JP2000249585A - Straight pipe single tube coriolis flowmeter - Google Patents

Straight pipe single tube coriolis flowmeter

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JP2000249585A
JP2000249585A JP11053863A JP5386399A JP2000249585A JP 2000249585 A JP2000249585 A JP 2000249585A JP 11053863 A JP11053863 A JP 11053863A JP 5386399 A JP5386399 A JP 5386399A JP 2000249585 A JP2000249585 A JP 2000249585A
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flow tube
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vibration
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信吾 五味
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an accurate coriolis flowmeter that is composed so that no vibration energy can be leaked to the outside by essentially excluding temperature influence with a single tube configuration, at the same time maintaining vibration balance, and reducing drive energy. SOLUTION: A flow tube 4 is supported at an outer enclosure 1 by support springs 17 and 18 that can be moved in an axial direction at the inner position of openings at both the ends, thus composing a vibration support. Preferably, a counter balance system that is composed of a balance spring 14 and the like where a balance weight 12 is mounted is supported only by a pair of support springs 19 for the outer enclosure 1 at a central position in an axial direction of the flow tube 4. A drive device 7 drives the flow tube 4 in an inverse phase for the counter balance system. In this manner, no vibration is generated in the outer enclosure 1 due to the balance vibration system.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、直管シングルチュ
ーブコリオリ流量計に関し、特に、シングルチューブ方
式でありながら振動バランスを保ち、駆動エネルギーを
少なくして、振動エネルギーが外部に漏れないよう構成
した直管シングルチューブコリオリ流量計に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a straight-tube single-tube Coriolis flowmeter, and more particularly, to a single-tube system, which maintains vibration balance, reduces driving energy, and prevents vibration energy from leaking to the outside. It relates to a straight pipe single tube Coriolis flowmeter.

【0002】[0002]

【従来の技術】コリオリ流量計は、被測定媒体が流れる
両端支持された測定管を振動させたとき、測定管に作用
するコリオリの力が被測定媒体の質量流量に比例するこ
とを利用して質量流量の測定を行うものである。
2. Description of the Related Art A Coriolis flowmeter utilizes the fact that the Coriolis force acting on a measuring tube when the measuring tube supported at both ends is vibrated is proportional to the mass flow rate of the medium to be measured. It measures the mass flow rate.

【0003】振動させる測定管としての形状は湾曲管と
直管とに大別されるが、直管シングルチューブのコリオ
リ流量計は、両端を支持された単管の中央部単管軸に垂
直な方向に振動したとき、単管の支持部と中央部との間
でコリオリの力による単管の変位差、即ち位相差信号と
して質量流量を検知する。シングルチューブのコリオリ
流量計は、シングルチューブの中央部に配設された加振
器により、両端支持点を節として1次の振動モードによ
り駆動されると共に、その中央加振器と、両端支持点の
それぞれとの間に対称に位相検出器が配設され、被測定
流体の流通によりコリオリの力に基づきシングルチュー
ブに作用する位相差が検出される。
The shape of a measuring tube to be vibrated is roughly classified into a curved tube and a straight tube. A Coriolis flowmeter of a straight tube single tube is perpendicular to a single tube axis at the center of a single tube supported at both ends. When it vibrates in the direction, the displacement of the single tube due to the Coriolis force between the support portion and the central portion of the single tube, that is, the mass flow rate is detected as a phase difference signal. The single-tube Coriolis flowmeter is driven by a vibrator arranged at the center of the single tube in a primary vibration mode with the support points at both ends as nodes, and the central vibrator and the support points at both ends are provided. A phase detector is symmetrically disposed between each of them, and a phase difference acting on the single tube based on the Coriolis force is detected by the flow of the fluid to be measured.

【0004】このようなシングルチューブのコリオリ流
量計は、コンパクトで液溜まりが無いなどの特徴で注目
されているが、しかし、シングルチューブを振動させる
には、エネルギーが外に漏れることがないように流量計
そのものの重量を重くするか、流量計の取付を強固にす
る必要があり、実際には所期の精度を得ることが困難で
あるという問題を有していた。このため、計測チューブ
に同軸若しくは平行のカウンタバランスチューブを逆位
相で振動させ、振動バランスを保つことが知られてい
る。
[0004] Such single-tube Coriolis flow meters have attracted attention because of their features such as compactness and no liquid pool. However, in order to vibrate the single tube, the energy must not leak out. It is necessary to increase the weight of the flow meter itself or to firmly attach the flow meter, and there is a problem that it is actually difficult to obtain the desired accuracy. For this reason, it is known that a counterbalance tube coaxial or parallel to the measurement tube is vibrated in the opposite phase to maintain the vibration balance.

【0005】図9は、平行カウンタチューブを備えた従
来技術の平行直管型のコリオリ流量計の概念図を、図1
0は、同軸カウンタチューブを備えた従来技術の二重直
管型のコリオリ流量計の概念図をそれぞれ示している。
図9に示したコリオリ流量計は、カウンタチューブ10
をフローチューブ4と平行に備えるのに対して、図10
のコリオリ流量計は、同軸のカウンタチューブ10をフ
ローチューブ4の外周側に備えるものである。
FIG. 9 is a conceptual diagram of a conventional parallel straight tube type Coriolis flow meter having a parallel counter tube, and FIG.
Numeral 0 indicates a conceptual diagram of a conventional double straight tube type Coriolis flow meter equipped with a coaxial counter tube.
The Coriolis flowmeter shown in FIG.
10 is provided in parallel with the flow tube 4, while FIG.
The Coriolis flowmeter has a coaxial counter tube 10 on the outer peripheral side of the flow tube 4.

