CN101467008B - 压力计一体型多功能涡式流量计 - Google Patents

Abstract

多功能涡式流量计(1)，具备涡旋检测机构(7)，其具有被设置在流路(13)中而使被测定流体通过的测定管(4)、以与被测定流体的流动相对的方式设置在上述测定管(4)中的涡旋发生体(5)、检测基于由该涡旋发生体(5)发生的卡曼涡旋的变化的涡旋检测器(6)。并且具备具有伸出至流路(13)的感温传感器(8)以及加热感温传感器(9)的热式检测机构(10)。进而具备流量变换器(11)，在上述流量变换器(11)上一体地设置有压力计(3)，该压力计与上述涡旋检测器(6)及上述热式检测机构(10)一同布线并用于测定配管内的压力。

Description

压力计一体型多功能涡式流量计

技术领域

本发明涉及一种兼具涡式流量计的功能和热式流量计的功能的多功能涡式流量计，具体而言，涉及一种与压力计成为一体的多功能涡式流量计。

背景技术

涡式流量计及热式流量计被用于计测在流管中流动的被测定流体的流量。

涡式流量计如公知的那样是利用下述原理的流量计，即在流体的流动中配置涡旋发生体时，在既定的雷诺数范围内，从涡旋发生体在单位时间内产生的卡曼涡旋数(涡旋频率)与气体、液体无关而与流量成比例，该比例常数被称为斯特罗哈数。作为涡旋检测器，列举出了热传感器、应变传感器、光传感器、压力传感器、超声波传感器等，它们是能够检测涡旋导致的热变化、升力变化等的传感器。涡式流量计是能够不受被测定流体的物理特性的影响而测定流量的简易的流量计，广泛地被用于气体或流体的流量计量(例如，参照特许第2869054号公报)。

热式流量计构成为具有感温传感器(流体温度检测传感器)和加热感温传感器(加热侧温度传感器)，将具有温度传感器和加热传感器的功能的加热感温传感器(流速传感器(加热器))的温度控制为相对于由感温传感器计测的温度存在一定的温度差。这是出于下述目的：因为在被测定流体流经时从加热器带走的热量与质量流量有关，所以由对加热器的加热电量能够计算质量流量(例如，参照特开2004-12220号公报)。

在特开2006-29966号公报中，公开了兼具涡式流量计的功能和热式流量计的功能的多功能涡式流量计的技术。多功能涡式流量计，从微小流量直到大流量都能够高精度地进行计测，这一点相比其他流量计而言特别优异。

多功能涡式流量计根据在流管的流路中流动的被测定流体的流动的状态而分开使用涡式流量计的功能和热式流量计的功能。即，在微小流量域或低流量域中，借助热式流量计的功能进行计测，在高流量域中，借助涡式流量计的功能进行计测。

涡式流量计在流量降低而涡旋差压减小时，涡旋检测器的敏感度会不足，所以在多功能涡式流量计中，以在既定的下限流量下向热式流量计切换功能的方式进行控制。

本发明者发现有可能会出现下述情况：即便流量降低但若流管内的压力上升则涡旋差压变高，由此作为在切换流量计的功能时的判断基准的下限流量降低，本发明者考虑将该发现的结果反映在多功能涡式流量计上。本发明者，为了有效地利用涡式流量计的优点，考虑尽量地使用该涡式流量计的功能来测定流量。因此，本发明者认为，多功能涡式流量计必须具有把握流管内的压力变动的压力计。

发明内容

本发明是鉴于上述的情况而提出的，其目的在于提供一种成为更优异的多功能涡式流量计的压力计一体型多功能涡式流量计。

为了解决上述课题而提出的技术方案1记载的本发明的压力计一体型多功能涡式流量计，具备涡旋检测机构，该涡旋检测机构具有设置在流路中而使被测定流体通过的测定管、以与上述被测定流体的流动对置的方式设置在上述测定管中的涡旋发生体、检测由该涡旋发生体产生的卡曼涡旋导致的变化的涡旋检测器，并且该压力计一体型多功能涡式流量计具备热式检测机构，该热式检测机构具有伸出至上述流路中的感温传感器以及加热感温传感器，该压力计一体型多功能涡式流量计还具备流量变换器，其特征为，在上述流量变换器上一体地设置有压力计，该压力计与上述涡旋检测器及上述热式检测机构一同布线并用于测定配管内的压力。

根据具有这样特征的本发明，将压力计的测定值取入至流量变换器，从而能够把握流量降低但涡旋差压升高的情况，能够下调作为切换时的判断基准的下限流量。与流量变换器成为一体的压力计，相比与多功能涡式流量计分体设置压力计的情况而言，具有无需考虑对布线的干扰影响等的优点。由此，能够提高检测精度等。此外，与流量变换器成为一体的压力计，相比与多功能涡式流量计分体设置压力计的情况而言，还具有易于安装的优点、能够在最适当的位置进行压力计测的优点.

