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JP4955005B2 - 磁石アッセンブリ - Google Patents

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JP4955005B2 JP2008534506A JP2008534506A JP4955005B2 JP 4955005 B2 JP4955005 B2 JP 4955005B2 JP 2008534506 A JP2008534506 A JP 2008534506A JP 2008534506 A JP2008534506 A JP 2008534506A JP 4955005 B2 JP4955005 B2 JP 4955005B2
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Description

本発明は、磁石アッセンブリに、より具体的には、高温用装置の磁石アッセンブリに関する。
パイプラインを流れる材料の質量流量、密度、及び体積流量、及びその他の情報を測定するのにコリオリ質量流量計を使用することは知られており、1985年1月1日にJ.E.スミスらに発行された米国特許第4,491,025号及び1982年2月11日に同人に発行された第4,431,450号に開示されている。これらの流量計は、異なる構成の1つ又は複数の流れ導管を有している。各導管の構成は、例えば、単純な曲げ、ねじり、半径方向及び連成のモードを含む一組の固有振動モードを有していると考えられる。或る代表的なコリオリ質量流量測定装置では、導管の構成は、材料が導管を通って流れるときに、1つ又は複数の振動モードで加振され、導管の動きは、導管に沿って間隔を空けて配置されている複数の点で測定される。
材料が充填されているシステムの振動モードは、部分的はに、流れ導管と、流れ導管内の材料の質量を組み合わせることによって画定される。材料は、流量計の入口側に接続されているパイプラインから流量計に流れる。材料は、1つ又は複数の流れ導管を通過し、流量計を出て、出口側に接続されているパイプラインに送られる。
ドライバは、力を流れ導管に加える。力は、流れ導管を振動させる。流量計を通って流れる材料が無ければ、流れ導管の沿う全ての点が同じ位相で振動する。材料が流れ導管を通って流れ始めると、コリオリの加速度によって、流れ導管に沿う各点が、流れ導管に沿う他の点とは異なる位相を有するようにする。流れ導管の入口側の位相はドライバに遅れ、出口側の位相はドライバに先行する。センサーは、流れ導管の異なる地点に配置され、その異なる地点の流れ導管の運動を示す正弦波信号を作り出す。2つのセンサー信号の間の位相差は、1つ又は複数の流れ導管を通って流れる材料の質量流量に比例している。
流れ導管ドライバは、通常、固定磁石に相対するコイルを備えている。コイルと固定磁石は、一対の流れ導管、又は流れ導管と平衡梁に取り付けられている。作動時、ドライバコイルの磁界は迅速に代わる。固定されている相対する磁石は、流れ導管を交互に引き寄せたり離したりする振動力の生成を支援する。
同様に、流量計のピックオフセンサーは、磁気コイルピックアップと相対する磁石を備えており、先に述べた様に、一方又は両方が流れ導管に取り付けられている。作動時、流れ導管が振動しているときに、磁気コイルピックアップは、動いている磁石から実質的な正弦波信号を生成する。
流量計は、高温装置内の流れ材料を測定するのに用いることができる。204℃又はそれより高い温度で連続使用しなければならない流量計装置もある。先行技術では、ドライバに用いられる磁石及び/又はピックオフセンサーアッセンブリは、磁石保持器内に締まり嵌めによって保持されている。磁石保持器は、流れ導管に取り付けられている。
先行技術では、アルミニウム−ニッケル−コバルト(AlNiCo)磁石が、流れ導管の剛性が低く発生する振動振幅が高い高温装置に用いられている。AlNiCo磁石を使用する際の欠点は、AlNiCo磁石が、他の磁石技術に比べて、Bフィールド強度は比較的低いが、質量は比較的高いことである。しかしながら、新しい流量計の設計では、剛性は高く、振幅は小さい。その結果、新しい流量計の設計は、正しく作動するために、低質量のドライバとピックオフのシステムを必要とする。ブラケットの間の空間は、流量計の設計によって一定になっているので、単純に大きな磁石の力を借りることはできない。
