JPH08136307A - 静電容量式電磁流量計 - Google Patents
静電容量式電磁流量計Info
- Publication number
- JPH08136307A JPH08136307A JP27088194A JP27088194A JPH08136307A JP H08136307 A JPH08136307 A JP H08136307A JP 27088194 A JP27088194 A JP 27088194A JP 27088194 A JP27088194 A JP 27088194A JP H08136307 A JPH08136307 A JP H08136307A
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- JP
- Japan
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- case member
- measuring
- pipe
- modulus
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Abstract
(57)【要約】
【構成】静電容量式電磁流量計において、ケース部材２
の口径をＤ，軸長をＬ，管厚さをｔ，ヤング率をＥ、ま
た、ケース部材２のボルト９による締め付け力をＦとし
たとき、 δ≧Ｆ・Ｌ／(π・Ｄ・ｔ・Ｅ) （π：円周率） を満足するように測定管１と接地リング６ａ，６ｂの間
の間隙δを設定する。 【効果】プロセス配管に取り付けの時に、過大な力でフ
ランジを締め付けても、セラミック測定管に過大応力が
加わらない最適構造が設計でき、測定管の割れのない静
電容量式電磁流量計を提供できる。
の口径をＤ，軸長をＬ，管厚さをｔ，ヤング率をＥ、ま
た、ケース部材２のボルト９による締め付け力をＦとし
たとき、 δ≧Ｆ・Ｌ／(π・Ｄ・ｔ・Ｅ) （π：円周率） を満足するように測定管１と接地リング６ａ，６ｂの間
の間隙δを設定する。 【効果】プロセス配管に取り付けの時に、過大な力でフ
ランジを締め付けても、セラミック測定管に過大応力が
加わらない最適構造が設計でき、測定管の割れのない静
電容量式電磁流量計を提供できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、静電容量式電磁流量計
に係り、特に、測定管と，測定管を包含するケース部材
及び接地リングの接合部の構造に関する。
に係り、特に、測定管と，測定管を包含するケース部材
及び接地リングの接合部の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】静電容量式電磁流量計は、磁界に直交し
て導電性の被測定流体が流れると、印加した磁界の強さ
と流体の流速との積に比例する起電力が発生し、この起
電力を、測定流体の流れる測定管の外面に付着し、測定
流体に非接触な一対の電極で静電容量式に検出すること
により、流量を測定できる原理に基づく。その代表的な
公知例として米国特許第4,539,853 号などがある。
て導電性の被測定流体が流れると、印加した磁界の強さ
と流体の流速との積に比例する起電力が発生し、この起
電力を、測定流体の流れる測定管の外面に付着し、測定
流体に非接触な一対の電極で静電容量式に検出すること
により、流量を測定できる原理に基づく。その代表的な
公知例として米国特許第4,539,853 号などがある。
【０００３】図２は従来技術の側面図である。
【０００４】図において、測定管３１の両端にはフラン
ジ部３１ａ，３１ｂが設けられており、いずれもセラミ
ックで形成されている。測定管３１はケース部材３２
に、包含されている。また、フランジ部３１ａ，３１ｂ
の外周外殻はケース部材３２に嵌合し、その接合部は金
属接合或いは樹脂接着等の方法で固着されている。この
測定管３１の円周外周面には、測定管内に磁場を発生さ
