JP2023007390A - Rotary piston type flowmeter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、揺動するロータを回転自在に軸支する偏心軸受けを搭載したロータリーピストン型流量計に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rotary piston flowmeter equipped with an eccentric bearing that rotatably supports an oscillating rotor.
従来のロータリーピストン型流量計は、特許文献1に示すように、上部に液体の流入口および吐出口を備えた略有底筒状の計量室と、この計量室内に偏心回転可能に配置されたロータとを備える。前記計量室は、その底部中央に成形された環状隔壁と、この環状隔壁および計量室の内壁を連結し前記流入口および吐出口を仕切るよう配された壁板とを備える。また、前記ロータは、その回転中心となる中心軸と、前記隔板に挿通可能に成形された切欠き部とを備えて成り、前記中心軸が環状隔壁内に配置される一方、前記切欠き部が前記隔板に嵌め込まれ配置されている。さらに、前記環状隔壁は、小径の外周壁と、大径の内周壁とを備えており、この外径壁および内径壁にロータの中心軸を対向にガイドして成る。
As shown in
これにより、従来のロータリーピストン型流量計は、流入口から計量室内へ流入する液体によって前記ロータが押圧されるので、当該ロータは計量室の内壁に沿うよう偏心回転し、この流体を流入口から吐出口へ順次送り出すことができる。よって、従来のロータリーピストン型流量計は、ロータの1偏心回転当たりの液体の吐出量に基づいて流量を計測することができる。また、このロータの偏心回転時において、前記外周壁および内周壁に挟まれるように支持された前記中心軸が環状隔壁に沿って公転するとともに、前記隔板に係合する前記切欠き部が隔板に沿って往復摺動する。よって、ロータは、計量室内の内壁を沿って不規則に偏心回転し、流入口から計量室内に流入した液体を順次吐出口へと送り出すという特徴がある。 As a result, in the conventional rotary piston type flow meter, the rotor is pressed by the liquid flowing into the measuring chamber from the inlet, so that the rotor rotates eccentrically along the inner wall of the measuring chamber, and the fluid flows from the inlet. They can be delivered sequentially to the ejection port. Therefore, the conventional rotary piston flowmeter can measure the flow rate based on the amount of liquid discharged per eccentric rotation of the rotor. Further, when the rotor rotates eccentrically, the center shaft supported so as to be sandwiched between the outer and inner peripheral walls revolves along the annular partition wall, and the notch portion that engages with the partition plate is a partition member. It slides back and forth along the plate. Therefore, the rotor irregularly rotates eccentrically along the inner wall of the measuring chamber, and is characterized in that the liquid that has flowed into the measuring chamber from the inflow port is sent out sequentially to the discharge port.
この従来のロータリーピストン型流量計は、上述の通り、環状隔壁の外周壁および内周壁に前記ロータの中心軸を挟み込み対向する2箇所を線接触させて軸支するので、中心軸の周方向の大半は軸支されない。これにより、計量室内に流入する液体がロータを押圧するため、中心軸が前記外周壁および内周壁に接触しない方向へ傾き易く、当該ロータが水平な姿勢を保てず傾くことがある。このロータの傾きは、ロータの回転抵抗を増加させたり、ロータと計量室の内壁とのクリアランスを変化させたりすることになり、計量室内での液体のリーク量が増大に繋がる。よって、従来のロータリーピストン型流量計は、正確な流量計測を行い難いという問題があった。 As described above, in this conventional rotary piston type flow meter, the central axis of the rotor is sandwiched between the outer and inner peripheral walls of the annular partition wall, and the opposing two points are in line contact and axially supported. Most are not pivoted. As a result, the liquid flowing into the measuring chamber presses the rotor, so that the central axis tends to tilt in a direction in which it does not contact the outer and inner peripheral walls, and the rotor may tilt without maintaining a horizontal posture. This inclination of the rotor increases the rotational resistance of the rotor and changes the clearance between the rotor and the inner wall of the measuring chamber, leading to an increase in the amount of liquid leaking from the measuring chamber. Therefore, the conventional rotary piston type flow meter has a problem that it is difficult to perform accurate flow measurement.
