JP3034833B2 - 渦流センサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、測定管内の流れ方
向に流れる流体の流速若しくは容積流過量(Volumendurc
hfluss)の測定のための渦流センサであって、測定管の
直径線上に配置されたせき止め部材を備えており、せき
止め部材がカルマン渦の形成のために用いられる形式の
ものに関する。
向に流れる流体の流速若しくは容積流過量(Volumendurc
hfluss)の測定のための渦流センサであって、測定管の
直径線上に配置されたせき止め部材を備えており、せき
止め部材がカルマン渦の形成のために用いられる形式の
ものに関する。
【０００２】このような渦流センサの運転に際しては、
周知のようにせき止め部材の下流にカルマン渦列が生
じ、カルマン渦列の圧力変化が渦流検出エレメントによ
って電気的な信号に変換され、信号の周波数が容積流過
量に比例している。
周知のようにせき止め部材の下流にカルマン渦列が生
じ、カルマン渦列の圧力変化が渦流検出エレメントによ
って電気的な信号に変換され、信号の周波数が容積流過
量に比例している。
【０００３】
【従来の技術】イギリス国特許Ａ１４８３８１８号明細
書には、測定管内の流れ方向に流れる流体の流速若しく
は容積流過量の測定のための渦流センサを記載してあ
り、 −測定管の直径に沿って配置されたせき止め部材を備え
ており、せき止め部材がカルマン渦の形成のために用い
られ、かつ −カルマン渦によって生ぜしめられた圧力変化に応動す
る渦流検出エレメントを備えており、渦流検出エレメン
トがせき止め部材の下流側で測定管の壁側の開口内に差
し込まれて、該開口を周壁面に向かって密閉していて、
直径よりも短くなっている。
書には、測定管内の流れ方向に流れる流体の流速若しく
は容積流過量の測定のための渦流センサを記載してあ
り、 −測定管の直径に沿って配置されたせき止め部材を備え
ており、せき止め部材がカルマン渦の形成のために用い
られ、かつ −カルマン渦によって生ぜしめられた圧力変化に応動す
る渦流検出エレメントを備えており、渦流検出エレメン
トがせき止め部材の下流側で測定管の壁側の開口内に差
し込まれて、該開口を周壁面に向かって密閉していて、
直径よりも短くなっている。
【０００４】米国特許Ａ４７１６７７０号明細書には、
測定管内の流れ方向に流れる流体の流速及び／又は容積
流過量の測定のための渦流センサを記載してあり、 −測定管の直径に沿って配置されかつ各端部で測定管に
結合されたせき止め部材を備えており、せき止め部材が
カルマン渦の形成のために用いられ、直径の方向にしか
も測定管を通って延びる１つの主要孔及び主要孔と流体
とを接続する少なくとも１つの補助孔を有しており、 −カルマン渦によって生ぜしめられた圧力変化に応動す
る容量形の渦流検出エレメントを備えており、渦流検出
エレメントが主要孔内に差し込まれて、測定管の周壁面
を流体に対して密閉しており、 −端部側を閉じられて第１の電極として用いられるたわ
み可能な外側の検出スリーブを設けてあり、 −前記検出スリーブ内に配置されたたわみ可能な内側の
検出スリーブを設けてあり、該検出スリーブが第２の少
なくとも１つの電極を有している。
測定管内の流れ方向に流れる流体の流速及び／又は容積
流過量の測定のための渦流センサを記載してあり、 −測定管の直径に沿って配置されかつ各端部で測定管に
結合されたせき止め部材を備えており、せき止め部材が
カルマン渦の形成のために用いられ、直径の方向にしか
も測定管を通って延びる１つの主要孔及び主要孔と流体
とを接続する少なくとも１つの補助孔を有しており、 −カルマン渦によって生ぜしめられた圧力変化に応動す
る容量形の渦流検出エレメントを備えており、渦流検出
エレメントが主要孔内に差し込まれて、測定管の周壁面
を流体に対して密閉しており、 −端部側を閉じられて第１の電極として用いられるたわ
