具有双金属工艺接头的Coriolis流量计的制作方法

专利名称：具有双金属工艺接头的Coriolis流量计的制作方法
技术领域：
本发明涉及Coriolis流量计。更具体地说，本发明涉及具有由二种不同的金属制成的双金属工艺接头的一种Coriolis流量计的制造方法和装置，该二种不同的金属用冶金术结合在一起，形成一个密封的工艺接头。
问题如在1985年1月1日，授与J.E.Smith等人的美国专利4491025号，和1982年2月11日授与J.E.Smith的Re.31450号美国专利所述，利用Coriolis效应的质量流量计来测量流经一条管路的工艺材料的质量流量和其他信息是众所周知的。这些流量计具有一根或多根直线形或曲线形的流量管。Coriolis流量计的每一种流量管形状，都有一组自然脉动模态，这种模态可以是简单的弯曲、扭转，径向式或耦合式的。每一根流量管都被激振，以这些自然脉动模态中的一种模态作谐振脉动。充以脉动材料的系统的自然脉动模态，部分地由流量管和流经该流量管的工艺材料的综合质量确定。工艺材料从流量计的输入侧的一根连接管路，流入流量计中。然后，该工艺材料流经该流量管或一些流量管，并从流量计流出至与输出侧连接的管路。
一个激励器将脉动力加在流量管上。该力使流量管脉动。当没有工艺材料流过流量计时，所有沿着该流量管的点，都以相同的相位脉动。当工艺材料开始流过流量管时，Coriolis加速度使沿着该流量管的每一个点的相位，都不同于沿着该流量管的其他点的相位。在流量管输入侧上的相位，比激励器的相位滞后；而在输出侧上的相位，则比激励器的相位超前。
在一个直流量管结构的例子中，包围着该流量管的一根平衡杆，与该流量管平衡；并将该流量管的检测部分，与外界影响隔开，为该检测部分提供一个特定的参照系。在该流量管二个不同点上的拾取传感器，产生代表在两个点上该流量管的运动的正弦信号。计算在单位时间内从这些传感器上接收的二个信号的相位差。二个传感器信号之间的相位差，与流过该流量管或一些流量管的工艺材料的质量流量成正比。
流量管和包围它的平衡杆，安置在一个壳体中。工艺接头与该流量管的每一端和该壳体的每一端连接。工艺接头是将流量计与管路或其它工艺材料输送系统连接的配件。法兰是工艺接头的一个具体例子。
在某些情况下，为了改善流量计的设计，流量计由不同的金属制成，例如钢和钛。在流量计中使用不同的金属，可使流量计能承受苛刻的使用环境；例如过高或过低的温度，化学品的腐蚀，管路加载和工艺压力。在这种应用场合下，不同的金属为具有包括热延展性和热膨胀系数在内的基本上不同性质的金属。这种基本上不相同的性质，妨碍了利用通常的焊接方法来连接不同的金属。
在一个例子中，流量计的壳体可用碳钢制造，并包括一个固定在其外表面周围的不锈钢外壳。工艺接头由不锈钢制成。另一方面，流量管可用钛制造。利用价格比不锈钢便宜的碳钢来制造壳体，可以降低制造成本。固定在壳体周围的不锈钢外壳，保护碳钢不生锈并不被腐蚀。钛制的流量管，为工艺材料提供一种清洁的金属流道。
不同的金属具有不同的腐蚀容许极限，并会在变化的时间间隔内腐蚀。因此，希望流经流量计的工艺材料只与一种单一金属接触。一种现有技术的形成由单一金属制成的流道的方法，是使流量管穿过工艺接头并使其终端与工艺接头的外边缘齐平。利用一个与工艺接头外表面上的一个凹下部分配合的钛制的镶块，来将钛制的流量管与工艺接头的末端连接。流量管利用通常的焊接技术与该镶块焊接在一起。通过流量镶块管和镶块之间的焊接，将该镶块保持在工艺接头外表面的凹下部分中。在现有技术中，该钛制的镶块不与不锈钢工艺接头结合。一个弹性密封件诸如O型圈或硅酮，安装在该镶块和工艺接头之间的焊缝。这种密封非常重要，因为它可防止外部的工艺材料泄漏到流量计的壳体内部中。
这种现有技术的方案的第一个问题是，该镶块和工艺接头之间的焊缝，是该流量计的一个脆弱点。该弹性密封件损坏的速率，比其他周围的焊接接头快。因为不可能在不破坏整个流量计的情况下更换该密封，因此，就造成了该流量计的过早损坏。
这种现有技术方案的第二个问题是，由于电化学腐蚀的影响，钛制的镶块和不锈钢制的工艺接头之间的焊缝也过早地损坏，造成流量计过早损坏。另外，当工艺材料为腐蚀性材料时，电化学腐蚀会加速。
这种现有技术方案的第三个问题出现在流量管损坏的情况下，要依靠流量计壳体来为工艺材料提供辅助的容器的应用场合。O型密封圈或其他弹性密封件不是用来对付这种工艺材料的，特别是不能对付在流量管损坏过程中，存在的大量的有压力的工艺材料。一般，在工艺材料的腐蚀性很强或有毒的应用场合下，都需要有辅助容器，这更使这个问题复杂化。