【0006】これらいずれの形式のものも、被測定流体
が流れる直管状のフローチューブ4は、同軸若しくは平
行のカウンタチューブ10と、その両側で連結ブロック
6により同軸に固着されている。カウンタチューブ10
に取り付けた図示しないバランスウエイトの重量によ
り、両側の連結ブロック6を支持部としたフローチュー
ブ4の固有振動数と、カウンタチューブ10の固有振動
数が等しくなるよう調整されている。更に、カウンタチ
ューブ10の中央部には、フローチューブ4をカウンタ
チューブ10と互いに反対位相で共振駆動するための駆
動装置7が取り付けられ、そして駆動装置7の両側の対
称位置に一対のセンサ8、9が設置されて、コリオリの
力によるフローチューブ4の位相差を検知している。
In each of these types, a straight tubular flow tube 4 through which a fluid to be measured flows is coaxially fixed to a coaxial or parallel counter tube 10 by connecting blocks 6 on both sides thereof. Counter tube 10
Is adjusted so that the natural frequency of the flow tube 4 and the natural frequency of the counter tube 10 are equalized by the weight of the balance weight (not shown) attached to the counter tube 10. Further, a driving device 7 for driving the flow tube 4 in resonance with the counter tube 10 in a phase opposite to that of the counter tube 10 is attached to a central portion of the counter tube 10, and a pair of sensors 8 are provided at symmetrical positions on both sides of the driving device 7. 9 is provided to detect a phase difference of the flow tube 4 due to Coriolis force.

【0007】このように平行直管形或いは二重直管形の
コリオリ式質量流量計は、シンプルで、コンパクトな構
成にして、振動バランスを保ち、位相差に比例した質量
流量を安定して検出することが可能となっている。た
だ、このようなコリオリ式質量流量計は、フローチュー
ブ4が、カウンタチューブ10と、その両側で連結ブロ
ック6により同軸に固着されているために、温度影響を
受ける。測定流体の温度が変わると、フローチューブ4
は直ちに追随して温度が変わるのに対して、カウンタチ
ューブ10の温度変動には遅れが生じる。このため、フ
ローチューブ4とカウンタチューブ10は伸びに差を生
じて、長手方向に連結ブロック6に対して応力が発生
し、これによるバネ定数の変化によりチューブの固有振
動数が変化する。これらカウンタチューブ10を用いる
コリオリ流量計は、その対策のための別途の手段が必要
になる。
As described above, the parallel straight pipe type or double straight pipe type Coriolis mass flow meter has a simple and compact structure, maintains vibration balance, and stably detects a mass flow rate proportional to a phase difference. It is possible to do. However, such a Coriolis mass flowmeter is affected by temperature because the flow tube 4 is coaxially fixed to the counter tube 10 and the connecting block 6 on both sides thereof. When the temperature of the measurement fluid changes, the flow tube 4
Although the temperature changes immediately following the change, the temperature fluctuation of the counter tube 10 is delayed. For this reason, the flow tube 4 and the counter tube 10 have a difference in elongation, and a stress is generated in the connecting block 6 in the longitudinal direction, and the natural frequency of the tube changes due to a change in the spring constant caused by the difference. The Coriolis flowmeter using these counter tubes 10 requires additional means for countermeasures.

【0008】また、駆動装置7及び一対のセンサ8,9
への配線を、振動するカウンタチューブ10或いはフロ
ーチューブ4上で、それに沿わせて行う必要がある。こ
れは振動バランスに影響するので望ましいことではな
い。
The driving device 7 and a pair of sensors 8 and 9
It is necessary to perform wiring to the counter tube 10 or the flow tube 4 that vibrates along the wiring. This is undesirable because it affects the vibration balance.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、シングルチ
ューブ構成にすることにより本質的に温度影響を排除す
る一方、シングルチューブ方式のコリオリ流量計の有す
る問題点を解決して、振動バランスを保ち、駆動エネル
ギーを少なくして、振動エネルギーが外部に漏れないよ
う構成した高精度で新規な直管シングルチューブコリオ
リ流量計を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention essentially eliminates the influence of temperature by adopting a single tube structure, while solving the problems of the single tube type Coriolis flow meter and maintaining the vibration balance. It is an object of the present invention to provide a novel high-precision straight tube single tube Coriolis flowmeter configured to reduce driving energy and prevent vibration energy from leaking to the outside.