この問題を解決するロータリーピストン型流量計は、特許文献2に開示されている。この特許文献2に開示の従来のロータリーピストン型流量計は、環状隔壁内に回転自在に配された偏心軸受けを備えて成り、この偏心軸受けは、ロータの中心軸を軸支可能かつ、中心軸から径方向に所定の距離を空けて配された貫通穴を備えて成る。
A rotary piston type flow meter that solves this problem is disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-200322. The conventional rotary piston type flowmeter disclosed in this
このように構成された特許文献2に開示の従来のロータリーピストン型流量計は、貫通穴が中心軸の軸回りを覆う構成のため、ロータが傾き難いという特徴がある。
The conventional rotary piston type flowmeter disclosed in
しかしながら、特許文献2に開示の従来のロータリーピストン型流量計は、ロータの不規則な偏心回転の際、中心軸および貫通穴が相対的に回転するので、当該相対回転により生じる摩耗粉が中心軸を軸周りに覆う貫通穴から抜け出し難く、中心軸と貫通穴との軸周りの隙間に滞留し続け易いという問題があった。この摩耗粉は、長期間流量計測がなされずに動きなくその場に滞留し続けると、時間経過に伴って生じる錆などに結合して固着することもあった。よって、従来のロータリーピストン型流量計は、長期間使用されない場合、相対回転しなければならない中心軸と貫通穴とが摩耗粉により固着し易いので、再び使用されるときにロータが円滑に回転し難いという問題もあった。
However, in the conventional rotary piston flowmeter disclosed in
また、従来のロータリーピストン型流量計は、微少の液体を計測する場合、計量室の体積を小さく設定し、ロータが計量室内を1回転する際の液体の吐出量を少なくしなければならない。したがって、微少流量に対応するロータリーピストン型流量計は、ロータの外径、環状隔壁の内径を小径にしなければならないが、ロータの中心軸の外径は、これらロータの外径および環状隔壁の内径の縮径率に比べて強度的な問題から小径に設定できない。このため、微少流量に対応した従来のロータリーピストン型流量計は、特許文献1のような偏心軸受けを備えない構造となってしまい、偏心軸受けを配置することができず、上述したようにロータが傾き易く、流体の圧力が弱い微少流量を正確に計測し難いという問題もあった。さらに、偏心軸受けを搭載しない従来のロータリーピストン型流量計は、ロータの傾きを生じ易いため、ロータや計量室の摩耗が促進し易く短寿命であるという問題もあった。
In addition, when measuring a very small amount of liquid, the conventional rotary piston flowmeter must set the volume of the measuring chamber small to reduce the amount of liquid discharged when the rotor rotates once inside the measuring chamber. Therefore, a rotary piston type flowmeter for very small flow rates must have a small outer diameter of the rotor and an inner diameter of the annular partition. It cannot be set to a small diameter due to strength problems compared to the diameter reduction rate of . For this reason, conventional rotary piston type flowmeters for very small flow rates have a structure that does not include an eccentric bearing as disclosed in
本発明は、ロータと偏心軸受けとの相対回転により生じた摩耗粉を計量室内に滞留させ難く、かつ正確な流量計測を可能にすることを目的としており、液体の流入口および吐出口を備えた有底筒状の計量室と、この計量室を偏心回転自在なロータとを備えたロータリーピストン型流量計において、前記計量室は、その底部中央に環状隔壁を成形されて成り、前記環状隔壁は、その内側に回転自在に配された偏心軸受けを備え、前記偏心軸受けは、その回転中心から所定距離空け軸方向に延びて成形された偏心軸支部を備えて成り、前記偏心軸支部は、前記ロータの中心軸を軸支して成り、その内壁が前記環状隔壁の内壁と連通する連通部を備えて成ることを特徴とする。なお、前記連通部は、前記偏心軸受けの外周を軸方向に切欠いた切欠き溝で構成されてもよく、前記偏心軸受けの外周に複数点在する連通穴を備えてもよい。また、前記ロータの中心軸は、前記環状隔壁との距離を前記偏心軸受けの外周との距離よりも接近するよう構成されて成ることが好ましい。さらに、前記偏心軸支部は、前記ロータの中心軸の周方向を常時2箇所以上軸支して成ることが好ましく、前記偏心軸受けを軸方向に貫通してもよい。また、前記計量室は、前記流入口および吐出口を仕切る壁板を備え、前記壁板は、前記計量室の内壁および前記環状隔壁を連結して成り、前記ロータは、前記壁板を挿通可能な切欠き部を備えて成ってもよい。 SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to make it difficult for abrasion powder generated by the relative rotation of a rotor and an eccentric bearing to stay in a measuring chamber and to enable accurate flow rate measurement. In a rotary piston type flow meter comprising a bottomed cylindrical measuring chamber and a rotor capable of eccentrically rotating the measuring chamber, the measuring chamber is formed with an annular partition formed in the center of the bottom thereof, and the annular partition is , an eccentric bearing rotatably disposed inside thereof, said eccentric bearing comprising an eccentric shaft support portion formed to extend in the axial direction at a predetermined distance from the center of rotation thereof, said eccentric shaft support portion It is characterized in that it supports the central axis of the rotor, and has a communicating portion whose inner wall communicates with the inner wall of the annular partition. In addition, the communication portion may be configured by a notch groove obtained by cutting the outer circumference of the eccentric bearing in the axial direction, or may include a plurality of communication holes scattered about the outer circumference of the eccentric bearing. Further, it is preferable that the central axis of the rotor is configured to be closer to the annular partition wall than to the outer circumference of the eccentric bearing. Furthermore, it is preferable that the eccentric shaft supporting portion always supports the central axis of the rotor at two or more locations in the circumferential direction, and may pass through the eccentric bearing in the axial direction. The measuring chamber includes a wall plate that partitions the inlet and the outlet, the wall plate connecting the inner wall of the measuring chamber and the annular partition, and the rotor being able to pass through the wall plate. may be provided with a notch.
本発明に係るロータリーピストン型流量計は、前記ロータの中心軸を軸支する前記偏心軸支部の内壁に前記環状隔壁と連通する連通部が成形されるので、ロータと偏心軸受けとの相対回転により発生する摩耗粉を中心軸の周方向から排出できる。よって、本発明に係るロータリーピストン型流量計は、計量室内に当該摩耗粉を留め難く、小径の計量室を構成し微少流量の計測を可能にできるという利点がある。また、本発明に係るロータリーピストン型流量計は、前記偏心軸受けの外周を軸方向に切欠き成形されている切欠き溝や当該偏心軸受けの外周に点在する連通穴を備えるので、摩耗粉を偏心軸受けから排出し易いという利点もある。さらに、本発明に係るロータリーピストン型流量計は、偏心軸支部に収める中心軸を環状隔壁と接するように偏心軸受けの外周よりも接近させて配置しているので、偏心軸受けを小径にできる。したがって、偏心軸受けの回転抵抗を低減できるという利点もある。また、本発明に係るロータリーピストン型流量計は、偏心軸支部をロータの中心軸の周方向を常時2箇所以上軸支しているので、相対回転する中心軸と偏心軸支部との回転抵抗を低減でき、ロータの傾きも防止できるという利点もある。さらに、偏心軸支部は、偏心軸受けを軸方向に貫通しているので、前記摩耗粉を偏心軸受けの周方向のみならず軸方向からも排出できるという利点もある。また、本発明に係るロータリーピストン型流量計は、液体の流入口および吐出口を仕切る壁板を備え、この壁板に挿通可能な切欠き部をロータに成形しているので、偏心回転するロータの回転速度を回転角度に応じて不規則にする。これにより、流入口から流入した液体に付与する力を回転角度に応じて不規則に付与できるので、ロータの回転を円滑にできるという利点もある。 