技术方案2记载的本发明的压力计一体型多功能涡式流量计，在技术方案1所记载的压力计一体型多功能涡式流量计中，其特征为，具有形成上述流路的测定用安装配管，在该测定用安装配管上，形成有将在上述流路中流动的上述被测定流体的一部分导入的压力计测部，将上述压力计收纳在该压力计测部中。

根据具有这样特征的本发明，形成有压力计测部，压力计被收纳在压力计测部中，所以能够在不影响由卡曼涡旋导致的变化的检测的状态下进行压力计测。

根据本发明获得如下效果：能够提供一种比以往更优异的多功能涡式流量计。此外，根据本发明获得如下效果：能够尽量地使用涡式流量计的功能来测定流量。

附图说明

图1是表示本发明的压力计一体型多功能涡式流量计的一实施方式的主视图。

图2是图1的A-A线剖面图。

图3是流量变换器的剖面图。

具体实施方式

以下，参照附图进行说明。图1是表示本发明的压力计一体型多功能涡式流量计的一实施方式的主视图。此外，图2是图1的A-A线剖面图，图3是流量变换器的剖面图。

在图1以及图2中，附图标记1表示本发明的多功能涡式流量计(压力计一体型多功能涡式流量计)。该多功能涡式流量计1构成为兼具涡式流量计的功能和热式流量计的功能。此外，多功能涡式流量计1，如下所述地构成为具有能够下调成为切换时的判断基准的下限流量的构造。多功能涡式流量计1构成为，具有：涡旋检测机构7，具有测定用安装配管2、压力计3、测定管4、涡旋发生体5、以及涡旋检测器6；热式检测机构10，具有感温传感器8以及加热感温传感器9；流量变换器11，基于来自涡旋检测机构7以及热式检测机构10的输出信号而计算被测定流体(省略图示)的流速或流量。以下，参照图1至图3说明各构成。

测定用安装配管2，装卸自如地安装在流管12的中间(不限定于流管12的中间，也可安装在端部)，形成为在其内部形成有流路13的例如图示那样的筒状的构造体.在测定用安装配管2的两端，分别形成有接头。在这样的测定用安装配管2的外部，通过适当方式固定流量变换器11。形成在测定用安装配管2中的流路13形成为截面圆形。在该流路13中，被测定流体向箭头方向流动。

在流路13的中间，配置有测定管4、感温传感器8以及加热感温传感器9。此外，在这些测定管4等的上游侧且在测定管4的附近，形成有压力计测部14(配置是一例)。在该压力计测部14处，以被收纳的状态安装压力计3。压力计测部14具有收纳压力计3的部分和导入在流路13中流动的被测定流体的一部分的部分。压力计3用于计测在流路13中流动的被测定流体的压力，在此使用公知的压力计(但为能够与流量变换器11对应的压力计)。压力计3以与流量变换器11一体化的方式安装。压力计3，在比涡旋检测部6、感温传感器8以及加热感温传感器9稍稍向上游侧离开的位置上，与流量变换器11一体化。

测定管4形成为管截面为四边形的筒状(形状是一例)。测定管4形成为沿着被测定流体流动的箭头方向延伸。在测定管4的被测定流体所流动的部分处设置有涡旋发生体5和位于该涡旋发生体5的下游侧的下述的受压板15。在测定管4的外部设置有保持感温传感器8以及加热感温传感器9的顶端的温度传感器保持部16(在本实施方式中是一体的，但不限定于此)。测定管4经由连结筒部17而被固定在涡旋检测器6上。本实施方式中，连结测定管4的涡旋检测器6安装为相对于测定用安装配管2装卸自如。

涡旋发生体5，是用于在测定管4的内部使涡旋发生的部分，以与被测定流体的流动对置的方式设定其形状。涡旋发生体5，在本实施方式中，形成为三角柱形状(形状为一例。在专利文献1的特许第2869054号公报中公开有几个例子)。涡旋发生体5，设置在测定管4的被测定流体所流入的一侧的开口部分处。涡旋发生体5，设置为位于测定管4的开口部分中央。