解决方案利用本发明的方法和装置，可以解决上述和其他一些问题，因而在技术上是一个进步。在本发明的方法和装置中，双金属的工艺接头由用冶金术结合的第一种金属和另一种不同的金属制成，形成Corolis流量计的一种密封的工艺接头。这种接头的第一个优点是，不需要一个弹性密封件。第二个优点是，所结合的第一种金属和另一种不同金属的耐腐蚀性非常好。这就可延长流量计在腐蚀性很强的环境中使用的寿命。
实现本发明的方法和装置的Coriolis流量计包括至少一根由第一种金属制成的流量管和由用冶金术与另一种不同的金属结合的第一种金属制成，形成一个密封结构。一个中心孔穿过该工艺接头，并被该工艺接头中的第一种金属的至少一部分包围。流量管的一端，固定在工艺接头的第一种金属上形成被该第一种金属包围的一条流道。
本发明的第一个示例性实施例为一个不锈钢的法兰，该法兰包括与它的第一个末端用冶金术结合的一个钛制成的镶块。该法兰包括一个在其第一个末端中，与管路连接的中心凹下部分。该中心凹下部分与穿过该法兰主体的中心孔外接。该凹下部分可以安置其中心孔与该法兰的中心孔匹配的一个圆柱形钛制镶块。该钛制的镶块，用冶金术与该法兰的中心凹下部分结合，形成本发明的一个密封的工艺接头。该法兰的第二个末端，利用通常的焊接方法与不锈钢制的流量计壳体的末端焊接在一起。钛制的流量管，利用通常的焊接方法，与钛制的镶块焊接；形成被单一金属包围的一条流道。
在本发明的第二个示例性实施例中，该镶块包括不锈钢制的第一表面和用冶金术与第一表面结合的一个钛制的第二表面，形成一个复合的不锈钢/钛镶块。该镶块的不锈钢部分利用通常的焊接方法，与主体的凹下部分焊接一起，而该镶决的钛制部分，则利用通常的焊接方法，与钛制的流量管焊接在一起。
在本发明的第三个示例性实施例中，工艺接头包括一个由钛和不锈钢制成的清洁配件。一个钛制的工作面，用冶金术与该工艺接头的不锈钢制的第一个末端结合，形成本发明的一个密封的工艺接头。该清洁配件的不锈钢制的末端，利用通常的焊接方法，与不锈钢制的流量计壳体焊接。该流量管穿过该工艺接头，并利用通常的焊接方法，与该清洁配件的钛制工作面焊接，形成被单一金属包围的一条流道。
本发明的一些方面包括形成Coriolis流量计的方法和装置，该流量计包括至少一根由第一种金属制成的流量管；一根与所述至少一根流量管同轴，并且其末端与所述至少一根流量管连接、部分地包围所述至少一根流量管的平衡杆；一个与所述至少一根流量管和所述至少一根平衡杆连接，使所述至少一根流量管和所述至少一根平衡杆作相位相反的脉动的激励器；固定在所述至少一根流量管上测量脉动，并将相关所述脉动的信息为应答使所述至少一根流量管和至少一根平衡杆产生脉动的所述激励器而传递至流量计电子设备的传感器；由所述第一种金属和用冶金术与所述第一种金属结合的至少一种不同的金属制成的工艺接头；通过所述工艺接头，从与壳体连接的第二个末端延伸至与管路连接的第一个末端的一个孔，其中，所述工艺接头的所述第一种金属包围所述孔的至少一部分；和所述至少一根流量管的一端，固定在所述工艺接头的所述第一种金属上；包围所述的孔，形成被所述第一种金属包围的一条流道。
本发明的第二个方面包括一种Coriolis流量计，其中，所述工艺接头为还包括与所述孔的所述第一个末端接合形成所述密封结构的镶块的一个法兰。
本发明的第三个方面包括一种Coriolis流量计，该流量计还包括围绕在安置所述镶块的所述工艺接头第一末端上的所述孔的一个凹下部分。
本发明的第四个方面包括一种Coriolis流量计，其中，所述至少一根流量管，从所述第二末端至所述第一末端穿过所述工艺接头的所述孔，并与所述镶块连接。
本发明的第五个方面包括一种Coriolis流量计，其中，所述镶块利用钎焊方法，与所述工艺接头焊接，形成所述的密封结构。
本发明的第六个方面包括一种Coriolis流量计，其中，所述镶块为用爆炸熔接法制成的一种双金属镶块。
本发明的第七个方面包括一种Coriolis流量计，其中，所述的金属镶块，利用通常的焊接方法，与所述工艺接头焊接，形成所述的密封结构。
本发明的第八个方面包括一种Coriolis流量计，其中，所述镶块利用多点凸焊方法，与所述工艺接头焊接，形成所述的密封结构。
本发明的第九个方面包括一种Coriolis流量计，其中，所述镶块利用惯性焊接方法(inertia welding)，与所述工艺接头焊接，形成所述的密封结构。
本发明的第十个方面包括一种Coriolis流量计，其中，工艺接头为一种清洁配件。
