JP2004333402A - Flow straightener and impeller-type flow meter - Google Patents

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JP2004333402A JP2003132494A JP2003132494A JP2004333402A JP 2004333402 A JP2004333402 A JP 2004333402A JP 2003132494 A JP2003132494 A JP 2003132494A JP 2003132494 A JP2003132494 A JP 2003132494A JP 2004333402 A JP2004333402 A JP 2004333402A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flow straightener and an impeller-type flow meter capable of improving measurement accuracy compared with conventional types. <P>SOLUTION: If an impeller-type flow meter 10 or a straightener 20 is used, fluid pressure to an impeller 40 is properly suppressed by a weir 80, and measurement accuracy can be improved compared with the conventional impeller-type flow meter 10. Here, the area of the section inside the weir where fluid passes is defined as A and the area of a section at the outlet piece of the impeller side where fluid passes is defined as B, the ratio R calculated by R=A/B is preferably 115 to 140%. By constituting the weir 80 with a slab-shaped ring fitted in the inner side of a casing 27 inside, by easy design changes in coupling the ring to the conventional flow straightener, the problem can be resolved. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、羽根車の下面に整流器を隣接配置して整流器から羽根車側に流体を流し、その羽根車の回転に基づいて流量を測定する羽根車式流量計及びその羽根車式流量計に備えた整流器に関する。
【0002】
【従来の技術】
図13には、従来の羽根車式流量計が示されており、その羽根車式流量計に備えた整流器2が図13に拡大して示されている。図13に示すように、この羽根車式流量計では、整流器2に備えた中心整流体3の上面から支持ピン7が起立しており、この支持ピン7を中心にして羽根車1が回転する。ここで、羽根車1は下方から流体を受けて回転するが、このとき羽根車1が上方にスライドして羽根車1の上端部が上面壁6に押し付けられて摺動する。このため、従来の羽根車式流量計では、図14に示すように整流器2のうち中心整流体3の上面に補助整流板4を敷設し、その補助整流板4の外縁部を中心整流体3から側方に張り出して、羽根車1への流体圧力を低減させていた(例えば、特許文献1)。
【0003】
【特許文献1】
特開平9−145427号公報(段落[0023]〜[0028]、図3)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、羽根車1の上方へのスライドが測定性能に影響を与えると考えられる。しかしながら、上述した従来の羽根車式流量計では、OIML(国際法定計量機関)規格に対応した高度な測定性能を満足することができなかった。
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来より測定精度を向上させることが可能な羽根車式流量計及び整流器の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項1の発明に係る整流器は、羽根車の回転に基づいて流量を測定する羽根車式流量計のうち羽根車の下面に隣接配置される整流器であって、羽根車に流体を案内する筒体と、その筒体の中心部のうち羽根車寄りに配置されかつ羽根車を軸支する中心整流体と、中心整流体と筒体との間に差し渡された複数の整流壁と、筒体の内面のうち中心整流体より下側位置から内側に張り出して筒体の内径を縮径する堰部とを備えてなるところに特徴を有する。
【0007】
請求項2の発明は、請求項1に記載の整流器において、堰部の内側で流体が通過する部分の面積をAとし、筒体のうち、羽根車側の開放口における流体が通過する部分の面積をBとした場合に、R=A/Bで求められる比率Rを、115〜140%としたところに特徴を有する。
【0008】
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載の整流器において、堰部は、筒体の内側に嵌合された平板状のリングであるところに特徴を有する。
【0009】
請求項4の発明は、請求項1乃至3の何れかに記載の整流器において、複数の整流壁は、中心整流体から放射状に張り出され、整流壁のうち羽根車の回転方向と反対方向を向いた面には、羽根車側の端部に向かうに従って整流壁が薄肉となるように傾斜した傾斜面が形成されたところに特徴を有する。
【0010】
請求項5の発明は、請求項1乃至4の何れかに記載の整流器において、傾斜面は、複数の整流壁のうちの一部の整流壁に形成されると共に、他の一部の整流壁には羽根車側の端部に可動翼が設けられ、可動翼は、羽根車の回転方向の前後に傾動可能に構成されたところに特徴を有する。
【0011】
請求項6の発明に係る羽根車式流量計は、上記請求項1乃至5の何れかに記載の整流器を備えたところに特徴を有する。
【発明の作用及び効果】
