JP2002540390A - 減少したフラッグ寸法を有するコリオリ流量計 - Google Patents
減少したフラッグ寸法を有するコリオリ流量計Info
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Abstract
Description
振動させることによってコリオリ流量計のフラッグ寸法を減少させることに関す
る。さらに詳細には、本発明は、第1の対の受けバーが振動数を十分に分離し第
2の組の受けバーが系のゼロ点安定性を高める2組の受けバーを用いることに関
する。
1025号及び1982年2月11日にJ.E.スミスへの再発行特許第314
50号に開示されるように、配管を通って流れる物質の質量流量及び他の情報を
測定するためにコリオリ効果の質量流量計を用いることが知られている。これら
の流量計は、曲線形状の1本またはそれより多くの流管を有する。コリオリ質量
流量計における各々の流管の形状は、1組の固有振動モードを有し、これは単純
な曲げ捩れのモードでも、あるいは結合した型のものもあろう。各々の流管はこ
れらの固有モードの1つにおいて共振振動するように駆動される。物質で満たさ
れた振動系の固有振動モードは、流管と流管内の物質との結合した質量によって
部分的に決定される。物質は流量計の入口側に連結された配管から流量計内に流
れ込む。それから物質は1本または複数本の流管を通るように向けられ、流量計
から出口側に連結された配管に出てゆく。
には所望の振動モードは第1の位相の外れた曲げモードである。流管を通って物
質が流れない時に、流管上の全ての点は一致した位相で振動する。物質が流れ始
めると、コリオリ加速度により流管上の各点が流管上の他の点に対して異なる位
相を有するようになる。流管の入口側の位相は駆動源より遅れるが、出口側の位
相は駆動源より進む。流管の運動を表す正弦波信号を生ずるように流管に検出器
が配置される。2つの検出器の信号の間の位相差は1本または複数本の流管を通
って流れる物質の質量流量に比例する。それから検出器に連結された電子回路部
分は物質の質量流量及び他の特性を決定するため信号の振動数及び位相差を用い
る。
計算された物質の質量流量における誤差が0.1%より小さくなることである。
オリフィス流量計、タービン流量計、渦流量計等の他の従来の型の質量流量測定
装置は、典型的には流量測定において0.5%またはそれ以上の誤差を有する。
コリオリ質量流量計は他の型の質量流量測定装置より精度が高いけれども、コリ
オリ流量計はまた製造により多くの経費がかかる。流量計の利用者は精度より経
費の節約を選んでより経費の少ない型の流量計を選択することが多い。それゆえ
コリオリ流量計の製造者は、他の質量流量測定装置に匹敵する製品を製造するた
め、製造の経費が少なく、実際の質量流量の0.5%以内の精度で質量流量を決
定するコリオリ流量計を望んでいる。
の望ましくない振動を減少させる部品が必要なことである。1つのこのような部
品として流管を配管に取り付けるマニホルドがある。2本管式コリオリ流量計に
おいて、マニホルドはまた配管から受け入れた物質の流れを2つの別個の流れに
分割しその流れを別個の流管に向ける。配管に連結されたポンプ等の外的要因に
よって生ずる振動を減少させるために、マニホルドは振動を吸収するのに十分な
剛性を有していなければならない。多くの従来のマニホルドは十分な質量を有す
るように鋳造金属で形成されている。さらに入口側マニホルドと出口側マニホル
ドとの間隔を維持するマニホルド間のスペーサがある。このスペーサはまた外部
の力が流管を振動させないようにするために金属あるいは他の剛性の材料で形成
される。これらの鋳造物を形成するために用いられる多量の金属のため流量計の
製造経費が増大する。しかしながら望ましくない振動をなくすことにより流量計
の精度が非常に高まる。
られるのに大きすぎるフラッグ寸法を有することである。これを論ずる場合、フ
ラッグ寸法は流管が配管から外方に延びる長さである。空間が制限されたり高価
になる環境がある。典型的なフラッグ寸法を有する流量計はこの制限された領域
には適合しないであろう。制限された領域あるいは空間が高価になる箇所で配管
に挿入される減少したフラッグ寸法を有し、実際の物質の流量の0.5%以内の
読み取りを可能にするコリオリ流量計が必要とされる。
リオリ流量計を提供することにより解決され、技術的進歩がなされる。本発明の
コリオリ流量計は従来のマニホルド及びスペーサを有していない。それゆえ、本
発明の流量計の製造経費が減少する。本発明のコリオリ流量計はまた減少したフ
ラッグ寸法を有するが、それにより空間が高価になり従来のフラッグ寸法を有す
るコリオリ流量計を用いることができない領域で本発明のコリオリ流量計が用い
られるようになる。
に、各々の流管の全長が振動しなければならない。それゆえ、流管は次のように
設計されなければならない。流量計は相互に平行に配置された1対の流管を有す
る。
の入口側端部及び出口側端部において、流管は連結された配管を含む第1の平面 内の方向の縦方向の軸を有するインライン部分を有する。インライン部分の第1 の端部は流管を入口側及び出口側のマニホルドに連結する。各々の流管の屈曲部 分は流管のインライン部分の第2の端部から外方に延びる。各々の屈曲部分は流 管の縦方向の軸の方向を、第1の平面から、配管を含む第1の面に実質的に垂直 な方向に変える流管の曲線状部分である。
管を含む第1の平面に実質的に垂直な方向に向いた縦方向の軸を有する第1の屈
曲部分から外方に延びる第1の部分を有している。U形の部分の第2の曲線状部
分は第1の部分とU形の部分の第3の部分とを連結するように流管を曲げる。U
形の部分の第3の部分第1の平面に実質的に垂直な縦方向の軸を有し、U形部分
の曲線状部分を第2の屈曲部分に連結して流管を完成する。好ましい実施例にお
いて、U形の部分の第1の部分及び第3の部分は、縦方向の軸が第1の平面に対
する垂直方向から実質的に3゜になるように屈曲部分から外方に延び、それによ
