коррозионно-стойкое покрытие для вибрационного расходомера и способ формирования этого покрытия

Формула изобретения

1. Коррозионно-стойкий вибрационный расходомер (5), причем расходомер (5) содержит сборку (10) расходомера, включающую в себя одну или несколько расходомерных трубок (103), сконфигурированных с возможностью вибраций (колебаний), отличающийся тем, что:

содержит диффузионное покрытие (202), нанесенное по всему пути движения потока в сборке (10) расходомера, при этом диффузионное покрытие (202) диффундирует в участок сборки и содержит часть сборки (10) расходомера, указанное диффузионное покрытие (202) нанесено на внутренние поверхности, внешние поверхности и фланцы (101, 101') сборки (10) расходомера.

2. Коррозионно-стойкий вибрационный расходомер (5) по п.1, в котором диффузионное покрытие (202) диффундирует в весь путь движения потока в сборке (10) расходомера при температуре выше заданной высокой температуры.

3. Коррозионно-стойкий вибрационный расходомер (5) по п.1, в котором диффузионное покрытие (202) диффундирует в весь путь движения потока в сборке (10) расходомера до прикрепления термочувствительных элементов к сборке (10) расходомера.

4. Коррозионно-стойкий вибрационный расходомер (5) по п.1, в котором диффузионное покрытие (202) нанесено посредством технологии осаждения.

5. Коррозионно-стойкий вибрационный расходомер (5) по п.1, в котором диффузионное покрытие (202) нанесено посредством технологии осаждения из паровой фазы.

6. Коррозионно-стойкий вибрационный расходомер (5) по п.1, в котором диффузионное покрытие (202) нанесено посредством технологии химического осаждения из паровой фазы.

7. Коррозионно-стойкий вибрационный расходомер (5) по п.1, в котором диффузионное покрытие (202) нанесено на внутренние поверхности сборки (10) расходомера.

8. Коррозионно-стойкий вибрационный расходомер (5) по п.1, в котором диффузионное покрытие (202) нанесено на внешние поверхности сборки (10) расходомера.

9. Коррозионно-стойкий вибрационный расходомер (5) по п.1, в котором сборка (10) расходомера включает в себя, по меньшей мере, два технологических соединения (101, 101'), причем диффузионное покрытие (202) покрывает, по меньшей мере, два технологических соединения (101, 101').

10. Коррозионно-стойкий вибрационный расходомер (5) по п.1, в котором диффузионное покрытие (202) нанесено по существу на все поверхности сборки (10) расходомера.

11. Способ формирования коррозионно-стойкого вибрационного расходомера, содержащий монтаж сборки расходомера, включающего в себя одну или более расходомерных трубок, сконфигурированных с возможностью вибраций (колебаний), отличающийся тем, что:

наносят по всему пути движения потока сборки расходомера диффузионное покрытие, причем диффузионное покрытие диффундировано в участок сборки и содержит часть сборки расходомера, указанное диффузионное покрытие нанесено на внутренние поверхности, внешние поверхности и фланцы расходомерной сборки.

12. Способ по п.11, в котором диффузионное покрытие диффундирует в весь путь движения потока сборки расходомера при температуре выше заданной высокой температуры.

13. Способ по п.11, в котором диффузионное покрытие диффундируют в весь путь движения потока сборки расходомера до прикрепления термочувствительных элементов к сборке расходомера.

14. Способ по п.11, в котором диффузионное покрытие наносят посредством технологии осаждения.

15. Способ по п.11, в котором диффузионное покрытие наносят посредством технологии осаждения из паровой фазы.

16. Способ по п.11, в котором диффузионное покрытие наносят посредством технологии химического осаждения из паровой фазы.

17. Способ по п.11, в котором диффузионное покрытие наносят на внутренние поверхности сборки расходомера.

18. Способ по п.11, в котором диффузионное покрытие наносят на внешние поверхности сборки расходомера.

19. Способ по п.11, в котором сборка расходомера включает в себя, по меньшей мере, два технологических соединения, а диффузионное покрытие покрывает, по меньшей мере, два технологических соединения.

20. Способ по п.11, в котором диффузионное покрытие наносят по существу на все поверхности сборки расходомера.