本発明の羽根車式流量計又は整流器を用いれば、羽根車への流体圧力が堰部によって適度に抑えられて、従来の羽根車式流量計に比べ測定精度を向上させることができる。ここで、堰部の内側で流体が通過する部分の面積をAとし、筒体のうち、羽根車側の開放口における流体が通過する部分の面積をBとした場合に、R=A/B、で求められる比率Rを、115〜140%とすることが好ましい(請求項2の発明)。また、堰部を筒体の内側に嵌合された平板状のリングで構成することで、従来の整流器にリングを嵌合するという容易な設計変更により、課題を解決することができる(請求項3の発明)。
さらに、整流器に備えた整流壁のうち羽根車の回転方向と反対方向を向いた面に、羽根車側の端部に向かうに従って整流壁が薄肉となるように傾斜した傾斜面を形成することで、測定精度を更に向上させることができる(請求項4の発明)。また、傾斜面を、複数の整流壁のうちの一部の整流壁に形成し、他の一部の整流壁には羽根車側の端部に可動翼を設けたことで、測定精度を向上させる調整が可能になる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図1乃至図8に基づいて説明する。
本発明の羽根車式流量計10(以下、単に「流量計10」という)は、水道管の途中に取り付けられる外ケース11(図1参照)に図2に示した流量計本体12を組み付けてなる。
【0013】
外ケース11には、図1における左側に開放した流入口11Aと、右側に開放した流出口11Bとが形成され、その流入口11Aから下方に延びた下側部屋13と、下側部屋13の上方に位置した上側部屋14とが備えられている。また、これら上側部屋14と下側部屋13とが、連絡口16を介して上下方向で連通している。そして、上側部屋14の上面に形成された上面開口15に流量計本体12が挿入組付され、その流量計本体12の下端部が前記連絡口16の縁部に接合されている。
【0014】
さて、流量計本体12のうち、図2における符号50は筒型ハウジングであって、上下に並べた1対の円筒部50A,50Bの間を複数のリブ52で連結してなる。下側円筒部50Bは上下に開放しており、この下側円筒部50B内には、羽根車40の羽根43が収容されると共に、下側円筒部50Bの下面には、整流器20が接合されている。そして図1の太線矢印で示したように、外ケース11の下側部屋13から整流器20、下側円筒部50Bの順に流れた水が下側円筒部50Bの上面からリブ52,52の間を通って、外ケース11の上側部屋14に進み、流出口11Bに向かう。
【0015】
図2に示すように、上側円筒部50Aの下面には、下側円筒部50Bの中心に向かって先細りとなるように軸収容部53が垂下しており、軸収容部53の内側には、羽根車40から延びたシャフト41が収容されている。
【0016】
一方、上側円筒部50Aの上面には、メータユニット60が取り付けられ、このメータユニット60は、羽根車40の回転に連動して流量計10を通過した水の積算流量を計数して表示する。なお、メータユニット60の上部に備えた上蓋61を開けるとガラス窓62を通して流量表示部を見ることができる。
【0017】
図3には、羽根車40のみが示されている。同図に示すように羽根車40は、例えば12枚の羽根43を円筒体42の外周面から放射状に張り出して備える。各羽根43は、図3における上方、即ち下流側から見たときに、各羽根43の上端縁43A(下流側の縁部)に対して下端縁43B(上流側の縁部)が、反時計回りの方向に先行して、羽根43全体がねじれた形状になっている。これにより、上流から羽根43に水圧がかかると、羽根43の下端縁43Bが先行するように羽根車40が回転する。即ち、羽根車40は上方から見て反時計回りの方向に回転する。
【0018】
シャフト41は、円筒体42の底面中央部から上方に垂直に立ち上がっており、シャフト41と円筒体42の内側面との間がリブ46で補強されている。
【0019】
図4に示すように、シャフト41の芯部には、下端開放の空洞が形成され、その空洞内の下端寄り位置に軸受け47が組み付けられている。そしてシャフト41の下端から空洞内に、後述する整流器20に備えた支持ピン21が挿入されて、その支持ピン21の先端が軸受け47に突き当てられている。
【0020】
シャフト41の上端部には、マグネットカップリング44の一方が設けられ、図2に示すように、メータユニット60を構成するギア64に固定された他方のマグネットカップリング44に対向配置されている。これにより羽根車40の回転がメータユニット60のギア64の回転として伝達される。
【0021】
また、シャフト41の上端面の中心部には、凸部48が設けられており、メータユニット60のうち、この凸部48と対向した位置には、軸受け部材49が備えられている(図2を参照)。
【0022】
さて、整流器20は、図5に示すように、円筒状の筒体27の内側中央に、本発明に係る中心整流体22を備え、中心整流体22から筒体27に向かって例えば6枚の整流壁70が放射状に延びた構造をなしている。
【0023】
筒体27は、上下に開放しており、その上端縁には、スライドリング32が組み付けられている。具体的には、スライドリング32には、180°離れた2箇所に長孔35,35が形成され、これら長孔35,35に挿入したねじを筒体27の上端部に螺合してある。そして、ねじを緩めることで、スライドリング32を筒体27上で回動可能とし、所望の位置でねじを締めることで、スライドリング32を筒体27に固定することができる。また長孔35,35からほぼ90°離れた位置には、内側に向かって開放した横溝33,33が形成されている。
【0024】
中心整流体22は、筒体27の上端(下流側の端部)寄り位置に配置されている。中心整流体22は、上面が開放し、下方に向かって丸みを帯びて先細りとなったドーム状をなす。また、ドームの頂点、即ち中心整流体22の下端部22Uは、筒体27の軸線方向のほぼ中間位置に達しており、そのドーム内には軸芯部22Aが備えられている。軸芯部22Aの上端からは上方に支持ピン21が起立しており、その支持ピン21は、前述の如くシャフト41の空洞内に挿入されて、羽根車40を回転可能に支持している。なお、軸芯部22Aからは、例えば6つのリブ26が放射状に延び、これらリブ26の延長線上に整流壁70が形成されている。
【0025】
複数の各整流壁70は、上下方向に関しては筒体27の軸線方向に平行になっている。また、整流壁70の下端縁は、中心整流体22から筒体27に向かうに従って次第に下方へ向うように傾斜しており、整流壁70の筒体27側の下端縁70Uは、中心整流体22の下端部22Uよりも下側に位置している(図4を参照)。そして、図5に示すように、複数(6つ)の整流壁70のうち、対向配置された2つの整流壁70Bには、可動翼29が備えられ、残り(4つ)の整流壁70Aには、傾斜面28が形成されている。