【0010】また、本発明は、駆動装置及びセンサへの
配線を振動部上で行う必要がなく、低コストで信頼性を
向上させ、性能劣化を阻害しないよう構成することを目
的としている。
Another object of the present invention is to provide a configuration in which wiring to a drive device and a sensor does not need to be performed on a vibrating portion, reliability is improved at low cost, and performance degradation is not hindered.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の直管シングルチ
ューブコリオリ流量計は、被測定流体が流れる直管状の
フローチューブ4と、該フローチューブ4を振動させる
駆動装置7と、該振動によりフローチューブ4の両側に
おいて該フローチューブ4に作用するコリオリの力に比
例した位相差を検知することにより質量流量を測定する
一対のセンサ8,9と、少なくともフローチューブ4、
駆動装置7及び一対のセンサ8,9を収容する外筐1と
を備えている。フローチューブ4は、その両端開口部よ
りも内側の位置において、軸方向に可動の支持バネ1
7,18によって外筐1の内壁にそれぞれ支持されて、
振動支点を構成する。望ましくはバランスウエイト12
を取り付けたバランスリング14等から構成されるカウ
ンタバランス系が、フローチューブ4の軸方向中央の位
置において外筐1に対して一対の支持バネ19によっ
て、これのみで支持される。駆動装置7は、フローチュ
ーブ4をカウンタバランス系に対して逆位相で駆動す
る。このようにバランス振動方式のために、外筐1に振
動が生ぜず、安定した高精度な測定が可能となる。
A straight tube single tube Coriolis flowmeter according to the present invention comprises a straight flow tube 4 through which a fluid to be measured flows, a driving device 7 for vibrating the flow tube 4, and a flow device by the vibration. A pair of sensors 8 and 9 for measuring a mass flow rate by detecting a phase difference proportional to the Coriolis force acting on the flow tube 4 on both sides of the tube 4, and at least a flow tube 4;
An outer housing 1 that houses a driving device 7 and a pair of sensors 8 and 9 is provided. The flow tube 4 has a support spring 1 movable in the axial direction at a position inside the openings at both ends.
Respectively supported on the inner wall of the outer casing 1 by 7 and 18.
Construct a vibration fulcrum. Desirably balance weight 12
Is supported by the pair of support springs 19 at the axial center of the flow tube 4 with respect to the outer casing 1 alone. The driving device 7 drives the flow tube 4 in the opposite phase to the counterbalance system. As described above, due to the balance vibration method, vibration does not occur in the outer casing 1 and stable and accurate measurement can be performed.

【0012】また、本発明は、フローチューブ4の両端
開口部が、外筐1との間の熱膨張による相対変位を吸収
する手段、例えば拡大開口部、或いはフレキシブルチュ
ーブを介して、外筐1又はそれに結合されたフランジ2
に結合される。これによって、軸方向ストレスをさらに
減少させることができる。
Further, according to the present invention, both ends of the flow tube 4 are provided with means for absorbing relative displacement due to thermal expansion between the outer tube 1 and the outer case 1, for example, an enlarged opening or a flexible tube. Or flange 2 connected thereto
Is combined with Thereby, the axial stress can be further reduced.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の直管シングルチュ
ーブコリオリ流量計を、その実施の形態に基づき、図面
を参照して詳細に説明する。図1は本発明の実施の形態
を縦断面図で、また図2は構成の一部を取り除いて概略
的に斜視図で示している。このコリオリ流量計は、被測
定流体が流れる直管シングルチューブ、即ち、例えばス
テンレス、ハステロイ、チタン合金等から成るフローチ
ューブ4を有している。両端に接続フランジ2を有する
中空円筒状のケース、即ち外筐1を有し、かつこの外筐
1は、少なくともフローチューブ4、駆動装置7及び一
対のセンサ8、9、及びバランスリング13とバランス
ウエイト12等を収容すると共に、その両端側において
それぞれフランジ2と溶接(溶接部3)などにより強固
に固定接続されている。フランジ2は、図示しない入口
側配管及び出口側配管にそれぞれボルト等の適宜の固定
手段により結合されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a straight tube single tube Coriolis flow meter according to the present invention will be described in detail based on an embodiment with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic perspective view with a part of the configuration removed. This Coriolis flow meter has a single straight tube through which a fluid to be measured flows, that is, a flow tube 4 made of, for example, stainless steel, Hastelloy, a titanium alloy, or the like. It has a hollow cylindrical case having connection flanges 2 at both ends, that is, an outer case 1, and this outer case 1 is balanced with at least the flow tube 4, the driving device 7 and the pair of sensors 8, 9, and the balance ring 13. The weight 12 and the like are accommodated, and are firmly fixedly connected to the flange 2 at both ends by welding (welded portion 3) or the like. The flange 2 is connected to an inlet pipe and an outlet pipe (not shown) by appropriate fixing means such as bolts.