米国特許第4,491,025号 米国特許第4,431,450号
上記及びその他の問題は、本発明の何れかの実施形態による磁石アッセンブリを提供することによって解決され、技術の進歩が達成される。
磁石アッセンブリが、本発明の実施形態に従って提供されている。磁石アッセンブリは、少なくとも1つの磁石と、この少なくとも1つの磁石を受けるための実質的に平坦な磁石受け面を含んでいる磁石保持器と、この少なくとも1つの磁石を磁石保持器の磁石受け面に取り付ける蝋付けと、を備えている。
磁石アッセンブリが、本発明の実施形態に従って提供されている。磁石アッセンブリは、少なくとも1つの磁石と、この少なくとも1つの磁石を受けるための磁石保持器と、磁石保持器内に形成されており、この少なくとも1つの磁石を受けるように構成されている沈み穴領域と、この少なくとも1つの磁石を磁石保持器の沈み穴領域内に取り付ける蝋付けと、を備えている。
磁石アッセンブリが、本発明の実施形態に従って提供されている。磁石アッセンブリは、少なくとも1つの磁石と、この少なくとも1つの磁石を受けるための実質的に平坦な磁石受け面を含んでいる磁石保持器と、この少なくとも1つの磁石を磁石保持器の磁石受け面に取り付けるニッケルめっき層と、を備えている。
磁石アッセンブリを形成する方法が、本発明の実施形態に従って提供されている。本方法は、少なくとも1つの磁石を磁石保持器上に設置する段階を含んでいる。磁石保持器は、この少なくとも1つの磁石を受けるための実質的に平坦な磁石受け面を含んでいる。本方法は、更に、この少なくとも1つの磁石を磁石保持器に蝋付けする段階を含んでいる。磁石保持器は、振動流量計に取り付けられるようになっている。
磁石アッセンブリを形成する方法が、本発明の実施形態に従って提供されている。本方法は、少なくとも1つの磁石を磁石保持器上に設置する段階を含んでいる。磁石保持器は、この少なくとも1つの磁石を受けるための実質的に平坦な磁石受け面を含んでいる。本方法は、更に、この少なくとも1つの磁石を磁石保持器にニッケルめっき留めする段階を含んでいる。磁石保持器は、振動流量計に取り付けられるようになっている。
本発明の態様
磁石アッセンブリの1つの態様では、この少なくとも1つの磁石は、サマリウムコバルト磁石を備えている。
磁石アッセンブリの他の態様では、この少なくとも1つの磁石は、ニッケルめっきされたサマリウムコバルト磁石を備えている。
磁石アッセンブリの他の態様では、磁石受け面は、磁石保持器に形成されている沈み穴領域を備えており、沈み穴領域は、この少なくとも1つの磁石を受けるように作られている。
磁石アッセンブリの他の態様では、磁石アッセンブリは、更に、この少なくとも1つの磁石に取り付けられている極片を備えている。
磁石アッセンブリの他の態様では、磁石アッセンブリは、更に、この少なくとも1つの磁石に取り付けられている極片を備えており、極片は蝋付け孔を含んでいる。
方法の1つの態様では、この少なくとも1つの磁石は、サマリウムコバルト磁石を備えている。
方法の他の態様では、この少なくとも1つの磁石は、ニッケルめっきされたサマリウムコバルト磁石を備えている。
方法の他の態様では、磁石受け面は、磁石保持器に形成されている沈み穴領域を備えており、沈み穴領域は、この少なくとも1つの磁石を受けるように作られている。
方法の他の態様では、方法は、極片をこの少なくとも1つの磁石に取り付ける段階を更に含んでいる。
方法の他の態様では、方法は、磁石アッセンブリを再磁化する段階を更に含んでいる。
同じ参照番号は、全ての図面で同じ要素を示している。
図1−5と以下の説明は、本発明の最良モードを作成及び使用する方法を当業者に教示するため、特定の例を示している。本発明の原理を教示するため、従来の態様の中には、単純化され、又は省略されているものもある。当業者であれば、本発明の範囲内に含まれるこれらの例から、各種変更例を理解頂けるであろう。当業者には理解頂けるように、以下に述べる特徴を様々な方式で組み合わせて、本発明の多数の変更例を形成することができる。従って、本発明は、以下に述べる特定の例ではなく、請求項とそれらの等価物によってのみ限定される。