【0026】
可動翼29を備えた整流壁70Bは、筒体27寄りの部分に、羽根車40に向かって開放した凹所71を有する。可動翼29は、凹所71に対応した略矩形平板状をなし、凹所71内に組み付けられている。詳細には、筒体27の外側面から挿入されたピン34が可動翼29の下端部に差し込まれて、このピン34を中心にして可動翼29が傾動可能となっている。可動翼29の上端部には、スライドリング32の前記横溝33,33内に向けてエンボス30が張り出されて係合している。これにより、スライドリング32の回転に伴って、両可動翼29,29が対称的に傾動する。
【0027】
傾斜面28は、整流壁70Aのうち、羽根車40の回転方向(図5の上方から見たときの反時計回り方向)と反対方向を向いた面に形成されている。また、本実施形態では、傾斜面28は整流壁70Aのうち、羽根車40側にのみ形成され、整流壁70Aにおける傾斜面28以外の部分は平坦となっている。そして、整流壁70Aのうち羽根車40側の部分は、傾斜面28により整流壁70Aの肉厚が羽根車40寄りの端部に向かうに従って次第に薄肉となるように構成されている。
【0028】
さて、図4に示すように、整流器20には、筒体27の内面のうち中心整流体22より下側位置から内側に張り出した堰部80が設けられている。詳細には、堰部80は、筒体27に平板状のリングを嵌合して、そのリングを整流壁70の下端縁70Uに突き当てた状態に固定してなる。これにより、堰部80は、中心整流体22の下端部22Uよりも上流側の位置に配置されている。そして、この堰部80によって筒体27の開口面積が絞られている。
【0029】
次に上記構成からなる本実施形態の動作を説明する。
図1の太線矢印で示したように、外ケース11の流入口11Aより下側部屋13に流入した水は、整流器20の整流壁70(70A,70B)に沿って流れ、羽根車40へと向かう。そして羽根車40は、整流壁70(70A,70B)に案内された水を各羽根43で受けて回転する。羽根車40を通過した水は、筒型ハウジング50のリブ52,52の間から流量計本体12の側方に流出し、外ケース11の上側部屋14を経て流出口11Bへと向かう。そして羽根車40の回転はマグネットカップリング44、44を介してメータユニット60に伝達され、水の流量が計測表示される。
【0030】
<実験1>
本発明に係る「堰部80」の効果を調べるべく以下の実験を行った。実験の手順は、以下の通りである。
▲1▼ 堰部80を有する整流器20を備えた本発明の流量計10と、堰部80を有していない整流器を備えた従来の流量計とに、予め設定した流量で通水し、各設定流量値における、各流量計の羽根車にかかるスラスト荷重を求めた。
▲2▼ 実験結果を図6に示すようにグラフ化した。
【0031】
なお、各流量計には可動翼29が設けられており、本実験において各可動翼29は、ほぼ垂直に設定されている。
【0032】
図6のグラフに基づき本発明の流量計10と、従来の流量計とを比較すると、設定した何れの流量値においても、本発明の流量計10のスラスト荷重は、従来の流量計のスラスト荷重よりも小さい値になっている。このことから、整流器20に堰部80を形成することで、羽根車40にかかるスラスト荷重が低減されることが分かった。
【0033】
<実験2>
次に、筒体27の羽根車40側の開口部における流体の通過面積(流通面積)Bに対する堰部80で囲まれた部分における流通面積A(図12を参照)の比率A/Bによるスラスト荷重の低減効果の差異について調べるべく以下の実験を行った。なお、実験の手順は、比率A/Bを115%,125%及び140%に設定した点以外は、上記実験1と同じ手順である。このため説明を省略する。
【0034】
図7のグラフに示すように、設定した何れの流量値においても、比率A/Bが小さくなるに従って、スラスト荷重の値が小さくなっている。このことから、堰部80の筒体27の内側への突出量が大きくなり、堰部80で囲まれた部分の流通面積Aが小さくなるに従って、スラスト荷重の低減効果が大きくなることが分かる。
【0035】
<実験3>
次に本発明の流量計のOIML規格への適応性について調べるべく実験を行った。実験の手順は、以下の通りである。
▲1▼ 堰部80を有する整流器20を備えた本発明の流量計10と、堰部80を有していない従来の整流器を備えた流量計とに、予め設定した流量で通水し、各設定流量値における各流量計の計量値を求めた。
▲2▼ 設定流量毎に各流量計の器差を算出してグラフ(器差曲線)化した。
【0036】
ここで「器差」は、計量値をX、真実値をYとしたときに、次式によって求められる。
器差(%)=((X−Y)/Y)・100
【0037】
実験結果は図8に示されており、同図において、本発明の流量計10の器差曲線は破線で表され、従来の流量計の器差曲線は実線で表されている。
【0038】
図8に示すように、設定流量値(図8におけるQ1〜Q4)のほぼ全域に亘って、本発明の流量計10の器差ピークは、従来の流量計の器差ピークより小さくなっている。このことから、本発明の流量計は従来の流量計より精度がよいことが分かった。
【0039】
さらに、図8の太線で囲まれたOIML規格に基づいた器差許容範囲(設定流量値Q2〜Q3の間における器差が±5%以内、かつ、Q3〜Q4の間における器差が±2%以内)に着目すると、従来の流量計が小流量域でこの許容範囲から外れているのに対し、本発明の流量計10は、小流量域から大流量域に亘って全域でこの許容範囲に収まっている。これから、本発明の流量計10はOIML規格に適応しており、小流量域から大流量域に亘って高精度で測定が可能であることが分かった。
【0040】
<他の実施形態>
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(1)上記一実施形態では、堰部80が整流壁70の下端縁70Uよりも下側(上流側)に設けられていたが、中心整流体22の下端部22Uよりも下側の位置であれば、この位置に限るものではなく、例えば、図9に示すように、堰部100を整流壁70の下端縁70Uよりも上側の位置に設けてもよい。このような構成としても、上記一実施形態と同等の効果が得られる。
【0041】
(2)上記一実施形態では、堰部80が円環状をなしていたが、図10に示すように、円弧状の堰部110を所定の間隔で複数設けた構成でもよい。このような構成としても、上記一実施形態と同等の効果が得られる。
【0042】
(3)上記一実施形態では、堰部80の内周面が筒体27の軸線方向に平行であったが、図11に示す堰部120のように、上流側から下流側へ向かうに従って、内径が小さくなるようにテーパー状をなしていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る流量計の断面図