【0014】フローチューブ4は、外筐1内において、
該外筐1と同軸に配設されて、その両側開口部はそれぞ
れ、外筐1(或いはそれに結合されたフランジ2)の内
壁に液密に固着されている。これによって、被測定流体
は、入口側配管(例示の構成は左右対称であり、いずれ
の側を入口側とすることも可能である)からフローチュ
ーブ4を通り、出口側配管に、液溜まりを生じることな
くスムースに流れ出ることが可能な構成となっている。
また、フローチューブ4は、両側開口部よりも内側の位
置でそれぞれ、軸方向に可動の板バネ、即ちフローチュ
ーブ支持バネ17及び18により支持されていて、振動
の支点となっている。このように、フローチューブ支持
バネ17及び18は、フローチューブ4の振動の支点と
なるように左右、上下方向には、フローチューブ4を固
定する一方、軸方向には可動可能に支持するものである
から、図示したように、望ましくは振動方向とは直角の
横方向に支持するが、振動方向と同一の上下方向から支
持すること、或いは横方向と上下方向の両方向から支持
することも可能である。
The flow tube 4 is located inside the outer casing 1.
It is disposed coaxially with the outer casing 1 and its both side openings are liquid-tightly fixed to the inner wall of the outer casing 1 (or the flange 2 connected thereto). As a result, the fluid to be measured passes through the flow tube 4 from the inlet pipe (the illustrated configuration is symmetrical and any side can be used as the inlet side), and a liquid pool is formed in the outlet pipe. It is configured to be able to smoothly flow out without any occurrence.
The flow tube 4 is supported by axially movable leaf springs, that is, flow tube support springs 17 and 18 at positions inside the openings on both sides, respectively, and serves as a fulcrum of vibration. As described above, the flow tube supporting springs 17 and 18 fix the flow tube 4 in the left, right, up and down directions so as to be a fulcrum of the vibration of the flow tube 4, while supporting the flow tube 4 movably in the axial direction. Therefore, as shown in the figure, it is desirable to support the device in the horizontal direction perpendicular to the vibration direction, but it is also possible to support the device in the same vertical direction as the vibration direction, or to support the device in both the horizontal direction and the vertical direction. is there.

【0015】本発明の直管シングルチューブコリオリ流
量計は、さらにカウンタバランス系を備えている。図示
の例では、カウンタバランス系は、フローチューブ4の
軸方向中央(入口側と出口側の中央)において、バラン
サ支持バネ19により外筐1の内壁に支持されたバラン
スリング14から構成されている。このバランスリング
14の質量とバランサ支持バネ19のバネ定数を、流体
が満たされたフローチューブ4の1次固有振動数に略等
しくなるように選び、フローチューブ4と略同一の固有
振動数として振動慣性力をキャンセルしたものである。
このバランスリング14は、フローチューブ4の外側で
同心にリング構成にされると共に、振動方向とは直角の
横方向に両側から一対のバランサ支持バネ19によって
支持されている。このように、バランスリング14は、
外筐1にバランサ支持バネ19によって支持されている
のを除いて、フローチューブ4或いは直接的に外筐1に
は支持されていないので、仮に、被測定流体の温度が変
わって、フローチューブ4とカウンタバランス系の間で
伸びに差を生じても、これによって応力が発生するとい
うことはない。
The straight tube single tube Coriolis flow meter of the present invention further includes a counter balance system. In the illustrated example, the counter balance system includes a balance ring 14 supported on the inner wall of the outer casing 1 by a balancer support spring 19 at the axial center of the flow tube 4 (the center on the inlet side and the outlet side). . The mass of the balance ring 14 and the spring constant of the balancer support spring 19 are selected so as to be substantially equal to the primary natural frequency of the flow tube 4 filled with the fluid, and the natural frequency of the flow tube 4 is substantially the same. This is the result of canceling the inertial force.
The balance ring 14 is formed concentrically outside the flow tube 4 and is supported by a pair of balancer support springs 19 from both sides in a lateral direction perpendicular to the vibration direction. Thus, the balance ring 14
Except for being supported by the outer casing 1 by the balancer support spring 19, it is not directly supported by the flow tube 4 or the outer casing 1, so if the temperature of the fluid to be measured changes and the flow tube 4 Even if there is a difference in elongation between the and the counterbalance system, this does not cause a stress.

【0016】フローチューブ4の軸線上において軸方向
中央には、フローチューブ4をバランスリング14に対
して逆位相で駆動する駆動装置7が備えられている。駆
動装置7自体は、逆位相で駆動する一方にコイルを、そ
して他方にマグネットを備えた通常の構成のものにする
ことができる。図示の例では、バランスリング中央に穴
を開けると共に、それを取り囲むようにバランスリング
外周側に駆動コイルを配置する一方、円筒棒状のマグネ
ットが、バランスリングに開けた穴を通り、さらにコイ
ル中央の空間部に挿通するようにフローチューブ4の外
周側に取り付けられている(図3,4参照)。このよう
に構成することにより、駆動コイルへの配線が振動部に
及ぼす影響を最小にして、振動しない外筐1の内壁にま
で配線することが可能になる。なお、バランサ支持バネ
19は、一対の板バネによって構成し、カウンタバラン
ス系を振動方向とは直角の横方向に支持するものを例示
したが、これに限定される必要はない。カウンタバラン
ス系を振動と直角の横方向には固定する一方、振動方向
にはフローチューブ4の固有振動数と略同一にして、相
対的に逆位相で駆動することができるバネ定数を有する
ものであれば、いかなる構成のバネも用いること、或い
はより多くの数のバネによって支持することも可能であ
る。
At the axial center of the flow tube 4 in the axial direction, a driving device 7 for driving the flow tube 4 in an opposite phase to the balance ring 14 is provided. The drive device 7 itself can be of a conventional configuration with a coil on one side and a magnet on the other side driven in opposite phase. In the illustrated example, a hole is made in the center of the balance ring, and a drive coil is arranged on the outer peripheral side of the balance ring so as to surround the hole.On the other hand, a cylindrical rod-shaped magnet passes through the hole made in the balance ring and further passes through the center of the coil. It is attached to the outer peripheral side of the flow tube 4 so as to pass through the space (see FIGS. 3 and 4). With this configuration, the influence of the wiring to the drive coil on the vibrating portion can be minimized, and the wiring can be wired to the inner wall of the outer casing 1 that does not vibrate. Although the balancer support spring 19 is configured by a pair of leaf springs and supports the counterbalance system in a horizontal direction perpendicular to the vibration direction, the balancer support spring 19 is not limited to this. The counterbalance system is fixed in the transverse direction perpendicular to the vibration, and has a spring constant that can be driven in substantially the same phase as the natural frequency of the flow tube 4 in the vibration direction and relatively opposite in phase. If so, it is possible to use any configuration of spring or to support it with a greater number of springs.

