JP2000304578A - Flow rate measuring instrument and valve device with flow rate measuring function - Google Patents
Flow rate measuring instrument and valve device with flow rate measuring functionInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、各種の流体配管中
を流れる流体流量を計測し、その計測結果に基づいて、
例えば弁を自動的に開閉もしくは開度調整して流体流れ
を緊急停止あるいは緊急開放したり、流量を制御したり
する場合に適用される流量計測方法及び流量計測機能付
き弁装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention measures the flow rate of a fluid flowing through various fluid pipes and, based on the measurement results,
For example, the present invention relates to a flow rate measuring method and a valve device with a flow rate measuring function applied when a fluid flow is urgently stopped or opened or a flow rate is controlled by automatically opening / closing or adjusting an opening degree of a valve.
【0002】[0002]
【従来の技術】上記のごとき流量の自動制御を行うにあ
たって、従来一般には、流体配管中に流量計と弁とを各
別に設置して、流量計による流量測定結果に応じて弁を
自動的に開閉もしくは開度調整するように両者を連係さ
せる方法が採用されていた。2. Description of the Related Art In the above-mentioned automatic control of a flow rate, conventionally, generally, a flow meter and a valve are separately installed in a fluid pipe, and the valve is automatically operated according to a flow rate measurement result by the flow meter. A method of linking the two so as to open and close or adjust the opening degree has been adopted.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
方法では、流量計と弁を各別に設置するために大きな設
置スペースが必要になるだけでなく、それらに対する維
持管理も各別に行う必要があって、面倒で手数がかかる
という問題がある。また、流量計単独でみても、流体流
れを受けて回転する羽根車の回転を歯車などで取り出
し、その取り出した回転数を計測して流速を求め、この
流速と流路断面積とから流量を算出するといったよう
に、多数の構成要素の組み合わせからなる構造的に複雑
で、かつコストの高い流量計が使用されており、このよ
うな流量計は流量測定性能に優れているものの、流量計
測と弁の開閉または開度調整との連係による流量の自動
制御などには不向きなものであった。However, in the above-mentioned conventional method, not only a large installation space is required for separately installing the flow meter and the valve, but also it is necessary to separately maintain and manage them. Therefore, there is a problem that it is troublesome and troublesome. In addition, even with a flow meter alone, the rotation of an impeller rotating in response to a fluid flow is taken out with a gear or the like, and the number of revolutions taken out is measured to determine the flow velocity. As shown in the figure, a structurally complex and costly flow meter composed of a combination of many components is used, and such a flow meter is excellent in flow measurement performance. It is not suitable for automatic control of the flow rate by coordination with opening and closing of the valve or adjustment of the opening degree.
【0004】本発明は上記した課題を解決するものであ
り、非常に少ない構成要素を用いた簡素な構造でありな
がら、流量を所定どおりに計測することができる流量計
測方法並びに流量計測と弁の開閉または開度調整との連
係による流量の自動制御に際して、省スペース化、維持
管理の省力化及び低コスト化を実現することができる流
量計測機能付き弁装置を提供することを目的としてい
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has a simple structure using a very small number of components, and a flow rate measuring method and a flow rate measuring method capable of measuring a flow rate as specified. An object of the present invention is to provide a valve device with a flow rate measurement function capable of realizing space saving, labor saving in maintenance and management, and cost reduction in automatic control of a flow rate in cooperation with opening / closing or opening degree adjustment.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、本発明に係る流量計測方法は、流路中に流体流
れによって揚力を発生する翼形状の揚力発生部材が配置
されており、この揚力発生部材による発生揚力もしくは
揚力により該揚力発生部材に発生する歪を測定して流速
を求め、この流速と流路断面積とから流量を算出するこ
とを特徴とするものである。In order to solve the above-mentioned problems, a flow rate measuring method according to the present invention comprises a wing-shaped lift generating member which generates lift by a fluid flow in a flow path, The lift generated by the lift generating member or the strain generated in the lift generating member due to the lift is measured to determine the flow velocity, and the flow rate is calculated from the flow velocity and the flow path cross-sectional area.