【図2】流量計本体の断面図
【図3】羽根車の斜視図
【図4】整流器と羽根車の断面図
【図5】整流器の斜視図
【図6】実験1の結果を示したグラフ
【図7】実験2の結果を示したグラフ
【図8】実験3の結果を示したグラフ
【図9】他の実施形態(1)に係る整流器の底面図
【図10】他の実施形態(2)に係る整流器の底面図
【図11】他の実施形態(3)における整流壁の側断面図
【図12】堰部で囲まれた部分の流通面積及び筒体の羽根車側の開放口における流通面積を表す概念図
【図13】従来の流量計の断面図
【図14】従来の整流器の断面図
【符号の説明】
10…羽根車式流量計
20…整流器
22…中心整流体
27…筒体
40…羽根車
80,100,110,120…堰部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an impeller-type flowmeter and an impeller-type flowmeter for arranging a rectifier adjacent to a lower surface of an impeller, flowing fluid from the rectifier to the impeller, and measuring a flow rate based on rotation of the impeller. Rectifier provided.
[0002]
[Prior art]
FIG. 13 shows a conventional impeller type flow meter, and FIG. 13 is an enlarged view of the rectifier 2 provided in the impeller type flow meter. As shown in FIG. 13, in this impeller flow meter, the support pin 7 stands upright from the upper surface of the center rectifier 3 provided in the rectifier 2, and the impeller 1 rotates around the support pin 7. . Here, the impeller 1 rotates by receiving a fluid from below. At this time, the impeller 1 slides upward and the upper end of the impeller 1 is pressed against the upper surface wall 6 and slides. Therefore, in the conventional impeller type flow meter, the auxiliary rectifying plate 4 is laid on the upper surface of the center rectifier 3 of the rectifier 2 as shown in FIG. To reduce the fluid pressure on the impeller 1 (for example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-9-145427 (paragraphs [0023] to [0028], FIG. 3)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, it is considered that the upward sliding of the impeller 1 affects the measurement performance. However, the above-mentioned conventional impeller type flow meter cannot satisfy the high measurement performance corresponding to the OIML (International Legal Metrology Organization) standard.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an impeller type flow meter and a rectifier capable of improving measurement accuracy compared to the related art.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A rectifier according to the invention of claim 1 made to achieve the above object is a rectifier arranged adjacent to a lower surface of an impeller among impeller flow meters that measure a flow rate based on rotation of the impeller. A tubular body that guides fluid to the impeller, a central rectifying body that is disposed near the impeller in the center of the cylindrical body and that supports the impeller, and that is inserted between the central rectifying body and the cylindrical body. It is characterized in that it comprises a plurality of rectifying walls provided and a weir portion projecting inward from a position below the central rectifying body on the inner surface of the cylindrical body and reducing the inner diameter of the cylindrical body.