在此，说明借助涡旋发生体5发生的涡旋。涡旋是从运动量变化大的位置剥离的涡旋，该运动量变化大的位置是利用流入至测定管4的上述开口部分的被测定流体沿着涡旋发生体5流动的流动而产生的，在涡旋发生体5的截面为本实施方式这样的三角形时，三角形棱部为剥离点。从涡旋发生体5剥离流出的涡旋，根据卡曼的稳定涡旋条件，交错地交互地产生，一边形成保持一定的涡旋间距离以及涡旋列间距离的涡旋列一边流出。涡旋间距离，能够由在每单位时间产生的涡旋的数量即涡旋频率、和基于由在既定时间内流入至例如基准箱等的基准容器的流体求出的流量而计算的每单位时间的流速而求得。

温度传感器保持部16，以从测定管4的下壁向水平方向伸出的方式形成，若换言之，以从测定管4的两侧壁分别伸出的方式形成。温度传感器保持部16，没有特别限定，但形成为俯视的形状为三角形。温度传感器保持部16，在测定管4中形成为恰似有翅片那样的形状。将感温传感器8、加热感温传感器9的各顶端笔直地插入至这样的温度传感器保持部16的三角形顶部附近。

涡旋检测器6是用于涡旋检测的传感器，在此使用受压传感器。涡旋检测器6具有配置在测定管4内的涡旋发生体5的下游侧的受压板(传感器受压板)15和设置在涡旋检测器6内部的压力检测元件板，经由受压板15而利用压力检测元件板检测由利用涡旋发生体5产生的卡曼涡旋导致的脉动压力(交替压力)。涡旋检测器6在本实施方式中以与流量变换器11一体化的方式安装。

涡旋检测机构7，为了求得在测定用安装配管2内流动的被测定流体的流速或流量而设置。将在测定管4内流动的被测定流体的流速或流量作为测定用安装配管2的部分流速或部分流量计算，从而求得在测定用安装配管2内流动的被测定流体的流速或流量。这是基于下述原因：即使不是对测定用安装配管2的管截面的整体而是对于其局部进行测定，如果流动是均匀的则能够推定整体流量。即，在直管中流动的被整流了的流体的流速分布，作为雷诺数的函数而被提供，所以能够将从测定用安装配管2的中心部某个距离的位置处的流速换算为测定用安装配管2内的平均流速。

构成热式检测机构10的感温传感器8以及加热感温传感器9都采用公知的技术。并且在此省略对具体的结构的说明。本实施方式的感温传感器8是棒状的温度传感器，同样是棒状的加热感温传感器9是具有温度传感器和加热传感器的功能的流速传感器(加热器)。感温传感器8以及加热传感器9在本实施方式中，以与流量变换器11一体化的方式安装。

感温传感器8以及加热感温传感器9伸出到测定用安装配管2的流路13中，最顶端部分被温度传感器保持部16保持。感温传感器8以及加热感温传感器9的各感温部分被配置在测定管4的附近。感温传感器8以及加热感温传感器9，与涡旋检测器6一起排列设置为横向一列(配置是一例。只要配置为不影响涡旋检测，则其他情况也可以)。此外，也可以以从温度传感器保持部16进一步向流量13的中央伸出的方式延长感温传感器8以及加热感温传感器9的各感温部分(为了避免从外部向测定用安装配管2传递的热的作用)。

流量变换器11具有变换器壳18。在该变换器壳18的内部，设置有具有微型计算机等的构成的放大板19。在放大板19上连接有压力计3的传送线20、感温传感器8以及加热感温传感器9的各导线、涡旋检测器6的传送线21(为了方便而改变图3中的感温传感器8以及加热感温传感器9的配置而进行图示。实际上配置在旋转了90°的位置上。以与涡旋检测器6的传送线21一起沿图3的纸面直角方向排列的方式配置)。

感温传感器8以及加热感温传感器9和传送线20以及21，被引入至变换器壳18的内部。感温传感器8以及加热感温传感器9和传送线20以及21，被引入至变换器壳18的内部而不露出至外部。感温传感器8以及加热感温传感器9、压力计3、涡旋检测器6、放大板19，具有作为流量计测部以及流量运算部的功能。

在变换器壳18的开口部分，在隔着密封材料(符号省略)的状态下安装有具有配电板22以及显示板23的变换器罩24。在变换器壳18的一侧壁上连接有传送电缆25。

在上述构成以及构造中，本发明的多功能涡式流量计1，根据在测定用安装配管2的流路13中流动的被测定流体的流动状态，分开使用涡式流量计的功能和热式流量计的功能。即，在微小流量域或低流量域中利用热式流量计的功能进行计测，在高流量域中利用涡式流量计的功能进行计测。本发明的多功能涡式流量计1，热式流量计的功能中的高流量域计测和涡式流量计的功能中的低流量域计测在某个程度有重叠，通过流量变换器11进行切换。

