CN100434877C - 将连接环接合在科氏流量计的流量管和平衡杆上的方法和设备 - Google Patents

将连接环接合在科氏流量计的流量管和平衡杆上的方法和设备 Download PDF

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Abstract

一种具有由连接环(503，1003，1403)和平衡杆(502，1402A，1402B)围绕的一根单独流量管的科氏流量计，平衡杆的两端通过连接环连接在流量管(101)上。平衡杆的热膨胀系数大于连接环和流量管的热膨胀系数。每个连接环的外周面(512，1404)向着流量管的轴向中心成锥形。该平衡杆的内周面(505，1404)有一与连接环的外周面锥形匹配的锥形。当装配件处在室温下时，该连接环可以仅仅部分插入流量管和平衡杆之间的空间中。

Description

将连接环接合在科氏流量计的流量管和平衡杆上的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于科氏流量计的连接环，特别涉及一种能够接合具有不同热膨胀系数的科氏流量计部件的方法和设备。
背景技术
单管科氏流量计通常有一根围绕流量管和介于中间的环状连接环的平衡杆，该连接环将平衡杆的两端联接在流量管上。连接环常常用钎焊工艺固定在平衡杆和流量管上，以形成一种牢固而永久的连接。钎焊接合部的整体性很重要，因为在操作中平衡杆和充满流量管的物料以反相振动。流量管振动是必需的，以产生流动物料上的科氏加速度，而平衡杆振动是必需的，以平衡振动的流量管。连接环及其钎焊接合部保证流量管、连接环和平衡杆形成一个整体的动力学平衡的结构。如果这些接合部没有高度的符合一致的整体性，那么振动结构的平衡会连同流量计的精度一起受到损害。
钎焊接合部中的裂纹也能降低流量计的寿命。在反相振动的平衡杆和充满物料的流量管之间的接合部的位置使该钎焊接合部处在一个高应力的部位中。其次，该应力是周期性的而且每个振动周期变换符号。有裂纹的或不完整的钎焊接合部往往具有集中和增大该周期性应力的几何形状。该应力甚至能升高到造成疲劳破裂和流量计失效的点。因此可以看出，在科氏流量计的成功操作中，连接环和钎焊构成关键的部件。
现有技术流量计通常用这样一种操作进行钎焊，其中圆筒形的平衡杆安置在流量管外面，然后将环状连接环安置在流量管外面和平衡管的两个端部内。钎焊物料加在将连接环联接在平衡杆和流量管上的表面上。然后将该结构件安置在炉中并加热到约800℃。钎焊物料熔化并由于毛细作用吸引力而流入间隔流量管、连接环和平衡杆的小余隙中。然后冷却该结构件而钎焊物料固化，形成一个包括平衡杆、连接环和流量管的整体结构。
该钎焊工艺良好地适用于其中相似的材料用于流量管、连接环和平衡杆的用途。在钎焊操作之前这些部件进行机加工，使得在待接合的表面之间存在约0.005cm的最佳余隙(间隙)。该间隙足够小，因此毛细作用吸引力克服重力而将液体钎焊物料吸入该间隙而不会允许钎焊物料从流量管和平衡杆上流下。在冷却后形成一个整体的固体结构。
但是，采用现有技术部件设计的钎焊工艺并不良好地适合于接合具有不同的热膨胀系数的材料。这是一个问题，因为为了性能原因必须制造钛流量管。钛非常贵而难以焊接和制造。因此，为经济起见，最好使用不锈钢平衡杆。不锈钢的热膨胀系数约为钛的两倍。当这些部件在钎焊炉中加热时，不锈钢平衡杆的膨胀大到钛流量管和钛连接环的两倍。在钎焊温度下，这种不同的膨胀扩大钛和不锈钢部件之间的间隙，使得毛细作用吸引力不再足以将钎焊物料保持在间隙中。
例如，假定部件机加工到在室温下具有0.005cm的间隙。在钎焊温度(800℃)下，钛流量管外面和钛连接管内面之间的间隙没有显著变化，因为两者膨胀的量相同。但是，钛连接管外面和不锈钢平衡杆内面之间的间隙在钎焊温度下增大了。钛大约以7.2×10-6cm/cm/℃膨胀，而不锈钢大约以16.2×10-6cm/cm/℃膨胀。膨胀率的差值因此为9×10-6cm/cm/℃。假定待钎焊的圆筒形表面的直径为2.54cm，那么当该结构件加热到800℃的钎焊温度时，平衡杆的内表面比连接环的外表面多膨胀0.0177cm。由不同的膨胀产生的该间隙加到原来的0.005cm的余隙上，在钎焊温度下产生一个0.023cm的间隙。这个0.023cm的间隙不适合于一次成功的钎焊操作，因为毛细作用吸引力不能大到足以防止液体钎焊物料从接合部流出。而且，如果部件不是以极高精度固定，那么当连接环在平衡杆孔中移向一侧时，间隙很可能在一侧变成0.046cm而在另一侧为零。这种同心度的缺乏可能在一种仅仅部分地围绕待钎焊表面的周面延伸的钎焊中产生。其结果是，当该结构件冷却时，在平衡杆和连接环之间是一个有缺陷的钎焊接合部。
在现有技术中曾试图克服钎焊一个钛流量管和一个非钛平衡杆的问题。这些努力包括使用有螺纹的钎焊表面来将这些部件联接在一起。这不能令人满意，因为这些部件的螺纹制造很费钱，而且这些材料仍然以不同的膨胀率膨胀，使得连接环上的外螺纹不能紧密地联接在平衡杆上的内螺纹上，造成损失同心度和可能部分钎焊。
由于上述和其它原因，对具有不同热膨胀系数的材料进行可靠而价廉的钎焊在科氏流量计的构造技术中是一个问题。特别是难以提供一种其中非钛平衡杆可靠地钎焊在钛流量管和钛连接环上的整体结构。在上面的讨论中，假定流量管和连接环是钛；而平衡杆是用诸如不锈钢或其它具有较高的热膨胀系数的材料制成的。当流量管用钛制成而连接环和平衡杆用不锈钢制成或当任何待钎焊的部件具有与任何其它部件不同的热膨胀系数时，产生同样的问题。
发明内容
本发明提供的方法和设备解决了上述和其它问题并取得了该技术的进步。本发明涉及一种科氏流量计，其几何构型使得连接环能费用较少地和可靠地钎焊在不同材料制成的流量管和平衡杆上。在本发明的设备和方法的典型用途中，一个钛连接环被钎焊在一根用不锈钢之类膨胀系数高得多的材料制成的平衡杆上。
钛连接环具有沿径向内部的与钛流量管的钎焊接合部。该接合部的连接环表面沿轴向平行于流量管的外表面。简而言之，连接环的内钎焊表面和流量管的外钎焊表面像现有技术中一样是圆筒形的。因为流量管和连接环两者都用钛制成，它们具有同样的膨胀系数，因此它们之间的钎焊余隙或间隙不随温度而变。但是，不锈钢平衡杆具有高得多的热膨胀系数。为了调节膨胀系数的差别，连接环的一个锥形外表面与匹配的平衡杆锥形内表面啮合。这两个部件的锥形其角度相同。两个部件向着流量管的轴向中心其半径均减小。
待钎焊的部件的装配件可以取在钎焊炉中垂直的流量管轴线的方向。在钎焊过程期间加热该装配件，而不锈钢平衡杆膨胀离开钛连接环。顶部连接环在重力或其它力的作用下向着流量管的轴向中心向下移动。连接环相对于平衡杆的轴向移动造成锥形连接环更深地埋入平衡杆的内锥形中。这种移动使连接环外表面和平衡杆内表面之间的钎焊间隙保持可以忽略不计，因此使毛细作用吸引力保持足够强，从而将液体钎焊物料保持在钎焊接合部中。该轴向移动也使连接环与平衡杆保持同心。