本发明的第11个方面包括一种Coriolis流量计，其中，所述清洁配件包括，由所述第一种金属制成的一个工作面；由所述至少一种不同的金属制成的一个主体；和所述工作面与所述主体连接在一起，形成所述密封结构，并形成所述的孔。
本发明的第12个方面包括一种Coriolis流量计，其中，所述第一种金属为钛。
本发明的第13个方面包括一种Coriolis流量计，其中，所述不同的金属为不锈钢。
本发明的第14个方面包括一种Coriolis流量计，其中，所述清洁配件的所述工作面和所述清洁配件的所述主体，利用爆炸熔接法，焊接在一起，形成所述的密封结构。
本发明的第15个方面包括一种Coriolis流量计，其中，所述清洁配件的所述工作面，和所述清洁配件的所述主体，利用钎焊方法焊接在一起，形成所述的密封结构。
本发明的第16个方面包括一种Coriolis流量计，其中，所述清洁配件的所述工作面，和所述清洁配件的所述主体，利用多点凸焊法焊接在一起，形成所述密封结构。
本发明的第17个方面包括一种Coriolis流量计，其中，所述清洁配件的所述工作面，和所述清洁配件的所述主体，利用惯性焊接方法焊接在一起，形成所述的密封结构。
附图的说明下面，将结合附图来详细说明具有用冶金术结合的双金属工艺接头的Coriolis流量计的上述和其他一些特点。


图1为实现本发明的Coriolis流量计的剖视图；图2表示与流量计的一端连接的一种现有技术的法兰工艺接头的横截面图；图3表示实现本发明的借助钎焊工艺用冶金术结合的第一金属和另一不同的金属制成的双金属法兰工艺接头的横截面图；图4表示实现本发明的借助多点凸焊工艺用冶金术结合的第一金属和另一不同金属制成的双金属法兰工艺接头的横截面图；图5表示实现本发明的、借助惯性焊接工艺，用冶金术结合的第一金属和另一不同金属制成的双金属工艺接头的横截面图；图6表示用于构成图5所示的双金属法兰工艺接头的一种改良的镶块的横截面图；图7表示实现本发明的、由用冶金术结合的第一金属和另一不同的金属制成的形成一个密封的工艺接头的一个双金属的清洁配件工艺接头的横截面图；图8表示实现本发明的借助爆炸熔接工艺用冶金术上结合的第一金属和另一不同的金属制成的双金属法兰工艺接头的横截面图；和图9表示接合前的图4所示的工艺接头。
详细说明现在参照表示本发明的实施例的附图，来更充分地说明本发明。业内人士知道，本发明可以有许多不同的实现方式，而不只是限于这里所述的实施例。另外，提供这些实施例只是为了供本说明更透彻和完整，而这些不同的实现方式也都属于本发明的范围。在附图中，相同的标号表示相同的零件。
Coriolis流量计(图1)图1表示一个直流量管式Coriolis流量计100。虽然，图中所示的是直管式Coriolis流量计100，但业内人士知道，本发明也可用于具有曲线形流量管的流量计。Coriolis流量计100包括一个包围一根平衡杆102和流量管101的壳体103。流量管101由形成一个清洁流道和对于产生流量管101的Coriolis效应是理想的第一金属制成。平衡杆102与流量管101的纵轴线处在同一条轴线上。平衡杆102利用支撑杆126和127与流量管101连接。壳体端盖104和118与壳体103的相对的二端连接，并且分别包括整体形成的颈部部分105和119。
在一些优选实施例中，流量管101和平衡杆102均由钛制成。壳体103由碳钢制成，并用通常的方法，与不锈钢制的壳体端盖104和118焊接在一起。一个不锈钢制的外壳(没有示出)包围着壳体103，并与不锈钢制的壳体端盖104和118连接，形成一个均匀的不锈钢外表面。
流量管101穿过上述颈部部分105和119。又如图2所示，流量管107的尺寸作成使它伸出上述颈部部分105和119之外，与镶块202的端面匹配。流量管101有一个输入端107和一个输出端117；并且当流量管穿过上述颈部部分105和119时，由与流量管101密封接合的支撑零件106和120支承。在上述颈部部分105和119内面的支撑件106和120的外径，分别与颈部部分105和119的内径外接。激励器(D)108，左端速度传感器(LPO)110和右端速度传感器(RPO)111连接在流量管101的中心处。