って配管及び第1の平面が地面に対して実質的に垂直な時に自然排水型であるよ
うにされる。
ならないので、測定された位相差から計算された流量が正確な値の0.5%以内
となるような十分な精度でコリオリ効果によって生ずる位相差が測定されるよう
に流管の振動を規制するため第1の組及び第2の組の受けバーが必要になる。第
1の組の受けバーは流管の振動モードをよりよく分離するように振動を規制する
。第2の組の受けバーは測定をより正確にするように流管のゼロ点安定性を高め
る。
は、流管の縦方向の軸が第1の平面に対して実質的に45゜の方向に向いている
流管の各々の屈曲部分における箇所で両方の流管に取り付けられている。受けバ
ーは流管に沿って実質的に同じ位置で各々の流管に取り付けられた金属製部分で
ある。
ある流管の屈曲部分に沿った箇所で流管に取り付けられている。第2の組の受け
バーは流管のゼロ点安定性を高める。ゼロ点安定性は流管を通る流れがない時に
示される流量である。理想的には流れがない時に流れはゼロと示される。好まし
い実施例において、第2の組の受けバーは、縦方向の軸が第1の平面に対して少
なくとも7.5゜であって22.5゜以下となる方向に向いている箇所で流管の
屈曲部分に取り付けられる。
配管に連結されて配管からの物質の流れを受け入れるような形状になっている。
それから流れが2つの別個の流れに分割され、その各々が1本の流管に向けられ
る。それから流れは各々の流管を通り、第2のフランジに受け入れられる。第2
のマニホルドは2つの別個の流れを1つの出口側の流れに合流させ、流れを配管
に戻るように向ける。
流管のインラインの屈曲部分を収容し、流管のU形部分が突出する開口を有して
いる。それから流管のU形部分を収容するハウジングがスペーサに取り付けられ
よう。
の軸を有するようにした各々の上記流管の両端側部分をなすインライン部分と、
該インライン部分の一端から延びていて、各々の上記流管の縦方向の軸を上記第
1の平面内の向きから上記第1の平面に実質的に垂直の向きになるまで変化させ
る屈曲部をなす各々の上記流管における屈曲部分と、 各々の上記流管において上記流管の縦方向の軸を上記第1の平面に実質的に平行
な方向に向いて上記屈曲部分の間を横切るように変化させる各々の上記流管にお
ける曲線状部分をなす、上記流管の両端側部分における上記屈曲部分の間に延び
る実質的にU形の部分と、を含む複数の部分に分割される1対の流管と、 上記流管の縦方向の軸が上記第1の平面に平行な方向から実質的に45゜をな
す上記屈曲部分における箇所で各々の上記流管に取り付けられ、上記流管の振動
モードの間で振動数を分離させる第1の組の受けバーと、 上記インライン部分と上記第1の組の受けバーとの間の上記流管の両端部の屈
曲部分における箇所で上記流管に取り付けられ、各々の上記流管のゼロ点安定性
を高めるようにした第2の組の受けバーと、 からなるコリオリ流量計である。
上記配管からの流れを受け入れ、流れを2つの流れに分割し、該2つの流れの各
々を上記流管の異なる1本に向ける入口側マニホルドをさらに含むコリオリ流量
計である。
側マニホルドに取り付けられた入口側フランジをさらに含むコリオリ流量計であ
る。
上記流管からの流れを受け入れ、流れを1つの流出する流れに合流させ、該流出
する流れを上記配管に向ける出口側マニホルドをさらに含むコリオリ流量計であ
る。
側マニホルドに取り付けられた出口側フランジをさらに含むコリオリ流量計であ
る。
ホルドに取り付けられたスペーサと、 各々の上記流管のU形の部分が上記スペーサを通り抜ける上記スペーサにおけ
る開口と、 をさらに含むコリオリ流量計である。
流量計である。
方向の軸を有する上記屈曲部分から外方に延びる上記U形の部分の第1の脚部及
び第2の脚部をさらに含むコリオリ流量計である。
あるようにしたコリオリ流量計である。
計である。
計である。
が、上記流管の縦方向の軸が上記第1の平面に対して7.5゜と22.5゜との
間の範囲の角度をなす方向となる箇所であるようにしたコリオリ流量計である。
含むコリオリ流量計である。
、 上記駆動装置の出口側で上記対をなす流管に取り付けられた第2のピックオフ
と、 をさらに含むコリオリ流量計である。
り、上記流量計を通って流れる物質の質量流量を決定する流量計電子回路をさら
に含むコリオリ流量計である。 前述の、また他の特徴は、以下の詳細な説明及び添付の図面から理解される。
いる。流量計電子回路20は線路26を通じて密度、質量流量、全質量、温度及
び他の情報を与えるようにリード線100を介して流量計センサー10に連結さ
れている。本発明は駆動源の数、ピックオフセンサーの数、振動の動作モードに
かかわらずいずれの型のコリオリ流量計5にも用いられることが当業者にわかる
であろう。さらに本発明は、物質が流管を通って流れる際にコリオリ効果を測定
するため2本の流管103A−103Bを振動させ、それから物質の特性を測定
するためコリオリ効果を用いるいずれのシステムにも用いられよう。
―102′、流管103A及び103B、受けバー120−123、駆動源10
4、及びピックオフセンサー105及び105′を含む。フランジ101−10
1′はマニホルド102−102′に取り付けられている。マニホルド102−
102′は流管103A−103Bの対向する端部に取り付けられている。後述
するように流管103A−103Bに受けバー120−124が取り付けられて
いる。駆動源104は流管103A−103Bを相互に反対の方向に振動させら
れる位置で流管103A−103Bに取り付けられている。流管103A−10
3Bの両端部に、流管103A−103Bの両端部での振動の位相差を検出する
ようにピックオフセンサー105−105′が取り付けられている。
管103A及び103Bを配管(図示せず)に連結している。流量計センサー1
0が測定される物質を移送する配管系(図示せず)に挿入されると、物質が入口
側フランジ101を通って流量計センサー10に入り、全体の量の物質が入口側
マニホルド102によって2つの流れに分割され、等量ずつ流管103A及び1