せるための一対のコイルとコア３４が固着されている。
更に、測定管３１の外周面には、測定管の円周垂直方
向、及びコイル３３が放出する磁束の垂直方向に位置す
るように一対の測定電極が設けられている（図示せ
ず）。測定管３１のフランジ部３１ａ，３１ｂの端面に
夫々第一のガスケット５ａ，５ｂを介して接地リング６
ａ，６ｂが取り付けられている。接地リング６ａ，６ｂ
は測定管３１の保護と、接地リング部の流体の電位を接
地電位にするために使用される。接地リング６ａ，６ｂ
の反対面には第２のガスケット７ａ，７ｂが取り付けら
れている。尚、ガスケット５ａ，５ｂ，７ａ，７ｂは主
として防水性の高い４フッ化エチレン樹脂等の密閉材で
形成されている。電磁流量計はガスケット７ａ，７ｂを
介して、プロセス配管のフランジ８ａ，８ｂ間に挿入さ
れ、ボルト９によって締め付けられ、液密の状態でプロ
セス配管に保持されている。
ジ部３１ａ，３１ｂが設けられており、いずれもセラミ
ックで形成されている。測定管３１はケース部材３２
に、包含されている。また、フランジ部３１ａ，３１ｂ
の外周外殻はケース部材３２に嵌合し、その接合部は金
属接合或いは樹脂接着等の方法で固着されている。この
測定管３１の円周外周面には、測定管内に磁場を発生さ
せるための一対のコイルとコア３４が固着されている。
更に、測定管３１の外周面には、測定管の円周垂直方
向、及びコイル３３が放出する磁束の垂直方向に位置す
るように一対の測定電極が設けられている（図示せ
ず）。測定管３１のフランジ部３１ａ，３１ｂの端面に
夫々第一のガスケット５ａ，５ｂを介して接地リング６
ａ，６ｂが取り付けられている。接地リング６ａ，６ｂ
は測定管３１の保護と、接地リング部の流体の電位を接
地電位にするために使用される。接地リング６ａ，６ｂ
の反対面には第２のガスケット７ａ，７ｂが取り付けら
れている。尚、ガスケット５ａ，５ｂ，７ａ，７ｂは主
として防水性の高い４フッ化エチレン樹脂等の密閉材で
形成されている。電磁流量計はガスケット７ａ，７ｂを
介して、プロセス配管のフランジ８ａ，８ｂ間に挿入さ
れ、ボルト９によって締め付けられ、液密の状態でプロ
セス配管に保持されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上、示したような静
電容量式電磁流量計は、絶縁性付着物の影響を受けにく
い電極部を設けたことにより、測定液のリークの発生要
因を解消したこと等の、電極式電磁流量計にはない優れ
た特徴を持つ。
電容量式電磁流量計は、絶縁性付着物の影響を受けにく
い電極部を設けたことにより、測定液のリークの発生要
因を解消したこと等の、電極式電磁流量計にはない優れ
た特徴を持つ。
【０００６】しかし、静電流量式電磁流量計をプロセス
配管に取り付けるとき、ボルトを数１０００Ｎ・cmのト
ルクで取り付けることにより、ガスケットに軸方向（厚
さ方向）の圧縮力を与え、液密性を保持する。この締め
付け力を脆性材であるセラミックの測定管のフランジ面
で受けるため、フランジ面には数十ＭＰa〜数百ＭＰaの
大きな面圧が加わり、測定管の割れの原因となる。
配管に取り付けるとき、ボルトを数１０００Ｎ・cmのト
ルクで取り付けることにより、ガスケットに軸方向（厚
さ方向）の圧縮力を与え、液密性を保持する。この締め
付け力を脆性材であるセラミックの測定管のフランジ面
で受けるため、フランジ面には数十ＭＰa〜数百ＭＰaの
大きな面圧が加わり、測定管の割れの原因となる。
【０００７】本発明の目的は、静電容量式電磁流量計を
プロセス配管に取り付けるときに、ボルト締め付け力が
セラミック測定管に加わらず、ボルト締め付けトルク上
限の不要な静電容量式電磁流量計を提供することにあ
る。
プロセス配管に取り付けるときに、ボルト締め付け力が
セラミック測定管に加わらず、ボルト締め付けトルク上
限の不要な静電容量式電磁流量計を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】ケース部材内に測定流体