み可能な外側の検出スリーブを設けてあり、 −前記検出スリーブ内に配置されたたわみ可能な内側の
検出スリーブを設けてあり、該検出スリーブが第２の少
なくとも１つの電極を有している。
【０００５】さらに、ヨーロッパ特許Ａ５４９９４５号
明細書に、測定管内の流れ方向に流れる流体の流速及び
／又は容積流過量の測定のための渦流センサが記載され
ており、 −渦流検出エレメントを設けてあり、渦流検出エレメン
トが測定管の壁側の開口内に差し込まれて、該開口を測
定管の周壁面に向かって密閉しており、 −開口を覆って該開口の領域でダイヤフラムに薄くされ
た支承部(Lager)を設けてあり、支承部が流体に向けら
れた側の第１の表面及び流体から離れた側の第２の表面
を有しており、 −曲げ剛性のビーム(biegesteifer Balken)を設けてあ
り、該ビームが第１の端部でダイヤフラムの第１の表面
に固定されていて、かつ第２の端部でダイヤフラムの第
２の表面に固定されており、 −第２の端部の運動のためにケーシングに取り付けられ
てビームの第２の端部と協働する検出エレメントを設け
てあり、 −ビームの端部がダイヤフラムに逆向きに同じトルクを
生ぜしめるように寸法を規定されている。
明細書に、測定管内の流れ方向に流れる流体の流速及び
／又は容積流過量の測定のための渦流センサが記載され
ており、 −渦流検出エレメントを設けてあり、渦流検出エレメン
トが測定管の壁側の開口内に差し込まれて、該開口を測
定管の周壁面に向かって密閉しており、 −開口を覆って該開口の領域でダイヤフラムに薄くされ
た支承部(Lager)を設けてあり、支承部が流体に向けら
れた側の第１の表面及び流体から離れた側の第２の表面
を有しており、 −曲げ剛性のビーム(biegesteifer Balken)を設けてあ
り、該ビームが第１の端部でダイヤフラムの第１の表面
に固定されていて、かつ第２の端部でダイヤフラムの第
２の表面に固定されており、 −第２の端部の運動のためにケーシングに取り付けられ
てビームの第２の端部と協働する検出エレメントを設け
てあり、 −ビームの端部がダイヤフラムに逆向きに同じトルクを
生ぜしめるように寸法を規定されている。
【０００６】イギリス国特許Ａ１４８３８１８号明細書
及び米国特許Ａ４７１６７７０号明細書に示してあるよ
うに、渦流検出エレメントはせき止め部材に配置されて
いるか、せき止め部材から分離して測定管の壁の開口内
に配置されている。一方で渦流センサの製造コストを下
げることに関連して、かつ他方で渦流センサの構成部分
の規格化に関連して、せき止め部材内（米国特許Ａ４７
１６７７０号）にのみだけではなく、測定管の壁内（イ
ギリス国特許Ａ１４８３８１８号）にも装着可能な渦流
検出エレメントが望まれている。
及び米国特許Ａ４７１６７７０号明細書に示してあるよ
うに、渦流検出エレメントはせき止め部材に配置されて
いるか、せき止め部材から分離して測定管の壁の開口内
に配置されている。一方で渦流センサの製造コストを下
げることに関連して、かつ他方で渦流センサの構成部分
の規格化に関連して、せき止め部材内（米国特許Ａ４７
１６７７０号）にのみだけではなく、測定管の壁内（イ
ギリス国特許Ａ１４８３８１８号）にも装着可能な渦流
検出エレメントが望まれている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、せき
止め部材内に配置された渦流検出エレメントを備えた渦
流センサ及び測定管の壁内に固定された渦流検出エレメ
ントを備えた渦流センサを提供して、この場合、それぞ
れの渦流検出エレメントがほぼ同じ構造を有していて、
かつ独立の構成部分としてモジュールの形式で製造され
るようにしたい。
止め部材内に配置された渦流検出エレメントを備えた渦
流センサ及び測定管の壁内に固定された渦流検出エレメ
ントを備えた渦流センサを提供して、この場合、それぞ
れの渦流検出エレメントがほぼ同じ構造を有していて、
