及び上記バランスバーに対して軸方向に運動させるステップと、
    上記バランスバーの端側部分の上記テーパ状の内側の周面を上記連結リング手段の上記テーパ状の外側の周面にろう接するステップと、
    を含むことを特徴とするコリオリ式流量計を組立てる方法。
14. 上記連結リング手段が第１の連結リング及び第２の連結リングからなることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 上記ろう接するステップがバランスバーの上記第１及び第２の端側部分の上記テーパ状の内側の周面を上記第１及び第２の連結リングの上記テーパ状の外側の周面にろう接するステップからなることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 上記第１の方向が上記流管の中心に向かって半径が減少するテーパ部を画定することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 上記ろう接するステップが、
    上記バランスバーの上記第１及び第２の端側部分のテーパ状の内側の周面を上記第１及び第２の連結リングのテーパ状の外側の周面にろう接するステップと、
    該ろう接するステップの際に上記第１及び第２の連結リングを上記バランスバーの軸方向中心に向かって軸方向に移動させるステップと、
    次に上記バランスバーのより大きい熱膨張率により上記第１及び第２の連結リングと上記流管とに対する半径方向の圧縮力が生ずるように上記ろう接面を冷却するステップと、
    からなることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
18. 上記流管の上記外側の周面を上記第１及び第２の連結リングの上記内側の周面にろう接するステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
19. 上記第１及び第２の連結リングが上記流管に等しい熱膨張率を有し、上記ろう接するステップが上記流管の上記外側周面を上記第１及び第２の連結リングの上記内側周面にろう接することと、該ろう接するステップの際に上記第１及び第２の連結リングを上記バランスバーの軸方向中心に向かって軸方向に移動させることと、の各ステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
20. 上記第１及び第２の連結リングが上記バランスバー内に軸方向に挿入される量を制限するように上記第１及び第２の連結リングの軸方向内側端部に係合する上記バランスバーの上記内側のテーパ状周面における段部を形成するステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. 第１及び第２の環状筒体により上記流管が上記第１及び第２の連結リングと連結され、
    上記流管の上記外側の周面を上記第１及び第２の環状筒体リングの各々の内側の周面に接合することと、
    上記第１及び第２の連結リングの上記テーパ状の内側の周面を上記第１及び第２の環状筒体リングの上記テーパ状の外側の周面にろう接することとの各ステップをさらに含み、
    上記第１及び第２の環状筒体リングの外側周面が上記流管の軸方向中心に向かって軸方向に半径が増大するようにテーパ状になされており、上記第１及び第２の連結リングの内側周面が上記第１及び第２の環状筒体のテーパ部に組み合わせられ上記バランスバーの軸方向中間部分に向かって増大する半径を有するテーパ部を有することと、
    上記第１及び第２の連結リングを上記第１及び第２の管状筒体リングの上記テーパ状をした外周面にろう接するステップと、
    を特徴とする請求項１４に記載の方法。
22. 上記ろう接するステップが、
    該ろう接するステップの際に上記第１及び第２の連結リングを上記バランスバーの軸方向中心に向かって軸方向に移動させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
23. 上記ろう接するステップの際に上記第１及び第２の連結リングが上記バランスバーに内に挿入され得る量を制限するように上記第１及び第２の連結リングの軸方向内側端部に係合する上記バランスバーの内側周面における段部を形成するステップを含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
24. 上記第１、及び第２の連結リングが上記第１及び第２の環状筒体リングの熱膨張率及び上記流管の熱膨張率より大きい熱膨張率を有し、上記ろう接するステップを含み、該ろう接するステップの際に上記第１及び第２の連結リングを上記バランスバーの軸方向中心に向かって軸方向に移動させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
25. 上記第１及び第２の連結リングと、上記第１及び第２の環状筒体リングと、上記バランスバーとが異なる熱膨張率を有し、上記ろう接するステップを含み、該ろう接するステップの際に上記第１及び第２の連結リングを上記バランスバーの軸方向中心に向かって軸方向に移動させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
26. 上記流管の第１の端部が台部の凹部内に入るように上記流管及びバランスバーを向けることと、
    上記第１及び第２の連結リングを上記流管と同軸状に少なくとも部分的に軸方向に上記バランスバーの第１及び第２の端部内に配置して上記連結リングの外側端部が上記バランスバーの端側端部より軸方向に突出するようにすることと、