21. Способ формирования коррозионно-стойкого вибрационного расходомера, содержащий монтаж сборки расходомера, включающего в себя одну или более расходомерных трубок, сконфигурированных с возможностью совершения вибраций (колебаний), отличающийся тем, что:

прикрепляют, по меньшей мере, два технологических соединения к сборке расходомера; и

наносят путем нанесения на весь путь движения потока сборки расходомера и, по меньшей мере, два технологических соединения, диффузионное покрытие, причем диффузионное покрытие диффундирует в участок сборки и содержит часть сборки расходомера.

22. Способ по п.21, в котором диффузионное покрытие диффундирует в весь путь движения потока сборки расходомера при температуре выше заданной высокой температуры.

23. Способ по п.21, в котором диффузионное покрытие диффундирует в весь путь движения потока сборки расходомера до прикрепления термочувствительных элементов к сборке расходомера.

24. Способ по п.21, в котором диффузионное покрытие наносят посредством технологии осаждения.

25. Способ по п.21, в котором диффузионное покрытие наносят посредством технологии осаждения из паровой фазы.

26. Способ по п.21, в котором диффузионное покрытие наносят посредством технологии химического осаждения из паровой фазы.

27. Способ по п.21, в котором диффузионное покрытие наносят на внутренние поверхности сборки расходомера.

28. Способ по п.21, в котором диффузионное покрытие наносят на внешние поверхностей сборки расходомера.

29. Способ по п.21, в котором диффузионное покрытие наносят по существу на все поверхности сборки расходомера.

Описание изобретения к патенту

Уровень техники

1. Область техники

Настоящее изобретение относится к вибрационному расходомеру и способу и более конкретно к коррозионно-стойкому вибрационному расходомеру и способу.

2. Постановка задачи

Вибрационные трубопроводные датчики, например, массовые расходомеры Кориолиса и вибрационные денситометры, обычно функционируют посредством регистрации перемещения колеблющейся трубки, которая содержит текущий материал. Свойства, связанные с материалом в трубке, например, массовый расход, плотность и т.п., могут быть определены посредством обработки измерительных сигналов, принятых от преобразователей перемещения, связанных с трубкой. Колебательные моды колеблющейся и заполненной материалом системы обычно определяются суммарной массой, жесткостью и параметрами демпфирования самой трубки и содержащегося в ней материала.

Типичный расходомер Кориолиса включает в себя один или несколько трубок, которые соединяются в линейную магистраль или другую транспортную систему, и транспортируют в системе материал, например, флюиды, шламы, эмульсии и т.п. Каждую трубку можно рассматривать как систему, имеющую набор собственных колебательных мод, включая, например, простые изгибные, крутильные, радиальные, и связанные моды. В типичном приложении метода Кориолиса для измерений массового расхода трубки возбуждается на одной или нескольких колебательных модах, когда материал течет через трубку, и смещение трубки регистрируется в точках, разнесенных вдоль трубки. Возбуждение обычно обеспечивается приводом, например, электромеханическим устройством, таким как индукционный привод, работающий на звуковых частотах, который периодически возмущает трубку. Массовый расход может быть определен по измерению временной задержки, или по разности фаз между смещениями в местоположениях датчиков-преобразователей. Два таких преобразователя (или измерительных преобразователя) обычно используются для измерения колебательного отклика трубки или трубок и обычно располагаются в положениях сверху и снизу по течению относительно привода. Два измерительных преобразователя обычно соединяются с электронным измерительным прибором. Измерительный прибор принимает сигналы от двух измерительных преобразователей и обрабатывает сигналы, чтобы получить, среди прочего, измерения массового расхода.

Вибрационные расходомеры, включая массовые расходомеры Кориолиса и денситометры, используют поэтому один или несколько расходомерных трубок, которые колеблются для измерения параметров флюида. Такие расходомерные трубки обычно выполняются из металла, чтобы получить хорошие колебательные характеристики и большую жесткость, например, для применений в случаях с текущим флюидом высокого давления.

Однако вибрационные расходомеры часто используются для работы с коррозионными и/или химически активными материалами. Металлические расходомерные трубки могут быть повреждены коррозионными или активными текущими флюидами. Кроме того, металлические расходомерные трубки могут выщелачивать материал из текущего флюида, и/или текущий флюид может выщелачивать материал из расходомерных трубок. Кроме того, покрытие или покрытия могут предотвратить эрозию, предоставляя очень твердую поверхность. Кроме того, покрытия могут быть скользкими или обеспечивать малые коэффициенты трения для потока.