流量计的电子设备121，通过通道122，将信号送至激励器108，使流量管101以充以工艺材料的该管的谐振频率，作横向脉动。激励器108使流量管101和平衡杆102，以相反的相位脉动。工艺材料的流动和由激励器108加在流量管101上的脉动的结合，在流量管101中引起Coriolis效应。该效应由LPO 110和RPO 111检测。流量计的电子设备121，通过通道123和124，接收从LPO 110和RPO 111发出的信号。LPO 110和RPO 111的信号之间的相位差，代表有关工艺材料流动的信息。流量计电子设备121处理所接收到的信号，并在其通道125上，产生有关工艺材料流动的输出信息。
现有技术的工艺接头(图2)图2表示与流量计100的一端连接的一个现有技术的法兰工艺接头200的横截面图。工艺接头用于连接流量管101和壳体103，并将流量计100与管路或其他工艺材料输送系统(没有示出)连接起来。
工艺接头200包括主体205。主体205又包括与管路连接的第一末端206和与流量计100连接的第二末端207。主体205有一个从第一末端206至第二末端207贯穿主体205的中心孔210。第一末端206包括一个位于中心的与孔210外接的凹下部分204。凹下部分204用于安置钛制的镶块202。如图2所示，该钛制镶块202可以突出在第一末端206之外。流量管101的连接是通过从第二末端207，将工艺接头200插在流量管101上，使流量管101穿过孔210，并且其终端与镶块202的外表面齐平来实现的。工艺接头200与壳体端盖104在接头209处连接。虽然可用其他的连接方法，例如钎焊，但该接头是用通常的焊接方法焊接实现的。
内腔201由流量管101的外表面和主体的第二个末端207的内表面之间的空间界定。内腔201可使工艺接头200，在不破坏其他流量计零件的情况下，与壳体端盖的颈部部分105连接。由于连接包括有加热的工序，例如钎焊或焊接，而内腔201的存在，使流量管101受到较小的热应力作用。内腔201可防止由焊接或钎焊作业产生的热，使流量计100的其他零件过热。
利用在镶块202和输入端107之间进行的通常的钛焊接，形成接头208，可将流量管101与工艺接头200连接起来。应当注意，钛制的流量管101与钛制的镶块202的连接，形成流过流量计100的工艺材料的一条整体的钛制的流道。
镶块202不与工艺接头200的主体205焊接。镶块202依靠它与流量管101之间的焊接，固定在主体的凹下部分204中。由于流量计经常在潮湿的环境中使用，O型圈203在镶块202和主体205之间形成一种密封，以防止潮气泄漏至壳体103的内部空腔中，污染流量计。
业内人士知道，还可以使用胶水或其他弹性体密封来代替O型圈203。
本发明的工艺接头(图3-图8)。
从以下的说明中，业内人士知道，本发明还可以使用许多其他的结构，因此，以下的说明只是为了说明的目的，而不是对本发明的限制。业内人士知道，利用本发明的原理，可以制造出许多尺寸和结构的与设计选择跟工艺材料输送系统相适应的工艺接头。
图3表示与流量计100的一端连接的，实现本发明的工艺接头300的横截面图。在优选实施例中，工艺接头300为包括由不锈钢制成的一个主体305，和由钛制成的一个镶块302的法兰。业内人士知道，本发明实施例中的镶块部分，不是仅限于圆形形状，作为一个设计选择，它可以有许多其他的结构和尺寸。
中心孔310从主体305的第一个末端306，延伸至其第二个末端307，并与镶块302的中心孔匹配。镶块302安装在一个凹下部分308中，并从金相组织上与主体305结合，形成一个密封的工艺接头，而不需要依靠O型圈203或其他弹性体密封。这样做的优点是，镶块302与主体305之间的用冶金术结合，消除了流量计100中的一个脆弱连接，可防止由于腐蚀或脉动力造成流量计100过早损坏。这在技术上是一个明显的进步，因为它不需要使用弹性密封件，从而可延长流量计的寿命，并可将流量计100用在腐蚀性很强的环境中。
钎焊的工艺接头工艺接头300是由锻造，接着进行机械加工至所需要的尺寸和工业标准而制成的。为了形成限定孔310的中心凹下部分308，需要进行另外的机械加工。工艺接头300的另一个特点是，壳体端盖104的颈部309经过改造，减少了内腔201，因此可以在接头311处使用一种窝口焊接的方法进行。窝口焊接(Socket weld)技术上是公知的，它提供了一种使工艺接头300与壳体端盖104对准的方法。窝口焊接还可以在接头311处加入机械支承。因为壳体端盖颈部309的弧形形状，因此，接头311处的窝口焊缝远离流量管101。这不但如较大的内腔201一样，可以保护流量管101，而且可使工艺接头300与壳体端盖104之间的连接更牢固。