垂直装配件的底部连接环也有一个做成以相似方式移入底部平衡杆锥形中的外锥形。该钎焊装配件在炉子中可以由底部连接环支承。这造成当平衡杆膨胀时平衡杆和顶部连接环的重量将底部连接环进一步推入底部平衡杆的锥形中。
在第一个可能的示范实施例中，锥形的设计限定当装配件加热时锥形的连接环能够沿轴向进入平衡杆的量。一个较小的锥形角度使连接环沿轴向进一步移动而使间隙减到最小。插入量是关键的，因为插入量决定流量管的有效长度，并因而决定流量计的频率、平衡和灵敏度。该实施例要求精确地机加工匹配的锥形。锥形角度要小，因为连接环具有比其长度小的径向厚度。小的锥形角度意味着，锥形直径的小的变化(机加工容差)造成连接环的轴向位置的大的变化。
按照第二个可能的示范实施例，平衡杆和连接环像第一实施例中那样具有锥形的钎焊表面。在第二实施例中，平衡杆的每个内钎焊表面在其轴向内端部上有一个机加工的台阶。这些台阶限制连接环在钎焊温度下沿轴向进入平衡杆，并为流量管提供一个精确的有效部分长度。像第一实施例中那样，平衡杆的受热膨胀大于连接环。然后连接环移入平衡杆内锥面中。连接环设计成在装配件达到最大钎焊温度之前压靠该平衡杆台阶。随着继续加热到钎焊温度，两个锥形之间的间隙扩大到适合于钎焊的最佳量如0.002英寸。这些台阶保证精确地保持有效的流量管长度，因为该长度与这些锥形的机加工容差无关。该实施例也允许有一个预定的钎焊间隙。
两个实施例中钎焊装配件的冷却造成平衡杆的收缩大于钛流量管和钛连接管。平衡杆的较大的收缩受到已移入并已钎焊在平衡杆的锥形中的连接环的抵抗。这种收缩造成平衡杆和连接环之间的钎焊接合部的收缩。连接环受平衡杆的收缩也使连接环和流量管之间的钎焊接合部收缩。这种收缩形成平衡杆、连接环和流量管之间的更强的钎焊接合部。
按照本发明的又一个实施例，提供一种能够补偿连接环和平衡杆之间的热膨胀差值以及连接环和流量管之间的热膨胀差值的构型。当连接环用一种其膨胀系数介于流量管和平衡杆之间的第三材料制成时，采用该构型。使用一种用膨胀系数介于流量管和平衡杆之间的材料制成的连接环，其好处是各部件上的热应力相等，并因而减小当钎焊部件冷却时的峰值热应力。
该第三实施例使用一个称为管环的附加的钛环，该管环围绕钛流量管并钎焊于其上。该管环有一个与连接环的锥形内径相匹配的锥形外径，像上述实施例中一样，该连接环也有一个对应于平衡杆的锥形内径的锥形外径。
连接环的内外锥形与热膨胀系数的差值有关。内外锥形之间的相互关系是必要的，因为连接环对内外锥形两者只能沿轴向移动一个单一的距离。如果连接环和流量管之间的膨胀系数的差值等于连接环和平衡杆之间的膨胀系数的差值，那么内外锥形的角度可以相等。如果平衡杆和连接环之间的膨胀系数的差值大于连接杆和流量管之间的膨胀系数的差值，那么连接环的外锥形角度将大于连接环的内锥形角度。连接环的内外锥形角度设计成在钎焊温度下两个钎焊间隙为最佳尺寸。该实施例也可以在平衡杆锥形的内端部上具有台阶，以便更好地控制有效工作长度和钎焊间隙。
按照本发明，包括一根流量管、围绕该流量管的连接环和一根围绕的平衡杆的装置垂直取向，并按照本发明通过将垂直取向的流量管的一端连同锥形的连接环和平衡杆一起插入一支承底座而钎焊。该底座通过下连接环支承该装置。在上连接环上安置一个有一适合于容放流量管上端部的中心孔的重物。包括底座支承件、流量计装置和预部重物的整个结构安置在一钎焊炉中，将钎焊物料施加在待钎焊的接合部上。整个装置加热到钎焊温度，在该温度下不锈钢平衡杆膨胀得比连接环和流量管大。这种膨胀使装置顶部上的重量能够将锥形的连接环按照所需的量压入平衡杆中。钎焊物料流入待接合的表面中。当冷却时，包括平衡杆内表面和连接环外表面的接合部的表面与包括连接环内表面和流量管(和/或管环)外表面的表面现在受到接合。同时，钎焊的表面由于不锈钢平衡杆产生的压缩力而保持在一起，不锈钢平衡杆的较高的热膨胀系数会力图沿径向压缩钛连接环和流量管。连接环和流量管产生抵抗由不锈钢平衡杆产生的压缩力的力。
因此可以看出，本发明的方法和设备通过提供一种由不同材料制成的流量管、连接环和平衡杆的简单而廉价的钎焊方法而取得了该技术的进步。
本发明的一个方面是一种科氏流量计，该流量计包括：
一根流量管；
有一个流量管穿过的中心孔的连接环机构；
管状的、与流量管共轴线并围绕流量管的一个轴向部分的平衡杆；
与连接环机构共轴线并围绕其至少一部分的平衡杆的轴向端部；
联接在流量管的外周面上的连接环机构的内周面；
其特征在于，
平衡杆的热膨胀系数大于流量管和连接环机构的热膨胀系数；
连接环机构的外周面是锥形的，具有向着流量管的轴向中心沿流量管的轴向减小或增大的半径；
平衡杆的端部的内周面具有与连接环机构的锥形匹配的锥形；
平衡杆的端部的锥形的内周面用钎焊物料固定在连接环机构的锥形的外周面上；
使具有较大热膨胀系数的平衡杆对连接环机构和流量管产生一个压缩力。
优选连接环机构包括一个第一连接环和一个第二连接环，并且连接环机构的锥形的外周面包含第一连接环的锥形的外周面和第二连接环的锥形的外周面，其中：
第一连接环的锥形的外周面钎焊在平衡杆的第一端部的锥形的内周面上；
第二连接环的锥形的外周面钎焊在平衡杆的第二端部的锥形的内周面上。
优选平衡杆包括第一和第二平衡杆区段，它们具有通过弹簧机构而彼此连接的轴向端部，以调节流量管和平衡杆之间的不同的膨胀系数。
优选平衡杆包括一个整体的细长的部件。
优选连接环机构的内周面包含第一连接环的内周面和第二连接环的内周面，其中：
流量管的外周面是用钎焊物料固定在第一和第二连接环的内周面上的。
优选平衡杆的热膨胀系数大于第一和第二连接环的热膨胀系数，而第一和第二连接环的热膨胀系数等于流量管的热膨胀系数。
优选一个在平衡杆的锥形内周面上的第一台阶接合第一连接环的轴向内端，以限制第一连接环能够沿轴向插入平衡杆的量；并且
一个在平衡杆的锥形内周面上的第二台阶接合第二连接环的轴向内端，以限制第二连接环能够沿轴向插入平衡杆的量。
优选第一和第二环状管环与流量管共轴线并将其包围；
流量管的外周面用钎焊物料固定在第一和第二环状管环的内周面上；
每个第一和第二环状管环的外周面是锥形的，具有向着流量管的轴向中心沿流量管的轴向减小或增大的半径；
连接环机构的内周面包含第一连接环的内周面和第二连接环的内周面，其中：
第一连接环的内周面有一匹配第一环状管环的锥形的锥形；
第二连接环的内周面有一匹配第二环状管环的锥形的锥形；
第一连接环的内周面用钎焊物料固定在第一环状管环的外周面上；以及
第二连接环的内周面用钎焊物料固定在第二环状管环的外周面上。
优选一个在平衡杆的内周面上的第一台阶接合第一连接环的轴向内端，以限制第一连接环能够沿轴向插入平衡杆的量；并且
一个在平衡杆的内周面上的第二台阶接合第二连接环的轴向内端，以限制第二连接环能够沿轴向插入平衡杆的量。
