漩渦流量計的製作方法

2023-11-01 15:47:02

漩渦流量計的製作方法
【專利摘要】一種漩渦流量計，其中，容納檢測器(18)的安裝孔(28)形成在漩渦流量計(10)的本體(16)的大致中心部。第一環(42)形成在環形壁(40)上，該環形壁(40)形成安裝孔(28)的第一孔部(36)和第二孔部(38)之間的邊界。在檢測器(18)中，由壓電元件組成的檢測元件(44)容納在保持器(46)中。一對第二環(62a、62b)形成在保持器(46)的外圓周面上。通過將檢測器(18)插入到安裝孔(28)中，第二環(62a、62b)被放置成與安裝孔(28)的內周表面滑動接觸，並且第一環(42)與保持器(46)的邊界區域(63)抵接。因此，檢測器(18)和本體(16)之間通過第一和第二環(42、62a、62b)形成密封。
【專利說明】遊渦流量計

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種漩渦流量計，該漩渦流量計能夠通過檢測漩渦而檢測液體的流速，該漩渦通過在漩渦產生體中的流動液體產生。

【背景技術】
[0002]迄今為止，在已知的漩渦流量計中，漩渦產生體布置在流體流經的本體流動通道中，並且由壓電元件等等構成的檢測器布置在漩渦產生體的下遊側。對於這種漩渦流量計，由於在流動通道中流動的流體流過漩渦產生體而產生卡門漩渦，並且通過檢測器，檢測由於卡門漩渦產生的流體壓力變化並且將該變化轉換為電信號，從而測量流速。
[0003]作為這種漩渦流量計，例如，如公開在日本特開專利公報N0.11-014412中的，流動通道形成在組成漩渦流量計的本體的測量導管的內部，並且其中包含壓電元件的檢測器容納在形成在測量導管中的孔中。該檢測器的末端布置成突出到流動通道中，並且在孔和檢測器之間，布置O形環以防止流體進入流動通道。
[0004]然而，在化學溶液或者純水被用作為上述漩渦流量計中的流體的情況下，從由彈性材料製成的O形環洗提的汙染物進入流體並且汙染流體。進一步，如果流體是強鹼性或者強酸性的化學溶液，O形環的耐用性減少並且密封效果劣化。
[0005]因此，為了解決以上討論的問題，用公開在日本特開專利申請N0.2002—195860中的漩渦流量計，而不是使用O形環，檢測器通過超聲波焊接整體地連接到流體流經的導管，從而維持檢測器和導管之間的有效密封，並且能夠防止流體的汙染或者密封性能降低。


【發明內容】

[0006]然而，在上述日本特開專利申請N0.2002—195860的漩渦流量計中，檢測器通過超聲波焊接整體地連接到導管，焊接的質量趨於根據焊工的技巧發生變化上，於是不能獲得穩定的產品質量。因此，存在密封性能發生變化和製造成本上升的問題。進一步，如果檢測器發生故障，因為檢測器焊接到導管上，檢測器不能單獨地被移除和替換，並且因為必須整體地交換或者替換整個漩渦流量計，維護成本增加。
[0007]考慮上述問題的同時本發明被設計，並且本發明的目的是提供一種漩渦流量計，其中，用簡單和便宜的結構，能夠可靠和穩定地獲得有效的密封性能。
[0008]為了實現上述目的，本發明的特徵為:漩渦流量計包括:本體，該本體中具有流體流經的流動通道；漩渦產生體，該漩渦產生體布置在流動通道中並且被構造成在流體中產生漩渦；和檢測器，該檢測器布置在本體的內部，位於漩渦產生體的下遊側，其中本體具有容納孔，檢測器被容納在容納孔中，環形的突起形成在檢測器的外表面和容納孔的內表面中的至少一個上，從而在內表面和外表面之間形成密封。
[0009]根據本發明，在漩渦流量計中，本體包括容納檢測器的容納孔，該漩渦流量計配備有布置在本體內部、漩渦產生體下遊側的檢測器。另外，環形的突起形成在檢測器的外表面和容納孔的內表面中的至少一個上，從而在內表面和外表面之間形成密封。