図1は、計器アッセンブリ10と計器電子機器20とを備えている流量計5を示している。計器アッセンブリ10は、処理材料の質量流量と密度に応答する。計器電子機器20は、リード線100を介して計器アッセンブリ10に接続されており、経路26を通して密度、質量流量、及び温度情報、並びに他の情報を提供する。コリオリ流量計の構造について述べるが、当業者には自明のように、本発明は、コリオリ質量流量計が提供する追加的測定能力無しに振動管濃度計として実施することができる。
計器アッセンブリ10は、一対のマニホルド150と150’、フランジネック110と110’を有するフランジ103と103’、一対の平行な流れ導管130と130’、駆動機構180、温度センサー190、及び一対の速度センサー170Lと170Rを含んでいる。流れ導管130と130’は、2つの基本的に真っ直ぐな入口脚131及び131’と、出口脚134及び134’とを有しており、それらは、互いに向かって流れ導管取り付けブロック120と120’で収束している。流れ導管130と130’は、それらの長さに沿った2つの対称な場所で曲がり、基本的にそれらの長さ全体を通して平行である。ブレースバー140と140’は、各流れ導管がその回りに振動することになる軸WとW’を画定する働きをする。
流れ導管130と130’の側方脚131、131’と134、134’は、流れ導管取り付けブロック120と120’に固く取り付けられており、これらのブロックは、マニホルド150と150’に固く取り付けられている。これが、コリオリ計器アッセンブリ10を通る、連続する閉じた材料経路を提供する。
穴102と102’を有するフランジ103と103’が、入口端104と出口端104’を介して、測定対象の処理材料を搬送する処理管(図示せず)に接続されているとき、材料は、フランジ103のオリフィス101を通って計器の端部104に入り、マニホルド150を通して、表面121を有する流れ導管取り付けブロック120へ送られる。マニホルド150内で、材料は、分割され、流れ導管130と130’へ導かれる。流れ導管130と130’を出ると、処理材料は、マニホルド150’内で再び組み合わされて1つの流れになり、その後、(ボルト穴102’を有するフランジ103’によって接続されている)端部104’ を通して、処理配管(図示せず)に送られる。
実質的に同じヤング係数を有する流れ導管130と130’は、それぞれ、曲げ軸W−WとW’−W’に関して実質的に同じ質量分布、慣性モーメント、及びシステム剛性を有するように、選択され、流れ導管取り付けブロック120と120’に適切に取り付けられている。これらの曲げ軸は、ブレースバー140と140’を通っている。流れ導管のヤング係数は温度によって変化し、この変化は流量と密度の計算に影響を与えるので、抵抗温度検出器(RDT)190を流れ導管130’に取り付けて、流れ導管の温度を連続的に測定する。流れ導管を通って流れる所与の電流に対する、流れ導管の温度とRDTを跨いて現れる電圧は、流れ導管を通過する材料の温度によって支配される。RDTを跨いで現れる温度依存電圧は、周知の方法で、計器電子機器20によって、流れ導管の温度の変化に依る流れ導管130と130’の弾性係数の変化を補正するのに使用される。RDTは、リード線195によって計器電子機器20に接続されている。
流れ導管130と130’の両方は、ドライバ180によって、それぞれの曲げ軸W−WとW’−W’の回りに反対方向に、流量計の一次位相外れ曲げモードと呼ばれるモードで駆動される。この駆動機構180は、多くの周知の配置の何れを備えていてもよく、例えば、流れ導管130’に磁石を取り付け、流れ導管130に相対するコイルを取り付けて、このコイルに交流を流して両方の導管を振動させる。適した駆動信号が、計器電子機器20によって、リード線185を介して駆動機構180に送られる。
計器電子機器20は、RDT温度信号をリード線195で、左右の速度信号をリード線165Lと165Rで、それぞれ受け取る。計器電子機器20は、駆動信号を生成し、リード線185を介して駆動要素180に送り、流れ導管130と130’を振動させる。計器電子機器20は、左右の速度信号とRDT信号を処理し、計器アッセンブリ10を通過する材料の質量流量と密度を計算する。この情報は、他の情報と共に、計器電子機器20によって、経路26を介して利用手段29へ送られる。