[0007]
According to a second aspect of the invention, in the rectifier according to the first aspect, the area of a portion through which the fluid passes inside the weir portion is defined as A, and the portion of the cylindrical body through which the fluid passes through the open port on the impeller side. When the area is B, the ratio R obtained by R = A / B is 115 to 140%.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, in the rectifier according to the first or second aspect, the weir portion is a flat ring fitted inside the cylindrical body.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, in the rectifier according to any one of the first to third aspects, the plurality of rectifying walls are projected radially from the central rectifier, and the rectifying wall has a direction opposite to a rotation direction of the impeller. The facing surface is characterized in that an inclined surface is formed so that the straightening wall becomes thinner toward the end on the impeller side.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, in the rectifier according to any one of the first to fourth aspects, the inclined surface is formed on a part of the rectifying walls of the plurality of rectifying walls and the other part of the rectifying walls. Is provided with a movable wing at an end on the impeller side, and the movable wing is characterized in that it is configured to be tiltable back and forth in the rotation direction of the impeller.
[0011]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an impeller flow meter including the rectifier according to any one of the first to fifth aspects.
Function and effect of the present invention
When the impeller flow meter or the rectifier of the present invention is used, the fluid pressure on the impeller is appropriately suppressed by the weir portion, and the measurement accuracy can be improved as compared with the conventional impeller flow meter. Here, assuming that the area of the portion through which the fluid passes inside the weir portion is A, and the area of the portion of the cylinder through which the fluid passes at the open port on the impeller side is B, R = A / B , The ratio R is preferably 115 to 140% (the invention of claim 2). In addition, by forming the weir portion with a flat ring fitted inside the cylindrical body, the problem can be solved by an easy design change of fitting the ring to a conventional rectifier. 3 invention).
Furthermore, by forming an inclined surface that is inclined so that the rectifying wall becomes thinner toward the end on the impeller side, on the surface of the rectifying wall provided in the rectifier that faces in the direction opposite to the rotation direction of the impeller. The measurement accuracy can be further improved (the invention of claim 4). In addition, the inclined surface is formed on some of the rectifying walls, and movable wings are provided on the other rectifying walls at the end on the impeller side to improve measurement accuracy. Adjustment to make it possible.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The impeller flow meter 10 of the present invention (hereinafter, simply referred to as "flow meter 10") is obtained by assembling the flow meter main body 12 shown in FIG. 2 to an outer case 11 (see FIG. 1) attached in the middle of a water pipe. Become.
[0013]
In the outer case 11, an inlet 11A opened to the left and an outlet 11B opened to the right in FIG. 1 are formed, and a lower room 13 extending downward from the inlet 11A, An upper room 14 located above is provided. The upper room 14 and the lower room 13 communicate with each other in the up-down direction via the communication port 16. The flowmeter main body 12 is inserted and assembled into an upper surface opening 15 formed on the upper surface of the upper chamber 14, and the lower end of the flowmeter main body 12 is joined to the edge of the communication port 16.
[0014]
In the flow meter main body 12, reference numeral 50 in FIG. 2 denotes a cylindrical housing, and a pair of vertically arranged cylindrical portions 50A and 50B are connected by a plurality of ribs 52. The lower cylindrical portion 50B is opened up and down. The lower cylindrical portion 50B houses the blade 43 of the impeller 40, and the rectifier 20 is joined to the lower surface of the lower cylindrical portion 50B. ing. Then, as shown by the thick arrow in FIG. 1, the water flowing from the lower chamber 13 of the outer case 11 to the rectifier 20 and the lower cylindrical portion 50B in this order flows from the upper surface of the lower cylindrical portion 50B to between the ribs 52, 52. Pass through to the upper room 14 of the outer case 11 and to the outlet 11B.
[0015]
As shown in FIG. 2, a shaft receiving portion 53 hangs down from the lower surface of the upper cylindrical portion 50A so as to taper toward the center of the lower cylindrical portion 50B. A shaft 41 extending from the impeller 40 is housed.
[0016]
On the other hand, a meter unit 60 is mounted on the upper surface of the upper cylindrical portion 50A, and the meter unit 60 counts and displays the integrated flow rate of the water passing through the flow meter 10 in conjunction with the rotation of the impeller 40. When the upper lid 61 provided on the upper part of the meter unit 60 is opened, the flow rate display unit can be seen through the glass window 62.
[0017]
FIG. 3 shows only the impeller 40. As shown in the figure, the impeller 40 includes, for example, twelve blades 43 radially projecting from the outer peripheral surface of the cylindrical body 42. The upper edge 43A (downstream edge) of each blade 43 has a lower edge 43B (upstream edge) counterclockwise with respect to the upper edge 43A of each blade 43 when viewed from the downstream side in FIG. Prior to the surrounding direction, the entire blade 43 has a twisted shape. Thus, when water pressure is applied to the blade 43 from the upstream, the impeller 40 rotates so that the lower edge 43B of the blade 43 precedes. That is, the impeller 40 rotates counterclockwise as viewed from above.