[0010]因此，通過將檢測器容納在容納孔的內部，形成在容納孔內表面和檢測器外表面中的至少一個上的環形的突起，抵接另一個面對表面，從而在檢測器和容納孔之間建立密封。因此，可靠地防止流經本體的流動通道的流體經過本體和檢測器之間並且侵入到漩渦流量計的內部。另外，即使使用強酸性或者強鹼性的流體，相比於根據常規技術的通過O形環執行密封的漩渦流量計，因為能夠抑制耐用性的降低並且能夠防止密封性能的降低，也能夠在持續時間內維持穩定的密封性能。此外，因為提出不需要用於根據常規技術的漩渦流量計所使用的O形環，所以能夠減少構成漩渦流量計的部件數量並且實現低成本的漩渦流量計。
[0011]通過以下描述結合附圖，本發明的上述及其他目的、特徵和優勢通將變得更加明顯，其中本發明的最優實施例通過說明性的實例來展示。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是根據本發明的實施例的漩渦流量計的總體截面圖；
[0013]圖2是分解的截面圖，示意了檢測器從圖1中的漩渦流量計被除去的狀態；
[0014]圖3是放大的截面圖，示意了圖1的漩渦流量計中的保持器的外周表面附近的區域；和
[0015]圖4是圖1的漩渦流量計中，從檢測器的凸緣側看的檢測器的平面圖。

【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，根據本發明的實施例的漩渦流量計10包括:本體16，本體16具有壓力流體向其供應和壓力流體從其排出的第一和第二埠 12、14 ;檢測器18，檢測器18布置在本體的內部；和蓋構件20，蓋構件20閉合和密封本體16的上部。例如，在半導體製造設備中採用的化學溶液、純水等等，可以被用作壓力流體。
[0017]本體16大致形成為T形橫截面，例如，由樹脂材料形成。第一埠 12在本體16的在大致水平方向上延伸的一端部打開，並且第二埠 14在其另一個端部打開。第一和第二埠 12、14各自在水平方向上打開(箭頭Al和A2的方向)，並且螺紋24被刻在第一和第二埠 12、14的外周表面上，各個緊固構件與該螺紋24螺合。
[0018]在各個管(圖中未示)被套在第一和第二埠 12、14的外周側之後，通過已經插入管的圓筒形緊固構件22相對於螺紋24的螺合，管被分別連接到第一和第二埠 12、14。
[0019]第一埠 12，例如，沿著軸線方向(箭頭方Al和A2方向)以大致相同的直徑直線延伸。類似的，第二埠 14沿著軸線方向(箭頭方Al和A2方向)以大致相同的直徑直線延伸。相對於第一和第二埠 12、14，直徑減小的連通通道(流動通道)26形成在第一埠12和第二埠 14之間。
[0020]連通通道26，例如，形成在本體16的大致中心部，沿著大致水平方向以大致恆定的直徑直線延伸，並且相對於第一和第二埠 12、14，其直徑減小。
[0021]進一步，大致在連通通道26的中心，布置檢測器18的安裝孔(容納孔)28打開。安裝孔28在垂直於連通通道26的豎直向上的方向上延伸(箭頭BI方向)。進一步，漩渦產生體30布置在從安裝孔28與連通通道26相交的中心朝向第一埠 12側(沿著箭頭Al的方向)的位置。
[0022]漩渦產生體30，例如，形成為梯形橫截面。漩渦產生體30布置在連通通道26的橫截面中心，其在第一埠 12側(沿著箭頭Al的方向)的一端的寬度寬，並且其在第二埠14側(沿著箭頭A2的方向)的另一端的寬度窄。
[0023]進一步，容納部分32形成在本體16的上中心部，容納部分32在向上方向(箭頭BI的方向)上打開，其橫截面為大致U形形狀。連接構成檢測器18的檢測元件44的電路板34被容納在容納部分32的內部。