かつ独立の構成部分としてモジュールの形式で製造され
るようにしたい。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明の構成では、カルマン渦によって生ぜしめられ
た圧力変化に応動する容量形の渦流検出エレメントを備
えており、渦流検出エレメントがせき止め部材の下流側
で測定管の壁側の開口内に差し込まれて、該開口を測定
管の周壁面に向かって密閉しており、該開口の中心が固
定箇所の中心と一緒に測定管の１つの母線上に位置して
おり、開口を被うダイヤフラムを設けてあり、ダイヤフ
ラムが流体に向けられた側の第１の表面及び流体から離
れた側の第２の表面を有しており、ダイヤフラムの第１
の表面に固定された剛性の薄い検出羽根を設けてあり、
検出羽根が直径よりも短くなっており、平らな主平面が
測定管の母線と合致しており、ダイヤフラムの第２の表
面に固定されたスリーブ状の第１の電極・装置を設けて
あり、該電極・装置が少なくとも１つの電極を有してお
り、第１の電極・装置及びダイヤフラムを取り囲み測定
管に固定されたケーシングキャップを設けてあり、ケー
シングキャップが第２の電極・装置を含んでおり、該電
極・装置が少なくとも１つの逆電極を備えており、検出
羽根の質量が第１の電極・装置の質量よりも大きくなっ
ており、ダイヤフラムの第１の表面の検出羽根の平面慣
性モーメントがダイヤフラムの第２の表面の第１の電極
・装置の平面慣性モーメントとほぼ同じであり、ケーシ
ングキャップが寸法を曲げに対して剛性に規定されてい
て、測定管に作用する許容可能な最大の加速に際しても
たわめられないようになっている。さらに、測定管の直
径に沿って配置されかつ少なくとも１つの固定箇所で測
定管に結合されたせき止め部材を備えており、せき止め
部材がカルマン渦の形成のために用いられ、直径の方向
にしかも測定管を通って延びる１つの主要孔及び主要孔
と流体とを接続する少なくとも１つの補助孔を有してお
り、カルマン渦によって生ぜしめられた圧力変化に応動
する容量形の渦流検出エレメントを備えており、渦流検
出エレメントが主要孔内に差し込まれて、測定管の周壁
面を流体に対して密閉しており、主要孔の測定管側の端
部を被うダイヤフラムを設けてあり、ダイヤフラムが流
体に向けられた側の第１の表面及び流体から離れた側の
第２の表面を有しており、ダイヤフラムの第１の表面に
固定された剛性の第１の検出スリーブを設けてあり、ダ
イヤフラムの第２の表面に固定されたスリーブ状の第１
の電極・装置を設けてあり、該電極・装置が少なくとも
１つの電極を有しており、第１の電極・装置及びダイヤ
フラムを取り囲み測定管に固定されたケーシングキャッ
プを設けてあり、ケーシングキャップが第２の電極・装
置を含んでおり、該電極・装置が少なくとも１つの逆電
極を備えており、検出スリーブの質量が第１の電極・装
置の質量よりも大きくなっており、ダイヤフラムの第１
の表面の検出スリーブの平面慣性モーメントがダイヤフ
ラムの第２の表面の第１の電極・装置の平面慣性モーメ
ントとほぼ同じであり、ケーシングキャップが寸法を曲
げに対して剛性に規定されていて、測定管に作用する許
容可能な最大の加速に際してもたわめられないようにな
っている。
に本発明の構成では、カルマン渦によって生ぜしめられ
た圧力変化に応動する容量形の渦流検出エレメントを備
えており、渦流検出エレメントがせき止め部材の下流側
で測定管の壁側の開口内に差し込まれて、該開口を測定
管の周壁面に向かって密閉しており、該開口の中心が固
定箇所の中心と一緒に測定管の１つの母線上に位置して
おり、開口を被うダイヤフラムを設けてあり、ダイヤフ
ラムが流体に向けられた側の第１の表面及び流体から離
れた側の第２の表面を有しており、ダイヤフラムの第１
の表面に固定された剛性の薄い検出羽根を設けてあり、
検出羽根が直径よりも短くなっており、平らな主平面が
測定管の母線と合致しており、ダイヤフラムの第２の表