На Фиг.1 показано сечение расходомерной трубки предшествующего уровня техники, которая включает в себя дополнительное покрытие, сформированное внутри трубки. Такое покрытие предшествующего уровня техники обычно содержит TEFLON, TEFZEL или другие пластмассы, например, и предоставляет стойкое к коррозии и химически инертное покрытие. В результате текущий флюид не входит в контакт с металлической расходомерной трубкой.

Однако техника предшествующего уровня имеет недостатки. Покрытие предшествующего уровня техники содержит отдельную компоненту, которая должна быть осаждена, связана или сцеплена с внутренней поверхностью расходомерной трубки предшествующего уровня техники. К сожалению, покрытие предшествующего уровня техники может отслаиваться от внутренней области расходомерной трубки. Отслаивание в технике предшествующего уровня может привести к утечке под покрытием, коррозии и препятствованию потоку. В критических случаях отслаивание может привести к повреждению покрытия, и лом покрытия может вовлечься в текущий флюид и воздействовать на фильтры снизу по течению, клапаны, насосы или другие механизмы. Кроме того, свободные частицы покрытия могут воздействовать на смеси снизу по течению, химические процессы, оборудование или измерения.

Покрытие предшествующего уровня техники обычно намного мягче металла расходомерной трубки предшествующего уровня техники. Поэтому покрытие предшествующего уровня техники должно иметь значительную толщину, чтобы предоставить адекватный барьер и предотвратить контакт текущего флюида с находящейся ниже расходомерной трубкой. Кроме того, покрытие предшествующего уровня техники должно иметь значительную толщину, чтобы не разрушиться или не изменять свою структуру под действием вибрации. К сожалению, толщина покрытия предшествующего уровня техники влияет на колебательные характеристики сборки расходомера предшествующего уровня техники. Может потребоваться большая приводная мощность. Чувствительность может уменьшиться. Резонансная частота расходомера может измениться.

Объекты изобретения

В одном объекте изобретения коррозионно-стойкий вибрационный расходомер содержит:

сборку расходомера, включающую в себя один или несколько расходомерных трубок, сконфигурированных для возбуждения колебаний; и

диффузионное покрытие, по меньшей мере, по участку сборки расходомера, с диффузионным покрытием, диффундированным в участок сборки и содержащим часть сборки расходомера.

Предпочтительно, диффузионное покрытие диффундирует, по меньшей мере, в участок сборки расходомера при температуре выше заданной высокой температуры.

Предпочтительно, диффузионное покрытие диффундирует, по меньшей мере, в участок сборки расходомера до прикрепления термочувствительных элементов к сборке расходомера.

Предпочтительно, диффузионное покрытие выполняется посредством технологии осаждения.

Предпочтительно, диффузионное покрытие выполняется посредством технологии осаждения из газовой фазы.

Предпочтительно, диффузионное покрытие выполняется посредством технологии химического осаждения из газовой фазы.

Предпочтительно, диффузионное покрытие выполняется для внутренних поверхностей сборки расходомера.

Предпочтительно, диффузионное покрытие выполняется для внешних поверхностей сборки расходомера.

Предпочтительно, сборка расходомера включает в себя, по меньшей мере, два технологических соединения, и причем диффузионное покрытие покрывает, по меньшей мере, два технологических соединения.

Предпочтительно, диффузионное покрытие выполняется по существу для всех поверхностей сборки расходомера.

В одном объекте изобретения способ формирования коррозионно-стойкого вибрационного расходомера содержит:

монтаж сборки расходомера, включающего в себя одну или несколько расходомерных трубок, сконфигурированных для возбуждения колебаний;

покрытие, по меньшей мере, участка сборки расходомера с диффузионным покрытием, диффундированным в участок сборки и содержащим часть сборки расходомера.

Предпочтительно, диффузионное покрытие диффундирует, по меньшей мере, в участок сборки расходомера при температуре, выше заданной высокой температуры.

Предпочтительно, диффузионное покрытие диффундирует, по меньшей мере, в участок сборки расходомера до прикрепления термочувствительных элементов к сборке расходомера.

Предпочтительно, диффузионное покрытие выполняется посредством технологии осаждения.

Предпочтительно, диффузионное покрытие выполняется посредством технологии осаждения из газовой фазы.

Предпочтительно, диффузионное покрытие выполняется посредством технологии химического осаждения из газовой фазы.

Предпочтительно, диффузионное покрытие выполняется для внутренних поверхностей сборки расходомера.