03Bに入るように向けられる。それから物質は出口側フランジ101′を通っ
て流れ、ここで流量計センサー10を出てゆく。マニホルド102及び102′
は最少の量の材料で形成される。
して実質的に同じ質量分布、慣性モーメント、弾性計数を有するように選択され
て入口側マニホルド102及び出口側マニホルド102′に適切に装着されてい
る。流管は実質的に平行になってマニホルドから外方に延びている。
、流量計の第1の位相の外れた曲げモードという状態になるようにして駆動源1
04によって駆動される。駆動源104は流管103Aに装着されたマグネット
及び流管103Bに装着された対向するコイルのような多くの周知の装置の1つ
からなるものでもよい。両方の流管103A−Bを振動させるように対向するコ
イルに交流電流が流れる。流量計の電子回路20によってリード線110を介し
て駆動源104に適当な駆動信号が供給される。図1の説明は単にコリオリ流量
計の動作の一例としてなされたものであり、本発明の考え方を制限するものでは
ない。
の速度信号を受け取る。流量計電子回路20はまた駆動源104に流管103A
及び103Bを振動させる駆動信号をリード線110に与える。本発明はここに
説明したように複数の駆動源に対して複数の駆動信号を与えることができる。流
量計電子回路20は左及び右の速度信号を処理して質量流量を計算する。線路2
6は流量計電子回路20が操作者とのインタフェースをとれるようにする入出力
手段を与える。流量計電子回路20の内部構成部分は従来のものである。それゆ
え簡略にするため、流量計電子回路の完全な説明は省略される。
り精度を維持しながら流管103A−103Bがより小さいフラッグ寸法を有す
ることができるようになる。フラッグ寸法は流管のループがそのループに垂直で
連結されている配管を含む平面から外方に突出する長さである。コリオリ流量計
センサー10の形状の第2の利点はより経費の少ないマニホルド及びスペーサが
用いられることである。第3の利点は、流管のU形部分の脚部に角度を与えるこ
とにより流管は適切に向けられた時に自然排水型になることである。
られなければならない。それゆえ、流管103A−103Bは以下のような形状
とされる。流管103A−103Bは実質的に相互に平行に揃えられる。各々の
流管103A−103Bはその入口側及び出口側の2つのインライン部分150
−150′、インライン部分150−150′から延びる2つの屈曲部分151
−151′及び屈曲部分151−151′を連結するU形の部分152という同
じ部分を有している。
第1の端部160−160′を有している。各々のインライン部分150−15
0′は各々の流管103A−103Bのインライン部分150−150′と配管
とを含む第1の平面内で配管に実質的に平行になっている縦方向の軸を有する流
管の部分である。インライン部分150は入口側マニホルド102からの物質を
受け入れ、インライン部分150′は物質を出口側マニホルド102′に戻す。
50−150′の第2の端部161−161′から外方に延びる。屈曲部分15
1−151′の第1の端部170−170′は第1の平面内にある。流管103
A−103Bの屈曲部分151−151′は第1の平面に対して実質的に垂直な
縦方向の軸を有する第2の端部171−171′を有している。屈曲部分151
−151′は第1の端部170−170′と第2の端部171−171′との間
で曲線状になっている。
を連結する流管103A−103Bの曲線状部分である。各々のU形の部分15
2の第1の脚部153の第1の端部180が各々の屈曲部分150の第2の端部
171から延びている。第1の脚部153は屈曲部分150から外方に延び、配
管及びインライン部分150−150′を含む第1の平面に対して実質的に垂直
な縦方向の軸を有している。実施例において、脚部153は第1の平面に対して
垂直な方向を3°超えた縦方向の軸を有するように第1の屈曲部分150から外
方に延びていて、流管103A−103Bが地面に対して垂直な方向になる時に
流管103A−103Bを自然排水型にする。U形の部分152の第2の脚部1
54の第1の端部181は第1の平面に対して実質的に垂直な縦方向の軸を有す
るようにして各々の屈曲部分150′の第2の端部171′から外方に延びる。
好ましい実施例において、第2の脚部154は、流管103A及び103Bが地
面に対して実質的に垂直な方向に向いている時に流管103A−103Bを自然
排水型にするために、第1の屈曲部分151に向かって第1の平面に垂直な方向
を3°超えた方向に外方に向いている。
2の端部182と第2の脚部154の第2の端部183とを連結する。曲線状部
分155は、配管を含む第1の平面に対して実質的に平行で第1及び第2の脚部
153及び154の縦方向の軸に対して実質的に垂直な縦方向の軸を有するよう
にして第1の脚部153の第2の端部182から外方に延びて第2の脚部154
の第2の端部183に連結する。
源104によって与えられる力に応じて振動しなければならない。振動及び物質
の流れによって生ずるコリオリ効果の測定の精度を高めるために、流管103A
及び103Bに2組の受けバーが取り付けられなければならない。第1の組の受
けバー122−123は振動モードを分離するように流管103A及び103B
の振動を規制する。第2の組の受けバー120−121は流量計センサー10の
ゼロ点安定性を高めるために必要とされる。これにより流量計電子回路20とし
てはコリオリ効果によって生ずる位相差の測定がより容易になる。
に対して実質的に45°となる箇所で、流管103A及び103Bに屈曲部分1
51において取り付けられている。この第1の組の受けバー122及び123は
種々の振動モードの振動数を分離する。
1が流管103A−103Bを連結する。第2の組の受けバーが第1の組の受け
バー122−123とインライン部分150−150′との間の屈曲部分151
−151′の箇所で流管103A及び103Bに取り付けられている。好ましい
実施例において、第2の組の受けバーは、縦方向の軸が第1の平面に対して7.