优选平衡杆的热膨胀系数大于第一和第二连接环的热膨胀系数，而第一和第二连接环的热膨胀系数大于第一和第二环状管环与流量管的热膨胀系数。
本发明的另一方面是一种装配一具有流量管、连接环机构和平衡杆的科氏流量计的方法，该平衡杆是管状的并且该平衡杆材料的热膨胀系数高于流量管和连接环机构的热膨胀系数，该方法包括以下步骤：
将流量管穿过平衡杆中的中心孔；
安置连接环机构，使得平衡杆的轴向端部与连接环机构共轴线并围绕连接环机构的至少一部分；
安置流量管，使得流量管穿过连接环机构的中心孔并与平衡杆共轴线；
在流量管和连接环机构之间的接合处使用钎焊物料；
将流量管和连接环机构以及平衡杆和钎焊物料加热到钎焊温度；
其特征在于，
连接环机构的外周面是锥形的，具有向着流量管的轴向中心沿流量管的轴向减小或增大的半径；
平衡杆的轴向端部的内周面具有与连接环机构的锥形匹配的锥形；以及
相对于流量管和平衡杆轴向移动连接环机构，使平衡杆的锥形表面在连接环机构和平衡杆之间保持所需要的隔离；
将平衡杆的端部的锥形内周面钎焊到连接环机构的锥形外周面上；
在钎焊以后，冷却流量管和连接环机构以及平衡杆和钎焊物料，使具有较大热膨胀系数的平衡杆对连接环机构和流量管施加一压缩力。
优选连接环机构包括一第一连接环和一第二连接环。
优选连接环机构的锥形的外周面包含第一连接环的锥形的外周面和第二连接环的锥形的外周面，以及
钎焊步骤包括如下步骤：
将平衡杆的第一端部的锥形内周面钎焊在第一连接环的锥形的外周面上；和
将平衡杆的第二端部的锥形内周面钎焊在第二连接环的锥形的外周面上。
优选该方法的特征还在于：
连接环机构的锥形的外周面包含第一连接环的锥形的外周面和第二连接环的锥形的外周面；
钎焊步骤包括以下步骤：将平衡杆的第一端部的锥形内周面与第一连接环的锥形的外周面钎焊；和
将平衡杆的第二端部的锥形内周面与第二连接环的锥形的外周面钎焊；
在钎焊步骤期间，沿轴向向着平衡杆的轴向中心移动第一和第二连接环；以及
随后冷却钎焊的表面，使得具有较大热膨胀系数的平衡杆对第一和第二连接环与流量管产生一个压缩力。
优选在该方法中：
连接环机构的内周面包含第一连接环的内周面和第二连接环的内周面，以及
在流量管和连接环机构之间的接合处使用钎焊物料的步骤包括将流量管的外周面钎焊在第一和第二连接环的内周面上。
优选平衡杆的热膨胀系数大于第一和第二连接环的热膨胀系数，而第一和第二连接环的膨胀系数等于流量管的热膨胀系数，其中：
连接环机构的内周面包含第一连接环的内周面和第二连接环的内周面，以及
在流量管和连接环机构之间的接合处使用钎焊物料的步骤包括将流量管的外周面钎焊在第一和第二连接环的内周面上；以及
在钎焊步骤期间使第一和第二连接环沿轴向向着平衡杆的轴向中心移动。
该方法优选还包括步骤：
在平衡杆的锥形内周面上形成一个第一台阶，该第一台阶接合第一连接环的轴向内端，以限制第一连接环能够沿轴向插入平衡杆的量；和
在平衡杆的锥形内周面上形成一个第二台阶，该第二台阶接合第二连接环的轴向内端，以限制第二连接环能够沿轴向插入平衡杆的量。
优选第一和第二环状管环将流量管与第一和第二连接环联接；该方法还包括下列步骤：
将流量管的外周面钎焊在每个第一和第二管环的内周面上；
第一和第二环状管环的外周面为锥形，具有向着流量管的轴向中心沿流量管的轴向减小或增大的半径；
连接环机构的内周面包含第一连接环的内周面和第二连接环的内周面；
第一连接环的内周面有一与第一环状管环的锥形匹配的锥形；
第二连接环的内周面有一与第二环状管环的锥形匹配的锥形；
将第一连接环的锥形内周面钎焊在第一环状管环的锥形外周面上；和
将第二连接环的锥形内周面钎焊在第二环状管环的锥形外周面上。
优选钎焊步骤包括在钎焊步骤期间，使第一和第二连接环沿轴向朝平衡杆的轴向中心移动的步骤。
优选该方法还包括步骤：
在平衡杆的内周面上形成一个第一台阶，该第一台阶接合第一连接环的轴向内端，以限制第一连接环能够沿轴向插入平衡杆的量；和
在平衡杆的内周面上形成一个第二台阶，该第二台阶接合第二连接环的轴向内端，以限制第二连接环能够沿轴向插入平衡杆的量。
优选平衡杆的热膨胀系数大于第一和第二连接环的热膨胀系数，而第一和第二连接环的热膨胀系数大于第一和第二环状管环与流量管的热膨胀系数；并且
该方法还包括在钎焊步骤期间向着平衡杆的轴向中心沿轴向移动第一和第二连接环的步骤。
优选第一和第二连接环和第一和第二环状管环与平衡杆具有不同的热膨胀系数；并且
该方法还包括在钎焊期间使第一和第二连接环向着平衡杆的轴向中心沿轴向移动的步骤。
优选该方法还包括以下步骤：
将流量管和平衡杆定向，使得流量管的第一端部伸入一个底座的一个凹部；
将第一连接环安置成与流量管共轴线并沿轴向至少部分地位于平衡杆的第一端部内，使得第一连接环的外端部沿轴向伸出平衡杆的第一端部之外；
将第二连接环安置成与流量管共轴线并沿轴向至少部分地位于平衡杆的第二端部内，使得第二连接环的外端部沿轴向伸出平衡杆的第二端部之外；
将钎焊物料安置在平衡杆与第一和第二连接环的公共表面接合部及连接环与流量管的公共表面接合部的轴向端部末端的邻近处；
在流量管的第二端部上安置一个有一中心凹部的重物，使得重物在连接环上施加一个力，以迫使连接环沿轴向与平衡杆接合；然后连接环的外端部沿轴向伸出平衡杆的端部之外；
将平衡杆和连接环及流量管加热到钎焊温度；
该钎焊温度使平衡杆有效地沿径向膨胀，从而使连接环能够在平衡杆内沿轴向向内移动；以及
冷却钎焊的表面，使得具有较大热膨胀系数的平衡杆对第一和第二连接环与流量管产生一个压缩力。
优选平衡杆包括沿轴向分开的第一和第二区段，并且该方法还包括在每个平衡杆区段的轴向内端部之间连接弹簧机构以便调节流量管和平衡杆区段之间的不同的热膨胀系数的步骤。
优选钎焊步骤包括下列步骤：
在钎焊步骤期间，使平衡杆的第一和第二端部沿轴向向着平衡杆的轴向中心移动；以及
冷却钎焊的表面，使得具有较大热膨胀系数的平衡杆对第一和第二连接环与流量管产生一个压缩力。
优选平衡杆的热膨胀系数大于第一和第二连接环的热膨胀系数，而第一和第二连接环的热膨胀系数大于流量管的热膨胀系数；并且
该方法还包括在钎焊步骤期间使平衡杆的第一和第二端部向着平衡杆的轴向中心沿轴向移动的步骤。
优选平衡杆包括一对沿轴向分开的区段，并且该方法还包括下列步骤：
使流量管的第一端部穿过第一连接环的一个中心孔；
使流量管的第二端部穿过第二连接环的一个中心孔；
将第一和第二连接环固定在流量管上；
使流量管的第一端部和第一连接环穿过第一平衡杆区段；
使流量管的第二端部和第二连接环穿过第二平衡杆区段；
将钎焊物料安置在邻近流量管和平衡杆区段的第一和第二连接环的轴向末端的邻近处；
在平衡杆的区段上施加一个力，迫使它们向着流量管和平衡杆的轴向中心移动；
将平衡杆区段和连接环和流量管加热到钎焊的温度；