[0018]
The shaft 41 rises vertically upward from the center of the bottom surface of the cylindrical body 42, and the space between the shaft 41 and the inner surface of the cylindrical body 42 is reinforced by a rib 46.
[0019]
As shown in FIG. 4, a cavity with an open lower end is formed in the core of the shaft 41, and a bearing 47 is attached to a position near the lower end in the hollow. Then, a support pin 21 provided in the rectifier 20 described later is inserted into the cavity from the lower end of the shaft 41, and the tip of the support pin 21 is abutted against the bearing 47.
[0020]
At the upper end of the shaft 41, one of the magnet couplings 44 is provided, and as shown in FIG. 2, the magnet coupling 44 is arranged to face the other magnet coupling 44 fixed to the gear 64 constituting the meter unit 60. Thereby, the rotation of the impeller 40 is transmitted as the rotation of the gear 64 of the meter unit 60.
[0021]
Further, a convex portion 48 is provided at the center of the upper end surface of the shaft 41, and a bearing member 49 is provided at a position of the meter unit 60 facing the convex portion 48 (FIG. 2). See).
[0022]
Now, as shown in FIG. 5, the rectifier 20 includes a central rectifier 22 according to the present invention in the center of the inside of a cylindrical cylinder 27, and for example, six rectifiers 22 from the central rectifier 22 toward the cylinder 27. The rectifying wall 70 has a structure extending radially.
[0023]
The cylindrical body 27 is opened up and down, and a slide ring 32 is attached to an upper end edge thereof. Specifically, elongated holes 35, 35 are formed at two places 180 ° apart from each other in the slide ring 32, and screws inserted into these elongated holes 35, 35 are screwed into the upper end of the cylindrical body 27. . By loosening the screw, the slide ring 32 can be turned on the cylinder 27, and the screw can be tightened at a desired position to fix the slide ring 32 to the cylinder 27. Further, lateral grooves 33, 33 that are open inward are formed at positions substantially 90 degrees apart from the long holes 35, 35.
[0024]
The central rectifier 22 is arranged at a position closer to the upper end (downstream end) of the cylindrical body 27. The center rectifier 22 has a dome shape that is open at the top surface and is rounded and tapered downward. The apex of the dome, that is, the lower end portion 22U of the central rectifier 22, reaches a substantially middle position in the axial direction of the cylindrical body 27, and the dome is provided with a shaft core portion 22A. A support pin 21 stands upward from the upper end of the shaft core portion 22A. The support pin 21 is inserted into the cavity of the shaft 41 as described above, and rotatably supports the impeller 40. Note that, for example, six ribs 26 extend radially from the shaft core portion 22A, and a rectifying wall 70 is formed on an extension of the ribs 26.
[0025]
The plurality of rectifying walls 70 are parallel to the axial direction of the cylindrical body 27 in the vertical direction. The lower end edge of the rectifying wall 70 is gradually inclined downward from the center rectifier 22 toward the cylindrical body 27, and the lower end edge 70 </ b> U of the rectifying wall 70 on the cylindrical body 27 side is aligned with the central rectifier 22. (See FIG. 4). As shown in FIG. 5, the movable wings 29 are provided on the two rectifying walls 70B opposed to each other among the plural (six) rectifying walls 70, and the movable wings 29 are provided on the remaining (four) rectifying walls 70A. Has an inclined surface 28.
[0026]
The rectifying wall 70B provided with the movable wing 29 has a concave portion 71 opened toward the impeller 40 in a portion near the cylindrical body 27. The movable wing 29 has a substantially rectangular flat plate shape corresponding to the recess 71 and is assembled in the recess 71. Specifically, a pin 34 inserted from the outer surface of the cylindrical body 27 is inserted into the lower end of the movable wing 29, and the movable wing 29 can be tilted about the pin 34. At the upper end of the movable wing 29, an emboss 30 is projected and engaged into the lateral grooves 33, 33 of the slide ring 32. Thus, the movable wings 29, 29 are symmetrically tilted with the rotation of the slide ring 32.
[0027]
The inclined surface 28 is formed on a surface of the flow regulating wall 70A that faces in a direction opposite to the rotation direction of the impeller 40 (the counterclockwise direction when viewed from above in FIG. 5). In the present embodiment, the inclined surface 28 is formed only on the impeller 40 side of the rectifying wall 70A, and portions other than the inclined surface 28 in the rectifying wall 70A are flat. The portion of the rectifying wall 70A on the impeller 40 side is configured such that the thickness of the rectifying wall 70A becomes gradually thinner toward the end near the impeller 40 due to the inclined surface 28.