5°と22.5°との間の範囲内の角度をなす方向となる位置において流管10
3A−103Bに取り付けられる。
00は両側に方形の端部190−191を有している。好ましい実施例において
、方形の端部190−191(図1参照)はマニホルド102−102′におけ
る方形の板として鋳造される。壁部201−202によって表される4つの壁部
が方形の基台190−191の各々の縁部を連結して収容体を形成する。インラ
イン部分150−150′(図1参照)及び屈曲部分151−151′(図1参
照)はハウジング200によって収容される。U形の部分152はハウジング2
00の上側における開口210及び211から突出する。開口210及び211
は流管103A−Bの両方が開口を通り抜けられるようにするのに十分な大きさ
である。流管103A−103Bの両方が開口210−211を通り抜けるので
、流管103A−103Bはハウジング200に取り付けられることはなく、流
管の全長が駆動源104(図1)によって与えられる力に応じて振動するであろ
う。
0を示している。ハウジング300は流管103A−103B上に適合する中空
の内側を有する構造であり、溶接あるいはボルト及びナットのような適当な方法
でハウジング200に取り付けられる。ハウジング300は流管103A−10
3Bの一方あるいは両方が破損した場合に物質が漏れるのを防止する。
上あるいは均等論的に本発明の範囲に属する他のコリオリ流量計を形成し得るこ
とが考慮されよう。
る。
流管のインラインの屈曲部分を収容し、流管のU形部分が突出する開口を有して
いる。それから流管のU形部分を収容するハウジングがスペーサに取り付けられ
よう。
の軸を有するようにした各々の上記流管の両端側部分をなすインライン部分と、
該インライン部分の一端から延びていて、各々の上記流管の縦方向の軸を上記第
1の平面内の向きから上記第1の平面に実質的に垂直の向きになるまで変化させ
る屈曲部をなす各々の上記流管における屈曲部分と、 各々の上記流管において上記流管の縦方向の軸を上記第1の平面に実質的に平行
な方向に向いて上記屈曲部分の間を横切るように変化させる各々の上記流管にお
ける曲線状部分をなす、上記流管の両端側部分における上記屈曲部分の間に延び
る実質的にU形の部分と、を含む複数の部分に分割される1対の流管と、 上記流管の縦方向の軸が上記第1の平面に平行な方向から実質的に45゜をな
す上記屈曲部分における箇所で各々の上記流管に取り付けられ、上記流管の振動
モードの間で振動数を分離させる第1の組の受けバーと、 上記インライン部分と上記第1の組の受けバーとの間の上記流管の両端部の屈
曲部分における箇所で上記流管に取り付けられ、各々の上記流管のゼロ点安定性
を高めるようにした第2の組の受けバーと、 からなるコリオリ流量計である。
、上記配管からの流れを受け入れ、流れを2つの流れに分割し、該2つの流れの
各々を上記流管の異なる1本に向ける入口側マニホルドをさらに含むコリオリ流
量計である。
口側マニホルドに取り付けられた入口側フランジをさらに含むコリオリ流量計で
ある。
、上記流管からの流れを受け入れ、流れを1つの流出する流れに合流させ、該流
出する流れを上記配管に向ける出口側マニホルドをさらに含むコリオリ流量計で
ある。
口側マニホルドに取り付けられた出口側フランジをさらに含むコリオリ流量計で
ある。
ホルドに取り付けられたスペーサと、 各々の上記流管のU形の部分が上記スペーサを通り抜ける上記スペーサにおけ
る開口と、 をさらに含むコリオリ流量計である。
リ流量計である。
縦方向の軸を有する上記屈曲部分から外方に延びる上記U形の部分の第1の脚部
及び第2の脚部をさらに含むコリオリ流量計である。
であるようにしたコリオリ流量計である。
量計である。
量計である。
いる。流量計電子回路20は線路26を通じて密度、質量流量、全質量、温度及
び他の情報を与えるようにリード線100を介して流量計センサー10に連結さ
れている。本発明は駆動源の数、ピックオフセンサーの数、振動の動作モードに
かかわらずいずれの型のコリオリ流量計5にも用いられることが当業者にわかる
であろう。さらに本発明は、物質が流管を通って流れる際にコリオリ効果を測定
するため2本の流管103A−103Bを振動させ、それから物質の特性を測定
するためコリオリ効果を用いるいずれのシステムにも用いられよう。
ミッツナーはセンサーの各々の入口側及び出口側の端部における少なくとも1つ
のモード選択板を設けることを含む質量流量センサーを開示している。板は他の
流管端部側手段に付加して設けられ、X、Y、Z軸方向に所定の剛性の特性を有
する形状になっている。
提供することにより解決され、技術的進歩がなされる。本発明のコリオリ流量計
は従来のマニホルド及びスペーサを有していない。それゆえ、本発明の流量計の
製造経費が減少する。本発明のコリオリ流量計はまた減少したフラッグ寸法を有
するが、それにより空間が高価になり従来のフラッグ寸法を有するコリオリ流量
計を用いることができない領域で本発明のコリオリ流量計が用いられるようにな
る。
に、各々の流管の全長が振動しなければならない。それゆえ、流管は次のように
設計されなければならない。流量計は相互に平行に配置された1対の流管を有す
る。
の入口側端部及び出口側端部において、流管は連結された配管を含む第1の平面 内の方向の縦方向の軸を有するインライン部分を有する。インライン部分の第1 の端部は流管を入口側及び出口側のマニホルドに連結する。各々の流管の屈曲部 分は流管のインライン部分の第2の端部から外方に延びる。各々の屈曲部分は流 管の縦方向の軸の方向を、第1の平面から、配管を含む第1の面に実質的に垂直 な方向に変える流管の曲線状部分である。
所が、上記流管の縦方向の軸が上記第1の平面に対して7.5゜と22.5゜と
の間の範囲の角度をなす方向となる箇所であるようにしたコリオリ流量計である
。
に含むコリオリ流量計である。
、 上記駆動装置の出口側で上記対をなす流管に取り付けられた第2のピックオフ
と、 をさらに含むコリオリ流量計である。