Предпочтительно, диффузионное покрытие выполняется для внешних поверхностей сборки расходомера.

Предпочтительно, сборка расходомера включает в себя, по меньшей мере, два технологических соединения, и причем диффузионное покрытие покрывает, по меньшей мере, два технологических соединения.

Предпочтительно, диффузионное покрытие выполняется по существу для всех поверхностей сборки расходомера.

В одном объекте изобретения способ формирования коррозионно-стойкого вибрационного расходомера содержит:

монтаж сборки расходомера, включающего в себя один или несколько расходомерных трубок, сконфигурированных для возбуждения колебаний;

прикрепление, по меньшей мере, двух технологических соединений к сборке расходомера; и

покрытие, по меньшей мере, участка сборки расходомера и, по меньшей мере, двух технологических соединений диффузионным покрытием, диффундированным в участок сборки и содержащим часть сборки расходомера.

Предпочтительно, диффузионное покрытие диффундирует, по меньшей мере, в участок сборки расходомера при температуре, выше заданной высокой температуры.

Предпочтительно, диффузионное покрытие диффундирует, по меньшей мере, в участок сборки расходомера до прикрепления термочувствительных элементов к сборке расходомера.

Предпочтительно, диффузионное покрытие выполняется посредством технологии осаждения.

Предпочтительно, диффузионное покрытие выполняется посредством технологии осаждения из газовой фазы.

Предпочтительно, диффузионное покрытие выполняется посредством технологии химического осаждения из газовой фазы.

Предпочтительно, диффузионное покрытие выполняется для внутренних поверхностей сборки расходомера.

Предпочтительно, диффузионное покрытие выполняется для внешних поверхностей сборки расходомера.

Предпочтительно, диффузионное покрытие выполняется по существу для всех поверхностей сборки расходомера.

Описание чертежей

Фиг.1 изображает сечение расходомерной трубки предшествующего уровня техники, которая включает в себя дополнительное покрытие, сформированное во внутренней области трубки.

Фиг.2 - вибрационный расходомер в соответствии с изобретением.

Фиг.3 - сечение расходомерной трубки, включающей в себя диффузионное покрытие в соответствии с изобретением.

Фиг.4 - вибрационный расходомер с единственной прямой трубкой, включающей в себя диффузионное покрытие в соответствии с изобретением.

Подробное описание изобретения

Чертежи на Фиг.2-4 и нижеследующее описание демонстрируют конкретные примеры для пояснения специалистам в данной области техники того, как реализовать и использовать наилучший вариант изобретения. С целью пояснения принципов изобретения некоторые обычные объекты были упрощены или опущены. Специалисты в данной области техники увидят возможные вариации этих примеров, которые находятся в пределах объема изобретения. Специалисты в данной области техники увидят, что описанные ниже признаки могут быть различным образом объединены, образуя множественные вариации изобретения. Таким образом, изобретение не ограничивается описанными ниже конкретными примерами, но только формулой и ее эквивалентами.

На Фиг.2 показан вибрационный расходомер 5 в соответствии с изобретением. Вибрационный расходомер содержит сборку 10 расходомера и измерительную электронику 20. Измерительная электроника 20 соединяется со сборкой 10 расходомера с помощью соединительных кабелей 100 и сконфигурирована для предоставления измерений одного или нескольких параметров - плотности, массового расхода, объемного расхода, суммарного массового расхода, температуры или для предоставления других измерений или информации по каналу связи 26. Специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что вибрационный расходомер может содержать любого типа вибрационный расходомер независимо от числа приводов, измерительных преобразователей, расходомерных трубок или используемой колебательной моды. Кроме того, следует отметить, что вибрационный расходомер 5 может альтернативно содержать вибрационный денситометр.

Расходомерная сборка 10 включает в себя в себя пару фланцев 101 и 101', манифольды 102 и 102', привод 104, измерительные преобразователи 105 и 105' и расходомерные трубки 103A и 103B. Привод 104 и измерительные преобразователи 105 и 105' соединяются с расходомерными трубками 103A и 103B.