该钎焊的温度能使平衡杆沿径向有效地膨胀，从而使平衡杆区段能够向着流量管和平衡杆的轴向中心沿轴向向内移动；以及
冷却钎焊的表面，使得具有较大热膨胀系数的平衡杆对第一和第二连接环与流量管产生一个压缩力。
优选使流量管穿过平衡杆中的一个中心孔；
安置连接环机构，使得平衡杆的端部与连接环机构共轴线并围绕连接环机构的至少一部分；
安置流量管，使得流量管穿过连接环机构的一个中心孔并与平衡杆共轴线；
将连接环机构的一个轴向内周面联接在流量管上；
连接环机构的外周面是锥形的，具有向着流量管的轴向中心沿流量管的轴向减小或增大的半径；
平衡杆的轴向端部的内周面有一与连接环机构的锥形匹配的锥形；以及
将平衡杆的端部的锥形内周面钎焊在连接环机构的锥形的外周面上。
附图说明
接合附图阅读下列详细描述可以更好地理解本发明的上述优点和特点，附图中：
图1是一种先有技术单管科氏流量计的截面图。
图2是图1的科氏流量计的端视图。
图3和4是图1和2的现有技术科氏流量计的流量管、连接环和平衡杆的部分截面图。
图5、6和7例示按照本发明的第一可能示范实施例的平衡杆、连接环和流量管的部分截面图。
图8和9例示按照本发明的第二可能示范实施例的流量管、连接环和平衡杆的部分截面图。
图10和11例示按照本发明的又一可能示范实施例的流量管、管环、连接环和平衡杆的部分截面图。
图12公开一个部分装配的流量计在插入钎焊炉之前如何固定的细节。
图13公开图12的流量计在部分装配后的细节。
图14、15和16公开一种组成一替代实施例的流量计的细节。
图17公开一种体现图5-7中部件的科氏流量计。
具体实施方式
图1和2的描述
图1公开一种现有技术流量计100的截面，该流量计有一个包围平衡杆102和流量管101的外壳106。流量管101的两端伸出外壳两端107和108而到达法兰(未示出)，法兰使流量计100能够连接在一个其物流有待测量的管道上。仪表电子线路125通过导线122、123和124连接到流量计100上，以控制其操作，并接收从传感器(速度传感器)LPO和RPO来的输出信号。仪表电子线路处理收到的信息并将代表该物流的输出信息经过导线126传送到未示出的使用电路。仪表电子线路通过路径123将信号施加在驱动器D上，驱动器D以熟知的方式以相反的相位振动流量管101和平衡杆102。带有物料流的流量管101的振动在流量管101中诱生一种科氏响应。科氏响应的幅度指示该物流并由传感器LPO和RPO检测。传感器LPO和RPO经过路径122和124将输出信号传送给仪表电子线路125，电子线路125测定这两个传感器的输出信号之间的相位差。该相位差正比于流动速率。
图2是现有技术流量计100的沿图1的线2-2截取的截面端视图。外壳106围绕管状平衡杆102，平衡杆102又围绕流量管101。连接环103是一个有一中心孔的环状部件，流量管101通过该中心孔伸出。连接环103的外周面联接在平衡杆102的内部上。连接环104类似于连接环103。
图3和4的描述
图3和4进一步公开与平衡杆102、连接环103和流量管101之间的钎焊操作有关的细节。图3表示连接环103和平衡杆102之间的间隙301以及连接环103和流量管101之间的间隙302。这些间隙大约为0.005cm，其存在有几个理由。用于制造这些元件的机加工容差需要一个间隙以便于装配。这些间隙也用于钎焊过程，以便将液体钎焊物料吸入接合部。为清楚起见，这些间隙被放大了。实际上人眼几乎察觉不到这些间隙。
图3中示出的这些间隙应用于对平衡杆102、连接环103和流量管101具有相似材料的科氏流量计。当这样一种流量计加热到钎焊温度时，这些间隙基本上保持同一尺寸，因为这些部件全都具有同样的热膨胀系数，并以同一比率膨胀。对于流量计可能遇到的包括钎接的所有正常温度，间隙301和302保持在0.005cm。
这些间隙与钎焊过程所需的间隙符合一致。因此，图3的用相似材料制造的流量计能够容易地钎焊。
图4相似于图3，不同的是，图4表示对于一种其平衡杆的膨胀系数高于其它部件的科氏流量计在钎焊温度下存在的间隙。与图3的流量计相同，图4的流量计在室温下具有0.005cm的间隙。在图4的流量计中，流量管101和连接环103假定是用热膨胀系数低的钛制成的。平衡杆102是用热膨胀系数高得多的材料如不锈钢制成的。在图4中，间隙302保持其0.005cm的标称宽度，因为流量管101和连接环103两者假定都是用钛制成的并沿径向膨胀一个相等的量。但是，不锈钢平衡杆102沿径向膨胀得比钛流量管101和钛连接环103大得多。这造成间隙301由于平衡杆102的较大的热膨胀而增大。如图4中所示，间隙301在钎焊期间可能成为大到0.023cm。一个0.023cm的间隙不适合于钎焊操作，因为大的间隙其毛细作用吸引力不足以强到将钎焊物料吸入间隙301并将其保持在那里。相反，该钎焊物料不均匀地流动并可能流下流量管或平衡杆。这留下没有钎焊的表面部分，并造成有缺陷的钎焊接合部。
图5、6、7的描述
图5和6表示体现本发明的第一可能的示范实施例的科氏流量计结构。这种结构使得一个锥形的钛连接环503钎焊在一个钛流量管101和一个用一种热膨胀系数高得多的材料如不锈钢制成的平衡杆502上。流量管101和连接环503有利地用钛或其它具有低的热膨胀系数的材料制成。流量管101可以与图3和4中所示的流量管101比较。平衡管502最好用不锈钢或其它热膨胀系数相当高的材料制成。平衡杆502的表面505是锥形的，并组成平衡杆502的内表面和连接环503的外表面之间的接合部510的一个部件。除此以外，平衡杆502在其它方面与图3和4中的平衡杆502相似。钛连接环503有一个向内渐窄的外周面512，与平衡杆502的上部的内表面505上的锥形相匹配。平衡杆502可以是如图17的科氏流量计中所示的单一整体结构，也可以是图12和13中所示的科氏流量计的具有用可以与部件1240比较的弹簧结构隔开的多个区段的平衡杆的一部分。
图5表示这些部件的室温状态。如图所示，连接环503向下插入流量管101和平衡杆502之间。连接环503的锥形表面512允许连接环503向下插入，直到其下表面504位于一个连接环503的表面512密贴地接合平衡杆502的锥形内表面505的位置。在加热之前，连接环503的端部表面507在平衡杆502的端部表面509之上。同样，连接环503的下端部表面504与位置508隔开，位置508代表在钎焊温度下连接环503的表面504必须移动到达以使连接环的外钎焊表面512与平衡杆的内钎焊表面505完全接合的位置。标号510标示连接环503的外表面512和平衡杆502的端部的锥形内表面505的接合部。流量管101和连接环503之间的真实间隔大约为0.005cm，如图3和4中用间隙301以放大形式所示。连接环503和平衡杆502之间的间隙可以忽略不计，因为平衡杆502沿该表面支承连接环503。钎焊物料易于吸入该可以忽略的间隙中，因为当间隙减小时毛细作用力增大。参看图5和6，连接环内表面和流量管外表面之间的0.005cm的间隙对人眼是不可察觉的。但是，该间隙允许钎焊物料506在钎焊过程期间熔化并流动，从而将连接环503的内表面接合在流量管101的外表面501上。