取り、上記流量計を通って流れる物質の質量流量を決定する流量計電子回路をさ
らに含むコリオリ流量計である。 前述の、また他の特徴は、以下の詳細な説明及び添付の図面から理解される。
振動させることによってコリオリ流量計のフラッグ寸法を減少させることに関す
る。さらに詳細には、本発明は、第1の対の受けバーが振動数を十分に分離し第
2の組の受けバーが系のゼロ点安定性を高める2組の受けバーを用いることに関
する。
1025号及び1982年2月11日にJ.E.スミスへの再発行特許第314
50号に開示されるように、配管を通って流れる物質の質量流量及び他の情報を
測定するためにコリオリ効果の質量流量計を用いることが知られている。これら
の流量計は、曲線形状の1本またはそれより多くの流管を有する。コリオリ質量
流量計における各々の流管の形状は、1組の固有振動モードを有し、これは単純
な曲げ捩れのモードでも、あるいは結合した型のものもあろう。各々の流管はこ
れらの固有モードの1つにおいて共振振動するように駆動される。物質で満たさ
れた振動系の固有振動モードは、流管と流管内の物質との結合した質量によって
部分的に決定される。物質は流量計の入口側に連結された配管から流量計内に流
れ込む。それから物質は1本または複数本の流管を通るように向けられ、流量計
から出口側に連結された配管に出てゆく。
には所望の振動モードは第1の位相の外れた曲げモードである。流管を通って物
質が流れない時に、流管上の全ての点は一致した位相で振動する。物質が流れ始
めると、コリオリ加速度により流管上の各点が流管上の他の点に対して異なる位
相を有するようになる。流管の入口側の位相は駆動源より遅れるが、出口側の位
相は駆動源より進む。流管の運動を表す正弦波信号を生ずるように流管に検出器
が配置される。2つの検出器の信号の間の位相差は1本または複数本の流管を通
って流れる物質の質量流量に比例する。それから検出器に連結された電子回路部
分は物質の質量流量及び他の特性を決定するため信号の振動数及び位相差を用い
る。
計算された物質の質量流量における誤差が0.1%より小さくなることである。
オリフィス流量計、タービン流量計、渦流量計等の他の従来の型の質量流量測定
装置は、典型的には流量測定において0.5%またはそれ以上の誤差を有する。
コリオリ質量流量計は他の型の質量流量測定装置より精度が高いけれども、コリ
オリ流量計はまた製造により多くの経費がかかる。流量計の利用者は精度より経
費の節約を選んでより経費の少ない型の流量計を選択することが多い。それゆえ
コリオリ流量計の製造者は、他の質量流量測定装置に匹敵する製品を製造するた
め、製造の経費が少なく、実際の質量流量の0.5%以内の精度で質量流量を決
定するコリオリ流量計を望んでいる。
の望ましくない振動を減少させる部品が必要なことである。1つのこのような部
品として流管を配管に取り付けるマニホルドがある。2本管式コリオリ流量計に
おいて、マニホルドはまた配管から受け入れた物質の流れを2つの別個の流れに
分割しその流れを別個の流管に向ける。配管に連結されたポンプ等の外的要因に
よって生ずる振動を減少させるために、マニホルドは振動を吸収するのに十分な
剛性を有していなければならない。多くの従来のマニホルドは十分な質量を有す
るように鋳造金属で形成されている。さらに入口側マニホルドと出口側マニホル
ドとの間隔を維持するマニホルド間のスペーサがある。このスペーサはまた外部
の力が流管を振動させないようにするために金属あるいは他の剛性の材料で形成
される。これらの鋳造物を形成するために用いられる多量の金属のため流量計の
製造経費が増大する。しかしながら望ましくない振動をなくすことにより流量計
の精度が非常に高まる。
られるのに大きすぎるフラッグ寸法を有することである。これを論ずる場合、フ
ラッグ寸法は流管が配管から外方に延びる長さである。空間が制限されたり高価
になる環境がある。典型的なフラッグ寸法を有する流量計はこの制限された領域
には適合しないであろう。制限された領域あるいは空間が高価になる箇所で配管
に挿入される減少したフラッグ寸法を有し、実際の物質の流量の0.5%以内の
読み取りを可能にするコリオリ流量計が必要とされる。
リオリ流量計を提供することにより解決され、技術的進歩がなされる。本発明の
コリオリ流量計は従来のマニホルド及びスペーサを有していない。それゆえ、本
発明の流量計の製造経費が減少する。本発明のコリオリ流量計はまた減少したフ
ラッグ寸法を有するが、それにより空間が高価になり従来のフラッグ寸法を有す
るコリオリ流量計を用いることができない領域で本発明のコリオリ流量計が用い
られるようになる。
に、各々の流管の全長が振動しなければならない。それゆえ、流管は次のように
設計されなければならない。流量計は相互に平行に配置された1対の流管を有す
る。
の入口側端部及び出口側端部において、流管は連結された配管を含む第1の平面 内の方向の縦方向の軸を有するインライン部分を有する。インライン部分の第1 の端部は流管を入口側及び出口側のマニホルドに連結する。各々の流管の屈曲部 分は流管のインライン部分の第2の端部から外方に延びる。各々の屈曲部分は流 管の縦方向の軸の方向を、第1の平面から、配管を含む第1の面に実質的に垂直 な方向に変える流管の曲線状部分である。
管を含む第1の平面に実質的に垂直な方向に向いた縦方向の軸を有する第1の屈
曲部分から外方に延びる第1の部分を有している。U形の部分の第2の曲線状部
分は第1の部分とU形の部分の第3の部分とを連結するように流管を曲げる。U
形の部分の第3の部分第1の平面に実質的に垂直な縦方向の軸を有し、U形部分
の曲線状部分を第2の屈曲部分に連結して流管を完成する。好ましい実施例にお
いて、U形の部分の第1の部分及び第3の部分は、縦方向の軸が第1の平面に対
する垂直方向から実質的に3゜になるように屈曲部分から外方に延び、それによ
って配管及び第1の平面が地面に対して実質的に垂直な時に自然排水型であるよ
うにされる。
ならないので、測定された位相差から計算された流量が正確な値の0.5%以内