図2は、本発明の或る実施形態による磁石アッセンブリ200を示している。磁石アッセンブリ200は、少なくとも1つの磁石210と磁石保持器220を含んでいる。1つの実施形態では、磁石アッセンブリ200は、振動流量計5の計器アッセンブリ10に用いられている。振動流量計5は、例えば、コリオリ流量計又は振動濃度計を備えている。
磁石210は、流量計ドライバアッセンブリ180の一部、又は流量計ピックオフセンサー170の一部である(図1参照)。図示の実施形態の磁石210は、実質的に円筒形である。しかしながら、磁石は他の形状であってもよい。
磁石210は、1つ又は複数の構成要素磁石を備えることができる。磁石210は、例えば、一体に蝋付けされた構成要素磁石の積み重ねを備えていてもよい。
1つの実施形態の磁石210は、サマリウムコバルト(SmCo)磁石を備えている。SmCo磁石は、実質的に、その磁気特性を高温で保持するので、高温の流動材料を受け入れる流量計で使用する際に好都合である。SmCo磁石は、例えば、204℃又はそれを越える温度でも、流れ導管のドライバ又は流れ導管のピックオフセンサーで作動するのに必要な満足できるレベルの磁束を生成することができる。しかしながら、AlNiCo磁石の様な他の磁石材料を使用してもよいし、それも説明及び請求項の範囲に含まれるものと理解されたい。
磁石保持器220は、1つ又は複数の保持器構成要素部分を備えている。磁石保持器220は、磁石210を受ける磁石受け面222を含んでいる。1つの実施形態の磁石受け面222は、実質的に平坦である。磁石保持器220は、更に、壁224と取り付け機構226を含んでいる。壁224は、磁石210を取り囲んでいるが、磁石210に接触してはいない。磁石210と壁224の間には間隙Gが在り(図3参照)、ドライバ又はセンサー構成要素の対応する部分は、この間隙Gに出入りすることができる。壁224は、従って、磁束を、概略、磁石210と、対応するドライバ又はセンサー構成要素との間にある領域に拘束する働きをする。
壁224は、磁石保持器220に必要不可欠な部分ではないものと理解されたい。磁石保持器220は、間隙Gが磁石210と他の構成要素の間に形成されるような様式の基部を備えていてもよい。
1つの実施形態では、磁石210は、ニッケルめっきされている。ニッケルめっき層は、磁石210の少なくとも一部分と、磁石保持器220の磁石受け面222の少なくとも一部分に亘り伸張している。ニッケルめっきは、SmCo磁石の高温性能を改良する。加えて、ニッケルめっきは、取り付けの一部又は全部を提供する。例えば、磁石アッセンブリ200を形成する1つの実施形態では、磁石210は、磁石受け面222上に置かれ、次に、磁石アッセンブリ200全体がニッケルめっきされる。これで出来たニッケルめっきが、この実施形態では、磁石210を磁石保持器220に取り付ける。
この図は、更に、磁石210に取り付けられている随意の極片211を示している。極片211は、追加の磁石を備えていてもよい。代わりに、極片211は、磁石210から壁224へ磁束を成形するか又は導く働きをする磁気伝導材料を備えていてもよい。極片211は、極片211を磁石210に蝋付け(又は取り付け)するための開口部を提供する孔212を含んでいてもよい。加えて、極片211は、磁石210を実質的に覆って嵌るリム213を更に含んでいてもよい。
図3は、図2の磁石アッセンブリ200のA−A断面図である。断面図は、磁石210を磁石保持器220の磁石受け面222に取り付ける蝋付け230を示している。蝋付け230は、溶けた溶加材を使って、同様な又は異なる金属を接合する段階を含んでいる。蝋付けは、幾らか青銅を含んでいる溶加材を使用することが多い。しかしながら、蝋付けは、銅、ニッケル、亜鉛、銀、燐を含め様々な金属を使用することもできる。蝋付けは、蝋付けされる基板の金属部片を溶かさず、毛管作用によって溶けた溶加材を分布させる。溶解した溶加材は、その液体温度で、基板金属の薄い層と相互作用し、冷却すると、粒子構造の相互作用に依り優れて強力な密閉接合が形成される。蝋付けは、通常、482℃から1204℃の温度を必要とするが、蝋付けには232℃もの低い温度も含まれると考える人もいる。