虽然最好采用在炉内钎焊来将镶块302和主体305用冶金术结合起来，但业内人士知道，还有其他适当的钎焊方法。炉内钎焊是在有填充剂材料的条件下，通过将二种金属加热至钎焊温度，而将二种金属连接起来的一种方法。填充剂材料的熔点应在450℃(840°F)以上，但低于要连接的表面的熔点。填充剂材料，利用毛细管作用，分布在接头中。
利用炉内钎焊来钎焊镶块302的外经和凹下部分308的内径顶部处的接头301。通过在镶块302和输入端107之间进行通常的钛焊接，形成接头303，可使流量管101与流量计100连接。炉内钎焊镶块302和主体305的优点是，价格便宜，而且成功率高。另一个优点是，可以在主体305与流量计100固定之前，进行钎焊。这可以防止钎焊过程损坏其他接头和流量计的零件。还有一个优点是，双金属接头301在工艺材料流道的外面，因此，流量管101和镶块302，形成一个被单一金属包围的流道。
多点凸焊的工艺接头(图4)图4表示实现本发明的，与流量计100的一端连接的工艺接头400的横截面图。在优选实施例中，工艺接头400为包括一个由不锈钢制成的主体405和一个由钛制成的镶块402的法兰。
工艺接头400是经过锻造和机械加工制成的，满足所要求的尺寸和工业标准的一个法兰。中心孔410从主体405的第一个末端406，延伸至其第二个末端407，并与镶块402中的一个中心孔匹配。镶块402安装在凹下部分408中。在壳体端盖颈部409和工艺接头400的第二个末端407之间，工艺接头400还包括在接头411处的一个窝口焊缝。
利用多点凸焊方法，使镶块402用冶金术与主体405结合。多点凸焊是一种固态的焊接方法，它是可以在整个焊接过程中，在保持材料处在固态的同时，将材料连接起来的一种独特的方法。技术经验丰富的人们知道，这是本发明的一个重要特点，因为例如钛一类的材料，当在焊接过程中成为液态时，会形成一些有害的性质。
多点凸焊使用力和电流。在有力作用的情况下，让电流通过要连接的二个零件。在本发明的情况下，该二个零件为镶块402和主体405。镶块402和主体405。在接头401处进行多点凸焊。通过在接头403处进行通常的钛焊接，使流量管101与镶块402连接。
在图9中，在镶块402上形成的突出部分901和904，与在凹下部分408的底部上形成的突出部分902和903，形成三角形横截面的二个同心圆环。突出部分901、902、903和904迫使电流通过一个狭窄的几何结构，造成电流密度增加，以进行局部加热。当材料被加热时，其屈服强度降低，所加的力使得材料焊接在一起。所加的力足够大，可使被加热变软的钛和不锈钢，在原子级水平上结合起来。
为了使用多点凸焊法来连接镶块402和工艺接头400，热量必需平衡，以便在锻压时，镶块402和工艺接头400二者具有相同的屈服强度。热量大小由二种材料的导热性和热延展性的差别确定。这点很重要，因为该方法取决于局部加热的电流，而钛和不锈钢的导热性和热延展性不同。如果在锻压时，二种材料的屈服强度非常不相同，则较硬的材料(在这个情况下为不锈钢)不能在原子级水平上与较软的钛结合。在加入足够的热量使不锈钢软化之前，钛已熔化。通过实验，本发明者发现，在锻压温度下，V级钛的热延展性可使它保持有足够的屈服强度，并且，其热延展性与不锈钢的热延展性很接近，可使钛制的镶块402与不锈钢制的主体405结合起来。
多点凸焊所需的时间长度，由所需的短的热循环确定。在优选实施例中，该时间长度在50-130毫秒范围内，最好为83毫秒(ms)。
电流幅值由钛制的镶块402和不锈钢制的工艺接头400之间的塑性的量确定。塑性变形是作为镦锻量，即在焊接过程中，上述突出部分的压扁量来测量的。最好，电的周期应力，完全整流变成直流电的60Hz交流电，5个周期内达到200 000安。
对于镶块402和主体405的连接，多点凸焊比钎焊更好，因为它有较大的成功率来形成一条密封的焊缝。多点凸焊在接头401的表面上形成的焊缝连续性更高。钎焊在接头处留下可以含有细小裂缝的、明显的钎焊材料线。在某些应用场合，这些裂缝会造成工艺材料泄漏至流量计100的内部空腔中。
多点凸焊的特殊优点还没有限制地包括形成一条双全属接头401在工艺材料流道外面的流道；和在主体405与流量计100固定之前，将镶块402与主体405多点凸焊在一起，以防止流量计100其他零件的损坏。
惯性焊接的工艺接头(图5、6、7、8)图5表示实现本发明的与流量计100的一端连接的工艺接头500的横截面图。在优选实施例中，工艺接头500为包括一个由不锈钢制成的主体505和一个由钛制成的镶块502的法兰。