【0006】また、本発明に係る流量計測機能付き弁装
置は、流路軸線に対して直交する軸心周りでの回転によ
り流路を開閉可能とされたバタフライ式弁体が流体流れ
によって揚力を発生する翼形状に形成され、この翼形状
の弁体による発生揚力もしくは揚力により該弁体または
それに連なる部分に発生する歪を測定する揚力もしくは
歪測定手段と、その測定結果から流速を求め、かつ、流
速と流路断面積とから流量を算出する演算手段とを備え
ていることを特徴とするものである。Further, in the valve device with a flow rate measuring function according to the present invention, the butterfly type valve element capable of opening and closing the flow path by rotation about an axis perpendicular to the flow path axis increases lift by the fluid flow. A lift or strain measuring means which is formed in a wing shape to be generated, measures a strain generated in the valve body or a portion connected thereto by the lift or lift generated by the wing-shaped valve body, and obtains a flow velocity from the measurement result, and And a calculating means for calculating the flow rate from the flow rate and the flow path cross-sectional area.
【0007】本発明方法によれば、流路中に翼形状の揚
力発生部材を配置するだけの非常に簡素な構成としなが
ら、流体流れによって発生する揚力もしくはその揚力に
より部材に発生する歪を測定することによって、それら
揚力もしくは歪と一定の関係にある流速を求め、この流
速と既知の流路断面積とから流量を所定どおりに計測す
ることが可能である。According to the method of the present invention, the lift generated by the fluid flow or the strain generated in the member due to the lift is measured while having a very simple structure in which the wing-shaped lift generating member is arranged in the flow path. By doing so, it is possible to obtain a flow velocity having a certain relationship with the lift or the strain, and measure the flow rate as predetermined from this flow velocity and the known flow path cross-sectional area.
【0008】また、バタフライ式の弁体を翼形状に形成
し、この翼形状の弁体による発生揚力もしくは揚力によ
り該弁体またはそれに連なる部分に発生する歪を測定す
ることで流速を求めて流量を算出するように構成した本
発明の弁装置によれば、バタフライ式弁体の形状に工夫
を施すのみで、弁機能と流量計測機能とを一つの製品
(弁装置)に併有させることが可能であり、弁の開閉ま
たは開度調整と流量計測との連係による流量の自動制御
の実現に際して、設置スペースの節減、維持管理の一本
化による省力化が図れるとともに、製品の小型化及びコ
ストの著しい低減化が図れる。A butterfly type valve body is formed in a wing shape, and a lift generated by the wing-shaped valve body or a strain generated in the valve body or a portion connected to the valve body due to the lift is measured to obtain a flow velocity to obtain a flow rate. According to the valve device of the present invention configured to calculate the valve function, the valve function and the flow rate measurement function can be combined into one product (valve device) only by devising the shape of the butterfly valve element. It is possible to realize the automatic control of the flow rate by linking the opening and closing of the valve or the opening degree adjustment and the flow rate measurement. Can be significantly reduced.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は本発明に係る流量計測方法
を実施するための流量計測装置全体の概略構成を示す横
断平面図、図2はその縦断側面図である。流体配管Pの
途中に同芯状に介在させてフランジ接合可能な筒状ケー
シング1における内部流路2の中央部に、流体流れによ
って揚力Lを発生する単独翼形状の揚力発生部材3が配
置されている。この単独翼形状の揚力発生部材3は、流
体流れの速度ωの翼弦3aとなす角度(迎え角)αが一
定となるように軸状部材4を介して筒状ケーシング1に
固定保持されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional plan view showing a schematic configuration of an entire flow rate measuring device for implementing a flow rate measuring method according to the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal side view thereof. A single-wing-shaped lift generating member 3 that generates a lift L by a fluid flow is disposed at the center of an internal flow path 2 in a cylindrical casing 1 that can be concentrically interposed in the fluid pipe P and flange-joined. ing. This single-wing-shaped lift generating member 3 is fixedly held to the cylindrical casing 1 via the shaft member 4 so that the angle (angle of attack) α formed by the fluid flow velocity ω and the chord 3a is constant. I have.
