JPH0619285B2 - 外筒を有するセラミック導管 - Google Patents

外筒を有するセラミック導管

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JPH0619285B2
JPH0619285B2 JP62267757A JP26775787A JPH0619285B2 JP H0619285 B2 JPH0619285 B2 JP H0619285B2 JP 62267757 A JP62267757 A JP 62267757A JP 26775787 A JP26775787 A JP 26775787A JP H0619285 B2 JPH0619285 B2 JP H0619285B2
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    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L49/00Connecting arrangements, e.g. joints, specially adapted for pipes of brittle material, e.g. glass, earthenware
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/58Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
    • GPHYSICS
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    • G01F15/00Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/18Supports or connecting means for meters
    • G01F15/185Connecting means, e.g. bypass conduits

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、外筒を有するセラミツク導管に係り、特にセ
ラミツク製導管と金属性外筒の接合において、接合部に
十分な強度が得られる接合方法に関する。
〔従来の技術〕
外筒を有するセラミツク導管は、電磁流量検出器に使用
されるが、従来の装置は、特開昭61−124823号に記載の
ように、セラミツク製導管を有した電磁流量計に関し、
形状および構造に対する検討はなされていたが、導管と
金属性外筒の接合部に人の登り降によつて生ずる集中荷
重や、温度・圧力の変動によつて生ずる低サイクル疲労
に対する考慮がなされていなかつた。また、高温・高圧
下における磁気回路収納部を外気から遮断する気密性も
低かつた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は、セラミツク製導管と金属性外筒の接合
において、接合プロセス上の前処理や接合条件が複雑で
あり、接合部の強度信頼性が一般に低いという問題や、
電磁流量計検出器が配管に設置される場合の使用温度,
圧力や形状に制約されるといつた問題があつた。その一
例を下記に示す。
(1) 焼ばめなどの機械的方法では、一定の締め代を得る
ため、両者の加工精度が要求される。また組み込み作業
は約300〜600℃といつた高温下で速やかに完了し
なければならず、生産性に劣る。また、使用温度範囲内
で温度がダイナミツクに変化すると、接合プロセスの逆
で、両者間に隙間がが生じ、外気と磁気回路収納部の気
密性は低下する。
(2) Oリングなどの機械的方法では、上記(1) 項と同じ
ように、加工精度が要求されると、高温・低温の変化が
かかる環境下では、Oリング材の劣化が進行し、気密性
が低下する。
(3) 有機あるいは無機接着剤による接着では、上記(2)
項と同じであり、さらに接合部の強度および気密性は、
まさに接着剤自体の材料強さに依存する。
(4) メタライズなどの化学的方法では、接合プロセス上
の前処理や接合条件が複雑であり、接合強度は、セラミ
ツク表面を金属化(メタライズ)した材料に依存するた
め、一般に低い。
本発明の目的は、セラミツク製導管と金属性外筒の接合
強度を確保し、生産性を向上させ、小型・軽量化を図つ
た外筒を有するセラミツク導管を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点は、両端面を有するセラミツクの導管と、該
導管が貫通し前記両端面近傍にそれぞれ設けられた金属
の端板と、それぞれの該端板を接続する外筒によつて構
成される外筒を有するセラミツクス導管において、前記
導管の両端近傍外周にそれぞれセラミツクの接合用円板
を設け、前記端板は、その貫通部内径部が該接合用円板
外径部と嵌合し、前記両端面側の面が該接合用円板の前