を流す測定管と，流体の電位を接地電位にするための接
地リングと，測定流体に任意の大きさの磁場を印加する
磁場印加手段と，電極を備えた静電容量式電磁流量計で
あって、測定管とケース部材との間に数１によって与え
られる間隙以上を有する構成とした。
を流す測定管と，流体の電位を接地電位にするための接
地リングと，測定流体に任意の大きさの磁場を印加する
磁場印加手段と，電極を備えた静電容量式電磁流量計で
あって、測定管とケース部材との間に数１によって与え
られる間隙以上を有する構成とした。
【０００９】
【数１】 δ＝Ｆ・Ｌ／(π・Ｄ・ｔ・Ｅ) …（数１） 但し、ケース部材の口径をＤ，その軸長をＬ，その管厚
さをｔ，そのヤング率をＥ，ボルトによる締め付け力を
Ｆ，円周率をπとしている。
さをｔ，そのヤング率をＥ，ボルトによる締め付け力を
Ｆ，円周率をπとしている。
【００１０】また、間隙に、数１で示したδ以上の厚さ
を持ち、ケース部材のヤング率に比べて非常に小さい材
料で加工されたスペーサを挿入する構造としている。
を持ち、ケース部材のヤング率に比べて非常に小さい材
料で加工されたスペーサを挿入する構造としている。
【００１１】
【作用】上記のように、測定管とケース部材の間に数１
で与えられる間隙を有する構造とすることによって、接
地リングに接触することが無いので締め付け力をその端
面に受けることがない。よって、ボルトを過剰に締め付
けても測定管は破損しない。
で与えられる間隙を有する構造とすることによって、接
地リングに接触することが無いので締め付け力をその端
面に受けることがない。よって、ボルトを過剰に締め付
けても測定管は破損しない。
【００１２】また、上記のように測定管とケース部材の
間に、数１で与えられる厚さで、ケース部材のヤング率
に比べて非常に小さい材料で加工された部材を挿入する
構造にすることによって、配管フランジや接地リングに
直接接触せず、間にヤング率の小さい部材がクッション
となっているので、締め付け力はほとんど吸収され、測
定管の端面で受けることはない。よって、ボルトの過剰
な締め付けにも耐えうる。また、測定管が固定される構
造なので、振動衝撃にも強い。
間に、数１で与えられる厚さで、ケース部材のヤング率
に比べて非常に小さい材料で加工された部材を挿入する
構造にすることによって、配管フランジや接地リングに
直接接触せず、間にヤング率の小さい部材がクッション
となっているので、締め付け力はほとんど吸収され、測
定管の端面で受けることはない。よって、ボルトの過剰
な締め付けにも耐えうる。また、測定管が固定される構
造なので、振動衝撃にも強い。
【００１３】
【実施例】以下、図１，図３に図示した実施例に基づい
て本発明を説明する。図１において、セラミックで形成
された測定管１はフランジ部がないストレートパイプ形
状となっている。測定管１はプロセス配管８ａ，８ｂ間
にボルト９で固定され、ケース部材２と接地リング６
ａ，６ｂ間は固着状態となっている。その周辺部は、図
３の測定管保持部の詳細図に示すように、パイプ端の外
周に取り付けられた第一のＯリング１０ａ及び第二のＯ
リング１２ａによって、ケース部材２に液密状態で取り
付けられている。第二のＯリング１２ａは更に接地リン
グ６ａにも液密で保持される。接地リング６ａとプロセ
ス配管８ａの間にはガスケット７ａが介挿され、接地リ
ング６ａとプロセス配管８ａ間の液密を保っている。第
二のＯリング１２ａは弾性及び粘性を有する物質で構成
され、可撓性を有するため、測定管固定時の接地リング
６ａの押圧力による変形によりケース部材２の溝部と測
定管１に密着する。尚、測定管１と接地リング６ａ間に
はＯリング６ａの径より狭い幅を有する隙間が設けられ
ている。
て本発明を説明する。図１において、セラミックで形成
された測定管１はフランジ部がないストレートパイプ形
状となっている。測定管１はプロセス配管８ａ，８ｂ間