图6表示当图5中的部件遇到将温度升高到约800℃的钎焊操作时这些部件的状态。当温度升高时，不锈钢平衡杆502沿径向膨胀得比钛连接环503和钛流量管101要大得多。这种膨胀企图使平衡杆502沿径向离开连接环503和流量管101。但是，当平衡杆502沿径向膨胀时，锥形的连接环503在图6中向下移动而保持接触。连接环503的这种向下移动继续到当装配件达到所需钎焊温度时连接环503占据图6中所示的位置。在钎焊温度时，501处的间隙已保持0.005cm的径向余隙，而502处的间隙仍然是可以忽略不计的，因为平衡杆仍然支承着连接环。钎焊物料506在钎焊温度下熔化，并被吸入接合部501和510处的间隙中。钎焊物料被吸入可以忽略不计的间隙510是由于非常强的毛细作用吸引力。然后流量计冷却并从钎焊炉移走。连接环503现在通过钎焊物料接合在流量管101和平衡杆502上。
图7与图6相似，不同之处是图7表示钎焊和冷却过程之后流量计部件的放大状态。这些部件在钎焊后的冷却使平衡杆502对连接环503和流量管101施加一个大的径向力，因为不锈钢平衡杆企图收缩得比钛流量管和钛连接环更大。该力使流量管101沿虚线703向内稍许变形，并使平衡杆502的端部锥形部分如图7中虚线702和704所示向外倾斜。这些变形在图7中是放大的。实际上这些变形是轻微的，并不对操作的精度或流量计的可靠性产生有害影响。
图8和9的描述
图8和9表示平衡杆802、流量管101和在它们之间的连接环803的部分截面图。图8的结构与图5-7的结构相似，不同之处是在平衡杆802的内表面上增加了台阶部件808。
图8表示这些部件在钎焊之前的室温状态。图9表示这些部件在高温钎焊操作和随后的冷却期间的状态。流量管101和连接环803是钛制的，具有同一热膨胀系数。平衡杆802为具有较高的热膨胀系数的材料如不锈钢。连接环803和平衡杆802沿其接合部805具有匹配的锥形。部件801是连接环和流量管之间的接合部。
图8表示这些部件在钎焊之前的室温状态。锥形连接环803在图8中仅仅向下延伸到图示的连接环的顶部表面807高于平衡杆的端部表面809的位置。同样，连接环的底部表面804高于在平衡杆802的内表面中加工成的台阶808。台阶808限定连接环803从其在图8中所示的位置可以向下移动的限度。接合部801形成一个具有约0.005cm的径向宽度的间隙。在连接环803和平衡杆802之间的接合部805处的间隙是可以忽略不计的，因为平衡杆802支承连接环803。部件815是连接环803的锥形外周面。部件816是平衡杆802的端部部分的锥形内周面。
图9表示这些部件在高温钎焊操作期间的状态。这些部件的加热导致不锈钢平衡杆802向外膨胀得比钛连接环803和钛流量管101要大。不锈钢平衡杆802的这种膨胀允许锥形连接环803向下移动，直到其底部表面804接合台阶808。在连接环的向下移动受到台阶808的阻挡后，平衡杆继续随温度而膨胀，直到在最高钎焊温度时产生一个最佳宽度如0.005cm的间隙。钎焊物料806被熔化而向下吸入，因而充满整个接合部805和801。这个结构在钎焊操作后冷却到室温。图9中的科氏流量计部件受到对图7中流量计部件所示的同样的应力并具有图7中所示的流量管的同样的轻微的向内凹陷703和平衡杆的同样的应力倾斜702和704。这些应力在图8和9的实施例的单独视图中没有示出，因为它们在每一方面都与图7中所示的可以比较。图17示出一种体现图8和9的部件的部分装配的科氏流量计，但图17的平衡杆的内表面上没有台阶部件808。如果需要，图17的平衡杆可以做成在其内表面上包括一个台阶部件808。
图10和11的描述
锥形连接环1003可以用其膨胀系数介于钛流量管101的低膨胀系数和不锈钢平衡杆1002的高膨胀系数之间的材料制成。此种材料可以是软钢、哈司特镍合金或奥氏体不锈钢如430号不锈钢。使用具有中等膨胀系数的连接环是有利的，因为跨越每个钎焊接合部的热膨胀系数的差别较小。这使得钎焊后装置中的残余应力较小。
图10和11表示本发明的一个具有中等热膨胀系数的材料制成的连接环的示范实施例。该第三实施例包括一个流量管101、一个围绕流量管的称为管环1007的附加部件、锥形连接环1020和平衡杆1002。流量管101和管环1007都用钛制成并具有相同的热膨胀系数。连接环1003用430号不锈钢制成，其膨胀系数高于钛流量管101和钛管环1007，但低于用304号不锈钢制成的平衡杆1002。该第三实施例以图7和8的第二实施例的同样方式补偿平衡杆1002和连接环1003之间膨胀率的差别。但是，该第三实施例不同于前面实施例的地方在于，连接环材料以大于钛流量管101的膨胀率膨胀。
连接环1003和流量管101之间的不同膨胀用处理连接环1003和平衡杆1002之间的不同膨胀的同样方式处理。连接环1003的内表面1008具有锥形。因为流量管101如果其管壁没有额外的厚度就不可能做成锥形，所以需要一个附加部件管环1007。该管环用钛制成，其膨胀率与流量管相同。因此管环和流量管之间的间隙可以设定为0.005cm。钛管环1007具有对应于连接环1003的锥形内径的锥形外径。连接环1003也有一个对应于平衡杆1002的锥形内径的锥形外径。连接环1003的内面和外面上的锥形与膨胀系数的差值有关。如果平衡杆和连接环之间的膨胀系数的差值大于连接环和流量管之间的差值，那么外锥形将具有比内锥形更大的角度。内外锥形角度是与两个间隙由连接环的同一轴向移动确定这一事实有关的。提供钛管环1007和430号不锈钢连接环有利于能提供另一部件来分担由于钛流量管101和304号不锈钢平衡杆1002之间热膨胀的差别而产生的应力。
图10表示这些部件的冷却状态，其中连接环1003的顶部表面1020高于平衡杆1002的顶部表面1016。同样，连接环1003的底部表面1112与台阶1111隔开。管环1007的底部表面1009搁置在台阶1111上。钎焊物料部件1006安置在接合部1001、1008和1004的附近，准备用于熔化钎焊物料的钎焊操作。
图11表示这些部件处在钎焊温度的状态和随后钎焊部件回到室温的状态。如图11中所示，在钎焊操作期间平衡杆沿径向向外膨胀，以便在连接环的外侧上提供连接环1003下降的空间。同时，连接环向外膨胀(虽然膨胀量较小)，在其内面上为连接环的下降提供空间，直到其底部表面1112接合台阶1111。台阶1111和两个锥形可以设计成在钎焊温度下这些钎焊间隙对于被钎焊的物料都是最佳的。
图12的描述