工艺接头500是经过锻造和机械加工，制成一个满足所要求的尺寸和工业标准的法兰而形成的。中心孔510从主体505的第一个末端506，延伸至其第二个末端507，并与镶块502的中心孔匹配。镶块502安装在凹下部分508中。在壳体端盖颈部509和工艺接头500的第二个末端507之间的接头512处，工艺接头500还包括一条窝口焊缝。利用惯性焊接方法，使镶块502用冶金术与凹下部分508结合，并且，该镶决经过改进，以适应这种焊接方法。
惯性焊接是用下述方式，使第一块材料与第二块材料连接的一种方法。第一块材料的旋转角速度，比第二块材料的高。然后，利用一个大的力，使二块材料接触，当材料接触时，由摩擦力产生的热将材料粘接在一起。所形成的接头501位于与在镶块502的底部，和凹下部分508中的由511之间的回转轴线垂直的平面内。通过在接头503处，利用通常的钛焊接方法，流量管101与流量计100连接。
为了利用惯性焊接，产生热的区域应减小至一个点，这样，在热量显著地扩散之前，可使接头501冷却。在不减小接头501处的表面面积的情况下，在热量显著扩散和由于热膨胀产生残余应力之前，产生的热量比传出去的热量多。在不减小表面面积的条件下，不锈钢的主要成分-铁扩散至钛中，会使接头501变脆。在冷却过程中，热膨胀的差别，会在接头501中产生大的残余应力，并限制接头501承受冲击负载或循环次数多的疲劳负载的能力。
在图6中，镶块502经过改造，加入了突出部分600，601，602和603，以减小镶块502和凹下部分508的由511之间的接触表面。突出部分600、601、602和603，将产生热的区域减小至一个点，这样，在热量显著扩散之前，可以冷却接头501。
清洁的配件(图7)图7表示实现本发明的与流量计100的一端连接的工艺接头700的横截面图。在优选实施例中，工艺接头700为由一个钛制成的工作面 707和不锈钢制成的主体709构成的一个清洁配件。清洁配件是要求绝对清洁的工业部门-例如乳品工业和制药工业-使用的工艺接头。清洁配件是利用围绕着主体709的颈部701的一个夹紧件(没有示出)与管路连接的。夹紧件可将清洁配件可拆卸地与管路连接，以便周期性地排出流量计中的工艺材料。清洁配件也可以减少过程流体聚集在连接点的可能性。
工艺接头700是通过用惯性焊接的方法，将一块钛板焊接在一块较厚的不锈钢坯料上面形成的。将焊接的钛板和不锈钢坯料进行机械加工，形成满足所要求的尺寸和工业标准的工艺接头700。主体709包括一个在第一个末端702和第二个末端703之间的整体作出的颈部701。中心孔704通过第一个末端702和第二个末端703。
作为另一个实施例，业内人士知道，可以用包括钎焊、多点凸焊或爆炸熔接法在内的其他方法，将工作面707与主体709连接起来，对连接方法没有限制。业内人士还知道，工作面707和主体709的尺寸可根据设计选择来改变。
工艺接头700利用通常的焊接方法，在接头706处与流量计100连接。流量管101利用通常的钛焊接方法，在接头708处与工艺接头700连接。
爆炸熔接的法兰图8表示实现本发明的与流量计100的一端连接的工艺接头800的横截面图。在优选实施例中，工艺接头800为包括一个由不锈钢制成的主体805及一个由钛和不锈钢制成的镶块802的法兰。
工艺接头800经过锻造和机械加工，制成满足所要求的尺寸和工业标准的法兰而形成。中心孔810从主体805的第一个末端806延伸至其第二个末端807，并与镶块802的中心孔匹配。镶块802安装在凹下部分809中。工艺接头800还包括在壳体端盖颈部804和工艺接头800的第二个末端807之间的接头815处的一条窝口焊缝。
镶块802不但用冶金术与主体805结合，而且镶决802是由不锈钢和钛构成的一个双金属镶块。镶块802是由爆炸熔接一块钛板和一块不锈钢板制成的一块钛/不锈钢板加工形成的。
爆炸熔接技术上也称为爆炸焊接，它是利用控制的爆破力，加速一块金属板与加一块金属板的接合，形成一个原子之间的结合的固态工艺。爆炸熔接是一种冷焊接工艺，它可使连接的金属不丧失其预先结合的性质。爆炸熔粘法的优点是，可用于连接不同的金属形成高质量的接头。该接点机械强度高，真空气密性非常好，并能承受急剧的热变化。
钛/不锈钢镶块802允许使用传统的焊接方法，将镶块802与主体805和流量管101连接。镶块802安置在凹下部分809中，其不锈钢的一半部分与凹下部分809的底部表面814匹配，而其钛制成的一半部分812，则是镶块802的露出的表面部分。不锈钢的一半部分811，利用传统的焊接方法在接头813处与不锈钢的主体805焊接一起。镶块802的钛制成的一半部分812，利用传统的焊接方法在接头803处与流量管101的输入端107焊接。