にボルト９で固定され、ケース部材２と接地リング６
ａ，６ｂ間は固着状態となっている。その周辺部は、図
３の測定管保持部の詳細図に示すように、パイプ端の外
周に取り付けられた第一のＯリング１０ａ及び第二のＯ
リング１２ａによって、ケース部材２に液密状態で取り
付けられている。第二のＯリング１２ａは更に接地リン
グ６ａにも液密で保持される。接地リング６ａとプロセ
ス配管８ａの間にはガスケット７ａが介挿され、接地リ
ング６ａとプロセス配管８ａ間の液密を保っている。第
二のＯリング１２ａは弾性及び粘性を有する物質で構成
され、可撓性を有するため、測定管固定時の接地リング
６ａの押圧力による変形によりケース部材２の溝部と測
定管１に密着する。尚、測定管１と接地リング６ａ間に
はＯリング６ａの径より狭い幅を有する隙間が設けられ
ている。
【００１４】図３において、ボルト９に過剰な締め付け
力Ｆが働いたとする。この締め付け力Ｆはケース部材２
に作用し、これに圧縮応力σを与える。この圧縮応力σ
はケース部材２の内径Ｄとその管厚さｔで数２のように
表される。
力Ｆが働いたとする。この締め付け力Ｆはケース部材２
に作用し、これに圧縮応力σを与える。この圧縮応力σ
はケース部材２の内径Ｄとその管厚さｔで数２のように
表される。
【００１５】
【数２】 σ＝Ｆ／(π・Ｄ・ｔ) …（数２） 但し、πは円周率を表す。ケース部材２の材料に依存す
る物性値ヤング率Ｅとすると、圧縮応力σはケース部材
２に歪量εを生じさせる。これは、数３の関係で表され
る。
る物性値ヤング率Ｅとすると、圧縮応力σはケース部材
２に歪量εを生じさせる。これは、数３の関係で表され
る。
【００１６】
【数３】 σ＝Ｅ・ε …（数３） また、εはケース部材２の縮み量をδと置けば、ケース
部材の軸長Ｌから数４で表される。
部材の軸長Ｌから数４で表される。
【００１７】
【数４】 ε＝δ／Ｌ …（数４） 数２，数３，数４より、任意のケース部材の形状及び材
質に任意の過剰な締め付け力Ｆが作用したとき、ケース
部材の縮み量δが一意的に数５で定義できる。
質に任意の過剰な締め付け力Ｆが作用したとき、ケース
部材の縮み量δが一意的に数５で定義できる。
【００１８】
【数５】 δ＝Ｆ・Ｌ／(π・Ｄ・ｔ・Ｅ) …（数５） つまり、測定管１にボルト９による過剰な締め付け力が
加わらないためには、測定管１と接地リング６ａ，６ｂ
の間に間隙を設け、その合計がδよりも大きい構造であ
ればよい。この間隙が存在することにより、過剰な締め
付け力Ｆが加わっても、この力によるケース部材２の縮
み量よりも間隙が大きいので、接地リング６ａは測定管
１に接触せず、測定管１には過剰な締め付け力が決して
加わらない。
加わらないためには、測定管１と接地リング６ａ，６ｂ
の間に間隙を設け、その合計がδよりも大きい構造であ
ればよい。この間隙が存在することにより、過剰な締め
付け力Ｆが加わっても、この力によるケース部材２の縮
み量よりも間隙が大きいので、接地リング６ａは測定管
１に接触せず、測定管１には過剰な締め付け力が決して
加わらない。
【００１９】図４には、測定管１と接地リング６ａの間
に、厚さが数４で示されたδよりも大きく、ケース部材
よりも小さなヤング率を持つ材料で加工されたスペーサ
１３を挿入した状態の詳細図を示す。これにより、過剰
な締め付け力はスペーサに加わり、スペーサ１３がクッ
ションの役目となって測定部１には過剰な締め付け力は
加わらない。また、測定管１の軸方向の移動を制限し、
振動衝撃に強いものである。
に、厚さが数４で示されたδよりも大きく、ケース部材
よりも小さなヤング率を持つ材料で加工されたスペーサ
１３を挿入した状態の詳細図を示す。これにより、過剰
な締め付け力はスペーサに加わり、スペーサ１３がクッ
ションの役目となって測定部１には過剰な締め付け力は
加わらない。また、測定管１の軸方向の移動を制限し、
振動衝撃に強いものである。
【００２０】図５には、ケース部材のヤング率Ｅが２０
