JPH0573163B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、電磁流量計用の測定管や電極間抵抗
値からの流体の電気伝導度を求める電気伝導度計
用の測定管に係り、特に被測定流体が高圧の場合
に適した測定管に関する。

（従来の技術） 第８図に示すように、従来の測定管２０は、フ
ランジ２０ａ，２０ｂを有する金属製のパイプに
プラスチツクやゴムのような絶縁性物質でライニ
ング２４を施し、一対の電極６ｃを取付けた構造
のものが用いられていた。このような構造の測定
管は、流体圧は30〜40Kg／cm²まで止まりで、100
Kg／cm²を超えるものは不可能とされていた。何故
ならば、プラスチツク、ゴム等は高圧下でつぶさ
れ、肉厚が変化したり、第８図の２４ａに見られ
るように、相手配管フランジ４ｅとフランジ２０
ａ間および相手配管フランジ４ｆとフランジ２０
ｂ間を流体が漏らなくなるまで締付けようとする
と、ライニングが押し出されてシール不能とな
り、また、電極部のシールもライニングが２４ｂ
で示すように変形し、シールが難しい。そして、
仮りにシールができたとしても、ライニングの内
径や電極間隔が変化するため、電気伝導度測定や
電磁流量計の流量測定での精度確保が不可能であ
る。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のように、従来の構造の測定管では、プラ
スチツク、ゴム等のライニングが高圧下でつぶさ
れて肉厚が変化するため管内径が変り、電極間隔
が変化して測定精度に悪影響を及ぼしたり、フラ
ンジの締付けによりライニングが押し出されてシ
ール不能になるため、流体圧力が100Kg／cm²を超
えるような高圧流体に対しては使用できず、した
がつて、そのような高圧流体の場合電気伝導度や
流量の測定が不可能であるという問題があつた。
そこで本発明は、圧力100Kg／cm²を超える高圧流
体に十分耐えられる測定管を提供することを目的
とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）） 本発明の測定管は、流体圧力に耐える強度を有
する金属製の耐圧外管内に同心的に且つ外管内壁
との間に密閉された空隙を保つて電極付きの非金
属製内管を配置し、さらに前記耐圧外管内に同心
的に且つ外管内壁との間に密閉された空隙を保つ
て可撓性を有し前記内管とほぼ等しい内径の管状
に形成さた流体圧伝達部を内管と直列に配置し、
この流体圧伝達部外周の空隙と前記内管外周の空
隙とを連通する圧力伝達路を前記耐圧外管に形成
し、この圧力伝達路および前記空隙内に圧力伝達
媒体を封入した構造と構成される。

（作用） 本発明の測定管においては、管内流体圧力は流
体圧伝達部によつて圧力伝達媒体に伝わり、圧力
伝達路を介して連通している内管外周の空隙内の
圧力伝達媒体も流体圧力とほぼ等しい圧力にな
る。これにより、非金属製内管は、その内側およ
び外側がほぼ等圧となることからセラミツクスを
使用しても強度上問題が無く、ライニングは不要
でライニングの変形の問題が解決する。また、セ
ラミツク製の内管の場合、管内外にほぼ等しい圧
力が加わるため管には円周方向の引張応力が加ら
ず、したがつて、管の内径の変化が起らないため
電極間隔も不変で測定精度を維持できる。また、
管に加わる圧縮応力は大きいが、セラミツクスは
圧縮応力には十分強いことからしてセラミツク製
の内管の肉厚を薄くすることができ、すなわちそ
の外径を小さくできる。したがつて、耐圧外管の
内径も小さくでき、このことは、耐圧外管の引張
応力を十分小さく押えても耐圧外管の肉厚を薄く
できることにつながる。さらに、電極部のシール
の問題も非金属製内管の内外がほぼ等圧になるた
め解消する。

（実施例） 以下、図面に示した実施例に基いて本発明を詳
細に説明する。第１図に本発明一実施例の測定管
を示す。この実施例の測定管は相手配管のフラン
ジ間に挟み込む挟み込み形の例である。１は耐圧
外管で、測定管内を流れる流体圧力に十分耐える
肉厚を有する金属管から成り、その一端部は内径
が非金属製内管２の内径よりわずかに大きい厚肉
部１ａに形成されるとともに、内周面の所定２箇
所には全周にわたる凸部１ｂが形成されており、
各凸部には管軸方向に貫通した穴から成る圧力伝
達路が円周方向に複数個形成されている。