图12公开在钎焊操作前具有可以与图10和11的部件比较的部件的流量计1200的室温状态。图10和11的平衡杆1002对应于图12的平衡杆区段1002A和1002B。图12还表示一个包括一可以在其上面安置该流量计的底座1252的钎焊器具以及一个在钎焊前可以安置在流量计顶部上的重物1251。在钎焊操作期间，重物1251提供相对于平衡杆区段1002B向下推动上锥形连接环1003所需的力。流量管101、钛管环1007、连接环1003和平衡杆1002端部对应于图10和11中标号相似的部件。连接环1003及相关的钎焊部件示于平衡杆区段1002B的顶端。另一组标号相示的部件示于平衡杆区段1002A的底部上。
流量管101的下端111伸入底座1252的孔中。流量管101的上端112插入重物1251的中心孔中。重物1251提供在钎焊操作期间将顶部连接环1003压入平衡杆1002的径向膨胀所形成的空间内所需的向下力。上锥形连接环1003向下移动，直到其底部表面接合台阶1111。重物1251形成的向下力以及流量计1200装置的重量将下连接环1003推入由平衡杆区段1002A的径向膨胀形成的空间中，使得下连续环1003的端部牢固地接合平衡杆区段1002A内的台阶1111。平衡杆区段1002B由钎焊器具1260的一部分支承在端部1236上。
分开的平衡杆区段1002B和1002A用介于平衡杆区段1002B的下端1236和平衡杆区段1002A的上端1237之间的弹簧结构件1240隔开。该弹簧结构件沿轴向弯曲并容纳在平衡杆区段1002A和1002B之间在钎焊期间产生的轴向膨胀。弹性结构件1240及其支承部件包括支承杆1242，支承杆1242组成平衡杆区段1002A和1002B的内轴向末端1236和1237的延伸部。该弹簧结构件1240还包括弹簧元件1238，每个弹簧元件1238有一固定在支承杆1242上的内端和一固定在结构1241和1241A上的外端，结构1241支承一个驱动器D及相关线圈，如图13中所示。结构1241A还载带重物1240A(图13)，重物1240A用于动态地平衡图13的驱动器D的重量。孔1261和1262容放图13的传感器LPO和RPO。
图13的描述
图13示出在钎焊操作后固定在图12的流量计1200上的部件。这些部件包括带有线圈1244和磁体1246的驱动器D、带有线圈C和磁体的左传感器LPO和右传感器PRO。此时仪表电子线路1251也联接在流量计1200上，电子线路1251通过导线1252和1254连接在传感器LPO和RPO上，并通过导线1253连接在以相反相位驱动流量管和平衡杆的驱动器D上。由传感器LPO和RPO提供的输出信号通过导线1252和1254传送到仪表电子线路1256，电子线路1256处理这些信号并产生物流信息，物流信息通过路径1255传送到一个使用电路(未示出)。仪表外壳和法兰也没有示出。
图14、15和16的描述
图14和15公开本发明的另一实施例，其中，界定连接环1403的外表面与平衡杆区段1402A和1402B的内表面的接合部1404的锥形的坡度跟图5至13的实施例中示出的坡度相反。图14公开一个流量管101、一个具有上区段1402A和下区段1402B的包围的平衡杆。图14也示出两个连接环1403，上连接环1403由平衡杆区段1402A包围，而下连接环1403由平衡杆区段1402B包围。部件1404是连接环1403的锥形外周面与每个平衡杆区段的锥形内周面的接合部。每个平衡杆区段1402的轴向外端包括一个圆孔1413，流量管101通过该圆孔伸出。该圆孔的径向内表面是部件1417。空穴1411限定连接环1403的径向外端面和圆孔1413的表面1412的径向内末端之间的空间。
图14表示平衡杆两区段、流量管和连接环在钎接工艺开始之前的状态。部件1406是钎焊物料，位于连接环1403和平衡杆区段的公共表面的接合部1404处与连接环1403周面和流量管101的外表面的公共接合部1417处。每个直角部件1407的一个支脚焊接在流量管101的外表面上，另一个支脚承载连接环1403的轴向端面1418。
图14公开在钎焊操作开始之前这些公开的部件的初始室温状态。这些部件在钎焊之前通过将上述连接环1403插入平衡杆区段1402A的下开孔端部而装配。一个连接环1403也插入下平衡杆区段1402B的开孔端部1418。然后将流量管101的上端111插入上平衡杆区段1402A的中心孔。流量管101还穿过上连接环1403的中心，直到直角部件1407的水平支脚接合上连接环1403的底面1418。该水平支脚支承连接环1403的重量，而连接环1403支承平衡杆区段1402A。此时，空穴1411保持着，而上连接环1403的顶面1413仍然与平衡杆区段1402A的环形表面1412的下端1416隔开。整个上装配件通过直角部件1407由流量管支承。
示于图14的下半部的部件以相似方式装配。下连接环1403插入下平衡杆区段1402B的中心孔，并受力向下到达图14下半部所示位置。平衡杆区段1402B及其连接环1403内放入流量管101的下部112，使得直角部件1407的水平支脚承载下连接环部件1403的表面1418。由该直角部件施加的力来自于上装配件和流量管的重量。该重量迫使连接环1403向下到达图14中所示位置。下平衡杆区段由一个与图12中的器具1252相似的器具支承。此时，空穴1411保持着，因为下连接环1403的端面1414与平衡杆区段1402B的中心孔1413的表面1412的端部1416隔开。然后将钎焊物料1406施加到接合部1404和1417的轴向外末端。然后图14的结构件接受钎焊操作。
图15公开流量计部件在钎焊操作之后的状态。在钎焊操作期间，这些结构加热到约800℃。这使得不锈钢平衡杆区段1402A和1402B沿径向膨胀得比钛流量管101和钛连接环1403大。这种有差别的膨胀使得平衡杆两区段1402由于上组装件的重量所施加的力而沿轴向彼此相向地移动。平衡杆两区段1402移动到图15中的位置。此时，连接环1403的轴向端面1414接合平衡杆区段的轴向外端部和表面1412的轴向内末端中形成的切口。
使平衡杆区段1402A沿轴向向内移动所需的附加力可以由任何合适的机构如类似于图12中部件1251的重物提供。该重物可以安置在流量管101上，使得它对着平衡杆区段1402A的顶面1409搁置。该重物迫使平衡杆区段1402A向下，克服由直角部件施加在上连接环部件1403的下表面1418上的向上力。
所需要的力可以通过将流量管的下端112安置在一个如图12中的元件1252的底座中和通过对平衡杆区段1402A的顶端面1409施加一个向下力而施加在图15中所示的下部件上。在上直角部件1407上的合成向下力迫使流量管101向下，使得下直角部件1407的水平面迫使下连接环1403向下移动到图15中所示的位置。
图16表示装备了仪表电子线路1251和弹簧结构件1238及其相关部件的图14和15的流量计。该弹簧结构件及其磁体和线圈在钎焊后固定在平衡杆区段1402A和1402B上。弹簧结构件1240和仪表电子线路1251执行已在图13的实施例中描述过的同样功能。