０ＭＰａ（ステンレス材に相当）とした場合の、過剰な
締め付け力によるケース部材に加わる面力Ｆ／(π・Ｄ
・ｔ)と間隙のケース部材の軸長の比δ／Ｌの関係を示
している。図より、両者は比例関係にあり、過剰締め付
け力とケース部材形状を任意に設定すると一意的に間隙
が設計できる。例えば、面力として１ＧＰａとすれば、
間隙δは０.００５Ｌ 以上を設ければよい。
０ＭＰａ（ステンレス材に相当）とした場合の、過剰な
締め付け力によるケース部材に加わる面力Ｆ／(π・Ｄ
・ｔ)と間隙のケース部材の軸長の比δ／Ｌの関係を示
している。図より、両者は比例関係にあり、過剰締め付
け力とケース部材形状を任意に設定すると一意的に間隙
が設計できる。例えば、面力として１ＧＰａとすれば、
間隙δは０.００５Ｌ 以上を設ければよい。
【００２１】図６には、過剰な締め付け力によるケース
部材に加わる面力Ｆ／(π・Ｄ・ｔ)を１ＧＰａとした場
合の、ケース部材のヤング率Ｅと間隙のケース部材の軸
長の比δ／Ｌの関係を示している。図より、両者は反比
例関係にあり、ケース部材の材質と形状を任意に設定す
ると一意的に間隙が設計できる。例えば、ヤング率とし
て２００ＧＰａとすれば、間隙δは０.００５Ｌ 以上を
設ければよい。
部材に加わる面力Ｆ／(π・Ｄ・ｔ)を１ＧＰａとした場
合の、ケース部材のヤング率Ｅと間隙のケース部材の軸
長の比δ／Ｌの関係を示している。図より、両者は反比
例関係にあり、ケース部材の材質と形状を任意に設定す
ると一意的に間隙が設計できる。例えば、ヤング率とし
て２００ＧＰａとすれば、間隙δは０.００５Ｌ 以上を
設ければよい。
【００２２】
【発明の効果】本発明は、プロセス配管取り付け時の過
大な締め付け力が印加された場合にも、脆性材であるセ
ラミックの測定管に過大な力が加わることを防止し、測
定管の割れが生じない静電容量式電磁流量計を提供でき
る。
大な締め付け力が印加された場合にも、脆性材であるセ
ラミックの測定管に過大な力が加わることを防止し、測
定管の割れが生じない静電容量式電磁流量計を提供でき
る。
【図１】本発明に係る静電容量式電磁流量計のプロセス
配管への配設を示す断面図。
配管への配設を示す断面図。
【図２】従来の静電容量式電磁流量計のプロセス配管へ
の配設を示す断面図。
の配設を示す断面図。
【図３】図１に示した静電容量式電磁流量計の間隙部の
部分断面図。
部分断面図。
【図４】本発明の静電容量式電磁流量計の測定管とケー
ス部材の間にスぺーサを用いたときの部分断面図。
ス部材の間にスぺーサを用いたときの部分断面図。
【図５】過剰な締め付け力によるケース部材に加わる面
力ｆ／(π・Ｄ・ｔ)と間隙のケース部材の軸長の比δ／
Ｌの関係を示した特性図。
力ｆ／(π・Ｄ・ｔ)と間隙のケース部材の軸長の比δ／
Ｌの関係を示した特性図。
【図６】ケース部材のヤング率Ｅと間隙のケース部材の
軸長の比δ／Ｌの関係を示した特性図。
軸長の比δ／Ｌの関係を示した特性図。
１…測定管、２…ケース部材、３…コイル、４…コア、
５ａ，５ｂ，７ａ，７ｂ…ガスケット、６ａ，６ｂ…接
地リング、８ａ，８ｂ…プロセス配管、９…ボルト、１
０ａ，１０ｂ，１２ａ，１２ｂ…Ｏリング、１３…スペ
ーサ。
５ａ，５ｂ，７ａ，７ｂ…ガスケット、６ａ，６ｂ…接
地リング、８ａ，８ｂ…プロセス配管、９…ボルト、１
０ａ，１０ｂ，１２ａ，１２ｂ…Ｏリング、１３…スペ
ーサ。
Claims (4)
- 【請求項１】ケース部材内に配設され測定流体を流す測
定管と，流体の電位を接地電位にするための接地リング
と，前記測定流体に磁場を印加する磁場印加手段と，前
記測定管と結合し、前記測定流体と非接触となる電極と
を備えた静電式電磁流量計において、 前記ケース部材の口径をＤ，その軸長をＬ，その管厚さ
をｔ，そのヤング率をＥ，ボルトによる締め付け力をＦ
とするとき、前記測定管と前記接地リングの間の間隙δ
と軸長Ｌの比が、δ／Ｌ≧Ｆ／(π・Ｄ・ｔ・Ｅ)の関係