【0010】前記揚力発生部材3の翼弦3aには、流体
流れによって該揚力発生部材3に発生する揚力Lもしく
はその揚力Lにより部材3に発生する歪を測定するゲー
ジ5が取り付けられている。この揚力もしくは歪測定用
ゲージ5には、その測定結果を受けて揚力もしくは歪と
一定の関係にある流速を求めるとともに、この流速と予
め設定入力されている既知の流路断面積とから流量を算
出する演算手段6が接続されている。また、演算手段6
には、算出された流量を表示するLCD等の表示手段7
が接続されている。A gauge 5 for measuring a lift L generated in the lift generating member 3 by a fluid flow or a strain generated in the member 3 by the lift L is attached to the chord 3a of the lift generating member 3. The lift or strain measurement gauge 5 receives the measurement result, obtains a flow rate having a fixed relationship with the lift or strain, and obtains a flow rate from the flow rate and a known flow path cross-sectional area set in advance. The calculating means 6 for calculating is connected. The operation means 6
Display means 7 such as an LCD for displaying the calculated flow rate.
Is connected.
【0011】上記構成の流量計測装置によれば、流体配
管P中の流体が筒状ケーシング1の内部流路2に流され
たとき、その流体流れによって揚力発生部材3に揚力L
が作用することになり、この揚力もしくはその揚力Lに
より揚力発生部材3に発生する歪がゲージ5により測定
されるとともに、その測定値が演算手段6に入力され
る。そして、この演算手段6において、揚力Lもしくは
歪と一定の関係にある流速が求められるとともに、その
求められた流速と予め設定入力されている既知の流路断
面積との積によって流量が算出され、その算出された流
量は表示手段7に表示されることになる。According to the flow rate measuring device having the above structure, when the fluid in the fluid pipe P flows through the internal flow path 2 of the cylindrical casing 1, the lift L is applied to the lift generating member 3 by the fluid flow.
The lift or the strain generated in the lift generating member 3 due to the lift L is measured by the gauge 5, and the measured value is input to the calculating means 6. Then, in the calculating means 6, a flow rate having a certain relationship with the lift L or the strain is obtained, and a flow rate is calculated by a product of the obtained flow rate and a known flow path cross-sectional area set and input in advance. The calculated flow rate is displayed on the display means 7.
【0012】上記の実施形態は、流量計測専用の装置で
あるが、これと同様な原理に基づく流量計測機能を組み
込んだ弁装置について、以下説明する。図3は流量計測
機能付き弁装置全体の概略構成を示す横断平面図、図4
はその縦断側面図である。流体配管Pの途中に同芯状に
介在させてフランジ接合可能な筒状弁ケーシング11に
おける内部流路12の中央部に、外郭形状円形のバタフ
ライ式弁体13が流路軸線aに対して直交する軸心b周
りに回転可能に保持されており、このバタフライ式弁体
13を、前記軸心bを形成する弁軸14を介して軸線b
の周りにほぼ90°の範囲で回転させることにより、図
3の実線に示すように、流路12を全開する位置と図3
の仮想線に示すように、流路12を全閉する位置とに切
替可能に構成されている。Although the above embodiment is a device dedicated to flow measurement, a valve device incorporating a flow measurement function based on the same principle will be described below. FIG. 3 is a cross-sectional plan view showing a schematic configuration of the entire valve device with a flow rate measurement function, and FIG.
Is a longitudinal side view thereof. At the center of the internal flow path 12 in the tubular valve casing 11 which can be concentrically interposed in the middle of the fluid pipe P and can be flange-bonded, an outer circular-shaped butterfly valve element 13 is orthogonal to the flow path axis a. The butterfly type valve body 13 is rotatably held around an axis b which is formed by the shaft b.
Is rotated by about 90 ° around the position, as shown by the solid line in FIG.
As shown by the imaginary line, it is configured to be switchable to a position where the flow path 12 is fully closed.