この図は、更に、本発明の或る実施形態による取付機構226の詳細を示している。図示の実施形態の取付機構226は、取付孔228を含んでいる。取付孔228は、磁石保持器220を、流れ導管又は流れ導管構造に取り付け又は取り外し可能に取り付けるのに用いられる。図示の取付孔228は、ねじ山を含んでいるので、或る種のねじ付きファスナーを受け入れることができる。しかしながら、取付孔228、更には取付機構226全体は、どの様な方式で流量計構造に取り付けてもよいものと理解されたい。
図4は、本発明の或る実施形態による磁石アッセンブリ200を示している。この実施形態では、磁石受け面222は、磁石210を受けるように作られている沈み穴領域229を含んでいる。沈み穴領域229は、磁石の整列と組み立てに役立つ。沈み穴領域229は、磁石210を磁石保持器220の中心に合わせる働きをするので好都合である。加えて、沈み穴領域229は、磁石210を磁石保持器220に蝋付けするためにより広い領域を提供することができる。
図5は、図4の磁石アッセンブリ200のB−B断面図である。断面図は、沈み穴領域229に着座している磁石210を示している。蝋付け230は、磁石210を沈み穴領域229に、そして磁石保持器220に取り付ける。図から分かる様に、沈み穴領域229は、実質的に平坦でもよい。沈み穴領域229が磁石210の形状と実質的に合致することも、図から分かる。更に、沈み穴領域229は、追加の蝋付け体積を提供する任意の様式の溝切り234を含んでいてもよい。代わりに、溝切り234は、任意の様式の畝立て、粗面化、織り加工などを含んでいてもよい。
何れの実施形態による磁石アッセンブリ200も、様々な方法で作ることができる。1つの方法では、磁石210は、磁石保持器220の磁石受け面222に押し付けて置かれ、適所に蝋付けされる。他の方法では、磁石210は、磁石保持器220の沈み穴領域229内に置かれ、適所に蝋付けされる。別の方法では、磁化前の磁石が、部品同士を一体に取り付ける手段として、適所にめっき留めされる。蝋付け又はめっき留めされたアッセンブリは、再磁化処理を受ける。再磁化処理は、蝋付け処理の熱のために失われた磁気能力を実質的に回復させるために行われる。
本発明による磁石アッセンブリは、必要に応じて幾つかの利点を提供するために、何れの実施形態に従って利用することもできる。本発明は、振動流量計用の高温磁石アッセンブリを提供する。本発明は、流れ導管のドライバシステム又は流れ導管のセンサーシステム用の高温磁石アッセンブリを提供する。本発明は、振動流量計用の強力で効果的な磁石取付を提供する。本発明は、サマリウムコバルト磁石を使った高温磁石アッセンブリを提供する。本発明は、ニッケルめっきされたサマリウムコバルト磁石を使った高温磁石アッセンブリを提供する。本発明は、磁石取付が磁石に圧縮力を掛けない、サマリウムコバルト磁石用の磁石取付を提供する。本発明は、磁石の寸法を大きくしないで、高温磁石アッセンブリを提供する。
計器アッセンブリと計器電子機器を備えた流量計を示している。 本発明の或る実施形態による振動流量計のための磁石アッセンブリを示している。 図2の磁石アッセンブリのA−A断面図である。 本発明の或る実施形態による磁石アッセンブリを示している。 図4の磁石アッセンブリのB−B断面図である。

Claims (20)

  1. 少なくとも1つの磁石(210)と、前記少なくとも1つの磁石(210)を受設するための磁石受け面(222)を含む磁石保持器(220)と、を備えている磁石アッセンブリ(200)において、
    前記磁石受け面(222)にほぼ直交する方向に離隔した壁であって、前記少なくとも1つの磁石(210)と該壁との間に間隙(G)を画成する壁(224)と、
    前記磁石受け面(222)に形成されていて前記壁(224)から離隔している、前記少なくとも1つの磁石(210)を受けるように形成されている沈み穴領域(229)と、
    前記少なくとも1つの磁石(210)を、前記磁石保持器(220)の前記沈み穴領域(229)に取り付ける蝋付け(230)と、を特徴とする、磁石アッセンブリ(200)。
  2. 前記少なくとも1つの磁石(210)は、サマリウムコバルト磁石を備えている、請求項に記載の磁石アッセンブリ(200)。