となるような十分な精度でコリオリ効果によって生ずる位相差が測定されるよう
に流管の振動を規制するため第1の組及び第2の組の受けバーが必要になる。第
1の組の受けバーは流管の振動モードをよりよく分離するように振動を規制する
。第2の組の受けバーは測定をより正確にするように流管のゼロ点安定性を高め
る。
は、流管の縦方向の軸が第1の平面に対して実質的に45゜の方向に向いている
流管の各々の屈曲部分における箇所で両方の流管に取り付けられている。受けバ
ーは流管に沿って実質的に同じ位置で各々の流管に取り付けられた金属製部分で
ある。
ある流管の屈曲部分に沿った箇所で流管に取り付けられている。第2の組の受け
バーは流管のゼロ点安定性を高める。ゼロ点安定性は流管を通る流れがない時に
示される流量である。理想的には流れがない時に流れはゼロと示される。好まし
い実施例において、第2の組の受けバーは、縦方向の軸が第1の平面に対して少
なくとも7.5゜であって22.5゜以下となる方向に向いている箇所で流管の
屈曲部分に取り付けられる。
配管に連結されて配管からの物質の流れを受け入れるような形状になっている。
それから流れが2つの別個の流れに分割され、その各々が1本の流管に向けられ
る。それから流れは各々の流管を通り、第2のマニホルドに受け入れられる。第
2のマニホルドは2つの別個の流れを1つの流出する流れとして合流させ、この
流出する流れを配管に戻るように向ける。
流管のインラインの屈曲部分を収容し、流管のU形部分が突出する開口を有して
いる。それから流管のU形部分を収容するハウジングがスペーサに取り付けられ
よう。
の軸を有するようにした各々の上記流管の両端側部分をなすインライン部分と、
該インライン部分の一端から延びていて、各々の上記流管の縦方向の軸を上記第
1の平面内の向きから上記第1の平面に実質的に垂直の向きになるまで変化させ
る屈曲部をなす各々の上記流管における屈曲部分と、 各々の上記流管において上記流管の縦方向の軸を上記第1の平面に実質的に平行
な方向に向いて上記屈曲部分の間を横切るように変化させる各々の上記流管にお
ける曲線状部分をなす、上記流管の両端側部分における上記屈曲部分の間に延び
る実質的にU形の部分と、を含む複数の部分に分割される1対の流管と、 上記流管の縦方向の軸が上記第1の平面に平行な方向から実質的に45゜をな
す上記屈曲部分における箇所で各々の上記流管に取り付けられ、上記流管の振動
モードの間で振動数を分離させる第1の組の受けバーと、 上記インライン部分と上記第1の組の受けバーとの間の上記流管の両端部の屈
曲部分における箇所で上記流管に取り付けられ、各々の上記流管のゼロ点安定性
を高めるようにした第2の組の受けバーと、 からなるコリオリ流量計である。
上記配管からの流れを受け入れ、流れを2つの流れに分割し、該2つの流れの各
々を上記流管の異なる1本に向ける入口側マニホルドをさらに含むコリオリ流量
計である。
側マニホルドに取り付けられた入口側フランジをさらに含むコリオリ流量計であ
る。
上記流管からの流れを受け入れ、流れを1つの流出する流れに合流させ、該流出
する流れを上記配管に向ける出口側マニホルドをさらに含むコリオリ流量計であ
る。
側マニホルドに取り付けられた出口側フランジをさらに含むコリオリ流量計であ
る。
ホルドに取り付けられたスペーサと、 各々の上記流管のU形の部分が上記スペーサを通り抜ける上記スペーサにおけ
る開口と、 をさらに含むコリオリ流量計である。
流量計である。
方向の軸を有する上記屈曲部分から外方に延びる上記U形の部分の第1の脚部及
び第2の脚部をさらに含むコリオリ流量計である。
あるようにしたコリオリ流量計である。
計である。
計である。
が、上記流管の縦方向の軸が上記第1の平面に対して7.5゜と22.5゜との
間の範囲の角度をなす方向となる箇所であるようにしたコリオリ流量計である。
含むコリオリ流量計である。
、 上記駆動装置の出口側で上記対をなす流管に取り付けられた第2のピックオフ
と、 をさらに含むコリオリ流量計である。
り、上記流量計を通って流れる物質の質量流量を決定する流量計電子回路をさら
に含むコリオリ流量計である。 前述の、また他の特徴は、以下の詳細な説明及び添付の図面から理解される。
いる。流量計電子回路20は線路26を通じて密度、質量流量、全質量、温度及
び他の情報を与えるようにリード線100を介して流量計センサー10に連結さ
れている。本発明は駆動源の数、ピックオフセンサーの数、振動の動作モードに
かかわらずいずれの型のコリオリ流量計5にも用いられることが当業者にわかる
であろう。さらに本発明は、物質が流管を通って流れる際にコリオリ効果を測定
するため2本の流管103A−103Bを振動させ、それから物質の特性を測定
するためコリオリ効果を用いるいずれのシステムにも用いられよう。
―102′、流管103A及び103B、受けバー120−123、駆動源10
4、及びピックオフセンサー105及び105′を含む。フランジ101−10
1′はマニホルド102−102′に取り付けられている。マニホルド102−
102′は流管103A−103Bの対向する端部に取り付けられている。後述
するように流管103A−103Bに受けバー120−124が取り付けられて
いる。駆動源104は流管103A−103Bを相互に反対の方向に振動させら
れる位置で流管103A−103Bに取り付けられている。流管103A−10
3Bの両端部に、流管103A−103Bの両端部での振動の位相差を検出する
ようにピックオフセンサー105−105′が取り付けられている。
管103A及び103Bを配管(図示せず)に連結している。流量計センサー1
0が測定される物質を移送する配管系(図示せず)に挿入されると、物質が入口
側フランジ101を通って流量計センサー10に入り、全体の量の物質が入口側
マニホルド102によって2つの流れに分割され、等量ずつ流管103A及び1
03Bに入るように向けられる。それから物質は出口側フランジ101′を通っ