面に固定されたスリーブ状の第１の電極・装置を設けて
あり、該電極・装置が少なくとも１つの電極を有してお
り、第１の電極・装置及びダイヤフラムを取り囲み測定
管に固定されたケーシングキャップを設けてあり、ケー
シングキャップが第２の電極・装置を含んでおり、該電
極・装置が少なくとも１つの逆電極を備えており、検出
羽根の質量が第１の電極・装置の質量よりも大きくなっ
ており、ダイヤフラムの第１の表面の検出羽根の平面慣
性モーメントがダイヤフラムの第２の表面の第１の電極
・装置の平面慣性モーメントとほぼ同じであり、ケーシ
ングキャップが寸法を曲げに対して剛性に規定されてい
て、測定管に作用する許容可能な最大の加速に際しても
たわめられないようになっている。さらに、測定管の直
径に沿って配置されかつ少なくとも１つの固定箇所で測
定管に結合されたせき止め部材を備えており、せき止め
部材がカルマン渦の形成のために用いられ、直径の方向
にしかも測定管を通って延びる１つの主要孔及び主要孔
と流体とを接続する少なくとも１つの補助孔を有してお
り、カルマン渦によって生ぜしめられた圧力変化に応動
する容量形の渦流検出エレメントを備えており、渦流検
出エレメントが主要孔内に差し込まれて、測定管の周壁
面を流体に対して密閉しており、主要孔の測定管側の端
部を被うダイヤフラムを設けてあり、ダイヤフラムが流
体に向けられた側の第１の表面及び流体から離れた側の
第２の表面を有しており、ダイヤフラムの第１の表面に
固定された剛性の第１の検出スリーブを設けてあり、ダ
イヤフラムの第２の表面に固定されたスリーブ状の第１
の電極・装置を設けてあり、該電極・装置が少なくとも
１つの電極を有しており、第１の電極・装置及びダイヤ
フラムを取り囲み測定管に固定されたケーシングキャッ
プを設けてあり、ケーシングキャップが第２の電極・装
置を含んでおり、該電極・装置が少なくとも１つの逆電
極を備えており、検出スリーブの質量が第１の電極・装
置の質量よりも大きくなっており、ダイヤフラムの第１
の表面の検出スリーブの平面慣性モーメントがダイヤフ
ラムの第２の表面の第１の電極・装置の平面慣性モーメ
ントとほぼ同じであり、ケーシングキャップが寸法を曲
げに対して剛性に規定されていて、測定管に作用する許
容可能な最大の加速に際してもたわめられないようにな
っている。
【０００９】
【発明の効果】本発明の利点として、渦流検出エレメン
トが外部から作用する振動の影響をほとんど受けない。
トが外部から作用する振動の影響をほとんど受けない。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明を図示の実施例に基づき詳
細に説明する。渦流センサ(Wirbelstroemungsaufnehme
r)１は、測定管２の壁２１に取り付けられた容量形(kap
azitiv)の渦流検出エレメント(Wirbelsensor: vortex s
ensing element)３を備えている。
細に説明する。渦流センサ(Wirbelstroemungsaufnehme
r)１は、測定管２の壁２１に取り付けられた容量形(kap
azitiv)の渦流検出エレメント(Wirbelsensor: vortex s
ensing element)３を備えている。
【００１１】図１及び図２には渦流検出エレメント３の
うちの、壁２１の開口２２を通って測定管(Messrohr)２
の内部に突入して平らな２つの主平面(Hauptflaeche)を
備えた剛性の薄い検出羽根(Sensorfahne: sensor vane)
３１並びにケーシングキャップ３２が見られ、両方の主
平面のうちの主平面３１１のみが図１並びに図４に見ら
れるのに対して、図３では主平面３１１，３１２の切断
線が明らかに示してある。ケーシングキャップは薄い壁
状(duenner-wandig)の中間片(Zwischenstueck)３２３を
介在して延長部３２２内に延びている。