In the rotary piston type flow meter according to the present invention, since a communication portion communicating with the annular partition is formed on the inner wall of the eccentric shaft support portion that supports the central axis of the rotor, relative rotation between the rotor and the eccentric bearing Generated abrasion powder can be discharged from the circumferential direction of the center shaft. Therefore, the rotary piston type flowmeter according to the present invention has the advantage that it is difficult for the abrasion powder to remain in the measuring chamber, and a small-diameter measuring chamber can be configured to enable measurement of minute flow rates. Further, the rotary piston type flow meter according to the present invention is provided with notched grooves formed by notching the outer circumference of the eccentric bearing in the axial direction and communicating holes scattered around the outer circumference of the eccentric bearing, so that abrasion powder can be removed. There is also the advantage that it is easy to discharge from the eccentric bearing. Furthermore, in the rotary piston type flowmeter according to the present invention, the central shaft housed in the eccentric shaft support is arranged closer than the outer circumference of the eccentric bearing so as to be in contact with the annular partition wall, so the diameter of the eccentric bearing can be reduced. Therefore, there is also the advantage that the rotational resistance of the eccentric bearing can be reduced. In addition, in the rotary piston type flowmeter according to the present invention, the eccentric shaft support is always supported at two or more points in the circumferential direction of the central axis of the rotor, so that the rotational resistance between the relatively rotating central shaft and the eccentric shaft support is reduced. There is also the advantage that it can be reduced and the tilting of the rotor can also be prevented. Furthermore, since the eccentric shaft support extends through the eccentric bearing in the axial direction, there is the advantage that the abrasion powder can be discharged not only in the circumferential direction of the eccentric bearing but also in the axial direction. Further, the rotary piston type flow meter according to the present invention is provided with a wall plate that partitions the liquid inlet and outlet, and the rotor is formed with a notch portion that can be inserted into the wall plate. The rotation speed of is made irregular according to the rotation angle. As a result, the force to be applied to the liquid that has flowed in from the inlet can be applied irregularly according to the rotation angle, so there is also the advantage that the rotor can be rotated smoothly.
本発明に係るロータリーピストン型流量計を図1ないし図4に基づいて説明する。本発明に係るロータリーピストン型流量計1は、液体の流入口3cおよび吐出口3bを備えた有底筒状の計量室2と、この計量室2の内壁2aに沿って偏心回転自在なロータ5とを備えて成る。