記両端面側の面より該両端面側へ突出するように前記外
筒で接続し、前記端板の突出部と前記接合用円板の前記
両端面側の面と前記導管の外周面で形成される円環状空
間に、その円環状空間の内径部と前記接合用円板の前記
両端面側の面に第1金属板を付着し、該第1金属板より
硬質の第2金属よりなる接合リングを挿入し、該接合リ
ングの外径部を前記端板内径部と前記両端面側で溶接接
合した外筒を有するセラミツク導管により解決される。
〔作用〕
上記構成において、円環状空間に、その内径部と接合用
円板の前記両端面側の面に第1金属板を付着し、該第1
金属板より硬質の第2金属よりなる接合リングを挿入
し、該リングの外径部を前記端板内径部と前記両端面側
で溶接接合しているので、第2金属より軟質な第1金属
の存在により、接合リングを前記円環状空間に挿入する
に際し、接合リングの外径と端板内径との寸法精度を厳
しく管理しなくとも第2金属の変形で吸収して、密なは
め合いを実現し、金属性端板とセラミック導管の間に生
じる熱膨張係数の差による熱応力、振動に代表される繰
り返し荷重も第1金属の変形で吸収する。
〔実施例〕
以下、本発明の第1実施例を第1図〜第4図を用いて詳
細に説明する。
第1図は、本発明になる電磁流量計検出器を示し、1は
測定流体を通すセラミツク製(例えば、Al23など)
導管、2a,2bは導管に取り付けた流量信号を検出す
る1対の電極、3a,3bは導管との接合面に活性な軟
質金属であるAl合金を挿入して固相接合した金属性リ
ング、4a,4bは励磁コイル、5a,5bはボビン、
6a,6bはポールピース、7a,7bは補助ヨーク
で、測定流体が通る導管1に効果的に磁界を作る磁極、
8は主ヨークを兼ねる端板、9は上記磁界発生装置の防
水性を確保して収納するケース(配線の中継端子または
変換器など)、10は両端端板8を接続する外筒、11
a,11bは測定流体中の流体電流を接地線を経由して
大地にバイパスさせ、ノイズの影響を低減し、信号電圧
に対する接地電位を与えるアースリング、13a,13
bは接地配線フランジ、14はボルト、15はナツト、
12a,12bは配管に本電磁流量計検出器を挟み込ん
で取り付けた場合、液洩れを防止するガスケツトであ
り、これらで電磁流量計検出器を構成している。第2図
は、第1実施例のセラミツク製導管1と金属性リング3
a,3bおよび端板8の接合を示す詳細図である。第3
図は、固相接合のプロセスを示す図である。
第2図に示すセラミツク製導管1は、配管取り付け時の
ガスケツト12a,12b締め付け荷重を最小とする目
的と、この荷重が固相接合部へは伝達せぬよう両端面を
ライズフエイスフランジの形状にし、この根元の部に応
力集中防止用のRを付けておく。金属性リング3a,3
bと導管1の接合面には、活性でセラミツクと良好な濡
れ性を示す軟質金属であるAl合金インサート材16を
挿入する。このAl合金層の厚みは、接合強度を左右す
るため、導管1のフランジの大きさに合わせて約0.5
〜2mmの間で選定する。このとき、固相接合面は導管1
の管軸にほぼ垂直な位置に設ける。そして、これらを第
3図に示すごとく、真空中もしくは不活性ガス雰囲気中
(N,Arなど)で、加熱・加圧をする1工程で行
う。ここで、Al合金インサート材は、第4図のよう
に、心材が純Alで、その両表皮をAl−10%Si合
金でクラツドした3層構造としてある。加熱温度は、A
l−Si層が溶融状態、心材の純Alは固相状態となる
600℃付近のセラミツクと金属を接合する技術中では
比較的低温で行い、圧力は0.5〜1.0kgf/mm2の比
較的小さい圧力で、約10〜30分間といつた短時間で
接合が完了する。そして、室温に戻した場合の熱応力
は、溶けないAl層の塑性変形を利用して緩和する。こ
の結果、固相接合部の接合強度は、周囲温度300℃ま
で30kgf/mm2を確保でき、合わせて気密性はHeリー
ク速度10-8Torr・l/s以下が得られる。次に、端板
8は第2図のφDに示す寸法で導管1のフランジ部が、
中間または隙間ばめになる寸法にし、さらに第1図に示
すごとく組み立てたのち、金属性リング3a,3bと溶
接する際、上記固相接合部への熱伝達が300℃以下に
なるよう導管1の管軸方向に凹部を大きくとり、反面半
径方向の厚みは端板8および金属性リング3a,3bと
も1mm程度の薄肉(第2図のt1≒t2)にしたリツプ形
状にする。この結果、溶接時の熱変形量を極小化できる
一方、検出器に人が登り降りしたときの集中荷重に対
し、端板8がφDまで変形し、断面が楕円となつた場合
は、リツプが支配的に塑性変形し、それ以後は圧力強さ
の大きいセラミツク導管1のフランジ外周面がストツパ
となる堅牢な形状を得ることができる。
以上、本発明の第1実施例を説明してきたが、すでに述
べた固相接合は酸化物系セラミツクのみならず、酸化珪
素,炭化珪素,サイアロンなどの非酸化物系セラミツク
も使用可能ということは明白である。また、実施例に記