Фланцы 101 и 101' содержат технологические соединения, которые прикрепляются к манифольдам 102 и 102'. В некоторых вариантах реализации манифольды 102, 102' могут быть прикреплены к противоположным концам проставки 106. Проставка 106 поддерживает определенное расстояние между манифольдами 102 и 102', чтобы предотвратить силовое воздействие магистральной трубки на расходомерные трубки 103A и 103B. Когда расходомерная сборка 10 вставляется в трубопроводную магистраль (не показана), которая переносит измеряемый текучий флюид, флюид входит в расходомерную сборку 10 через фланец 101, проходит через впускной манифольд 102, где суммарное количество текущего флюида направляется в трубки 103A и 103B, протекает через трубки 103A и 103B и назад в выпускной манифольд 102', где он выходит из расходомерной сборки 10 через фланец 101'.

Текущий флюид может содержать жидкость. Текущий флюид может содержать газ. Текущий флюид может содержать многофазный флюид, например жидкость, включающую в себя вовлеченные газы и/или вовлеченные твердые частицы.

Трубки 103A и 103B выбираются и соответственно монтируются на впускном манифольде 102 и на выпускном манифольде 102' так, чтобы имелось по существу то же самое массовое распределение, моменты инерции и упругие модули относительно изгибных осей W-W и W'-W' соответственно. Трубки 103A и 103B вытянуты с внешней стороны манифольдов 102 и 102' по существу параллельным образом.

Трубки 103A и 103B могут быть выполнены из различных материалов. В некоторых вариантах реализации расходомерные трубки 103A и 103B сформированы из металла или стали. В других вариантах реализации расходомерные трубки 103A и 103B выполнены из коррозионно-стойких материалов, включая в себя такие материалы, как нержавеющая сталь, тантал, HASTELLOY, или титан, например. Однако тантал, HASTELLOY, и титан представляют собой очень дорогие материалы и, хотя обеспечивают очень хорошую коррозионную стойкость, значительно увеличивают стоимость расходомера. В рамках описания и формулы предполагаются и другие материалы, включающие в себя и неметаллические материалы.

Кроме того, измерительная сборка 10 может быть выполнена из различных металлов. Например, манифольды 102 и 102' могут быть выполнены из коррозионно-стойкого металла, например, HASTELLOY, тогда как расходомерная трубка или трубки могут быть выполнены из менее дорогостоящего и более простого в обработке металла или материала и могут затем быть покрыты, как описывается здесь. Другие комбинации покрытия и коррозионно-стойких металлов или материалов также предполагаются в рамках описания и формулы.

Расходомерные трубки 103A и 103B возбуждаются приводом 104 в противоположных направлениях относительно соответствующих изгибных осей W и W' и у которых локализуется первая несинфазная изгибная мода вибрационного расходомера 5. Привод 104 может содержать одно из многих хорошо известных устройств, например, магнит, установленный на расходомерной трубке 103A, и противостоящую индукционную катушку, установленную на расходомерной трубке 103B. Переменный ток проходит через противостоящую катушку, приводя к колебаниям обеих трубок. Соответствующий приводной сигнал подается электронным измерителем 20 на привод 104 через кабельное соединение 110. Другие устройства привода также предполагаются в рамках описания и формулы.

Измерительная электроника 20 принимает сигналы датчиков по кабельным соединениям 111 и 111' соответственно. Измерительная электроника 20 создает на кабеле 110 приводной сигнал, который заставляет привод 104 возбуждать колебания расходомерных трубок 103A и 103B. Другие устройства датчика также предполагаются в рамках описания и формулы.

Измерительная электроника 20 обрабатывает сигналы левой и правой скорости от измерительных преобразователей 105 и 105', чтобы рассчитать расход, среди прочего. Канал 26 связи предоставляет входное и выходное средства, которые позволяют измерительной электронике 20 взаимодействовать с оператором или с другими электронными системами. Описание Фиг.2 предоставляется исключительно как пример работы расходомера Кориолиса и не должно служить ограничением принципов настоящего изобретения.

Измерительная электроника 20 в одном варианте реализации сконфигурирована для возбуждения колебаний расходомерных трубок 103A и 103B. Колебания возбуждаются приводом 104. Измерительная электроника 20 дополнительно принимает возникающие колебательные сигналы от измерительных преобразователей 105 и 105'. Колебательные сигналы содержат колебательный отклик расходомерных трубок 103A и 103B. Измерительная электроника 20 обрабатывает колебательный отклик и определяет частоту отклика и/или разность фаз. Измерительная электроника 20 обрабатывает колебательный отклик и определяет один или несколько параметров потока, включая в себя массовый расход и/или плотность текущего флюида. Другие параметры колебательного отклика и/или измерения потока также предполагаются в рамках описания и формулы.

