JP6428239B2 - 電磁流量計 - Google Patents

Description

本発明は、電磁流量計に係り、特に、電磁流量計の測定管と接続先配管とに挟まれるアースリングの変形抑制技術に関する。

電磁誘導を利用して導電性の流体の流量を計測する電磁流量計は、堅牢で精度もよいことから工業的用途に広く用いられている。電磁流量計は、直交方向に磁界がかけられた測定管内に導電性の被測定流体を流し、発生した起電力を計測する。この起電力は、被測定流体の流速に比例するため、計測された起電力に基づいて被測定流体の体積流量を得ることができる。

電磁流量計では、起電力測定用の電極等が取り付けられた測定管をプラント等に設置された配管に接続して用いられる。図６は、電磁流量計と配管との接続形態を示す図である。なお、電磁流量計は、接続形態によってフランジ型とウェハ型とに大別される。フランジ型は電磁流量計の測定管に大型のフランジが形成され、配管のフランジとともに測定管のフランジにもボルトを通して配管のフランジと接続する形式であり、ウェハ型は電磁流量計の測定管に小型のフランジが形成され。測定管のフランジにはボルトを通さずに配管のフランジと接続する形式である。ここでは、フランジ型を例に説明する。

本図に示すように、電磁流量計３００は、測定管３１０と変換器３２０とを備えており、測定管３１０の両端にはフランジ部３１１が形成されている。それぞれのフランジ部３１１は、接続先の配管２００に形成された配管側フランジ部２０１とボルト３２１およびナット（不図示）によって接続される。

電磁流量計側のフランジ部３１１と配管側フランジ部２０１との接続の際には、アースリング４１０とガスケット２８０とを挟んだ状態で、ボルト３２１とナットで締め付ける。ガスケット２８０は接続箇所の液密性を確保するために用いられるシール部材である。アースリング４１０は、管の大きさに対応した丸い穴の開いた円形の金属板（リング板）であり、被測定流体のアースとコモン電位との同一化のために用いられる。

図７は、電磁流量計側のフランジ部３１１と配管側フランジ部２０１との接続箇所の断面図である。圧力の高い流体の流量測定が予定される場合には、接続先の配管２００は、一般に本図に示すようなレイズドフェイス２０２を設けた配管側フランジ部２０１が用いられる。配管側のレイズドフェイス２０２の径ｄ１は、規格で定められている。

電磁流量計３００の測定管３１０のフランジ部３１１には、配管側のレイズドフェイス２０２の径に合わせたサイズでレイズドフェイス３１２を設けている。測定管３１０の内側には、レイズドフェイス３１２領域までライニング材３３０が接着あるいは溶着等されている。ライニング材３３０は、起電力に対する測定管３１０の絶縁性の確保に加え、被測定流体に対する測定管３１０の耐食性、耐摩耗性を確保するために用いられる。ライニング材３３０の材料は、被測定流体に合わせて選択されるが、例えば、フッ素樹脂（ＰＦＡ、ＰＴＦＥ）、ポリウレタンゴム、軟質天然ゴム等である。

ライニング材３３０は、フランジ部３１１のレイズドフェイス３１２領域まで覆っているため、アースリング４１０は、ライニング材３３０の上から取り付けられ、ライニング材３３０は、アースリング４１０とレイズドフェイス３１２とに挟まれることになる。配管２００のボルト穴２０３と測定管３１０のボルト穴３１３とにボルト３２１を通してナットで締め付けると、電磁流量計側のフランジ部３１１と配管側フランジ部２０１とが接続され、アースリング４１０とライニング材３３０とが密着することになる。

圧力の高い流体の流量測定が予定される場合には、大きな力で締め付ける必要がある。このとき、アースリング４１０とレイズドフェイス３１２とに挟まれるライニング材３３０が過度に圧縮されたり、流体の高い圧力により過度に変形することを防ぐために、図８に示すような壁付のアースリング４２０を用いることがある。壁付アースリング４２０は、リング板部４２０ｘの外周に沿って一定高さの壁部４２０ｙが形成された形状となっている。

図９は、壁付アースリング４２０を用いたときの電磁流量計側のフランジ部３１１と配管側フランジ部２０１との接続箇所の断面図である。本図に示すように、壁付アースリング４２０は、壁部４２０ｙの側をライニング材３３０方向に向けて、壁部４２０ｙがライニング材３３０を外周側から覆うように取り付けられる。

壁付アースリング４２０を用いることにより、配管側フランジ部２０１と測定管３１０のフランジ部３１１とを強く締め付けても壁部４２０ｙがフランジ部３１１と接触することでライニング材３３０の過度な圧縮を防ぐことができる。また、流体の高い圧力によりライニング材３３０が外側に押し出されても、壁部４２０ｙで止まるため、過度に変形することを防ぐことができる。

特開２０１０−１５１６４８号公報

ところで、図１０に示すように、壁付アースリング４２０自体は、配管側フランジ部２０１のレイズドフェイス２０２からの締め付け力（矢印Ａ）を、ガスケット２８０を介してリング板部４２０ｘが受け、測定管３１０のフランジ部３１１からの締め付け力（矢印Ｂ）を主として壁部４２０ｙが受けることになる。