这个实施例的优点包括制造一个耐腐蚀性非常高的镶块，将流量管101和主体805连接起来，形成被单一金属包围的一个流道。与其他实施例相同，在镶块802的不锈钢和钛之间的双金属连接部分在工艺材料的流道外面。另外，在法兰800与流量计100固定之前，可以将镶块802与主体805焊接在一起，以防止流量计100的其他零件损坏。
以上就是具有用冶金术结合的双金属工艺接头的Coriolis流量计的说明。显然，业内人士可以并且将会设计Coriolis流量计的另一种用冶金术结合的双金属工艺接头，这些工艺接头的设计构成了对以下按字义说明的或通过等同原则说明的权利要求书中所规定的本发明的侵权。
权利要求
1.一种Coriolis流量计(100)，它包括至少一根由第一金属制成的流量管(101)；与所述至少一根流量管(101)同轴线，其末端与所述至少一根流量管(101)连接，部分地包围所述至少一根流量管(101)的一根平衡杆(102)；与所述至少一根流量管(101)及所述至少一根平衡(102)连接，使所述至少一根流量管(101)和所述至少一根平衡杆(102)作相位相反的脉动的一个激励器(108)；固定于所述至少一根流量管(101)，测量脉动并响应脉动所述至少一根流量管(101)和至少一根平衡杆(102)的所述激励器(108)将有关所述脉动的信息传递至流量计电子设备(121)的传感器(110)和(111)，其中，所述流量计(100)的特征为工艺接头(300)由所述第一金属和用冶金术与所述第一金属结合的至少一种不同的金属制成；通过所述工艺接头(300)，从与壳体(103)连接的第二末端307延伸至与一管路连接的第一末端(306)的一个孔(310)；其中，所述工艺接头(300)的所述第一金属，包围所述孔(310)的至少一部分；和所述至少一根流量管(101)的一端(107)，固定在包围所述孔(310)的所述工艺接头(300)的所述第一金属上，形成被所述第一金属包围的一条流道。
2.如权利要求1所述的Coriolis流量计(100)，其特征为，所述工艺接头(300)为一个还包括与所述孔(310)的所述第一末端(306)结合、形成所述密封结构的一个镶块(302)的法兰。
3.如权利要求2所述的Coriolis流量计(100)，其特征还在于在所述工艺接头(300)的所述第一末端306上的所述孔(310)周围的一个凹下部分，用于安置所述镶块(302)。
4.如权利要求2所述的Coriolis流量计(100)，其特征为，所述至少一根流量管(101)经所述工艺接头(300)的所述孔(310)，从所述第二末端(307)延伸至所述第一末端(306)，并与所述镶块(302)连接。
5.如权利要求2所述的Coriolis流量计(100)，其特征为，利用钎焊方法，将所述镶块(302)与所述工艺接头(300)焊接，形成所述的密封结构。
6.如权利要求2所述的Coriolis流量计(100)，其特征为，所述镶块(802)为用爆炸熔接法制成的双金属镶块。
7.如权利要求6所述的Coriolis流量计(100)，其特征为，所述双金属镶块(802)，利用通常的焊接技术，与所述工艺接头(300)焊接，形成所述的密封结构。
8.如权利要求2所述的Coriolis流量计(100)，其特征为，所述镶块(402)，利用多点凸焊法，与所述工艺接头(400)焊接，形成所述密封结构。
9.如权利要求2所述的Coriolis流量计(100)，其特征为，所述镶块(502)，利用惯性焊接方法，与所述工艺接头500焊接，形成所述密封结构。
10.如权利要求1所述的Coriolis流量计(100)，其特征为，所述工艺接头(700)为一种清洁配件。
11.如权利要求10所述的Coriolis流量计(100)，其特征为，所述清洁配件包括由所述第一金属制成的一个工作面(707)；由所述至少一种不同的金属制成的一个主体(709)；和所述工作面(707)和所述主体(709)接合在一起，形成所述密封结构，并界定所述孔(810)。
12.如权利要求11所述的Coriolis流量计(100)，其特征为，所述第一金属为钛。
13.如权利要求11所述的Coriolis流量计(100)，其特征为，所述不同的金属为不锈钢。