て流れ、ここで流量計センサー10を出てゆく。マニホルド102及び102′
は最少の量の材料で形成される。
して実質的に同じ質量分布、慣性モーメント、弾性計数を有するように選択され
て入口側マニホルド102及び出口側マニホルド102′に適切に装着されてい
る。流管は実質的に平行になってマニホルドから外方に延びている。
、流量計の第1の位相の外れた曲げモードという状態になるようにして駆動源1
04によって駆動される。駆動源104は流管103Aに装着されたマグネット
及び流管103Bに装着された対向するコイルのような多くの周知の装置の1つ
からなるものでもよい。両方の流管103A−Bを振動させるように対向するコ
イルに交流電流が流れる。流量計の電子回路20によってリード線110を介し
て駆動源104に適当な駆動信号が供給される。図1の説明は単にコリオリ流量
計の動作の一例としてなされたものであり、本発明の考え方を制限するものでは
ない。
の速度信号を受け取る。流量計電子回路20はまた駆動源104に流管103A
及び103Bを振動させる駆動信号をリード線110に与える。本発明はここに
説明したように複数の駆動源に対して複数の駆動信号を与えることができる。流
量計電子回路20は左及び右の速度信号を処理して質量流量を計算する。線路2
6は流量計電子回路20が操作者とのインタフェースをとれるようにする入出力
手段を与える。流量計電子回路20の動作は従来のものである。それゆえ簡略に
するため、流量計電子回路の完全な説明は省略される。
り精度を維持しながら流管103A−103Bがより小さいフラッグ寸法を有す
ることができるようになる。フラッグ寸法は流管のループがそのループに垂直で
連結されている配管を含む平面から外方に突出する長さである。コリオリ流量計
センサー10の形状の第2の利点はより経費の少ないマニホルド及びスペーサが
用いられることである。第3の利点は、流管のU形部分の脚部に角度を与えるこ
とにより流管は適切に向けられた時に自然排水型になることである。
られなければならない。それゆえ、流管103A−103Bは以下のような形状
とされる。流管103A−103Bは実質的に相互に平行に揃えられる。各々の
流管103A−103Bはその入口側及び出口側の2つのインライン部分150
−150′、インライン部分150−150′から延びる2つの屈曲部分151
−151′及び屈曲部分151−151′を連結するU形の部分152という同
じ部分を有している。
第1の端部160−160′を有している。各々のインライン部分150−15
0′は各々の流管103A−103Bのインライン部分150−150′と配管
とを含む第1の平面内で配管に実質的に平行になっている縦方向の軸を有する流
管103A−103Bの部分である。インライン部分150は入口側マニホルド
102からの物質を受け入れ、インライン部分150′は物質を出口側マニホル
ド102′に戻す。
50−150′の第2の端部161−161′から外方に延びる。屈曲部分15
1−151′の第1の端部170−170′は第1の平面内にある。流管103
A−103Bの屈曲部分151−151′は第1の平面に対して実質的に垂直な
縦方向の軸を有する第2の端部171−171′を有している。屈曲部分151
−151′は第1の端部170−170′と第2の端部171−171′との間
で曲線状になっている。
を連結する流管103A−103Bの曲線状部分である。各々のU形の部分15
2の第1の脚部153の第1の端部180が各々の屈曲部分151の第2の端部
171から延びている。第1の脚部153は屈曲部分151から外方に延び、配
管及びインライン部分150−150′を含む第1の平面に対して実質的に垂直
な縦方向の軸を有している。実施例において、脚部153は第1の平面に対して
垂直な方向を3°超えた縦方向の軸を有するように第1の屈曲部分151から外
方に延びていて、流管103A−103Bが地面に対して垂直な方向になる時に
流管103A−103Bを自然排水型にする。U形の部分152の第2の脚部1
54の第1の端部181は第1の平面に対して実質的に垂直な縦方向の軸を有す
るようにして各々の屈曲部分151′の第2の端部171′から外方に延びる。
好ましい実施例において、第2の脚部154は、流管103A及び103Bが地
面に対して実質的に垂直な方向に向いている時に流管103A−103Bを自然
排水型にするために、第1の屈曲部分151′に向かって第1の平面に垂直な方
向を3°超えた方向に外方に向いている。
2の端部182と第2の脚部154の第2の端部183とを連結する。曲線状部
分155は、配管を含む第1の平面に対して実質的に平行で第1及び第2の脚部
153及び154の縦方向の軸に対して実質的に垂直な縦方向の軸を有するよう
にして第1の脚部153の第2の端部182から外方に延びて第2の脚部154
の第2の端部183に連結する。
源104によって与えられる力に応じて振動しなければならない。振動及び物質
の流れによって生ずるコリオリ効果の測定の精度を高めるために、流管103A
及び103Bに2組の受けバーが取り付けられなければならない。第1の組の受
けバー122−123は振動モードを分離するように流管103A及び103B
の振動を規制する。第2の組の受けバー120−121は流量計センサー10の
ゼロ点安定性を高めるために必要とされる。これにより流量計電子回路20とし
てはコリオリ効果によって生ずる位相差の測定がより容易になる。
管を含む第1の平面に対して実質的に45°となる箇所で、流管103A及び1
03Bに屈曲部分151―151′において取り付けられている。この第1の組
の受けバー122及び123は種々の振動モードの振動数を分離する。
1が流管103A−103Bを連結する。第2の組の受けバーが第1の組の受け
バー122−123とインライン部分150−150′との間の屈曲部分151
−151′の箇所で流管103A及び103Bに取り付けられている。好ましい
実施例において、第2の組の受けバーは、縦方向の軸が第1の平面に対して7.