【0013】前記バタフライ式弁体13は、その断面形
状において流体流れによって揚力Lを発生するような単
独翼形状に形成されているとともに、図3の実線に示す
全開位置において、その翼弦13a側が流体流れの速度
ωに対して一定の迎え角αを有するような形態に形成さ
れている。前記バタフライ式弁体13の翼弦13aに
は、流体流れによって該弁体13に発生する揚力Lもし
くはその揚力Lにより弁体13に発生する歪を測定する
ゲージ15が取り付けられている。このゲージ15に
は、その測定結果を受けて揚力もしくは歪と一定の関係
にある流速を求めるとともに、この流速と予め設定入力
されている既知の流路断面積とから流量を算出する演算
手段16が接続されている。また、この演算手段16
は、弁軸14に直結された回転操作用駆動装置18に電
気的に接続されており、算出流量が予め設定されている
所定値以上になったとき、弁体13を図3の実線に示す
全開位置から図3の仮想線に示す全閉位置に自動的に切
替えるような制御信号を出力するプログラムが組み込ま
れている。The butterfly valve body 13 is formed in a single blade shape such that a lift L is generated by a fluid flow in a cross-sectional shape thereof, and its chord 13a side is in a fully open position shown by a solid line in FIG. It is formed so as to have a constant angle of attack α with respect to the fluid flow velocity ω. A gauge 15 for measuring a lift L generated in the valve 13 by the fluid flow or a strain generated in the valve 13 by the lift L is attached to the chord 13 a of the butterfly valve 13. The gauge 15 receives a result of the measurement, obtains a flow rate having a fixed relationship with lift or strain, and calculates a flow rate from the flow rate and a known flow path cross-sectional area which is set and input in advance. Is connected. Further, the calculating means 16
Is electrically connected to a drive device 18 for rotation operation directly connected to the valve shaft 14, and when the calculated flow rate becomes equal to or more than a predetermined value set in advance, the valve body 13 is shown by a solid line in FIG. A program for outputting a control signal for automatically switching from the fully open position to the fully closed position shown by the phantom line in FIG. 3 is incorporated.
【0014】上記構成の流量計測機能付き弁装置によれ
ば、バタフライ式弁体13が図3の実線に示す全開位置
にあって、流体配管P中の流体が筒状弁ケーシング11
の内部流路12に流されたとき、その流体流れによって
弁体13に揚力Lが作用することになり、この揚力もし
くはその揚力Lにより弁体13に発生する歪がゲージ1
5により測定されるとともに、その測定値が演算手段1
6に入力される。この演算手段16に入力される揚力L
もしくは歪と流速とは一定の関係にあり、これによっ
て、流速が求められるとともに、その求められた流速と
予め設定入力されている既知の流路断面積との積によっ
て流量が算出される。According to the valve device with a flow rate measuring function having the above-described configuration, the butterfly valve element 13 is in the fully open position shown by the solid line in FIG.
Of the valve body 13 due to the fluid flow, the lift or the strain generated in the valve body 13 due to the lift L is measured by the gauge 1.
5 and the measured value is calculated by the arithmetic means 1
6 is input. Lift L input to the calculating means 16
Alternatively, the strain and the flow velocity have a fixed relationship, whereby the flow velocity is obtained, and the flow rate is calculated by the product of the obtained flow velocity and a known flow path cross-sectional area set and input in advance.
【0015】そして、算出流量が予め設定されている所
定値以上になると、演算手段16から出力される制御信
号によって回転操作用駆動機構18が自動的に作動され
て弁軸14を介して弁体13が図3の実線に示す全開位
置から図3の仮想線に示す全閉位置に自動的に切替えら
れる。これによって、例えば地震等の発生に伴い下流側
配管が破損して流量が異常に増大した場合、弁装置自身
がそれを自動的に検知して緊急閉弁動作するといった安
全機能を発揮させることができる。When the calculated flow rate becomes equal to or greater than a predetermined value, the rotation operation drive mechanism 18 is automatically operated by the control signal output from the arithmetic means 16 and the valve body 14 13 is automatically switched from the fully open position shown by the solid line in FIG. 3 to the fully closed position shown by the virtual line in FIG. With this, for example, when the downstream piping is damaged due to the occurrence of an earthquake or the like and the flow rate increases abnormally, the valve device itself can automatically detect it and exert a safety function such as an emergency valve closing operation. it can.
【0016】なお、上記弁装置においては、翼形状の弁
体13自体に作用する揚力もしくはその揚力により発生
する歪をゲージ15により測定するようにしたもので説
明したが、弁軸14への負担荷重を測定しても、同様な
機能を発揮させることが可能である。In the above-described valve device, the lift acting on the wing-shaped valve body 13 itself or the strain generated by the lift is measured by the gauge 15, but the load on the valve shaft 14 has been described. Even if the load is measured, a similar function can be exhibited.