２は非金属製内管で、本質的に伸びの少ない電
気絶縁性材料、例えばセラミツクスから成り、耐
圧外管１内に同心的に且つ外管内壁との間に空隙
１６を保つて凸部１ｂにより保持されるとともに
外管１の厚肉部１ａに一端を近接させて配置され
ている。そして、内管２の一端と厚肉部１ａとの
間はベローズ１５でつながれ、ベローズ１５と内
管２はロー付け１４ｂされ、ベローズ１５と耐圧
外管１は溶接１４ａされている。この内管２の長
手方向中央の管壁には電極６が例えば管軸対称に
一対設けられている。これらの電極からの信号線
は空隙１６内を導びかれ、耐管外管１に形成され
たリード取出穴７ａを通り、取出穴出口の例えば
ハーメチツクシールなどのシール部７でシールさ
れて導出されている。

３は流体圧伝達部で、この実施例では金属製の
異形ベローズ１１が、耐圧外管１内に同心的に且
つ外管内壁との間に空隙１７を保ち、内管２の端
末と耐圧外管１の端末との間にわたり、径の大な
る端末を耐圧外管１の端末に一致させて配置され
ている。異形ベローズ１１と耐圧外管とは溶接１
４ａされ、異形ベローズ１１と内管２とはロー付
け１４ｂされている。

また、耐圧外管１、異形ベローズ１１、内管
２、ベローズ１５で囲まれた空間（空隙１７，６
および圧力伝達路）には、耐管外管１に設けた注
液穴９ａを介して圧力伝達媒体１２（例えば、シ
リコーンオイルやポリ１塩化３弗化エチレンオイ
ル等）が封入されて密栓９で封止されている。

非金属性内管２を作るセラミツクスとして
Al₂O₃を用い、ベローズ１１，１５の材料として
Taを、ロー材としてTi−Ag−Cuをそれぞれ用
い、ロー付けは不活性ガス下で850℃にて約５分
間で行つた。この結果、Al₂O₃の内管とTaのベ
ローズとの結合強度は10Kg／mm²の強力な結合が得
られた。また、電極６は、Al₂O₃内管の焼成前に
穴明けしてその穴に白金サーメツト電極を挿入
し、Al₂O₃内管の焼成時の収縮を利用して気密取
付を行なつたものである。

上記のように構成された本発明一実施例の測定
管は、パツキン１０を介して相手配管４ａ，４ｂ
間に挟み込み、ボルト、ナツトで締付けられて取
付けられる。管内流体の圧力が加わると、流体圧
伝達部３の異形ベローズ１１は、最大直径D₁と
最小直径D₂に基く断面積の差〓／４（D²¹−D²²）× ｐ（流勢圧力）なる力を受け、非金属製内管２の
方へ圧縮され、空隙１７内の圧力伝達媒体１２に
流体圧力を伝達する。この流体圧力は、複数の圧
力伝達路を介して空隙１６内の圧力伝達媒体１２
に伝達される。この結果、非金属製内管２は、そ
の内面に流体圧力を、その外面に流体圧力とほぼ
ぼ等しい圧力を受けることになり、円周方向の引
張力はほとんど加わらず、壁面に対し圧縮力のみ
が加わる。セラミツクAl₂O₃は圧縮強度が十分高
いことから、セラミツクAl₂O₃で内管２を作つて
も高い流体圧力に十分耐えることができる上、伸
びによる内径の変化が起らないため一対の電極６
の間隔が変らず、測定精度を維持することができ
る。

金属製の耐圧外管１には、流体圧伝達部３を介
して圧力伝達媒体１２に伝達された流体圧力が加
わるが、耐圧外管１は十分な機械的強度を持たせ
ることが容易であり、高い流体圧力にも十分対処
できる。

次に、本発明による測定管の他の実施例を第２
図および第３図に示す。この実施例も挟み込み形
で、流体圧伝達部３にベローズを用いず、ゴムや
可撓性プラスチツクで作つた可撓管を用いた例で
ある。第２図に示すように、セラミツクスで作ら
れた非金属製内管２は、金属製の耐圧外管１の一
端の厚肉部１ａと、これから所定距離離間した段
付厚肉部１ｃとで外管と同心的に保持され、保持
部位間には空隙１６が存在している。そして、厚
肉部１ａとの間にＯリングパツキン２７を介装
し、当て板２５を耐圧外管１の端面に締付けるこ
とによつてシールされている。