ガスケット２８０は、配管側フランジ部２０１のレイズドフェイス２０２領域に位置し、壁部４２０ｙは、測定管３１０のレイズドフェイス３１２よりも外側に位置するため、壁付アースリング４２０に強い曲げモーメントとせん断力が作用することになる。

この力により壁付アースリング４２０が変形すると、シール性が損なわれてしまうため、壁付アースリング４２０は、作用する力で変形しないように相当の厚さが必要とされる。壁付アースリング４２０を厚くすると、その分の材料が増加するが、一般に、壁付アースリング４２０は高価なステンレス鋼等を使用することが多く、また測定流体によってはより高価な材料を使用することもあり、材料の増加はコスト高を招くことになる。このため、必要な材料は少ない方が好ましい。

そこで、本発明は、ライニング保護用の壁が形成されたアースリングを厚くすることなく、測定管接続のための締め付けによる変形を防ぐことを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の電磁流量計は、レイズドフェイスが設けられたフランジを有する配管とガスケットを挟んで接続する電磁流量計であって、レイズドフェイスが設けられたフランジを有する測定管と、前記測定管の内側を前記レイズドフェイスまで覆うライニング材と、前記配管との接続時に前記ライニング材を外周側から覆い、前記測定管のフランジに接する壁部および前記配管との接続時に前記ライニング材を前記レイズドフェイス方向に押すリング板部を有するアースリングと、を備え、前記測定管のレイズドフェイス径は、前記配管のレイズドフェイス径よりも小さいことを特徴とする。
ここで、前記アースリングの壁部の内径は、前記ガスケットの外径よりも小さいことが望ましい。
このとき、前記アースリングの壁部の内径は、前記ガスケットの内径よりも小さくしてもよい。
また、前記ガスケットは、リング形状のガスケットであり、前記アースリングは、前記壁部の内径よりも大きい径で、前記リング形状のガスケットを嵌める溝が形成されていてもよい。

本発明によれば、ライニング保護用の壁が形成されたアースリングを厚くすることなく、測定管接続のための締め付けによる変形を防ぐことができる。

本実施形態に係る電磁流量計の測定管と配管との接続箇所の断面図である。 アースリングに作用する力を模式的に示す図である。 各部材の径を示す図である。 本実施形態の別例に係る電磁流量計の測定管と配管との接続箇所の断面図である。 ガスケットとしてリングジョイントを用いた場合の電磁流量計の測定管と配管との接続箇所の断面図である。 電磁流量計と配管との接続形態を示す図である。 従来の電磁流量計側のフランジ部と配管側フランジ部との接続箇所の断面図である。 壁付のアースリングを示す図である。 壁付アースリングを用いたときの従来の電磁流量計側のフランジ部と配管側フランジ部との接続箇所の断面図である。 従来のアースリングに作用する力を模式的に示す図である。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る電磁流量計の測定管１１０と配管２００との接続箇所の断面図である。本実施形態に係る電磁流量計の測定管１１０は、圧力の高い流体の流量測定に特に適している。なお、本図では、フランジ型の電磁流量計を例にしているが、本発明は、ウェハ型やその他の接続形態の電磁流量計にも適用することができる。

本図において、配管２００およびガスケット２８０については従来と同様である。すなわち、配管２００の端部には、レイズドフェイス２０２を設けた配管側フランジ部２０１が形成されており、配管側フランジ部２０１には、ボルト穴２０３が形成されている。ここで、レイズドフェイス２０２の径ｄ１は、規格で定められている。一方、ガスケット２８０には様々なタイプのものが存在するが、配管側フランジ部２０１のサイズと圧力範囲とにより、おおよそどのようなタイプのものを使用するかが決まる。ガスケット２８０にもタイプ毎の規格があり、径等について規格に規定された寸法のガスケット２８０を使用することが一般的である。

電磁流量計の測定管１１０には、フランジ部１１１が形成され、フランジ部１１１には、ボルト穴１１３が形成されている。フランジ部１１１は、レイズドフェイス１１２が設けられているが、その径ｄ２は、配管側フランジ部２０１のレイズドフェイス２０２の径ｄ１よりも小さく形成されている。

測定管１１０の内側には、レイズドフェイス１１２領域までライニング材１３０が接着あるいは溶着等されている。ライニング材１３０は、従来と同様に、起電力に対する測定管１１０の絶縁性の確保に加え、被測定流体に対する測定管１１０の耐食性、耐摩耗性を確保するために用いられる。ライニング材１３０の材料は、被測定流体に合わせて選択されるが、例えば、フッ素樹脂（ＰＦＡ、ＰＴＦＥ）、ポリウレタンゴム、軟質天然ゴム等である。

アースリング１８０は、壁付アースリングを採用している。すなわち、アースリング１８０は、リング板部１８０ｘの外周に沿って一定高さの壁部１８０ｙが形成された形状であり、壁部１８０ｙがフランジ部１１１側に向けられている。そして、フランジ部１１１のレイズドフェイス１１２の径が小さい分、壁部１８０ｙが広く形成されており、ガスケット２８０に対向するようになっている。