14.如权利要求11所述的Coriolis流量计(100)，其特征为，所述清洁配件(700)的所述工作面(707)和所述清洁配件(700)的所述主体(709)利用爆炸熔接法连接在一起，形成所述的密封结构。
15.如权利要求11所述的Coriolis流量计(100)，其特征为，所述清洁配件(700)的所述工作面(707)和所述清洁配件(700)的所述主体(709)利用钎焊方法焊接在一起，形成所述的密封结构。
16.如权利要求11所述的Coriolis流量计(100)，其特征为，所述清洁配件(700)的所述工作面(707)和所述清洁配件(700)的所述主体(709)利用多点凸焊法焊接在一起，形成所述的密封结构。
17.如权利要求11所述的Coriolis流量计(100)，其特征为，所述清洁配件(700)的所述工作面(707)和所述清洁配件(700)的所述主体(709)利用惯性焊接的方法焊接在一起，形成所述的密封结构。
18.一种生产具有被一单一金属包围的一条流道的Coriolis流量计(100)的方法，该方法包括构成一个由第一金属和与所述第一金属用冶金术结合的一种不同金属制成的工艺接头(300)，以形成一个密封结构；将由所述第一金属制成的至少一根流量管(101)的一端(107)与所述工艺接头(300)的所述第一金属连接；和将流量计(100)的壳体(103)与所述工艺接头的所述不同金属连接。
19.如权利要求18所述的方法，其特征为，该制造工序包括下列步骤将第一金属与所述不同金属钎焊起来。
20.如权利要求19所述的方法，其特征为，该钎焊工序包括，将该第一金属与所述不同金属在炉内钎焊的步骤。
21.如权利权利要求20所述的方法，其特征为，该炉内钎焊的工序包括下列步骤加热，使填充剂材料熔化；和将填充剂材料分配在所述第一金属和所述不同金属之间的焊缝。
22.如权利要求18所述的方法，其特征为，该制造工序包括用爆炸熔接法使所述第一金属与所述不同金属结合的步骤。
23.如权利要求22所述的方法，其特征为，该爆炸熔接工序包括下列步骤用爆炸熔接法，将所述第一金属与所述不同金属接合，形成一个双金属的镶块(802)；和将所述双金属镶块(802)的所述不同金属部分与由所述不同金属制成的主体(805)焊接。
24.如权利要求18所述的方法，其特征为，该制造工序包括用多点凸焊法，使所述第一金属与所述不同金属焊接的步骤。
25.如权利要求24所述的方法，其特征为，该多点凸焊工序包括下列步骤在所述工艺接头(400)的所述第一金属上，形成第一突出部分(901)和(904)；在所述工艺接头(400)的所述不同金属上，形成第二突出部分(902)和(903)；在所述第一和第二突出部分(901)和(904)及(902)和(903)处，施加一个力，将所述工艺接头(400)的所述第一金属与所述不同金属压缩在一起；和对所述工艺接头(400)的所述第一金属和所述不同金属通电流。
26.如权利要求18所述的方法，其特征为，该制造工序包括利用惯性焊接法，将所述第一金属与所述不同金属焊接的步骤。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于该惯性焊接的工序包括下列步骤在所述工艺接头(500)的所述第一金属上形成突出部分(600-603)；旋转所述工艺接头(500)的所述第一金属和所述不同金属，其中，使所述工艺接头(500)的所述第一金属和所述不同金属中的一种金属的旋转角速度，比所述工艺接头(500)的所述第一金属和所述的不同金属中的另一种金属的旋转角速度高；当所述工艺接头(500)的所述第一金属和所述不同金属旋转时，迫使所述工艺接头(500)的所述第一金属和所述不同金属结合在一起。
全文摘要
形成Coriolis流量计(100)的用冶金术结合双金属工艺接头(300,400,500,700和800)的以构成一个密封结构而无须使用O型环或其他弹性体密封的方法和装置。该工艺接头(300,400,500,700和800)包括用冶金术与一种不同金属结合以形成密封的工艺接头(300,400,500,700和800)的第一种金属。第一种金属和不同金属之间的连接,在工艺材料通道的外面,因此,该工艺接头与流量计(100)一起形成一条由一单一金属包围的流道。
文档编号G01F1/84GK1371472SQ00812238
公开日2002年9月25日 申请日期2000年6月12日 优先权日1999年6月30日
发明者T·R·坦纳, E·D·利斯特, R·B·加尼特, M·B·舍尔顿 申请人:微动公司