[0028]
As shown in FIG. 4, the rectifier 20 is provided with a weir portion 80 that protrudes inward from a position below the central rectifier 22 on the inner surface of the cylindrical body 27. More specifically, the weir portion 80 is formed by fitting a flat ring to the cylindrical body 27 and fixing the ring to the lower end edge 70 </ b> U of the rectifying wall 70. Thereby, the weir portion 80 is disposed at a position upstream of the lower end portion 22 </ b> U of the central rectifier 22. The opening area of the cylindrical body 27 is reduced by the weir portion 80.
[0029]
Next, the operation of the present embodiment having the above configuration will be described.
As shown by the bold arrow in FIG. 1, the water flowing into the lower room 13 from the inlet 11A of the outer case 11 flows along the rectifying wall 70 (70A, 70B) of the rectifier 20 and flows to the impeller 40. Heading. Then, the impeller 40 receives the water guided by the flow regulating walls 70 (70 </ b> A, 70 </ b> B) with each blade 43 and rotates. The water that has passed through the impeller 40 flows out from between the ribs 52 of the cylindrical housing 50 to the side of the flowmeter main body 12, and flows toward the outlet 11 </ b> B through the upper chamber 14 of the outer case 11. The rotation of the impeller 40 is transmitted to the meter unit 60 via the magnet couplings 44, 44, and the flow rate of water is measured and displayed.
[0030]
<Experiment 1>
The following experiment was conducted in order to investigate the effect of the "weir section 80" according to the present invention. The experimental procedure is as follows.
{Circle around (1)} Water flows at a preset flow rate through the flow meter 10 of the present invention having the rectifier 20 having the weir portion 80 and the conventional flow meter having the rectifier not having the weir portion 80. The thrust load applied to the impeller of each flow meter at the set flow rate value was determined.
{Circle around (2)} The experimental results were graphed as shown in FIG.
[0031]
In addition, each flow meter is provided with a movable blade 29, and in this experiment, each movable blade 29 is set substantially vertical.
[0032]
Comparing the flow meter 10 of the present invention with the conventional flow meter based on the graph of FIG. 6, the thrust load of the flow meter 10 of the present invention is equal to the thrust load of the conventional flow meter at any set flow rate value. It is a smaller value. From this, it was found that forming the weir portion 80 in the rectifier 20 reduced the thrust load applied to the impeller 40.
[0033]
<Experiment 2>
Next, the thrust based on the ratio A / B of the ratio of the flow area A (see FIG. 12) of the portion surrounded by the weir portion 80 to the flow area (flow area) B of the fluid at the opening of the cylindrical body 27 on the impeller 40 side. The following experiment was conducted to examine the difference in load reduction effect. The procedure of the experiment is the same as that of Experiment 1 except that the ratio A / B was set to 115%, 125%, and 140%. Therefore, the description is omitted.
[0034]
As shown in the graph of FIG. 7, at any set flow rate value, the value of the thrust load decreases as the ratio A / B decreases. From this, it is understood that the effect of reducing the thrust load increases as the amount of protrusion of the weir 80 toward the inside of the cylindrical body 27 increases and the flow area A of the portion surrounded by the weir 80 decreases.
[0035]
<Experiment 3>
Next, an experiment was conducted to examine the adaptability of the flow meter of the present invention to the OIML standard. The experimental procedure is as follows.
{Circle around (1)} Water is passed at a preset flow rate between the flow meter 10 of the present invention having the rectifier 20 having the weir portion 80 and the flow meter having the conventional rectifier having no weir portion 80, and The measured value of each flow meter at the set flow rate value was obtained.
{Circle around (2)} The instrumental difference of each flow meter was calculated for each set flow rate and graphed (instrumental difference curve).
[0036]
Here, “instrument difference” is obtained by the following equation, where X is the weighing value and Y is the true value.
Instrumental difference (%) = ((X−Y) / Y) · 100
[0037]
The experimental result is shown in FIG. 8, in which the instrument curve of the flow meter 10 of the present invention is represented by a broken line, and the instrument curve of the conventional flow meter is represented by a solid line.
[0038]
As shown in FIG. 8, the instrumental difference peak of the flow meter 10 of the present invention is smaller than the instrumental difference peak of the conventional flow meter over almost the entire set flow rate value (Q1 to Q4 in FIG. 8). . From this, it was found that the flow meter of the present invention had better accuracy than the conventional flow meter.
[0039]
Further, the instrumental error tolerance range based on the OIML standard enclosed by the thick line in FIG. 8 (the instrumental error between the set flow rate values Q2 and Q3 is within ± 5%, and the instrumental error between the set flow rate values Q3 and Q4 is ± 2 %), The conventional flow meter is out of the allowable range in the small flow rate range, whereas the flow meter 10 of the present invention is in the allowable range in the entire range from the small flow rate range to the large flow rate range. It fits in. From this, it has been found that the flow meter 10 of the present invention conforms to the OIML standard and can measure with high accuracy from a small flow rate range to a large flow rate range.
[0040]
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention, and furthermore, various embodiments may be made without departing from the spirit of the present invention. It can be changed and implemented.