【0017】駆動装置7は、フローチューブ4をその固
有振動の一次モードで振動させる。図3及び図4は、逆
位相で駆動されるフローチューブとバランスリングとの
相対的位置関係を示す図である。図3は、フローチュー
ブ4がバランスリング14に対して下死点にあるとき
を、そして、図4は、上死点にあるときをそれぞれ示し
ている。このように、フローチューブ4をバランスリン
グ14に対して逆位相の振動をさせることで、外筐1へ
の振動を抑えることが可能となっている。
The driving device 7 vibrates the flow tube 4 in a primary mode of its natural vibration. 3 and 4 are views showing the relative positional relationship between the flow tube driven in the opposite phase and the balance ring. FIG. 3 shows when the flow tube 4 is at the bottom dead center with respect to the balance ring 14, and FIG. 4 shows when the flow tube 4 is at the top dead center. Thus, by causing the flow tube 4 to vibrate in the opposite phase with respect to the balance ring 14, it is possible to suppress the vibration to the outer casing 1.

【0018】フローチューブ4に流体が流れたとき、振
動のスピードが最大となる中央部を境に、流入側と流出
側ではコリオリ力が反対方向となりフローチューブは、
うねるようにたわむことになる。これを二次モード成分
と称しているが、フローチューブは、駆動装置による加
振に基づく一次モードの振動と、コリオリ力に基づく二
次モードの振動が重畳される形で変位する。一対のセン
サ8,9は、駆動装置7の両側で二次モード成分が最大
となる位置で、コリオリの力によるフローチューブ4の
位相差を検知するために設置される。センサ8,9は、
それ自体通常のものにすることができ、図示の例では、
円筒棒状のマグネットをフローチューブ4の外周側に備
える一方、コイルを外筐1の内壁に、そこに固定したセ
ンサコイル取付具を介して取り付けている。このよう
に、本発明のセンサは、コイルへの配線を振動部の振動
に全く影響することなく取り付けることが可能な構成に
なっている。
When a fluid flows through the flow tube 4, the Coriolis force is opposite in the inflow side and the outflow side from the center where the vibration speed is maximum, and the flow tube is
It will undulate. Although this is called a second-order mode component, the flow tube is displaced in such a manner that the first-order mode vibration based on the excitation by the driving device and the second-order mode oscillation based on the Coriolis force are superimposed. The pair of sensors 8 and 9 are installed at positions where the second-order mode component is maximized on both sides of the driving device 7 to detect a phase difference of the flow tube 4 due to Coriolis force. The sensors 8 and 9 are
It can be normal in itself, and in the example shown,
A cylindrical rod-shaped magnet is provided on the outer peripheral side of the flow tube 4, while a coil is mounted on the inner wall of the outer casing 1 via a sensor coil mounting fixture fixed thereto. As described above, the sensor of the present invention has a configuration in which the wiring to the coil can be attached without affecting the vibration of the vibrating part at all.

【0019】バランスリング14とバランサ支持バネ1
9によって構成されるカウンタバランス系は、その固有
振動数が、フローチューブ4の固有振動数に等しくなる
ように、支持バネ19のバネ定数及びバランスリング1
4の質量は選択される。フローチューブ4の上側から上
下方向に駆動される図示の例において、望ましくは、バ
ランスウエイト12を(バランスリングの下側に)取り
付けて、固有振動数が略一致するよう調整することがで
きる。
Balance ring 14 and balancer support spring 1
9, the spring constant of the support spring 19 and the balance ring 1 are adjusted so that the natural frequency of the counterbalance system is equal to the natural frequency of the flow tube 4.
The mass of 4 is selected. In the illustrated example driven in the vertical direction from the upper side of the flow tube 4, the balance weight 12 is desirably attached (below the balance ring), and can be adjusted so that the natural frequencies substantially match.