В одном варианте реализации расходомерные трубки 103A и 103B содержат по существу U-образные расходомерные трубки, как это показано. Альтернативно, в других вариантах реализации расходомерные трубки могут содержать по существу прямые расходомерные трубки (см. ниже Фиг.4 и сопровождающее обсуждение). Дополнительные формы и/или конфигурации расходомера также могут использоваться и также предполагаются в рамках описания и формулы.

На Фиг.3 показано поперечное сечение расходомерной трубки 103, включающее в себя диффузионное покрытие 202 в соответствии с изобретением. На чертеже показана расходомерная трубка 103 и дополнительно показано диффузионное покрытие 202, диффундированное в материал расходомерной трубки 103. Следовательно, материал покрытия становится частью трубки, то есть объединяется с расходомерной трубкой 103. Диффузионное покрытие 202 не просто представляет собой отдельный слой, добавленный к расходомерной трубке 103 и связанный или сцепленный с ним. Материал диффузионного покрытия 202 смешивается со структурой и становится частью структуры трубки благодаря высокой температуре, используемой в процессе диффузии.

Диффузионное покрытие 202 диффундирует, по меньшей мере, в участок сборки 10 расходомера, включающий в себя внутреннюю поверхность. Кроме того, диффузионное покрытие 202 может быть дополнительно применено к фланцам 101 и 101', манифольдам 102 и 102', проставке 106, если она включена в сборку 10 расходомера, стягивающим скобам, конструкциям весовой балансировки и/или креплениям для других компонентов. Этот список потенциально покрываемых компонентов не исчерпывающий, и другие участки сборки 10 расходомера также могут быть покрыты, как это описано здесь. В некоторых вариантах реализации диффузионное покрытие 202 применяется к полному расходомерному каналу вибрационного расходомера 5.

Важно, что диффузионное покрытие 202 диффундирует, по меньшей мере, в участок сборки 10 расходомера до прикрепления термочувствительных элементов к сборке 10 расходомера. Это может включать в себя любого рода термочувствительные элементы, на которые может влиять температура обработки диффузией. Например, измерительные преобразователи расходомерной трубки, температурные датчики, приводы и монтажные кабельные соединения обычно включают в себя неметаллические компоненты, которые могут быть повреждены при нагревании. Другие компоненты также могут быть затронуты, например, связующие, пластмассы, электрическая изоляция и материалы схем и другие относительно низкотемпературные материалы.

Следовательно, диффузионное покрытие 202 в некоторых вариантах реализации применяется после выполнения большинства или после всех сварочных операций. В результате сварочные операции не могут повредить или воздействовать на диффузионное покрытие 202. Сварка уже покрытых компонентов не требуется, и, следовательно, нет вероятности того, что сварочная операция прожжет или ослабит покрытие. Кроме того, диффузионное покрытие 202 может, по меньшей мере, частично заполнить любые несовершенства сварки, например, небольшие углубления или небольшие зазоры.

Желаемый поверхностный состав может быть получен в зависимости от целей, например, для предотвращения коррозии расходомерной трубки 103. Альтернативно или дополнительно, желаемый поверхностный состав может предотвратить химическую реакцию с протекающим флюидом и/или предотвратить выщелачивание или перенос вещества между расходомерной трубкой 103 и протекающим флюидом. Кроме того, покрытие или покрытия могут предотвратить эрозию, предоставляя очень твердую поверхность. Кроме того, покрытия могут быть скользкими или предоставлять малые коэффициенты трения для потока.

Диффузионное покрытие 202 может быть выполнено посредством технологии осаждения. Диффузионное покрытие 202 может быть выполнено посредством технологии осаждения из газовой фазы. Диффузионное покрытие 202 может быть выполнено посредством технологии химического осаждения из газовой фазы.

Имеется много вариантов осаждения или диффузии, которые могут быть использованы, и много различных вариантов для газового осаждения/металлизации материала на поверхности. Некоторые типы осаждения из газовой фазы: аэрозольное химическое осаждение пара (CVD), плазменное CVD, микроволновое CVD, CVD с непосредственным жидкофазным литьем, CVD атомного слоя, CVD с нитью накала, быстрое термическое CVD и эпитаксия из газовой фазы. Следует понимать, что этот список не является исчерпывающим, и другие технологические процессы могут быть использованы или разработаны. Все эти процессы и вариации процессов могут быть использованы для выполнения покрытия поверхности и не ограничивают объем притязаний данного патента.