图17的描述
图17公开一种体现图5-9中部件以及图12中重量1251和底座1252的科氏流量计。图17的平衡杆502是一个单独的整体部件，与图10-16的流量计的分段平衡杆不同。如果需要，图17的科氏流量计的平衡杆可以包括一个如图8和9所示的台阶部件，也可以没有。图17的结构与图12的结构相似，不同之处是图17没有图12的弹簧结构件1240。同时，图12的分段的平衡杆1002A和1002B用图17的单独的整体平衡杆502代替。使用单独的整体平衡杆可以使平衡杆502和流量管101的两端在钎焊操作期间经受局部加热。图12中所示的分段的平衡杆有利地用于整个流量计结构件在钎焊期间受热的用途。在这种情况下，需要中央弹簧结构件1240来减小与流量管和分段的平衡杆之间的有差别的膨胀系数有关的应力。
可以清楚地理解，本发明不限于最佳实施例的描述而包括其它修改和变化。例如，虽然本发明公开成包括一根单独的直管科氏流量计的一部分，但可以理解，本发明不限于此，而可以利用其它种类的科氏流量计，包括不规则形状或弯形的单管或多管流量计。本发明被公开为钛制的流量管和连接环及不锈钢制的平衡杆。本发明也可以实际使用平衡杆的热膨胀系数不同于流量管和连接环和/或任何其它构件如管环的热膨胀系数的其它材料。

Claims (28)

1.一种科氏流量计，包括：
一根流量管(101)；
有一个流量管穿过的中心孔的连接环机构(503，1003，1403)；
管状的、与流量管共轴线并围绕流量管的一个轴向部分的平衡杆(502，1402A，1402B)；
与连接环机构共轴线并围绕其至少一部分的平衡杆的轴向端部(509)；
联接在流量管的外周面上的连接环机构的内周面(501，1417)；
其特征在于，
平衡杆的热膨胀系数大于流量管和连接环机构的热膨胀系数；
连接环机构的外周面(512，1404)是锥形的，具有向着流量管的轴向中心沿流量管的轴向减小或增大的半径；
平衡杆的端部的内周面(505，1404)具有与连接环机构的锥形匹配的锥形；
平衡杆的端部的锥形的内周面用钎焊物料(806)固定在连接环机构的锥形的外周面上；
使具有较大热膨胀系数的平衡杆对连接环机构和流量管产生一个压缩力。
2.权利要求1的科氏流量计，其特征在于，连接环机构包括
一个第一连接环(503，1403)和一个第二连接环(503，1403)，并且连接环机构的锥形的外周面(512，1404)包含第一连接环的锥形的外周面(1404，510)和第二连接环的锥形的外周面(1404，510)，其中
第一连接环的锥形的外周面(1405，510)钎焊在平衡杆的第一端部的锥形的内周面上；
第二连接环的锥形的外周面(1404，510)钎焊在平衡杆的第二端部的锥形的内周面上。
3.权利要求2的科氏流量计，其特征在于，平衡杆包括第一(1002A)和第二(1002B)平衡杆区段，它们具有通过弹簧机构(1240)而彼此连接的轴向端部(1236，1237)，以调节流量管和平衡杆之间的不同的膨胀系数。
4.权利要求2的科氏流量计，其特征在于，平衡杆包括一个整体的细长的部件(502)。
5.权利要求2的科氏流量计，其特征在于，
连接环机构的内周面(501，1417)包含第一连接环的内周面和第二连接环的内周面，其中，
流量管的外周面(501)是用钎焊物料(506)固定在第一和第二连接环(503)的内周面上的。
6.权利要求2的科氏流量计，其特征在于，平衡杆的热膨胀系数大于第一和第二连接环的热膨胀系数，而第一和第二连接环的热膨胀系数等于流量管的热膨胀系数。
7.权利要求2的科氏流量计，其特征在于，还包括：
一个在平衡杆(805)的锥形内周面上的第一台阶(808)，该第一台阶接合第一连接环(803)的轴向内端(804)，以限制第一连接环能够沿轴向插入平衡杆的量；
一个在平衡杆(805)的锥形内周面上的第二台阶(808)，该第二台阶接合第二连接环(803)的轴向内端(804)，以限制第二连接环能够沿轴向插入平衡杆的量。
8.权利要求2的科氏流量计，其特征在于，还包括：
与流量管共轴线并将其包围的第一和第二环状管环(1007)；
流量管(1004)的外周面用钎焊物料(1006)固定在第一和第二环状管环的内周面上；
每个第一和第二环状管环的外周面(1008)是锥形的，具有向着流量管的轴向中心沿流量管的轴向减小或增大的半径；
连接环机构的内周面(501，1417)包含第一连接环的内周面和第二连接环的内周面，其中：
第一连接环的内周面有一匹配第一环状管环的锥形(1008)的锥形；
第二连接环的内周面有一匹配第二环状管环的锥形(1008)的锥形；
第一连接环的内周面用钎焊物料固定在第一环状管环的外周面上；以及
第二连接环的内周面用钎焊物料固定在第二环状管环的外周面上。
9.权利要求8的科氏流量计，其特征在于，还包括：
一个在平衡杆的内周面上的第一台阶(1111)，该第一台阶接合第一连接环的轴向内端(1112)，以限制第一连接环能够沿轴向插入平衡杆的量；和
一个在平衡杆的内周面上的第二台阶(1111)，该第二台阶接合第二连接环的轴向内端(1112)，以限制第二连接环能够沿轴向插入平衡杆的量。
10.权利要求8的科氏流量计，其特征在于，平衡杆的热膨胀系数大于第一和第二连接环的热膨胀系数，而第一和第二连接环的热膨胀系数大于第一和第二环状管环与流量管的热膨胀系数。
11.一种装配一具有流量管、连接环机构和平衡杆的科氏流量计的方法，该平衡杆是管状的并且该平衡杆材料的热膨胀系数高于流量管和连接环机构的热膨胀系数，该方法包括以下步骤：
将流量管穿过平衡杆中的中心孔；
安置连接环机构，使得平衡杆的轴向端部与连接环机构共轴线并围绕连接环机构的至少一部分；
安置流量管，使得流量管穿过连接环机构的中心孔并与平衡杆共轴线；
在流量管和连接环机构之间的接合处使用钎焊物料；
将流量管和连接环机构以及平衡杆和钎焊物料加热到钎焊温度；
其特征在于，
连接环机构的外周面是锥形的，具有向着流量管的轴向中心沿流量管的轴向减小或增大的半径；
平衡杆的轴向端部的内周面具有与连接环机构的锥形匹配的锥形；以及
相对于流量管和平衡杆轴向移动连接环机构，使平衡杆的锥形表面在连接环机构和平衡杆之间保持所需要的隔离；
将平衡杆的端部的锥形内周面钎焊到连接环机构的锥形外周面上；
在钎焊以后，冷却流量管和连接环机构以及平衡杆和钎焊物料，使具有较大热膨胀系数的平衡杆对连接环机构和流量管施加一压缩力。
12.权利要求11的方法，其特征在于，连接环机构包括一第一连接环和一第二连接环。
13.权利要求12的方法，其特征在于，
连接环机构的锥形的外周面包含第一连接环的锥形的外周面和第二连接环的锥形的外周面，以及
钎焊步骤包括如下步骤：