耐圧外管１の段付厚肉部１ｃに続いて内径の一
段小さい厚肉部１ｄと更に内径が小さい端部厚肉
部１ｅとが形成されており、端部厚肉部１ｅの内
面には円周方向に複数列の浅い三角溝が形成され
ている。さらに、この端部厚肉部１ｅに近い方の
非金属製内管２の端部にも、端部厚肉部１ｅと同
じ内径に形成され複数列の浅い三角溝が形成され
た薄肉部２ａが設けられている。

流体圧伝達部３は、ゴムまたは可撓性プラスチ
ツクで作られた可撓管１８の両端部を非金属製内
管２の薄肉部２ａと耐圧外管１の端部厚肉部１ｅ
にそれぞれ内嵌させて取付け、締付リング２８で
可撓管１８を押しつぶすようにして締付けてシー
ルした構造である。この可撓管１８と耐圧外管１
の内面との間には空隙１７が形成される。そし
て、この空隙１７と内管２周囲の空隙１６を連通
するために、耐圧外管１の厚肉部１ｄに全周にわ
たる深溝２９が設けられ、こ深溝２９の空隙１６
に近い側の内壁と空隙１６間を連通する圧力伝達
路３０が第３図に示すように深溝の円周方向に複
数個分布して設けられている。

上記のように構成されたこの実施例の測定管に
おいても、流体圧力が流体圧伝達部３の可撓管１
８を介して空隙１７および１６内の圧力伝達媒体
１２に伝達され、セラミツクス製の非金属製内管
２は、この内外面にほぼ等しく流体圧力を受ける
ことになり、第１図の実施例と同様な作用、効果
が得られる。

なお、セラミツクス製の非金属製内管２に設け
る電極６は、第３図に示した一対の場合に限ら
ず、例えば第４図に示した４個など、複数個設け
ることができる。

次に、本発明により測定管の他の実施例を第５
図に示す。この実施例は、両端にテーパーねじを
設け、相手配管との接続をテーパーねじ結合とし
たタイプである。金属製の耐圧外管Ａ，１ａは、
一端にテーパーねじ３１が設けられ、他端にはス
トレートねじのめねじ３２が設けられており、電
極６を有するセラミツクス製の非金属製内管２が
耐圧外管Ａ，１ａと同心的に且つ空隙１６を保つ
て内嵌され、内管２のテーパーねじ３１に近い端
面はＯリング３３でシールされている。金属製の
耐圧外管Ｂ，１ｂは、一端のストレートねじのお
ねじを耐圧外管Ａ，１ａのめねじ３２に螺合して
結合され、端面に装着されたＯリング３４を非金
属製内管２の端面に圧接することによりシールを
行なつている。耐圧外管Ｂ，１ｂと耐圧外管Ａ，
１ａとは接合面外周を気密溶接３５されている。
耐圧外管Ｂ，１ｂ内の流体圧伝達部３は、第２図
の実施例のものと同様な構造で、可撓管１８が耐
圧外管Ｂ，１ｂ内面の浅い三角溝を有する取付面
３８に締付リング２８で圧縮されて気密に取付け
られている。可撓管１８外周の空隙１７は、耐圧
外管Ｂ，１ｂに形成された圧力伝達路３６、耐圧
外管Ａ，１ａに形成された圧力伝達路３７によつ
て非金属製内管２外周の空隙１６と連通されてお
り、前記の各空間には圧力伝達媒体１２が封入さ
れている。耐圧外管Ｂ，１ｂの自由端には、相手
配管と接続するためのテーパーねじ３１が設けら
れている。この実施例の測定管も第２図の実施例
と同様な作用、効果が得られる。

次に、本発明の測定管を高圧用電磁流量計に用
いた実施例を第６図に示す。非金属製内管２は、
Al₂O₃などのセラミツクスで作られ、白金サーメ
ツトの電極６を有し、耐圧外管４１内に同心的且
つ空隙１６を保つて配置されている。耐圧外管４
１内には内管２と直列に図示してない流体圧伝達
部が設けられており、第１図および第２図に示し
た測定管と同様な構造の測定管となつている。た
だし、耐圧外管４１は、電磁流量計に適するよう
に、一対の磁極先端部４２が耐圧外管４１の管壁
の一部を形成しており、管軸対称に配置された非
磁性金属から成る管壁４１ａとの間は非磁性溶接
ビード４５で接続されて一体化されている。