【0020】図5は、カウンタバランス系の別の例を示
す図である。図示の例において、カウンタバランス系
は、一対のバランサ支持バネ19により外筐1に支持さ
れた断面U字形のカウンタバランサ13によって構成し
ている。また、図示したような角棒状の、或いは板状等
の適宜の形状のバランスウエイト12を、振動方向とは
直角の横方向及びフローチューブ軸方向には対称にして
取り付けることができる。このような構成により、駆動
装置7は、図1及び図2を参照して説明した場合と同様
に、フローチューブ4をカウンタバランサ13に対して
相対的に逆位相で駆動して、振動バランスを図ることが
できる。
FIG. 5 is a diagram showing another example of the counter balance system. In the illustrated example, the counter balance system includes a counter balancer 13 having a U-shaped cross section supported on the outer casing 1 by a pair of balancer support springs 19. Further, the balance weight 12 having an appropriate shape such as a square rod or a plate as shown in the figure can be mounted symmetrically in the lateral direction perpendicular to the vibration direction and in the axial direction of the flow tube. With such a configuration, the driving device 7 drives the flow tube 4 in a phase opposite to that of the counter balancer 13 in the same manner as described with reference to FIGS. Can be planned.

【0021】図6は、カウンタバランス系のさらに別の
例を示す図である。図示の例において、カウンタバラン
ス系は、一対のバランサ支持バネ19により外筐1に支
持されたブロック状のカウンタバランサ13によって構
成することができる。また、このカウンタバランサ13
には、固有振動数を調整するためのバランスウエイト1
2を取り付けることができる。駆動装置7は、前述の例
と同様に、フローチューブ4をカウンタバランサ13に
対して相対的に逆位相で駆動する。
FIG. 6 is a diagram showing still another example of the counter balance system. In the illustrated example, the counter balance system can be configured by a block-shaped counter balancer 13 supported on the outer casing 1 by a pair of balancer support springs 19. Also, this counter balancer 13
Has a balance weight 1 for adjusting the natural frequency.
2 can be attached. The driving device 7 drives the flow tube 4 in a phase opposite to that of the counter balancer 13 as in the above-described example.

【0022】カウンタバランサ13は、前述した例のよ
うにフローチューブ4と同心のリング構成、或いはそれ
を取り囲むような断面U字形構成にすることにより、流
量計全体の断面積を小さくしてコンパクトなものにする
ことができるが、その動作上においてはそのように構成
する必要は必ずしもなく、図6に示すように、相対的に
逆位相で駆動されるフローチューブ4の中央でそれに相
対する位置にあって、フローチューブ4と略一致する固
有振動数を有するものであればよい。それ故、カウンタ
バランス13は、その支持方向及びフローチューブ4の
軸方向において対称の形状を有している限り、矩形、円
形等の任意の形状にし、また、中空、中実のいずれにも
することができる。
The counter balancer 13 is formed in a ring configuration concentric with the flow tube 4 as in the above-described example or in a U-shaped configuration so as to surround the counter tube. However, such a structure is not always necessary for the operation thereof, and as shown in FIG. In addition, any material having a natural frequency substantially matching that of the flow tube 4 may be used. Therefore, as long as the counter balance 13 has a symmetrical shape in the supporting direction and the axial direction of the flow tube 4, the counter balance 13 has an arbitrary shape such as a rectangle or a circle, and can be hollow or solid. be able to.

【0023】このように、本発明のコリオリ流量計は、
カウンタバランス系又はカウンタバランサ13が、バラ
ンサ支持バネ19によって外筐1に結合されていて、フ
ローチューブ4には直接結合されておらず、また、フロ
ーチューブ4は軸方向可動なフローチューブ支持バネ1
7、18で支持されているため、フローチューブに過大
なストレスが生じることはない。ただ、フローチューブ
4と外筐1との結合に、ストレス吸収手段を採用するこ
とにより、さらにストレスを減少させることができる。
Thus, the Coriolis flowmeter of the present invention is:
A counter balance system or counter balancer 13 is connected to the outer casing 1 by a balancer support spring 19, not directly connected to the flow tube 4, and the flow tube 4 is an axially movable flow tube support spring 1.
Since it is supported by 7 and 18, no excessive stress is generated in the flow tube. However, the stress can be further reduced by employing a stress absorbing means in the connection between the flow tube 4 and the outer casing 1.

【0024】図7は、ストレス吸収手段として拡大開口
部を用いた例を示している。フローチューブ4と、外筐
1の内壁への結合を除いて、図1を参照して説明したコ
リオリ流量計と同じであるので、詳細な説明は省略す
る。フローチューブ4は、入口側と出口側の両側におい
て、その開口部が一体に外に拡がる拡大開口部21とし
たものである。そして、この拡大開口部21の端部が、
外筐1の内壁、或いはそれに溶接(溶接部3)されたフ
ランジ2の内壁に固着される。このような構成により、
フローチューブ4の端部固着部は、半径方向には剛性が
大きく、軸方向に弾性変形し易く可撓性があるので、フ
ローチューブ4と外筐1の間の熱膨張による相対変位
も、振動モードに影響を及ぼすことなく吸収することが
可能になっている。
FIG. 7 shows an example in which an enlarged opening is used as a stress absorbing means. Except for the connection to the flow tube 4 and the inner wall of the outer casing 1, the flow tube 4 is the same as the Coriolis flow meter described with reference to FIG. The flow tube 4 has enlarged openings 21 on both sides of the inlet side and the outlet side, the openings of which are integrally extended outward. And the end of this enlarged opening 21 is
It is fixed to the inner wall of the outer casing 1 or the inner wall of the flange 2 welded (welded portion 3) thereto. With such a configuration,
Since the end fixing portion of the flow tube 4 has high rigidity in the radial direction, is easily elastically deformed in the axial direction, and is flexible, the relative displacement due to the thermal expansion between the flow tube 4 and the outer casing 1 also vibrates. It is possible to absorb without affecting the mode.

