[發明專利]由聚合材料制造科里奧利質量流動速率傳感器的方法

有效

• 申請號: 201480046308.8
• 申請日: 2014-08-20
• 公開（公告）號: CN105473310B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: A·M·楊
• 申請（專利權）人: 駿馬流量傳感器公司
• 主分類號: B29C65/00
• 分類號: B29C65/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 王茂華,黃海鳴

相關申請的交叉引用

本申請要求2013年8月22日提交的美國臨時申請No.61/868,705的權益，該申請通過引用全部合并于此。

背景技術

本公開總體涉及基于科里奧利原理的流體質量流動速率測量設備，并且具體涉及用于制造由聚合材料構造的改進的科里奧利流動速率傳感器的方法。

科里奧利質量流量計可以用來測量流過閉合導管的流體的質量流動速率。傳統的科里奧利流量計采用以受控方式振蕩的一個或兩個管子(流體所流過的)的各種配置，允許了作為流過傳感器的流體質量流動速率的指示的科里奧利誘發的偏轉(或這樣的偏轉在管子上的影響)的測量。

現有技術的科里奧利流量計中的大部分關系到使用金屬合金流管作為流量敏感元件。雖然現有技術還指示出塑料可以替換流管中的金屬的理論可能性，但同時現有技術也教導遠離塑料的使用。美國專利No.7,127,815(“'815專利”)在第2欄第16至25行陳述了“塑料流管單純替換金屬流管會產生看起來像流量計的結構。然而，結構不會起到生成跨越操作條件的有用范圍的準確輸出信息的流量計的作用。流量計能夠由塑料制成的單純的斷言只不過是塑料可以替換金屬的抽象概念。它未教導塑料流量計可以如何制造以生成跨越操作條件的有用范圍的準確信息。”在美國專利No.6,776,053(“'053專利”)中從第1欄第58至68行到第2欄第1至10行發現了類似陳述。

任何科里奧利流量計的成功工作的基礎都在于流量敏感元件(例如，'815和'053專利中的管子)必須被以如下方式固定附接至支撐基部：使得為振動流量敏感元件的端部建立固定的、穩定的且不改變的邊界條件。'815和'053專利描述了制作具有使用氰基丙烯酸酯粘合劑被附接至金屬支撐的至少一個聚合物(例如，PFA(聚(全氟烷氧基))管子的科里奧利流量計的方法。因此，接頭的穩定性和邊界條件的質量受到粘合劑的限制，粘合劑是最易于在操作期間退化的界面。

'815和'053專利中描述的粘合劑接頭的另一方面在于管子至金屬基部的聯接的完整性因為粘合劑的使用而不一定是不屈和不改變的。相反，聯接可能由于管子的連續振動而隨時間的推移劣化，引起粘合劑接頭開裂或以其他方式退化。另外，在構造的各種材料(例如，PFA管子、氰基丙烯酸酯粘合劑和金屬基部)之中的差別的熱膨脹會損害管子至金屬基部的聯接的完整性，創建了不穩定的邊界條件，導致不受控的振動特性到達裝置的性能可能被危害這樣的程度。

'815和'053專利描述了PFA管材的性質，為了有助于氰基丙烯酸酯粘合劑至PFA管子的粘合，PFA管材經受要求將PFA管子浸沒在含有乙二醇醚的加熱浴中并緩緩地攪拌PFA管子的浸蝕('815專利中提到的過程)。該浸蝕過程增加了流量計的制作的成本和復雜性，并且可能不一定生產出適用于在一致的基礎上的流量計制作的管材。

描述了具有塑料流管的科里奧利流量計的其他技術具有不同的問題。美國專利No.6,450,042(“'042專利”)、美國專利No.6,904,667,和美國專利申請公開No.2002/0139199描述了憑借注模制作科里奧利流量計并且由含有具有大約47攝氏度的熔點的鉍、鉛、錫、鎘和銦的混合物的低熔點可熔金屬合金制成的芯模形成流動路徑的方法。'042專利斷言“…在驅動器與傳感件及殼體的可能的例外的情況下，流量計的整體通過注模形成。”美國專利No.6,450,042第2欄第65至67行。該制作方法呈現出顯著的問題和限制。在注模過程期間，熱塑料以可以在超過5000psi的壓力下在超過350攝氏度的溫度下被注射到模具內。當制作薄壁或小直徑的流動通路(例如，具有＜2mm壁厚的2mm至4mm的內徑)時，這樣的熔化溫度和壓力很可能會損壞相當窄(且柔性的)的可熔金屬芯(例如，可能使其表面熔化)，導致流動通路的變形和污染達到可能致使裝置不可用這樣的程度。

而且，在半導體、醫藥、生物制藥或其他重要的高純度過程應用中，重要的是避免金屬污染，不管怎樣極微小。與固體芯(例如，不銹鋼)不一樣，這些參考文獻中描述的比較軟的可熔芯可能在注模過程期間部分熔化或磨蝕，允許了金屬原子混合并且變成嵌入被注射的塑料內，因此永久地污染了流動通路，致使裝置不適用于高純度半導體制造應用。