A rotary piston type flow meter according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. A rotary
前記計量室2は、図1および図2(a),(b)、図3(a),(b)に示すように、その底部中央に成形された環状隔壁2bと、前記流入口3cおよび吐出口3bを仕切る壁板2cとを備えて成る。また、前記環状隔壁2bは、その内側に回転自在に配された偏心軸受け6を備える一方、前記壁板2cは、前記計量室2の内壁2aおよび前記環状隔壁2bを連結して成る。この環状隔壁2bは、計量室2の内壁2aよりも小径に成形されている。前記流入口3cは、図1に示すように、上流から供給される液体を通過可能な供入管4bに接続され計量室2の上部に配置されて成る一方、前記吐出口3bは、前記流入口3cと並ぶように計量室の上部に配され計量室2から排出される液体を通過可能な排出管4aに接続されている。
As shown in FIGS. 1, 2(a), (b), and 3(a), (b), the
前記ロータ5は、図1および図2(a),(b)、図3(a),(b)に示すように、その回転中心に成形された中心軸5aと、前記壁板2cを挿通可能な切欠き部6bとを備えて成る。また、前記ロータ5は、前記中心軸5aと一体に成形されており、硬質の樹脂材から成る。
As shown in FIGS. 1, 2(a), (b), and 3(a), (b), the
前記偏心軸受け6は、図1および図4(a),(b)に示すように、その回転中心から所定距離空けて偏心させ軸方向へ延びる偏心軸支部6aを備えて成る。
As shown in FIGS. 1 and 4(a) and (b), the
前記偏心軸支部6aは、軸方向へ貫通するよう成形されており、前記ロータ5の中心軸5aを回転自在に軸支可能に成形されている。また、前記偏心軸支部6aは、前記ロータ5の中心軸5aの外周を覆うように周方向にガイドして面接触可能に軸支して成る。なお、この面接触による軸支だけでなく、前記中心軸5aを常時2箇所以上当接させて軸支可能に構成することで、前記中心軸5aがその軸線に対して傾き難いという効果を得られる。また、前記偏心軸支部6aは、その軸方向寸法が前記ロータ5の中心軸5aの直径の2倍以上に設定されており、中心軸5aの傾きを抑制可能に構成されている。さらに、前記偏心軸支部6aは、その内壁が前記環状隔壁2bの内壁2aと連通するよう形成された連通部を備えて成る。
The eccentric
前記連通部は、図4(a)に示すような偏心軸受け6の外周および偏心軸支部6aの内壁を軸方向へ切欠いた略U字形状を成す切欠き溝6cであったり、図示しない略コ字形状であったりしてもよい。また、前記切欠き溝6cは、図4(a)に示すように中心軸5aの直径よりも小さな幅寸法であってもよく、逆に中心軸5aの直径よりも大きな幅寸法であってもよい。
The communicating portion may be a substantially
また、前記連通部は、図4(b)に示すような偏心軸受け6の外周および偏心軸支部6aの内壁を部分的に連通させて成る連通穴6dとしてもよい。前記連通穴6dは、切欠き溝6cのように軸方向に連通する形状ではなく、図4(b)に示すような偏心軸受け6の外周面に複数個点在するよう配置されてもよい。このように、前記連通穴6dのみ配置し、前記切欠き溝6cを配置しないものであれば、前記ロータ5の中心軸5aを軸回りに覆いつつ軸支できる。
The communication portion may be a
このように、前記偏心軸支部6aには、前記連通部が配されているので、前記中心軸5aと当該偏心軸支部6aの内径との当接により生じる摩耗粉を当該連通部から排出できる。
In this way, since the eccentric
上述した本発明に係るロータリーピストン型流量計1の作用について以下説明する。本発明に係るロータリーピストン型流量計1は、給入管4b、流入口3cを通過して計量室2内へ流入した液体にロータ5が押圧されるので、図2(a)および図2(b)に示すように、前記ロータ5が計量室2の内壁2aに沿うよう反時計方向へ偏心回転を始める。この時、前記ロータ5は、前記壁板2cに切欠き部6bを係合させているので、前記中心軸5aが前記偏心軸受け6に対して9時の位置から12時の位置へ90度旋回するだけでなく、当該ロータ5が壁板2cに沿って上方へ向かうよう摺動する。このように本発明に係るロータリーピストン型流量計1は、ロータ5を不規則な偏心回転により計量室2内へ流入した液体を順次反時計方向へ繰り出している。
The operation of the rotary
続いて、前記ロータ5は、図3(a)および図3(b)に示すように、前記中心軸5aを偏心軸受け6に対して3時の位置、6時の位置へと順に旋回させつつ、壁板2cに沿って下方へ向かうよう摺動する。このように、ロータ5が図2(a),(b)および図3(a),(b)の順で反時計方向へ不規則な偏心回転を行って計量室2内から液体を前記吐出口3b、前記排水管4aへ送り出す。
Subsequently, as shown in FIGS. 3(a) and 3(b), the
なお、本発明に係るロータリーピストン型流量計1は、このロータ5の不規則な1偏心回転当たりに吐出する液体の吐出量を設定吐出量として予め記憶し、当該ロータ5の回転数をカウントして測定回転数として記憶する。また、本発明に係るロータリーピストン型流量計は、前記測定回転数と設定吐出量とに基づいて液体の流量を演算し表示して成る。
The rotary
このように、ロータ5が計量室2内を不規則に偏心回転する際、前記中心軸5aおよびこれを軸支する偏心軸支部6aが相対的に回転するので、この中心軸5aおよび偏心軸支部6aの内壁との接触による摩耗粉を生じことがあるが、本発明に係るロータリーピストン型流量計1は、連通部から当該摩耗粉を排出し易い。よって、従来に比べて円滑なロータ5の回転を可能にする。しかも、ロータ5の傾きを防止する偏心軸受け6を具備しているので、ロータ5の傾きも防止でき、液体の微少流量を高い精度で計測できる。