将平衡杆的第一端部的锥形内周面钎焊在第一连接环的锥形的外周面上；和
将平衡杆的第二端部的锥形内周面钎焊在第二连接环的锥形的外周面上。
14.权利要求12的方法，其特征在于，
连接环机构的锥形的外周面包含第一连接环的锥形的外周面和第二连接环的锥形的外周面；
钎焊步骤包括以下步骤：将平衡杆的第一端部的锥形内周面与第一连接环的锥形的外周面钎焊；和
将平衡杆的第二端部的锥形内周面与第二连接环的锥形的外周面钎焊；
在钎焊步骤期间，沿轴向向着平衡杆的轴向中心移动第一和第二连接环；以及
随后冷却钎焊的表面，使得具有较大热膨胀系数的平衡杆对第一和第二连接环与流量管产生一个压缩力。
15.权利要求13的方法，其特征在于，
连接环机构的内周面包含第一连接环的内周面和第二连接环的内周面，以及
在流量管和连接环机构之间的接合处使用钎焊物料的步骤包括将流量管的外周面钎焊在第一和第二连接环的内周面上。
16.权利要求13的方法，其特征在于，平衡杆的热膨胀系数大于第一和第二连接环的热膨胀系数，而第一和第二连接环的膨胀系数等于流量管的热膨胀系数，其中：
连接环机构的内周面包含第一连接环的内周面和第二连接环的内周面，以及
在流量管和连接环机构之间的接合处使用钎焊物料的步骤包括将流量管的外周面钎焊在第一和第二连接环的内周面上；以及
在钎焊步骤期间使第一和第二连接环沿轴向向着平衡杆的轴向中心移动。
17.权利要求16的方法，其特征在于，还包括步骤：
在平衡杆的锥形内周面上形成一个第一台阶，该第一台阶接合第一连接环的轴向内端，以限制第一连接环能够沿轴向插入平衡杆的量；和
在平衡杆的锥形内周面上形成一个第二台阶，该第二台阶接合第二连接环的轴向内端，以限制第二连接环能够沿轴向插入平衡杆的量。
18.权利要求12的方法，其特征在于，
第一和第二环状管环将流量管与第一和第二连接环联接；该方法还包括下列步骤：
将流量管的外周面钎焊在每个第一和第二管环的内周面上；
第一和第二环状管环的外周面为锥形，具有向着流量管的轴向中心沿流量管的轴向减小或增大的半径；
连接环机构的内周面包含第一连接环的内周面和第二连接环的内周面；
第一连接环的内周面有一与第一环状管环的锥形匹配的锥形；
第二连接环的内周面有一与第二环状管环的锥形匹配的锥形；
将第一连接环的锥形内周面钎焊在第一环状管环的锥形外周面上；和
将第二连接环的锥形内周面钎焊在第二环状管环的锥形外周面上。
19.权利要求18的方法，其特征在于，钎焊步骤包括在钎焊步骤期间，使第一和第二连接环沿轴向朝平衡杆的轴向中心移动的步骤。
20.权利要求19的方法，其特征在于，还包括步骤：
在平衡杆的内周面上形成一个第一台阶，该第一台阶接合第一连接环的轴向内端，以限制第一连接环能够沿轴向插入平衡杆的量；和
在平衡杆的内周面上形成一个第二台阶，该第二台阶接合第二连接环的轴向内端，以限制第二连接环能够沿轴向插入平衡杆的量。
21.权利要求18的方法，其特征在于，平衡杆的热膨胀系数大于第一和第二连接环的热膨胀系数，而第一和第二连接环的热膨胀系数大于第一和第二环状管环与流量管的热膨胀系数；
该方法还包括在钎焊步骤期间向着平衡杆的轴向中心沿轴向移动第一和第二连接环的步骤。
22.权利要求18的方法，其特征在于，第一和第二连接环和第一和第二环状管环与平衡杆具有不同的热膨胀系数；
该方法还包括在钎焊期间使第一和第二连接环向着平衡杆的轴向中心沿轴向移动的步骤。
23.权利要求18的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
将流量管和平衡杆定向，使得流量管的第一端部伸入一个底座的一个凹部；
将第一连接环安置成与流量管共轴线并沿轴向至少部分地位于平衡杆的第一端部内，使得第一连接环的外端部沿轴向伸出平衡杆的第一端部之外；
将第二连接环安置成与流量管共轴线并沿轴向至少部分地位于平衡杆的第二端部内，使得第二连接环的外端部沿轴向伸出平衡杆的第二端部之外；
将钎焊物料安置在平衡杆与第一和第二连接环的公共表面接合部及连接环与流量管的公共表面接合部的轴向端部末端的邻近处；
在流量管的第二端部上安置一个有一中心凹部的重物，使得重物在连接环上施加一个力，以迫使连接环沿轴向与平衡杆接合；然后连接环的外端部沿轴向伸出平衡杆的端部之外；
将平衡杆和连接环及流量管加热到钎焊温度；
该钎焊温度使平衡杆有效地沿径向膨胀，从而使连接环能够在平衡杆内沿轴向向内移动；以及
冷却钎焊的表面，使得具有较大热膨胀系数的平衡杆对第一和第二连接环与流量管产生一个压缩力。
24.权利要求23的方法，其特征在于，平衡杆包括沿轴向分开的第一和第二区段，并且该方法还包括在每个平衡杆区段的轴向内端部之间连接弹簧机构以便调节流量管和平衡杆区段之间的不同的热膨胀系数的步骤。
25.权利要求13的方法，其特征在于，钎焊步骤包括下列步骤：
在钎焊步骤期间，使平衡杆的第一和第二端部沿轴向向着平衡杆的轴向中心移动；以及
冷却钎焊的表面，使得具有较大热膨胀系数的平衡杆对第一和第二连接环与流量管产生一个压缩力。
26.权利要求13的方法，其特征在于，平衡杆的热膨胀系数大于第一和第二连接环的热膨胀系数，而第一和第二连接环的热膨胀系数大于流量管的热膨胀系数；
该方法还包括在钎焊步骤期间使平衡杆的第一和第二端部向着平衡杆的轴向中心沿轴向移动的步骤。
27.权利要求26的方法，其特征在于，平衡杆包括一对沿轴向分开的区段，并且该方法还包括下列步骤：
使流量管的第一端部穿过第一连接环的一个中心孔；
使流量管的第二端部穿过第二连接环的一个中心孔；
将第一和第二连接环固定在流量管上；
使流量管的第一端部和第一连接环穿过第一平衡杆区段；
使流量管的第二端部和第二连接环穿过第二平衡杆区段；
将钎焊物料安置在邻近流量管和平衡杆区段的第一和第二连接环的轴向末端的邻近处；
在平衡杆的区段上施加一个力，迫使它们向着流量管和平衡杆的轴向中心移动；
将平衡杆区段和连接环和流量管加热到钎焊的温度；
该钎焊的温度能使平衡杆沿径向有效地膨胀，从而使平衡杆区段能够向着流量管和平衡杆的轴向中心沿轴向向内移动；以及
冷却钎焊的表面，使得具有较大热膨胀系数的平衡杆对第一和第二连接环与流量管产生一个压缩力。
28.一种装配权利要求1的科氏流量计的方法，该方法包括以下步骤：
使流量管穿过平衡杆中的一个中心孔；
安置连接环机构，使得平衡杆的端部与连接环机构共轴线并围绕连接环机构的至少一部分；
安置流量管，使得流量管穿过连接环机构的一个中心孔并与平衡杆共轴线；
将连接环机构的一个轴向内周面联接在流量管上；
连接环机构的外周面是锥形的，具有向着流量管的轴向中心沿流量管的轴向减小或增大的半径；
平衡杆的轴向端部的内周面有一与连接环机构的锥形匹配的锥形；以及
将平衡杆的端部的锥形内周面钎焊在连接环机构的锥形的外周面上。
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