[0024]如圖1和2所示，安裝孔28大致形成在容納部分32的中心，並且朝向連通通道26(沿著箭頭B2的方向)延伸。安裝孔28，例如，由第一孔部36和第二孔部38組成，第一孔部36形成在安裝孔28在連通通道26側(沿著箭頭B2的方向)的一端，第二孔部38形成在安裝孔28在保持部分60側(沿著箭頭BI的方向)的另一端。相對於彼此，第一孔部36形成為小直徑，並且第二孔部38形成為大直徑。
[0025]另外，在第一孔部36和第二孔部38之間的邊界區域，環形壁(內表面)40垂直於安裝孔28的軸線形成，並且在環形壁40上，形成環形的第一環(突起)42，該環形的第一環42向上(沿著箭頭BI的方向)突出，即，朝向第二孔部38突出。第一環42形成半圓形橫截面，並且從環形壁40突出預定高度。
[0026]如圖1和2所示，檢測器18包括檢測元件44、保持器46，檢測元件44被容納在該保持器46內部。檢測元件44，例如，由能夠將施加到其的壓力轉換為電的壓電元件構成。檢測元件44形成薄板並且導線48連接到它的一端。另外，檢測元件44通過導線48連接到電路板34。
[0027]保持器46包括:主體部50，該主體部50形成為有底的圓筒形形狀，例如，由樹脂材料形成；和凸緣52，該凸緣52形成在主體部50的另一端。
[0028]主體部50形成為圓形橫截面，並且具有在其一端的小直徑部分54，和在其另一側的大直徑部分56並且該大直徑部分56與小直徑部分54連結。主體部50其中包含容納檢測元件44的容納孔58。容納孔58在主體部50具有凸緣52的另一端打開，並且包括插入和保持檢測元件44的端部的保持部分60。保持部分60形成對應於檢測元件44的截面形狀的矩形截面形狀，並且沿著軸線方向(箭頭BI和B2的方向)形成為跨越小直徑部分54和大直徑部分56的關係。
[0029]進一步,在大直徑部56的外周表面(外表面)上,形成一對第二環(突起)62a、62b,該一對第二環62a、62b以半圓形橫截面向外突出。第二環62a、62b在大直徑部分56的外周表面上形成為環形形狀，並且在大直徑部分56的軸線方向(箭頭BI和B2的方向)上彼此分隔預定距離。
[0030]如圖3所示，當包括保持器46的檢測器18被插入到安裝孔28時，由於在主體部50上的第二環62a、62b被放置成與安裝孔28中的第二孔部38的內周表面滑動接觸，保持器46和安裝孔28之間形成密封。另外，通過小直徑部分54和大直徑部分56之間的邊界區域(階梯部)63抵接形成在環形壁40上的第一環42，保持器46和安裝孔28之間形成密封。
[0031]更具體地，通過第一環42的抵接，密封形成在檢測器18在軸線方向(箭頭BI和B2的方向)上的一端，並且通過一對第二環62a、62b的抵接，沿著檢測器18的圓周表面形成另一個密封。
[0032]更詳細地，因為第一和第二環42、62a、62b分別由樹脂材料形成，當保持器46插入安裝孔28時，第一和第二環42、62a、62b被按壓並且變形從而實現與安裝孔28更加密切的接觸因此增加密封效果。
[0033]如圖1、2和4所示，凸緣52形成為垂直於主體部50的軸線方向的大致矩形形狀。緊固螺栓64插入其中的螺栓孔66分別形成在凸緣52的四個角中，並且一對切口凹槽(切口)68分別形成在凸緣52的外邊緣上。切口凹槽68繞著主體部50的中心對稱地形成，並且從外邊緣朝向中心凹陷大致恆定的寬度。
[0034]另外，主體部50插入到本體16的安裝孔28中，並且在凸緣52與容納部分32的內壁表面抵接的狀態下，多個緊固螺栓64有螺紋並且與本體16螺合從而固定主體部50。