As described above, when the
また、本実施形態に係るロータリーピストン型流量計1は、図2および図3に示すように前記偏心軸受け6の偏心軸支部6aの径方向寸法が前記ロータ5の中心軸5aの直径より短く設定されており、偏心軸受け6の外側側面より径方向外側に前記中心軸5aが突き出るとともにこの突き出た中心軸5aを当該切欠き溝6cの溝壁面と環状隔壁2bとで挟み保持するように設定されている。このため、偏心軸受け6は、中心軸5aを径方向外側から支持する必要がなく、従来の偏心軸支部が中心軸の全周に渡って覆う構成の偏心軸受けに比してその直径を小さく設計できる。そして、このように偏心軸受け6の直径を小さく設計した際、偏心軸受け6を内包する環状隔壁2bおよび計量室2等の流量計全体の大きさも連動して小さく設計することが可能となる。つまり偏心軸受け6が上述の構成であるとき、ロータリーピストン型流量計1は、微少流量測定用の小型流量計として設計されていても良く、偏心軸受け6が中心軸5aを保持しているため、正確な微少流量測定が可能となる。
2 and 3, the radial dimension of the eccentric
なお、本発明に係るロータリーピストン型流量計1は、前記切欠き溝6cおよび連通穴6dの両方を具備してもよく、これにより、摩耗粉の排出をより効率的に行える。また、本発明に係るロータリーピストン型流量計1は、水、油、各種薬液の流量計測が可能であり、これら液体の種類に合わせて前記設定吐出量を予め設定することで、様々な液体の流量を計測可能にする。さらに、本発明に係るロータリーピストン型流量計1は、予め記憶した前記設定吐出量とロータ5の回転数とに基づき液体の流量を演算する構成であるが、これに限定されるものではなく、ロータ5の回転に伴って回転する歯車を複数噛み合わせて構成し液体の種類に応じて歯車を交換して流量表示を調整可能な構成としてもよい。また、前記液体の流入方向およびロータ5の偏心回転方向は、上述の実施形態と逆方向であってもよい。
The rotary
1 … ロータリーピストン型流量計
2 … 計量室
2b… 環状隔壁
5 … ロータ
5a… 中心軸
6 … 偏心軸受け
6a… 偏心軸支部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記計量室は、その底部中央に環状隔壁を成形されて成り、
前記環状隔壁は、その内側に回転自在に配された偏心軸受けを備え、
前記偏心軸受けは、その回転中心から所定距離空け軸方向に延びて成形された偏心軸支部を備えて成り、
前記偏心軸支部は、前記ロータの中心軸を軸支して成り、その内壁が前記環状隔壁の内壁と連通する連通部を備えて成ることを特徴とするロータリーピストン型流量計。 A rotary piston type flowmeter comprising a bottomed cylindrical measuring chamber having a liquid inlet and a liquid outlet, and a rotor capable of eccentrically rotating the measuring chamber,
The weighing chamber has an annular partition formed in the center of its bottom,
The annular partition is provided with an eccentric bearing rotatably arranged inside thereof,
The eccentric bearing comprises an eccentric shaft support part formed to extend in the axial direction at a predetermined distance from the center of rotation,
A rotary piston type flowmeter, wherein the eccentric shaft support portion supports the central axis of the rotor, and the inner wall of the eccentric shaft support portion includes a communication portion that communicates with the inner wall of the annular bulkhead.
前記壁板は、前記計量室の内壁および前記環状隔壁を連結して成り、
前記ロータは、前記壁板を挿通可能な切欠き部を備えて成ることを特徴とする請求項1ないし請求項6の何れかに記載のロータリーピストン型流量計。
The measuring chamber includes a wall plate that partitions the inlet and the outlet,
The wall plate is formed by connecting the inner wall of the weighing chamber and the annular partition,
7. A rotary piston flowmeter according to claim 1, wherein said rotor has a notch through which said wall plate can be inserted.
Applications Claiming Priority (2)
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JP2021108235 | 2021-06-30 |
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2022
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