本実施形態では、図２に示すように、配管側フランジ部２０１のレイズドフェイス２０２からの締め付け力（矢印Ａ）のほとんどを、アースリング１８０の壁部１８０ｙが、ガスケット２８０を介して受けるようにしている。一方、測定管１１０のフランジ部１１１からの締め付け力（矢印Ｂ）も従来通りアースリング１８０の壁部１８０ｙが受けるようにしている。

このため、アースリング１８０には曲げモーメントもせん断力もほとんど作用しない。したがって、変形を防ぐための厚さは必要とされず、アースリング１８０を薄くすることができる。このため、材料の増加によるコスト上昇を防ぐことができる。

図３に示すように、配管側フランジ部２０１のレイズドフェイス２０２の径をｄ１、測定管１１０のフランジ部１１１のレイズドフェイス１１２の径をｄ２、ガスケット２８０の内径をｇ１、外径をｇ２、アースリング１８０の壁部１８０ｙの内径をｅ１とする。なお、ガスケット２８０の内径、外径は、シール有効径である。

壁付アースリングであるアースリング１８０の前提として、壁部１８０ｙは、ライニング材１３０を外周側から覆うため、壁部１８０ｙの内径ｅ１は、フランジ部１１１のレイズドフェイス１１２径ｄ２よりもわずかに大きくする。

配管側フランジ部２０１のレイズドフェイス２０２からの締め付け力のほとんどを、アースリング１８０の壁部１８０ｙが受けるためには、上述のように、フランジ部１１１のレイズドフェイス１１２の径ｄ２を、配管側フランジ部２０１のレイズドフェイス２０２の径ｄ１よりも小さくする必要がある。

そして、アースリング１８０の壁部１８０ｙの内径ｅ１およびフランジ部１１１のレイズドフェイス１１２の径ｄ２をガスケット２８０の外径ｇ２より小さくする。このとき、ガスケット２８０の外径ｇ２に対して十分なマージンを持ってアースリング１８０の壁部１８０ｙの内径ｅ１およびフランジ部１１１のレイズドフェイス１１２の径ｄ２を小さくすることが好ましい。

さらに図４に示すように、アースリング１８０の壁部１８０ｙの内径ｅ１やフランジ部１１１のレイズドフェイス１１２の径ｄ２をガスケット２８０の内径ｇ１より小さくすると、締め付け力を示す矢印Ａと矢印Ｂとがほぼ対向するため、アースリング１８０には曲げモーメントやせん断力がまったく作用しないか作用したとしても極めて小さくなり、より好ましくなる。

なお、上述の例では、シール部材として配管側フランジ部２０１のレイズドフェイス２０２およびアースリング１８０に溝を形成せずにシールする板状のガスケット２８０を用いていたが、図５に示すように、ガスケット２８０に代えてリングジョイントガスケット２９０等を用いてもよい。リングジョイントガスケット２９０は、一般により高圧の流体を測定する際に用いられる。この場合、配管側フランジ部２０１のレイズドフェイス２０２およびアースリング１８０には、リングジョイントガスケット２９０を嵌めるための円状の溝が形成される。

上述の例と同様に、アースリング１８０を厚くすることなくアースリング１８０の変形を防ぐためには、リングジョイントガスケット２９０を嵌めるための円状の溝の径ｒ１よりもアースリング１８０の壁部１８０ｙの内径ｅ１およびフランジ部１１１のレイズドフェイス１１２の径ｄ２を小さくすればよい。

１１０…測定管、１１１…フランジ部、１１２…レイズドフェイス、１１３…ボルト穴、１３０…ライニング材、１８０…アースリング、２００…配管、２０１…配管側フランジ部、２０２…レイズドフェイス、２０３…ボルト穴、２８０…ガスケット、２９０…リングジョイントガスケット

Claims (4)

1. レイズドフェイスが設けられたフランジを有する配管とガスケットを挟んで接続する電磁流量計であって、
   接続面側に、外周面よりも突出した内周面であるレイズドフェイスが設けられたフランジを有する測定管と、
   前記測定管の内側を前記レイズドフェイスまで覆うライニング材と、
   前記配管との接続時に前記ライニング材を外周側から覆い、前記測定管のフランジに接する壁部および前記配管との接続時に前記ライニング材を前記レイズドフェイス方向に押すリング板部を有するアースリングと、を備え、
   前記測定管のレイズドフェイス外径は、前記配管のレイズドフェイス外径よりも小さいことを特徴とする電磁流量計。
2. 前記アースリングの壁部の内径は、前記ガスケットの外径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の電磁流量計。
3. 前記アースリングの壁部の内径は、前記ガスケットの内径よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の電磁流量計。
4. 前記ガスケットは、リング形状のガスケットであり、
   前記アースリングは、前記壁部の内径よりも大きい径で、前記リング形状のガスケットを嵌める溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電磁流量計。