[0035]進一步，一對定位塊70繞著安裝孔28的中心沿著直線形成在容納部分32的內壁表面上。定位塊70形成為具有恆定厚度的板狀，並且從內壁表面突出預定高度(參見圖2)。通過定位塊70插入到凸緣52的切口凹槽68中，檢測器18能夠以合適的定位狀態被固定到本體16的安裝孔28。更具體地，保持器46中的切口凹槽68和本體16上的定位塊70起到將檢測器18裝配到本體16上的預定位置的定位單元的作用。
[0036]如圖1所示，蓋構件20聯接到本體16的上部分以便覆蓋本體16的打開的容納部分32。在蓋構件20的中心部，形成引出孔74，連接到電路板34的線72插入到引出孔74中。此外，通過將線72插入引出孔74中，然後緊固螺母78和按壓構件76，線72相對於蓋構件20被固定。因此，被容納在容納部分32中的電路板34和其他組件被蓋構件20覆蓋並且不暴露在外部。
[0037]根據本發明的實施例的漩渦流量計10基本上如上所述構造。接下來，參考圖2，描述關於檢測器18裝配到本體16的安裝孔28中。在這種情況下，假定檢測元件44已經處於被容納在保持器46的容納孔58中的狀態。
[0038]首先，如圖2所示，在檢測器18的保持器46已經被布置在本體16容納部分32中與安裝孔28同軸的向上位置(沿著箭頭BI方向)之後，主體部50插入到安裝孔28中。
[0039]另外，如圖3所示，通過檢測器18沿著安裝孔28向下(沿著箭頭B2的方向)移動，形成在保持器46的外周表面上的第二環62a、62b被放置成與第二孔部38的內周表面滑動接觸，並且保持器46和安裝孔28的內周表面之間形成密封。當檢測器18進一步向下(沿著箭頭B2的方向)移動時，如圖1所示，它的一端突出到連通通道26中，並且小直徑部分54和大直徑部分56之間的邊界區域63與安裝孔28的環形壁40抵接，於是檢測器18的進一步向下移動被調節，並且在容納部分32中，凸緣52的切口凹槽68與定位塊70接合。此時，第一環42與邊界區域63抵接，並且通過第一環42在邊界區63和環形壁40之間建立密封。
[0040]最後，在容納部分32中，緊固螺栓64分別插入到凸緣52的螺栓孔66中，並且通過相對於本體16的接合，檢測器18的主體部50插入到安裝孔28中，並且在檢測器18的一端布置成面對連通通道26的關係的狀態下，檢測器18相對於本體16被固定。
[0041]接下來，將簡要地說明漩渦流量計10的操作和優勢，在該漩渦流量計10中，檢測器18以上述方式裝配。
[0042]首先，從未圖示的流體供應源通過管向第一埠 12供應流體，流體經過連通通道26，並且流向第二埠 14。此時，流體從上遊側流向漩渦產生體30的下遊側(沿著箭頭A2的方向)，於是卡門漩渦產生在漩渦產生體30的下遊側(沿著箭頭A2的方向)。由於產生卡門漩渦而導致的壓力變化被檢測器18的檢測元件44檢測，檢測器18布置在漩渦產生體30的下遊側。通過檢測元件44檢測的壓力變化被轉換為電信號，電信號通過導線48輸出到電路板34，由電信號計算流體的流速。
[0043]此時，儘管流經連通通道26的一部分流體侵入到安裝孔28的第一孔部36中，因為由於第一和第二環42、62a、62b的接觸，安裝孔28的內周表面和保持器46的外周表面之間形成可靠的密封，所以可靠地防止流體通過保持器46和安裝孔28之間的間隙進入容納部分32。因此，能夠通過第一和第二環42、62a、62b執行密封以可靠地防止流體經過檢測器18和本體16之間並且侵入到容納部分32的內部。
[0044]進一步，例如，即使使用強酸性或者強鹼性化學溶液作為流體，相比於根據常規技術通過O形環執行密封的漩渦流量計，因為能夠抑制耐用性的降低並且能夠防止密封能力的降低，也能夠在持續時間內維持穩定的密封性能。
[0045]此外，用簡單的操作:將檢測器18的保持器46插入本體16的安裝孔28中，能夠可靠地和穩定地防止流體通過保持器46和安裝孔28之間的間隙的滲漏。換言之，相比於常規技術的其組件通過超聲波焊接連結的漩渦流量計，能夠容易地並且可靠地滿足檢測器18和本體16之間的有效密封而不用依賴焊工的技巧。