【0025】図8は、ストレス吸収手段としてフレキシ
ブルチューブを用いた例を示している。フローチューブ
4と、フランジ2の内壁への結合を除いて、図1を参照
して説明したコリオリ流量計と同じであるので、詳細な
説明は省略する。フローチューブ4は、入口側と出口側
の両側において、その開口部端部がフレキシブルチュー
ブ22の一端に同軸に固着される。そして、このフレキ
シブルチューブ22のそれぞれの他端側は、フランジ2
の端部に固着される。このような構成により、フローチ
ューブ4と外筐1の間の熱膨張による相対変位も、振動
モードに影響を及ぼすことなく吸収することができる。
FIG. 8 shows an example in which a flexible tube is used as the stress absorbing means. Except for the connection of the flow tube 4 and the flange 2 to the inner wall, it is the same as the Coriolis flow meter described with reference to FIG. The opening end of the flow tube 4 is coaxially fixed to one end of the flexible tube 22 on both sides of the inlet side and the outlet side. The other end of each flexible tube 22 is connected to a flange 2.
Is fixed to the end. With such a configuration, relative displacement due to thermal expansion between the flow tube 4 and the outer casing 1 can be absorbed without affecting the vibration mode.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明は、フローチューブを両側で軸方
向に可動の板バネによって外筐に支持して、振動支点を
構成する一方、外筐に対して支持バネによってのみ支持
されたカウンタバランス系を備え、駆動装置が、フロー
チューブをこのカウンタバランス系に対して逆位相で駆
動するものであるから、外筐に振動が生ぜず、安定した
高精度な直管シングルチューブコリオリ流量計が可能と
なる。
According to the present invention, a counterbalance in which the flow tube is supported on the outer case by a plate spring movable on both sides in the axial direction to form a vibration fulcrum, while the flow tube is supported only by the support spring on the outer case. System, and the drive unit drives the flow tube in the opposite phase to this counterbalance system.Therefore, there is no vibration in the outer casing, and a stable high-precision straight tube single tube Coriolis flowmeter is possible. Becomes

【0027】また、温度変化によるフローチューブへの
軸方向ストレスがなく、温度範囲の拡大、温度変化によ
る安定性の変化が軽減される。
Further, there is no axial stress on the flow tube due to the temperature change, and the temperature range is expanded, and the change in stability due to the temperature change is reduced.

【0028】また、ロー付け等の製作工数が、内外二重
のチューブを両側で連結体を用いて結合する二重直管型
のように多くならず、簡単に低コストで製造することが
できる。
Further, the number of manufacturing steps such as brazing is not so large as in the case of the double straight pipe type in which the inner and outer double tubes are connected using a connecting body on both sides, so that the tube can be easily manufactured at low cost. .

【0029】さらに、駆動装置及びセンサへの配線を振
動部上で行う必要がないので、低コストで信頼性を向上
することができ、性能劣化を阻害することがないという
効果を生じる。
Further, since it is not necessary to wire the driving device and the sensor on the vibrating portion, the reliability can be improved at low cost, and the effect of not deteriorating the performance is produced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態を示す直管シングルチュー
ブコリオリ流量計の縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a straight tube single tube Coriolis flow meter showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す直管シングルチューブコリオリ流量
計の構成の一部を取り除いて概略的に示す斜視図であ
る。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing a straight pipe single tube Coriolis flowmeter shown in FIG.

【図3】逆位相で駆動されるフローチューブが外筐に対
して下死点にあるときを示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a case where a flow tube driven in an opposite phase is at a bottom dead center with respect to an outer casing;

【図4】逆位相で駆動されるフローチューブが外筐に対
して上死点にあるときを示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a case where a flow tube driven in an opposite phase is at a top dead center with respect to an outer casing;

【図5】カウンタバランス系の別の例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing another example of the counter balance system.

【図6】カウンタバランス系のさらに別の例を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing still another example of a counter balance system.

【図7】ストレス吸収手段として拡大開口部を用いた例
を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example in which an enlarged opening is used as a stress absorbing unit.

【図8】ストレス吸収手段としてフレキシブルチューブ
を用いた例を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an example in which a flexible tube is used as a stress absorbing means.

【図9】平行カウンタチューブを備えた従来技術の平行
直管型のコリオリ流量計を示す概念図である。
FIG. 9 is a conceptual diagram showing a conventional parallel straight tube type Coriolis flow meter provided with a parallel counter tube.