  3. 前記少なくとも1つの磁石(210)は、ニッケルめっきされたサマリウムコバルト磁石を備えている、請求項に記載の磁石アッセンブリ(200)。
  4. 前記少なくとも1つの磁石(210)に取り付けられている極片(211)を更に備えている、請求項に記載の磁石アッセンブリ(200)。
  5. 前記少なくとも1つの磁石(210)に取り付けられている極片(211)を更に備えており、前記極片(211)は蝋付け孔(212)を含んでいる、請求項に記載の磁石アッセンブリ(200)。
  6. 少なくとも1つの磁石(210)と、
    前記少なくとも1つの磁石(210)を受けるための磁石受け面(222)を含んでいる磁石保持器(220)と、
    前記少なくとも1つの磁石(210)を前記磁石保持器(220)の前記磁石受け面(222)に取り付けるニッケルめっき層と、を備えている磁石アッセンブリ(200)。
  7. 前記少なくとも1つの磁石(210)は、サマリウムコバルト磁石を備えている、請求項に記載の磁石アッセンブリ(200)。
  8. 前記磁石受け面(222)は、前記磁石保持器(220)に形成されている沈み穴領域(229)を備えており、前記沈み穴領域(229)は、前記少なくとも1つの磁石(210)を受けるように作られている、請求項に記載の磁石アッセンブリ(200)。
  9. 前記少なくとも1つの磁石(210)に取り付けられている極片(211)を更に備えている、請求項に記載の磁石アッセンブリ(200)。
  10. 前記少なくとも1つの磁石(210)に取り付けられている極片(211)を更に備えており、前記極片(211)は蝋付け孔(212)を含んでいる、請求項に記載の磁石アッセンブリ(200)。
  11. 少なくとも1つの磁石を磁石保持器上に設置する段階を含んでいる、磁石アッセンブリを形成する方法であって、前記磁石保持器は、前記少なくとも1つの磁石を受けるための磁石受け面を含んでいる、磁石アッセンブリを形成する方法において、
    前記少なくとも1つの磁石を、振動流量計に取り付けられるようになっている前記磁石保持器にニッケルめっき留めする段階を特徴とする、方法。
  12. 前記少なくとも1つの磁石は、サマリウムコバルト磁石を備えている、請求項11に記載の方法。
  13. 前記磁石受け面は、前記磁石保持器に形成されている沈み穴領域を備えており、前記沈み穴領域は、前記少なくとも1つの磁石を受けるように作られている、請求項11に記載の方法。
  14. 極片を、前記少なくとも1つの磁石に取り付ける段階を更に含んでいる、請求項11に記載の方法。
  15. 前記磁石アッセンブリを再磁化する段階を更に含んでいる、請求項11に記載の方法。
  16. 前記磁石アッセンブリの全体がニッケルめっきされていることを特徴とする、請求項11に記載の方法。
  17. 少なくとも1つの磁石(210)と、
    該少なくとも1つの磁石(210)を受設するための磁石受け面(222)と、前記磁石受け面(222)にほぼ直交する方向に離隔した壁であって前記少なくとも1つの磁石(210)と該壁との間に間隙(G)を画成する壁(224)とを含む磁石保持器(220)と、
    前記磁石保持器(220)の前記磁石受け面(222)に形成されていて前記壁(224)から離隔している、前記少なくとも1つの磁石(210)を受けるように形成されている沈み穴領域(229)と、
    磁石アッセンブリ(200)のほぼ全体に拡開し前記少なくとも1つの磁石(210)を前記磁石保持器(220)に取り付けるニッケルめっき層と、
    からなることを特徴とする、磁石アッセンブリ(200)。
  18. 前記少なくとも1つの磁石(210)がサマリウムコバルト磁石からなる、請求項17に記載の磁石アッセンブリ(200)。
  19. 前記少なくとも1つの磁石(210)に取り付けられている極片(211)を更に備えている、請求項17に記載の磁石アッセンブリ(200)。
  20. 前記少なくとも1つの磁石(210)に取り付けられている極片(211)を更に備えており、該極片(211)が蝋付け孔(212)を含んでいる、請求項17に記載の磁石アッセンブリ(200)。
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