うちの、壁２１の開口２２を通って測定管(Messrohr)２
の内部に突入して平らな２つの主平面(Hauptflaeche)を
備えた剛性の薄い検出羽根(Sensorfahne: sensor vane)
３１並びにケーシングキャップ３２が見られ、両方の主
平面のうちの主平面３１１のみが図１並びに図４に見ら
れるのに対して、図３では主平面３１１，３１２の切断
線が明らかに示してある。ケーシングキャップは薄い壁
状(duenner-wandig)の中間片(Zwischenstueck)３２３を
介在して延長部３２２内に延びている。
【００１２】測定管２の内部に測定管の直径に沿ってせ
き止め部材(Staukoerper: bluff body)４を配置してあ
り、せき止め部材が図面に示された第１の固定箇所４１
と隠れた第２の固定箇所とによって測定管２に結合され
ている。１つの固定個所を省略することも可能である。
開口２２の中心及び固定箇所の中心が測定管の１つの母
線(Mantellinie)上に位置している。
き止め部材(Staukoerper: bluff body)４を配置してあ
り、せき止め部材が図面に示された第１の固定箇所４１
と隠れた第２の固定箇所とによって測定管２に結合され
ている。１つの固定個所を省略することも可能である。
開口２２の中心及び固定箇所の中心が測定管の１つの母
線(Mantellinie)上に位置している。
【００１３】せき止め部材４１は、運転中に測定すべき
流体、例えば液体、ガス若しくは蒸気の流れを受ける１
つの衝突面(Prallflaeche)４２及び２つの側面(Seitenf
laeche)を有しており、側面のうちのもっぱら（前側
の）１つの側面４３だけが図１及び図２に見える。衝突
面４２及び側面によって２つの剥離縁部(Abreisskante)
が形成され、これらのうちのもっぱら（前側の）１つの
剥離縁部４４が図１に完全に示され、（後ろ側の）１つ
の剥離縁部４５が暗示的に示してある。
流体、例えば液体、ガス若しくは蒸気の流れを受ける１
つの衝突面(Prallflaeche)４２及び２つの側面(Seitenf
laeche)を有しており、側面のうちのもっぱら（前側
の）１つの側面４３だけが図１及び図２に見える。衝突
面４２及び側面によって２つの剥離縁部(Abreisskante)
が形成され、これらのうちのもっぱら（前側の）１つの
剥離縁部４４が図１に完全に示され、（後ろ側の）１つ
の剥離縁部４５が暗示的に示してある。
【００１４】流体の流れを衝突面４２に受けることによ
ってせき止め部材４の下流側に流体内にカルマン渦列が
形成され、各剥離縁部から交互に渦が剥離して、流過流
体によって連行される。
ってせき止め部材４の下流側に流体内にカルマン渦列が
形成され、各剥離縁部から交互に渦が剥離して、流過流
体によって連行される。
【００１５】渦は流体内に局所的な圧力変化(Druckschw
ankung)を生ぜしめ、該圧力変化が渦流検出装置３によ
って電気的な信号に変換され、信号の時間に関連した剥
離頻度(Abriss-Haeufigkeit)、即ち渦周波数(Wirbelfre
quenz)が流体の容積流過量及び／又は流速の尺度であ
る。
ankung)を生ぜしめ、該圧力変化が渦流検出装置３によ
って電気的な信号に変換され、信号の時間に関連した剥
離頻度(Abriss-Haeufigkeit)、即ち渦周波数(Wirbelfre
quenz)が流体の容積流過量及び／又は流速の尺度であ
る。
【００１６】図１及び図２のせき止め部材４の形状及び
横断面はほぼ、直線的な三角・柱体(Dreieck-Saeule)、
即ち横断面三角形の柱体の形状及び横断面である。もち
ろん、通常の別の形状のせき止め部材も本発明において
用いられる。
横断面はほぼ、直線的な三角・柱体(Dreieck-Saeule)、
即ち横断面三角形の柱体の形状及び横断面である。もち