載した接合条件や接合強度は、異なるセラミツクおよび
インサート材により変わることも明白である。
第5図は、本発明の第2実施例で、電磁流量計検出器の
呼び径が比較的大きい場合の端板が円筒形のものを示す
が、接合プロセスおよび接合強度は、第1実施例と同等
のものが得られる。
第5図の符号で第1図と同一のものは同一のものを表わ
す。すなわち、1は測定流体を通すセラミツク製(例え
ば、Al23など)導管、2a,2bは導管に取り付け
た流量信号を検出する一対の電極、3a,3bは導管と
の接合面に活性な軟質金属であるAl合金を挿入して固
相接合した金属性リング、4a,4bは励磁コイル、7
a,7bは補助ヨークで、測定流体が通る導管1に効果
的に磁界を作る磁極、8は主ヨークを兼ねる端板、9は
上記磁界発生装置の防水性を確保して収納するケース
(配線の中継端子または変換器など)、10は両端端板
8を接続する外筒、11a,11bは測定流体中の流体電
流を接地線を経由して大地にバイパスさせ、ノイズの影
響を低減し、信号電圧に対する接地電位を与えるアース
リング、13a,13bは接地配管フランジ、14はボル
ト、15はナツト、12a,12bは配管に本電磁流量
計検出器を挟み込んで取り付けた場合、液洩れを防止す
るガスケツトであり、これらで電磁流量計検出器を構成
している。
〔発明の効果〕
本発明によれば、セラミツクの導管と該導管を貫通して
設けられた金属の端板との接合部の円環状空間に、軟金
属を介して接合リングを挿入することにより、接合部の
はめ合い加工精度を高くすることなく接合リングの挿入
を可能にするので、加工費用が低減され、上記接合部に
熱応力による荷重,繰り返し荷重等が加わつても、上記
軟金属の変形でこれらの荷重を吸収するので、接合部構
造の健全性が維持でき、長期にわたり安定した接合部構
造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例を示す電磁流量計検出器の
縦断面図、第2図は第1図に示す接合部の拡大図、第3
図は固相接合プロセスの説明図、第4図はAl合金イン
サート材の説明図、第5図は本発明の他の実施例を示す
電磁流量計検出器の縦断面図を示す。 1……セラミツク製導管、3a,3b……金属性リン
グ、8……端板、10……外筒、16……インサート
材。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】両端面を有するセラミックの導管と、該導
    管が貫通し前記両端面近傍にそれぞれ設けられた金属の
    端板と、それぞれの該端板を接続する外筒によって構成
    される外筒を有するセラミック導管において、前記導管
    の両端近傍外周にそれぞれセラミックの接合用円板を設
    け、前記端板は、その貫通部内径部が該接合用円板外径
    部と嵌合し、前記両端面側の面が該接合用円板の前記両
    端面側の面より該両端面側へ突出するように前記外筒で
    接続し、前記端板の突出部と前記接合用円板の前記両端
    面側の面と前記導管の外周面で形成される円環状空間
    に、その円環状空間の内径部と前記接合用円板の前記両
    端面側の面に第1金属板を付着し、該第1金属板より硬
    質の第2金属よりなる接合リングを挿入し、該接合リン
    グの外径部を前記端板内径部と前記両端面側で溶接接合
    したことを特徴とする外筒を有するセラミック導管。
  2. 【請求項2】前記第1金属板はセラミックと良好な濡れ
    性を有する軟質金属であることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の外筒を有するセラミック導管。
  3. 【請求項3】前記接合リングの形状をその外径より中心
    側に所定距離はなれた位置を外径とし、一方の側面を該
    接合リングの前記両端面側の側面の一部とする第1リン
    グを削除した形状とし、前記端板の形状をその内径より
    外径側に前記所定距離とほぼ同じ距離はなれた位置を内
    径とし、一方の側面を該端板の前記両端面側に側面の一
    部とする第2リングを削除した形状としたことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項または第2項記載の外筒を有
    するセラミック導管。
  4. 【請求項4】前記接合リングを加熱すると共に加圧して
    挿入することを特徴とする特許請求の範囲第1項〜第3
    項のいずれかに記載の外筒を有するセラミック導管。
JP62267757A 1987-10-23 1987-10-23 外筒を有するセラミック導管 Expired - Lifetime JPH0619285B2 (ja)

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