首先，说明计测微小流量域或低流量域时的作用，即借助热式流量计的功能进行计测时的作用。加热感温传感器9，基于由感温传感器8检测的温度进行流量计测。即，在流量变换器11中的流量计测部以及流量运算部中，加热加热感温传感器9(使电流流动)，以便使感温传感器8和加热感温传感器9的温度差一定(例如+30°)，并且由该加热的电流值计算质量流量。计算的质量流量在换算为既定的单位之后，显示在设置在变换器盖24的上部的显示部上，或者通过传送电缆25发信而显示在未图示的显示装置上。

补充说明上述质量流量的计算，在被测定流体(省略图示)向箭头方向流动时，加热感温传感器9借助被测定流体而被冷却。为了将与感温传感器8的温度差控制为一定，需要进而使电流在加热感温传感器9上流动。此时，已知在加热感温传感器9上流动的电流与质量流量成比例，由此计算质量流量。

接着，说明借助涡式流量计的功能进行计测时的作用。在受压板15以及压力检测元件板处检测基于由涡旋发生体5产生的卡曼涡旋的脉动压力(交替压力)。并且，由涡旋检测器6中的检测值将在测定管4内流动的被测定流体的流速或流量作为测定用安装配管2的部分流速或部分流量而计算出，且计算出在测定用安装配管2内流动的被测定流体的流速或流量(容积流量)。计算出的流速或流量在换算为既定的单位后，显示在设置在变换器罩24的上部的显示部上，或者通过传送电缆25发信而显示在未图示的显示装置上。

以下关于在流量变换器11中进行的流量计的功能的切换，来自压力计3的测定值被取入至流量变换器11，通过加进这个被取入的测定值，进行从热式流量计的功能向涡式流量计的功能、或从涡式流量计的功能向热式流量计的功能的切换。例如，若流量降低但测定用安装配管2内的压力上升，则涡旋差压升高，所以由此下调作为从热式流量计切换时的、或向热式流量计切换时的判断基准的下限流量，基于该下调之后的下限流量进行切换。

以上，如参照图1至图3说明的那样，根据本发明，能够提供比以往更优异的多功能涡式流量计1。多功能涡式流量计1能够从零或微小流量到大流量高精度地计测被测定流体的流量。

关于本发明的多功能涡式流量计1的效果，进一步列举几个，压力计3与流量变换器11一体化且将该压力计3与感温传感器8以及加热感温传感器9及涡旋检测器6一起向流量变换器11布线，所以相比与多功能涡式流量计1压力计分体设置的情况而言，能够使配管以及布线构造简单化。此外，由图示的状态可知，使压力计3的传送线20不露出至外部，所以能够成为不易引起由干扰导致的较大误检测的流量计。进而，压力计3与流量变换器11一体化，与上述的压力计分体设置的情况相比，能够易于安装，能够在测定管4的附近计测压力，换言之能够在最适当的位置计测压力。

另外，在压力计分体设置的情况下，在该分体设置时的作业中，可能会实施给动压力带来影响的加工。但是，在本发明中，预先将压力计3与测定用安装配管2一体化，所以不会实施给动压力带来影响的加工。

之外，在不改变本发明主旨的范围内，本发明当然能够有各种各样的变更实施方式。

Claims (2)

1.压力计一体型多功能涡式流量计，具备涡旋检测机构，该涡旋检测机构具有设置在流路中而使被测定流体通过的测定管、以与上述被测定流体的流动对置的方式设置在上述测定管中的涡旋发生体、检测由该涡旋发生体产生的卡曼涡旋导致的变化的涡旋检测器，并且该压力计一体型多功能涡式流量计具备热式检测机构，该热式检测机构具有伸出至上述流路中的感温传感器以及加热感温传感器，该压力计一体型多功能涡式流量计还具备流量变换器，其特征为，

上述涡旋检测器具有配置在测定管内的涡旋发生体的下游侧的受压板和设置在涡旋检测器内部的压力检测元件板，经由上述受压板而利用上述压力检测元件板检测由利用上述涡旋发生体产生的卡曼涡旋导致的脉动压力，

在上述测定管的上游侧且在该测定管的附近形成有压力计测部，在该压力计测部处，以被收纳的状态安装压力计，该压力计与上述涡旋检测器及上述热式检测机构一同布线并用于测定配管内的压力，上述压力计在比涡旋检测器、感温传感器以及加热感温传感器稍稍向上游侧离开的位置上，与上述流量变换器一体化。

2.如权利要求1所述的压力计一体型多功能涡式流量计，其特征为，具有形成上述流路的测定用安装配管，在该测定用安装配管上形成有上述压力计测部，上述压力计测部将在上述流路中流动的上述被测定流体的一部分导入。

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