    上記バランスバーと上記第１及び第２の連結リングとに共通な面の接合部と、上記連結リングと上記流管とに共通な面の接合部との軸方向末端に近接してろう接材料を配置することと、
    中心の凹部を有する重錘を上記流管の第２の端部に配置して上記重錘が上記連結リングにこれを上記バランスバーに係合するように軸方向に力を加え、その時に上記連結リングの外側端部が上記バランスバーの端部より軸方向に突出するようにすることと、
    上記バランスバーと、上記連結リングと、上記流管とを、上記連結リングが上記バランスバー内に軸方向内方に移動できるように上記バランスバーを半径方向に膨張させる作用を有するろう接温度まで加熱することと、
    上記ろう接された面を冷却して上記バランスバーのより大きい熱膨張率により上記第１及び第２の連結リングと上記流管とに対する半径方向の圧縮力が生ずるようにすることと、
    の各ステップをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
27. 上記バランスバーが第１及び第２の軸方向に分離した部分からなり、上記流管と上記バランスバー部分との間の熱膨張率の差に適合するように上記バランスバー部分の各々の軸方向内側端部の間にばね手段を連結するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
28. 上記第１の方向が上記流管の中心に向かって増大する半径を有するテーパ部を画定することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
29. 上記ろう接ステップが、
    上記バランスバーの第１及び第２の端側部分の上記テーパ状内側の周面を上記第１及び第２の連結リングの上記テーパ状の外側周面にろう接するステップと、
    該ろう接の際に上記バランスバーの第１及び第２の端側部分を上記バランスバーの軸方向中心に向かって軸方向に移動させるステップと、
    上記ろう接された面を冷却して上記バランスバーのより大きい熱膨張率により上記第１及び第２の連結リングと上記流管とに対する半径方向の圧縮力を生ずるようにするステップと、
    からなることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
30. 上記第１及び第２の連結リングが上記流管より大きい熱膨張率を有し、該ろう接のステップの際に上記バランスバーの第１及び第２の端側部分を上記バランスバーの軸方向中心に向かって軸方向に移動させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
31. 上記バランスバーが１対の軸方向に分離した部分からなり、
    上記第１の連結リングの中心の開口に上記流管の第１の端部を通すことと、
    上記第２の連結リングの中心の開口に上記流管の第２の端部を通すことと、
    上記第１及び第２の連結リングを上記流管に取り付けることと、
    上記第１のバランスバーの部分に上記流管の第１の端部及び上記第２の連結リングを通すことと、
    上記第２のバランスバーの部分に上記流管の第２の部分及び上記第２の連結リングを通すことと、
    上記流管及びバランスバーの部分に近接した上記第１及び第２の連結リングの軸方向末端に近接してろう接材料を配置することと、
    上記バランスバーの部分にそれらを上記流管及びバランスバーの軸方向中心に向かって押し付ける力を加えることと、
    上記バランスバーの部分と、上記連結リングと、上記流管とを、上記バランスバーの端側部分が上記流管及びバランスバーの軸方向中心に向かって軸方向内方に移動できるように半径方向に膨張させる作用を有するろう接温度まで加熱することと、
    上記ろう接された面を冷却して上記バランスバーのより大きい熱膨張率により上記第１及び第２の連結リングと上記流管とに対する半径方向の圧縮力が生ずるようにすることと、
    の各ステップをさらに含むことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
32. 請求項１に記載のコリオリ式流量計を組立てる方法であって、
    上記筒状のバランスバーの中心の開口に上記流管を通すステップと、
    上記バランスバーの軸方向端側部分が上記連結リング手段と同軸で少なくともその一部を取り囲むように上記連結リング手段を位置決めするステップと、
    上記流管が上記連結リング手段の中心の開口を通り抜け上記バランスバーと同軸になるように上記流管を位置決めするステップと、
    上記連結リング手段の軸方向内側の周面を上記流管に連結するステップと、
    上記バランスバーの端側部分の上記テーパ状の内側周面を上記連結リング手段の上記テーパ状の外側周面に接合するステップと、
    の各ステップを含み、
    上記連結リング手段の外側周面が上記流管の軸方向中心に対して減少する半径を有するように第１の方向にテーパ状になり、上記バランスバーの軸方向端側部分の内側周面が上記連結リング手段のテーパ部に組み合わせられるテーパ部を有すること、
    上記バランスバーの上記端側部分の上記テーパ状の内周面を上記連結リングの上記テーパ状の外周面にろう接するステップと、
    を特徴とするコリオリ式流量計を組み立てる方法。

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