[0046]更進一步，因為不需要O形環，能夠減少在凹槽等中裝配這種O形環的製造步驟數。因此能夠降低製造成本，並且能夠實現低成本漩渦流量計。
[0047]此外，如果檢測器18發生故障，可以只折卸和替換檢測器18。因此，相比於根據常規技術的漩渦流量計，其中檢測器和本體通過超聲波焊接連接在一起，能夠提高維護簡易性並且能夠降低維護成本。
[0048]進一步，在上述實施例中，提供一種結構，其中第一環42布置在本體16面對檢測器18中的保持器46的邊界區域63的環形壁40上，並且第二環62a、62b布置在保持器46的外周表面上。然而，本發明不局限於這個結構。例如，第一環42可以布置在保持器46側，並且第二環62a、62b可以布置在本體16中的安裝孔28的內周表面上。進一步，可以設置多個第一環42，並且可以設置一對以上的第二環62a、62b。用這樣的方式，能夠進一步提高本體16和檢測器18之間的密封效果。
[0049]儘管本發明的優選實施例如上所述，但是根據本發明的漩渦流量計並不局限於該實施例，在不脫離如所附的權利要求書中所述本發明的範圍的情況下，可以對本實施例子做出各種變化和修改。
【權利要求】
1.一種漩渦流量計(10)，其特徵在於，包含:本體(16)，所述本體(16)包括流體流經的流動通道(26);漩渦產生體(30)，所述漩渦產生體(30)布置在所述流動通道(26)中，並且被構造成在所述流體中產生漩渦；和檢測器(18)，所述檢測器(18)布置在所述本體(16)的內部，位於所述漩渦產生體(30)的下遊側； 其中，所述本體(16)具有容納孔(28)，所述檢測器(18)容納在所述容納孔(28)中，環形的突起(42、62a、62b)形成在所述檢測器(18)的外表面和所述容納孔(28)的內表面中的至少一個上，從而在所述內表面和所述外表面之間形成密封。
2.如權利要求1所述的漩渦流量計，其特徵在於，所述突起(42)形成在所述容納孔(28)的壁部，所述檢測器(18)的階梯部￠3)抵接所述壁部。
3.如權利要求1所述的漩渦流量計，其特徵在於，所述突起(62a、62b)形成在所述檢測器(18)的外周表面上，並且被放置成與所述容納孔(28)的內周表面滑動接觸。
4.如權利要求3所述的漩渦流量計，其特徵在於，所述突起(42、62a、62b)形成為半圓形橫截面。
5.如權利要求1所述的漩渦流量計，其特徵在於，所述檢測器(18)包含:檢測元件(44)，所述檢測元件(44)由壓電元件製成；和保持器(46)，所述檢測元件(44)被容納在所述保持器(46)中，並且在所述保持器(46)的端部上設置有凸緣(52)，所述凸緣(52)相對於所述本體(16)被固定； 進一步包含定位單元，所述定位單元被構造成實現所述凸緣(52)和所述本體(16)之間的定位。
6.如權利要求5所述的漩渦流量計，其特徵在於，所述定位單元包含: 切口(68)，所述切口(68)形成在所述凸緣(52)中；和 定位塊(70)，所述定位塊(70)形成在所述本體(16)上並且插入到所述切口 ￠8)中。
7.如權利要求1所述的漩渦流量計，其特徵在於，所述漩渦產生體(30)形成為梯形橫截面，所述漩渦產生體(30)在所述流動通道(26)的上遊側具有寬的寬度，並且所述漩渦產生體(30)在所述流動通道(26)的下遊側具有窄的寬度。
【文檔編號】G01F1/32GK104422488SQ201410461001
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年9月11日 優先權日:2013年9月11日
【發明者】深野喜弘, 內野正 申請人:Smc株式會社