(1) In the above-described embodiment, the weir portion 80 is provided below (upstream) the lower end edge 70U of the rectifying wall 70, but at a position lower than the lower end portion 22U of the central rectifier 22. If so, the position is not limited to this position. For example, as shown in FIG. 9, the weir portion 100 may be provided at a position above the lower end edge 70U of the rectifying wall 70. Even with such a configuration, an effect equivalent to that of the above-described embodiment can be obtained.
[0041]
(2) In the above-described embodiment, the weir portion 80 has an annular shape. However, as shown in FIG. 10, a configuration in which a plurality of arc-shaped weir portions 110 are provided at predetermined intervals may be employed. Even with such a configuration, an effect equivalent to that of the above-described embodiment can be obtained.
[0042]
(3) In the above embodiment, the inner peripheral surface of the weir portion 80 is parallel to the axial direction of the cylindrical body 27. However, as in the weir portion 120 shown in FIG. It may be tapered so that the inside diameter is small.
[Brief description of the drawings]
1 is a sectional view of a flow meter according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a sectional view of a flow meter main body; FIG. 3 is a perspective view of an impeller; FIG. 4 is a sectional view of a rectifier and an impeller; FIG. 6 is a graph showing the results of experiment 1 FIG. 7 is a graph showing the results of experiment 2 FIG. 8 is a graph showing the results of experiment 3 FIG. 9 is another embodiment ( FIG. 10 is a bottom view of a rectifier according to another embodiment (2). FIG. 11 is a side sectional view of a rectifier wall according to another embodiment (3). FIG. 13 is a conceptual diagram showing the flow area of the enclosed portion and the flow area at the opening of the cylindrical body on the impeller side. FIG. 13 is a cross-sectional view of a conventional flow meter. FIG. 14 is a cross-sectional view of a conventional rectifier.
10 impeller flow meter 20 rectifier 22 central rectifier 27 cylindrical body 40 impellers 80, 100, 110, 120 dam

Claims (6)

羽根車の回転に基づいて流量を測定する羽根車式流量計のうち前記羽根車の下面に隣接配置される整流器であって、
前記羽根車に流体を案内する筒体と、その筒体の中心部のうち前記羽根車寄りに配置されかつ前記羽根車を軸支する中心整流体と、前記中心整流体と前記筒体との間に差し渡された複数の整流壁と、前記筒体の内面のうち前記中心整流体より下側位置から内側に張り出して前記筒体の内径を縮径する堰部とを備えてなることを特徴とする整流器。
A rectifier arranged adjacent to the lower surface of the impeller among the impeller flow meters that measure the flow rate based on the rotation of the impeller,
A cylindrical body that guides fluid to the impeller, a central rectifier that is disposed near the impeller and that supports the impeller in a central portion of the cylindrical body, and a central rectifier and the cylindrical body A plurality of rectifying walls interposed therebetween, and a weir portion that protrudes inward from a position below the central rectifying body on the inner surface of the cylindrical body and reduces the inner diameter of the cylindrical body. Rectifier characterized.
前記堰部の内側で流体が通過する部分の面積をAとし、前記筒体のうち、前記羽根車側の開放口における流体が通過する部分の面積をBとした場合に、
R=A/B
で求められる比率Rを、115〜140%としたことを特徴とする請求項1に記載の整流器。
When the area of the portion through which the fluid passes inside the weir portion is A, and the area of the portion through which the fluid passes at the open port on the impeller side of the cylindrical body is B,
R = A / B
The rectifier according to claim 1, wherein the ratio R obtained in the step (1) is 115 to 140%.
前記堰部は、前記筒体の内側に嵌合された平板状のリングであることを特徴とする請求項1又は2に記載の整流器。The rectifier according to claim 1, wherein the weir is a flat ring fitted inside the cylindrical body. 前記複数の整流壁は、前記中心整流体から放射状に張り出され、
前記整流壁のうち前記羽根車の回転方向と反対方向を向いた面には、前記羽根車側の端部に向かうに従って前記整流壁が薄肉となるように傾斜した傾斜面が形成されたことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の整流器。
The plurality of straightening walls are radially extended from the central straightening body,
On the surface of the flow regulating wall facing in the direction opposite to the rotation direction of the impeller, an inclined surface that is inclined so that the flow regulating wall becomes thinner toward an end on the impeller side is formed. The rectifier according to any one of claims 1 to 3, wherein:
前記傾斜面は、前記複数の整流壁のうちの一部の整流壁に形成されると共に、他の一部の整流壁には前記羽根車側の端部に可動翼が設けられ、前記可動翼は、前記羽根車の回転方向の前後に傾動可能に構成されたことを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の整流器。The inclined surface is formed on a part of the rectifying walls of the plurality of rectifying walls, and a movable wing is provided on an end of the other rectifying wall on the impeller side; The rectifier according to any one of claims 1 to 4, wherein the rectifier is configured to be capable of tilting back and forth in the rotation direction of the impeller. 上記請求項1乃至5の何れかに記載の整流器を備えたことを特徴とする羽根車式流量計。An impeller type flow meter comprising the rectifier according to any one of claims 1 to 5.
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