Диффузионное покрытие 202 выполняется с помощью высокотемпературной технологии, причем сборка 10 расходомера (или ее участок) помещается в диффузионную камеру вместе с носителем диффузии. Сборка 10 расходомера нагревается в присутствии носителя диффузии, причем диффузионная компонента в носителе диффузии диффундирует на поверхность и в поверхность или поверхности, сборки 10 расходомера. Температура может зависеть от материала сборки 10 расходомера, диффузионной компоненты, которая становится диффузионным покрытием 202, и других возможных факторов, включая в себя материал-носитель, желаемую скорость диффузии, внешнее нагревание и т.д.

Диффундированный внутрь металл становится частью сборки 10 расходомера, а не просто связывается или сцепляется со сборкой 10 расходомера. Это достигается с помощью высокотемпературной диффузионной среды, причем диффузионное покрытие диффундирует в сборку 10 расходомера при температуре выше заданной высокой температуры. В некоторых вариантах реализации заданная высокая температура составляет триста градусов по Фаренгейту или более или любую температуру, требуемую для диффузии непластмассового материала покрытия в металлический (или более твердый) материал расходомера. Диффузия может требовать, чтобы молекулы материала покрытия проникли, по меньшей мере, частично в материал расходомера и перемешались, связываясь и/или сцепляясь с молекулами материала расходомера.

Поэтому диффузионное покрытие 202 не может быть использовано для расходомерных трубок, выполненных из пластмассы. Даже из высокотемпературной пластмассы или термопласта.

Получающееся диффузионное покрытие 202 становится одним целым с материалом расходомерной трубки. Кроме того, диффузионное покрытие 202 не формируется и не ограничивается как однородный и отдельный слой, как показано на чертеже. Это отличается от предшествующего уровня техники.

Носитель диффузии может содержать газ, который переносит заданные диффузионные частицы (то есть диффузионную компоненту), осаждаемые на сборку 10 расходомера. Заданные диффузионные частицы могут содержать коррозионно-стойкий материал или смесь. Носитель диффузии может быть введен при обычном окружающем давлении или при давлении выше или ниже, чем окружающее давление. Альтернативно, носитель диффузии может содержать жидкость, жидкий раствор, пасту и так далее, которые включают в себя заданные диффузионные частицы или химикалии.

По меньшей мере, участок сборки 10 расходомера приводится в контакт с носителем диффузии, причем заданные диффузионные частицы диффундируют в части или по всей поверхности сборки 10 расходомера.

Носитель диффузии может дополнительно включать в себя любого рода химические реагенты, катализаторы или активаторы, которые способствуют процессу диффузии. Носитель диффузии термоактивируется, и заданные диффузионные частицы осаждаются на поверхность и диффундируют в поверхности сборки 10 расходомера. Наряду с термоактивацией носителя диффузии в некоторых CVD технологиях плазма также активизирует носитель диффузии и способствует качественному покрытию.

Диффузионное покрытие 202 может иметь любую подходящую толщину. Поскольку материал покрытия диффундирует в металл расходомерной трубки 103, диффузионное покрытие 202 может быть очень тонким. Одним из ограничений малой толщины диффузионного покрытия 202 может быть пористость нижележащего материала расходомерной трубки. Пористые материалы расходомерных трубок могут требовать более толстого диффузионного покрытия 202. Другим ограничением может быть гладкость поверхности расходомерных трубок. Шероховатая поверхность может требовать более толстого диффузионного покрытия 202, чтобы полностью покрыть нижележащий материал расходомерной трубки и заполнить микроотверстия в покрытии. Кроме того, потребность в более толстом диффузионном покрытии 202 на одной области сборки 10 расходомера может требовать более толстого диффузионного покрытия по всей сборке 10 расходомера. Следует понимать, что толщину диффузионного покрытия 202 может оказаться трудно измерить, поскольку диффузионное покрытие 202 может не представлять собой вполне гладкую поверхность и может не представлять собой правильный или однородный слой.

Диффузионное покрытие 202 может содержать металл или смесь металлов. Альтернативно, диффузионное покрытие 202 может содержать неметаллический материал, который пригоден для диффузии в расходомерную трубку 103.

Диффузионное покрытие 202 предпочтительно содержит материал, который является очень коррозионно-стойким. Диффузионное покрытие 202 содержит материал, который является химически очень стойким и нереакционным. Диффузионное покрытие 202 содержит материал, который не выщелачивает материал из текущего флюида. Диффузионное покрытие 202 содержит такой материал, чтобы текущий флюид не выщелачивал материал из диффузионного покрытия 202.