【図10】同軸カウンタチューブを備えた従来技術の二
重直管型のコリオリ流量計を示す概念図である。
FIG. 10 is a conceptual diagram showing a prior art double straight tube type Coriolis flow meter provided with a coaxial counter tube.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 外筐 2 接続フランジ 3 溶接部 4 フローチューブ 6 連結ブロック 7 駆動装置 8 センサ 9 センサ 10 カウンタチューブ 12 バランスウエイト 13 カウンタバランサ 14 バランスリング 17 フローチューブ支持バネ 18 フローチューブ支持バネ 19 バランサ支持バネ 21 拡大開口部 22 フレキシブルチューブ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Outer housing 2 Connection flange 3 Weld part 4 Flow tube 6 Connecting block 7 Drive device 8 Sensor 9 Sensor 10 Counter tube 12 Balance weight 13 Counter balancer 14 Balance ring 17 Flow tube support spring 18 Flow tube support spring 19 Balancer support spring 21 Enlarged Opening 22 Flexible tube

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被測定流体が流れる直管状のフローチュー
ブと、該フローチューブを振動させる駆動装置と、該振
動によりフローチューブの両側において該フローチュー
ブに作用するコリオリの力に比例した位相差を検知する
ことにより質量流量を測定する一対のセンサと、少なく
とも前記フローチューブ、前記駆動装置及び前記一対の
センサを収容する外筐とから成る直管シングルチューブ
コリオリ流量計において、 前記フローチューブをその両端開口部よりもそれぞれ内
側の位置において、軸方向に可動の板バネによって前記
外筐の内壁に支持して、振動支点を構成し、 前記フローチューブの軸方向中央の位置において前記外
筐に対して支持バネによってのみ支持されたカウンタバ
ランス系を備え、 前記駆動装置は、前記フローチューブを該カウンタバラ
ンス系に対して逆位相で駆動する、 ことを特徴とする直管シングルチューブコリオリ流量
計。
1. A flow tube having a straight tube through which a fluid to be measured flows, a driving device for vibrating the flow tube, and a phase difference proportional to Coriolis force acting on the flow tube on both sides of the flow tube due to the vibration. A straight tube single tube Coriolis flowmeter comprising a pair of sensors for measuring mass flow rate by detecting, and at least the flow tube, the driving device and an outer housing for accommodating the pair of sensors; At positions inside the opening, each is supported on the inner wall of the outer casing by a plate spring movable in the axial direction to form a vibration fulcrum, and the outer casing is positioned at the axial center of the flow tube with respect to the outer casing. A counterbalance system supported only by a support spring, wherein the driving device includes the flow tube Driven in opposite phase to the counter balance system, straight pipe single tube Coriolis flowmeter, characterized in that.
【請求項2】前記カウンタバランス系が、フローチュー
ブ外側に同心に配置されたリング構成のバランスリング
から成る請求項1に記載の直管シングルチューブコリオ
リ流量計。
2. The straight tube single tube Coriolis flowmeter according to claim 1, wherein the counter balance system comprises a balance ring having a ring configuration arranged concentrically outside the flow tube.
【請求項3】前記バランスリングの質量と該バランスリ
ングを支持する支持バネのバネ定数を、流体が満たされ
たフローチューブの1次固有振動数に略等しくなるよう
に選び、フローチューブと略同一の固有振動数として振
動慣性力をキャンセルしたことから成る請求項2に記載
の直管シングルチューブコリオリ流量計。
3. The mass of the balance ring and the spring constant of a support spring supporting the balance ring are selected so as to be substantially equal to the primary natural frequency of the flow tube filled with fluid, and are substantially the same as the flow tube. 3. The straight tube single tube Coriolis flowmeter according to claim 2, wherein the oscillating inertial force is canceled as a natural frequency.
【請求項4】前記カウンタバランス系は、質量を微調整
可能のバランスウエートを備えることから成る請求項1
〜請求項3のいずれかに記載の直管シングルチューブコ
リオリ流量計。
4. The counter balance system according to claim 1, further comprising a balance weight capable of finely adjusting the mass.
A straight tube single tube Coriolis flowmeter according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】前記フローチューブは両端開口部が、前記
外筐との間の熱膨張による相対変位を吸収する手段を介
して、前記外筐又はそれに結合された構成に結合されて
いる請求項1〜請求項4のいずれかに記載の直管シング
ルチューブコリオリ流量計。
5. The flow tube according to claim 1, wherein both ends of the flow tube are connected to the outer housing or a structure connected thereto through means for absorbing a relative displacement caused by thermal expansion between the outer housing and the flow tube. The straight tube single tube Coriolis flowmeter according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】前記相対変位を吸収する手段は、前記フロ
ーチューブの入口側と出口側の両側においてその開口部
を外に拡がる拡大開口部とし、かつこの拡大開口部の端
部が、前記外筐又はそれに結合された構成に結合されて
いる請求項5に記載の直管シングルチューブコリオリ流
量計。
6. The means for absorbing relative displacement includes an enlarged opening extending outward on both sides of an inlet side and an outlet side of the flow tube, and an end of the enlarged opening is formed on the outside of the flow tube. The straight tube single tube Coriolis flowmeter according to claim 5, wherein the straight tube single tube Coriolis flowmeter is coupled to a housing or a configuration coupled thereto.
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