であることを特徴とする静電容量式電磁流量計。 - 【請求項２】請求項１において、締め付け力ＦがＦ＝１
×１０9・π・Ｄ・ｔ(単位：Ｎ)、前記ケース部材のヤ
ング率ＥがＥ＝２００×１０9(単位：Ｐａ，ステンレス
材に相当）とすると、前記間隙と前記ケース部材の軸長
の比がδ／Ｌ≧０.００５ である静電容量式電磁流量
計。 - 【請求項３】請求項１または２において、前記測定管の
軸長をＬ１とすると、前記測定管の軸長と前記ケース部
材の軸長の比がＬ１／Ｌ≦０.９９５ である静電容量式
電磁流量計。 - 【請求項４】請求項１，２または３において、前記測定
管と前記接地リングの間に、前記ケース部材のヤング率
に比べて非常に小さいヤング率を持つ材料で加工され
た、δ以上の厚さのスペーサが、挟み込まれている静電
容量式電磁流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27088194A JPH08136307A (ja) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | 静電容量式電磁流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27088194A JPH08136307A (ja) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | 静電容量式電磁流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08136307A true JPH08136307A (ja) | 1996-05-31 |
Family
ID=17492270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27088194A Pending JPH08136307A (ja) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | 静電容量式電磁流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08136307A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002188650A (ja) * | 2000-10-13 | 2002-07-05 | Nsk Ltd | 主軸装置 |
| JP2007049025A (ja) * | 2005-08-11 | 2007-02-22 | Seiko Epson Corp | アクチュエータ装置及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置 |
| JP2017508980A (ja) * | 2014-03-26 | 2017-03-30 | ローズマウント インコーポレイテッド | 高圧ウエハ型磁気流量計 |
-
1994
- 1994-11-04 JP JP27088194A patent/JPH08136307A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002188650A (ja) * | 2000-10-13 | 2002-07-05 | Nsk Ltd | 主軸装置 |
| JP2007049025A (ja) * | 2005-08-11 | 2007-02-22 | Seiko Epson Corp | アクチュエータ装置及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置 |
| JP2017508980A (ja) * | 2014-03-26 | 2017-03-30 | ローズマウント インコーポレイテッド | 高圧ウエハ型磁気流量計 |
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