5°と22.5°との間の範囲内の角度をなす方向となる位置において流管10
3A−103Bに取り付けられる。
量計10に取り付けられたスペーサ200を示している。スペーサ200は両側
に方形の端部190−191を有している。好ましい実施例において、方形の端
部190−191(図1参照)はマニホルド102−102′における方形の板
として鋳造される。壁部201−202によって表される4つの壁部が方形の端
部190−191の各々の縁部に連結されて収容体を形成する。インライン部分
150−150′(図1参照)及び屈曲部分151−151′(図1参照)はハ
ウジング200によって収容される。U形の部分152はハウジング200の上
側における開口210及び211から突出する。開口210及び211は流管1
03A−Bの両方が開口を通り抜けられるようにするのに十分な大きさである。
流管103A−103Bの両方が開口210−211を通り抜けるので、流管1
03A−103Bはハウジング200に取り付けられることはなく、流管の全長
が駆動源104(図1参照)によって与えられる力に応じて振動するであろう。
0を示している。ハウジング300は流管103A−103B上に適合する中空
の内側を有する構造であり、溶接あるいはボルト及びナットのような適当な方法
でハウジング200に取り付けられる。ハウジング300は流管103A−10
3Bの一方あるいは両方が破損した場合に物質が漏れるのを防止する。
上あるいは均等論的に本発明の範囲に属する他のコリオリ流量計を形成し得るこ
とが考慮されよう。
る。
Claims (15)
- 【請求項1】 1対の平行に向いた流管であって、その各々が 配管の縦方向の軸に実質的に平行で該配管を含む第1の平面内に含まれる縦方向
の軸を有するようにした各々の上記流管(103A−103B)の両端側部分を
なすインライン部分(150−150′)と、 該インライン部分(150−150′)の一端(161−161′)から延びて
いて、各々の上記流管の縦方向の軸を上記第1の平面内の向きから上記第1の平
面に実質的に垂直の向きになるまで変化させる屈曲部をなす各々の上記流管(1
03A−103B)における屈曲部分(151−151′)と、 各々の上記流管(103A−103B)において上記流管の縦方向の軸を上記第
1の平面に実質的に平行な方向に向いて上記屈曲部分の間を横切るように変化さ
せる各々の上記流管における曲線状部分をなす、上記流管の両端側部分における
上記屈曲部分(151−151′)の間に延びる実質的にU形の部分(152)
と、 を含む複数の部分に分割される1対の流管(103A−103B)と、 上記流管の縦方向の軸が上記第1の平面に平行な方向から実質的に45゜をな
す上記屈曲部分(151−151′)における箇所で各々の上記流管(103A
−103B)に取り付けられ、上記流管の振動モードの間で振動数を分離させる
第1の組の受けバー(122−123)と、 上記インライン部分と上記第1の組の受けバーとの間の上記流管の両端部の屈
曲部分(151−151′)における箇所で上記流管(103A−103B)に
取り付けられ、各々の上記流管のゼロ点安定性を高めるようにした第2の組の受
けバー(120−121)と、 からなることを特徴とするコリオリ流量計(5)。 - 【請求項2】 各々の上記流管(103A−103B)の第1の上記インライン部分(150
)に連結され、上記配管からの流れを受け入れ、流れを2つの流れに分割し、該
2つの流れの各々を上記流管(103A−103B)の異なる1本に向ける入口
側マニホルド(102)をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のコリオ
リ流量計(5)。 - 【請求項3】 上記入口側マニホルド(102)を上記配管に連結するため
上記入口側マニホルド(102)に取り付けられた入口側フランジ(101)を
さらに含むことを特徴とする請求項2に記載のコリオリ流量計(5)。 - 【請求項4】 各々の上記流管(103A−103B)の第2の上記インライン部分(105
−105′)に連結され、上記流管(103A−103B)からの流れを受け入
れ、流れを1つの流出する流れに合流させ、該流出する流れを上記配管に向ける
出口側マニホルド(102′)をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の
コリオリ流量計(5)。 - 【請求項5】 上記出口側マニホルド(102′)を上記配管に連結するため上記出口側マニ
ホルド(102′)に取り付けられた出口側フランジ(101′)をさらに含む
ことを特徴とする請求項4に記載のコリオリ流量計(5)。 - 【請求項6】 上記流管(103A−103B)の両端に取り付けられたマニホルド(102
−102′)と、 各々の上記流管(103A−103B)のインライン部分(150−150′
)及び屈曲部分(151−151′)を収容するようにして上記マニホルド(1
02−102′)に取り付けられたスペーサ(200)と、 各々の上記流管(103A−103B)のU形の部分(152)が上記スペー
サ(200)を通り抜ける上記スペーサにおける開口(210−211)と、 をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のコリオリ流量計(5)。 - 【請求項7】 上記U形の部分(152)が減少したフラッグ寸法を有することを特徴とする
請求項1に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項8】 上記第1の平面に垂直な方向から実質的に3゜の方向の縦方向の軸を有する上
記屈曲部分(150)から外方に延びる上記U形の部分(150)の第1の脚部
(153)及び第2の脚部(154)をさらに含むことを特徴とする請求項1に
記載のコリオリ流量計。 - 【請求項9】 上記第1の平面が地面に対して垂直であり、自然排水型であるようにしたこと
を特徴とする請求項8に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項10】 上記流管(103A−103B)を収容するハウジング(300)をさらに含
むことを特徴とする請求項1に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項11】 各々の上記流管の全長が振動するようにしたことを特徴とする請求項1に記載
のコリオリ流量計。 - 【請求項12】 上記第2の組の受けバー(122−123)が上記流管(103A−103B
)に取り付けられる箇所が、上記流管の縦方向の軸が上記第1の平面に対して7
.5゜と22.5゜との間の範囲の角度をなす方向となる箇所であるようにした
ことを特徴とする請求項1に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項13】 上記対をなすコリオリ流管を振動させる駆動装置(104)をさらに含むこと
を特徴とする請求項1に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項14】 上記駆動装置(104)の入口側で上記対をなす流管(103A−103B)
に取り付けられた第1のピックオフ(105)と、 上記駆動装置(104)の出口側で上記対をなす流管(103A−103B)
に取り付けられた第2のピックオフ(105′)と、 をさらに含むことを特徴とする請求項13に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項15】 上記ピックオフからの上記流管の振動を示す信号を受け取り、上記流量計を通
って流れる物質の質量流量を決定する流量計電子回路(20)をさらに含むこと
を特徴とする請求項14に記載のコリオリ流量計。
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