磁極先端部４２には磁極４３が磁性溶接ビード
４６で接合され、磁極４３にボビン４７に巻付け
られた励磁コイル４８が装着されている。一対の
磁極４３の外方端は磁性材料のコア４４で連結さ
れ帰還磁路を形成している。

このように構成された電磁流量計は、本発明の
測定管を用いたことにより高圧流体の流量測定を
可能にする。また、磁極先端部４２が耐圧外管４
の管壁の一部を形成するようにしたので、磁極間
距離ｄを短かくでき、所要の磁束密度を得るに要
する励磁電流が小さくなるとともに、磁極先端部
４２から測定管の両端方向に逃げる漏洩磁束が小
さくなる。さらに非金属内管２の内外に流体圧が
均等に加わるため、高圧流体でも内管２の内径変
化が発生せず、測定精度を維持できる。

次に、本発明の測定管を流体の電気伝導度測定
に用いた実施例を第７図に示す。本発明の測定管
５１の一対の電極６の電極間抵抗Rxを交流ブリ
ツジ回路５２の一辺とし、Rx／R₃＝R₁／R₂の関係から Rxを検出し、このRxを変換器５３で電気伝導度
に変換して出力する。本発明の測定管を用いたこ
とにより、高圧流体の場合にも電極の設けられて
いる非金属製内管の内径変化が生じないことから
電極間距離が変らず、高圧流体の電気伝導度測定
を高精度を行うことができる。

なお、本発明の測定管の非金属製内管２は、第
１図、第２図、第３図等で例示したセラミツクス
製に限らず、強化プラスチツク、すなわち、ガラ
ス繊維やセラミツクス繊維等の電気絶縁性フアイ
バーにエポキシやポリエステル樹脂等を塗布しな
がら同時にフアイバーにテンシヨンをかけた状態
で型に巻き付けて作つたパイプを用いることもで
きる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、金属製の
耐圧外管内に、電極付きのセラミツクスなど非金
属製内管と、ベローズや可撓管を用いた流体圧伝
達部とを直列に且つ外管内壁との間に密閉された
空隙を保つて配置し、この空隙内に圧力伝達媒体
を封入した構造の測定管を実現したことにより、
測定管内流体圧力は流体圧伝達部によつて圧力伝
達媒体に伝わり、非金属製内管はその内外にほぼ
等しく流体圧を受けるため、管には円周方向の引
張応力が加わらず、したがつて管の内径変化が起
らないので電極間隔も不変で測定精度を維持でき
る。引張応力がかからないため非金属製内管はセ
ラミツクスで作ることが可能で、ライニングは不
要となりライニング変形による問題も解消する。
また、電極部のシールも非金属製内管の内外がほ
ぼ等圧になるため問題は無い。かくして、本発明
の測定管を用いれば、従来不可能であつた100
Kg／cm²を超える高圧流体の電磁流量計による流量
測定、電極間抵抗値に基く電気伝導度測定が可能
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の測定管を示す要部断
面図、第２図および第３図は本発明の他の実施例
の測定管を示し、第２図は要部断面図、第３図は
第２図のXX′断面図、第４図は第３図の変形例を
示す断面図、第５図は本発明の他の実施例の測定
管を示す断面図、第６図は本発明の測定管を電磁
流量計に用いた実施例を示す断面図、第７図は本
発明の測定管を電気伝導度測定に用いた実施例を
示す概略図、第８図は従来の測定管を示す要部断
面図である。 １……耐圧外管、２……非金属製内管、３……
流体圧伝達部、６……電極、１１……異形ベロー
ズ、１２……圧力伝達媒体、１６，１７……空
隙、１８……可撓管、１ａ……耐圧外管Ａ、１ｂ
……耐圧外管Ｂ、４１……耐圧外管、４２……磁
極先端部、４３……磁極、４４……コア、４８…
…励磁コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 流体圧力に耐える強度を有する金属製の耐圧
   外管と、この耐圧外管内に同心的且つ外管内壁と
   の間に密閉された空隙を保つて配置され管壁に気
   密に装着された電極を有する非金属製内管と、前
   記耐圧外管内に同心的且つ外管内壁との間に密閉
   された空隙を保つて前記内管と直列に配置され可
   撓性を有する管状に形成された流体圧伝達部と、
   この流体圧伝達部外周の空隙と前記内管外周の空
   隙とを連通して前記耐圧外管に形成された圧力伝
   達路と、この圧力伝達路および前記両空隙内に封
   入された圧力伝達媒体とを具備して成る測定管。