В некоторых вариантах реализации диффузионное покрытие 202 содержит кремний или главным образом кремниевый материал. В этом варианте реализации диффузионное покрытие 202 обычно может составлять приблизительно двадцать пять микрон по толщине. Альтернативно, диффузионное покрытие 202 может содержать углерод или главным образом углеродный материал, например, поставляемый носителем диффузии C₂H₂ например. В этом варианте реализации, диффузионное покрытие 202 обычно может составлять приблизительно восемьдесят микрон по толщине. Следует понимать, что другие материалы/носители диффузии предполагаются в рамках описания и формулы.

Диффузионное покрытие 202 в некоторых вариантах реализации выполняется для внутренних поверхностей расходомерной трубки 103 или сборки 10 расходомера. Диффузионное покрытие 202 в некоторых вариантах реализации выполняется для внешних поверхностей расходомерной трубки 103 или сборки 10 расходомера. Диффузионное покрытие 202 в некоторых вариантах реализации выполняется для всех поверхностей расходомерной трубки 103 или сборки 10 расходомера. Это может дополнительно включать в себя конструкции впускного и выпускного отверстий и расщепителей потока, например. Кроме того, диффузионное покрытие 202 может быть выполнено для других поверхностей сборки 10 расходомера, включая в себя фланцы/технологические соединители 101 и 101', поскольку может требоваться, чтобы технологические соединения 101 и 101' были коррозионно-стойкими. Другие компоненты, которые могут быть покрыты в соответствии с изобретением, включают в себя проставки, манифольды, соединительные или стягивающие скобы, балансные детали и монтажные детали. Вышеупомянутые примеры не являются исчерпывающими, и другие покрытые поверхности или компоненты предполагаются в рамках описания и формулы.

Расходомерная трубка 103 и/или сборка 10 расходомера могут быть выполнены из заданного материала. Расходомерная трубка 103 и/или сборка 10 расходомера могут быть выполнены из материала, который может быть подвергнут обработке высокотемпературной диффузией. В некоторых вариантах реализации расходомерная трубка 103 и/или сборка 10 расходомера могут быть выполнены из заданного металла или металлического материала, например. В некоторых вариантах реализации расходомерная трубка 103 может быть выполнена из нержавеющей стали, например, которая имеет и хорошие вибрационные характеристики, и хорошую коррозионную стойкость. Альтернативно, компоненты сборки 10 расходомера могут быть выполнены из других материалов. Сборка 10 расходомера может быть частично или полностью неметаллической, например, может быть выполнена из стекла, керамики, кварца или из других материалов, которые могут противостоять температурам обработки диффузией.

На Фиг.4 показан вибрационный расходомер 5 с единственной прямой трубкой, включающий в себя диффузионное покрытие 202 в соответствии с изобретением. Диффузионное покрытие 202 выполнено только на внутренней поверхности расходомерной трубки 103 в показанном варианте реализации. Однако, следует понимать, что различные области вибрационного расходомера 5 могут включать в себя диффузионное покрытие 202, как предварительно рассмотрено. Вибрационный расходомер 5 с прямой трубкой включает в себя диффузионное покрытие 202. Диффузионное покрытие 202 выполнено так, как показано на предыдущих чертежах и рассмотрено выше, и предоставляет преимущества относительно тонкого слоя коррозионно-стойкого покрытия без необходимости в толстой, дорогой, и модифицирующей колебания конструкции расходомерной трубки или сборки расходомера.

Вибрационный расходомер и способ в соответствии с изобретением могут использоваться в соответствии с любым из вариантов реализации, чтобы предоставить несколько преимуществ, если это желательно. Диффузионное покрытие предоставляет барьер между сборкой расходомера и протекающим флюидом. Диффузионное покрытие предоставляет монолитное покрытие, которое является частью конструкции, а не просто связано с ней. Следовательно, диффузионное покрытие не будет отделяться, отслаиваться или фрагментироваться. Диффузионное покрытие достаточно тонкое и добавляет незначительную массу и поэтому незначительно влияет на вибрационные характеристики. Диффузионное покрытие дает возможность сборке расходомера сохранить вибрационные качества материала расходомерных трубок. Диффузионное покрытие требует меньшего количества дорогостоящего материала для предоставления барьера.