【0017】[0017]
【発明の効果】以上のように、本発明方法によれば、流
路中に翼形状の揚力発生部材を配置するといった非常に
簡素な構成を採用するだけで、流体流れによって発生す
る揚力もしくはその揚力により部材に発生する歪の測定
によって、それらと一定の関係にある流速を求めて、所
定の流量を容易正確に計測することができる。As described above, according to the method of the present invention, the lift generated by the fluid flow or the lift generated by the fluid flow can be obtained only by adopting a very simple structure such as disposing the wing-shaped lift generating member in the flow path. By measuring the strain generated in the member due to the lift force, it is possible to obtain a flow rate having a certain relationship with them, and easily and accurately measure a predetermined flow rate.
【0018】また、本発明の弁装置によれば、バタフラ
イ式弁体を翼形状に形成するといった簡単な工夫改良を
施すだけで、一つの製品(弁装置)に本来の弁機能の他
に流量計測機能を併有させることができる。したがっ
て、弁の開閉または開度調整と流量計測との連係による
流量の自動制御の実現に際して、設置スペースの節減、
維持管理の一本化による省力化を図り得るだけでなく、
製品の小型化及びコストの著しい低減化を図ることがで
きるという効果を奏する。Further, according to the valve device of the present invention, a simple product such as forming a butterfly type valve body into a wing shape can be applied to one product (valve device) in addition to the original valve function. The measurement function can be shared. Therefore, when realizing automatic control of the flow rate by linking the opening / closing of the valve or the opening degree adjustment and the flow rate measurement, the installation space can be saved,
Not only can you save labor by unifying maintenance,
This has the effect of reducing the size of the product and significantly reducing the cost.
【図1】本発明に係る流量計測方法を実施するための流
量計測装置全体の概略構成を示す横断平面図である。FIG. 1 is a cross-sectional plan view showing a schematic configuration of an entire flow rate measuring device for implementing a flow rate measuring method according to the present invention.
【図2】同流量計測装置全体の概略構成を示す縦断側面
図である。FIG. 2 is a vertical sectional side view showing a schematic configuration of the entire flow rate measuring device.
【図3】本発明に係る流量計測機能付き弁装置全体の概
略構成を示す横断平面図である。FIG. 3 is a cross-sectional plan view showing a schematic configuration of the entire valve device with a flow rate measuring function according to the present invention.
【図4】同流量計測機能付き弁装置全体の概略構成を示
す縦断側面図である。FIG. 4 is a vertical sectional side view showing a schematic configuration of the entire valve device with a flow rate measurement function.
【符号の説明】 2,12 内部流路 3 揚力発生部材 5,15 揚力もしくは歪測定用ゲージ 6,16 演算手段 13 バタフライ式弁体[Description of Signs] 2,12 Internal flow path 3 Lift generating member 5,15 Lift or strain measurement gauge 6,16 Calculation means 13 Butterfly valve
Claims (2)
る翼形状の揚力発生部材が配置されており、この揚力発
生部材による発生揚力もしくは揚力により該揚力発生部
材に発生する歪を測定して流速を求め、この流速と流路
断面積とから流量を算出することを特徴とする流量計測
方法。A wing-shaped lift generating member that generates lift by a fluid flow is disposed in a flow path, and a lift generated by the lift generating member or a strain generated in the lift generating member due to the lift is measured. A flow rate measuring method comprising: obtaining a flow rate; and calculating the flow rate from the flow rate and the flow path cross-sectional area.
回転により流路を開閉可能とされたバタフライ式弁体が
流体流れによって揚力を発生する翼形状に形成され、こ
の翼形状の弁体による発生揚力もしくは揚力により該弁
体またはそれに連なる部分に発生する歪を測定する揚力
もしくは歪測定手段と、その測定結果から流速を求め、
かつ、流速と流路断面積とから流量を算出する演算手段
とを備えていることを特徴とする流量計測機能付き弁装
置。2. A butterfly valve element capable of opening and closing a flow path by rotation about an axis orthogonal to a flow path axis is formed into a wing shape that generates lift by a fluid flow. Lift or strain measuring means for measuring strain generated in the valve body or a portion connected to the valve body by the lift or lift generated by the valve body, and the flow velocity is obtained from the measurement result,
And a calculating means for calculating the flow rate from the flow rate and the flow path cross-sectional area.
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---|---|---|---|
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