ろん、通常の別の形状のせき止め部材も本発明において
用いられる。
【００１７】図１及び図２の容量形の渦流検出エレメン
ト３は図３乃至図７にそれも断面図で詳細に示してあ
る。図３及び図４は渦流検出エレメントを互いに９０゜
ずらされた２つの縦断面で示しており、図５及び図６は
２つの横断面図であり、かつ図６は図３の縦断面の詳細
を軽く拡大した寸法で示している。
ト３は図３乃至図７にそれも断面図で詳細に示してあ
る。図３及び図４は渦流検出エレメントを互いに９０゜
ずらされた２つの縦断面で示しており、図５及び図６は
２つの横断面図であり、かつ図６は図３の縦断面の詳細
を軽く拡大した寸法で示している。
【００１８】図３乃至図７では、容量形の渦流検出エレ
メント３は、測定管２の壁２１の開口２２を被うダイヤ
フラム３３を有している。ダイヤフラムは流体に向けら
れた側の第１の表面及び流体から離れた側の第２の表面
を有している。ダイヤフラム３３は開口２２を液密に閉
鎖しており、従って許容可能な最大の流体圧力に際して
も流体が測定管２の周壁面(Mantelflaeche)２１に達す
ることはない。
メント３は、測定管２の壁２１の開口２２を被うダイヤ
フラム３３を有している。ダイヤフラムは流体に向けら
れた側の第１の表面及び流体から離れた側の第２の表面
を有している。ダイヤフラム３３は開口２２を液密に閉
鎖しており、従って許容可能な最大の流体圧力に際して
も流体が測定管２の周壁面(Mantelflaeche)２１に達す
ることはない。
【００１９】前記液密な閉鎖は例えばリング状のシール
５を用いて行われ、該シールは外側から例えばフライス
によって形成された平らな支持面２３とダイヤフラム３
３のリング状の縁部３３１との間にはめられている。該
縁部３３１はダイヤフラム３３の厚さよりも厚くなって
いる。
５を用いて行われ、該シールは外側から例えばフライス
によって形成された平らな支持面２３とダイヤフラム３
３のリング状の縁部３３１との間にはめられている。該
縁部３３１はダイヤフラム３３の厚さよりも厚くなって
いる。
【００２０】ダイヤフラム３３の第１の表面に検出羽根
３１を取り付けてあり、該検出羽根は測定管２の直径よ
りも小さくなっている。平らな主平面３１１，３１２は
測定管２の母線と合致して、かつ図１及び図２に暗示的
に示されているように、小さなくさびを形成していてよ
い。
３１を取り付けてあり、該検出羽根は測定管２の直径よ
りも小さくなっている。平らな主平面３１１，３１２は
測定管２の母線と合致して、かつ図１及び図２に暗示的
に示されているように、小さなくさびを形成していてよ
い。
【００２１】ダイヤフラム３３の第２の表面にスリーブ
状の第１の電極・装置(Elektroden-Anordnung)３４を固
定してあり、該電極・装置は少なくとも１つの電極３４
１を有している。第１の電極・装置３４からダイヤフラ
ム３３への移行部に内実(massiv)の移行部分(Uebergang
sstueck)３４２を配置してあり、該移行部分はダイヤフ
ラム３３の縁部３３１の流体から離れた側の部分３３
１′とほぼ同じ高さであり、かつ該移行部分の直径は第
１の電極・装置３４のスリーブの内径とほぼ同じであ
る。
状の第１の電極・装置(Elektroden-Anordnung)３４を固
定してあり、該電極・装置は少なくとも１つの電極３４
１を有している。第１の電極・装置３４からダイヤフラ
ム３３への移行部に内実(massiv)の移行部分(Uebergang
sstueck)３４２を配置してあり、該移行部分はダイヤフ
ラム３３の縁部３３１の流体から離れた側の部分３３
１′とほぼ同じ高さであり、かつ該移行部分の直径は第
１の電極・装置３４のスリーブの内径とほぼ同じであ
る。
【００２２】ケーシングキャップ３２は第１の電極・装
置３４及びダイヤフラム３３を取り囲んでいて、例えば
４つのねじ６，７，８，９を用いて測定管２に取り付け
られている。ケーシングキャップ３２は第２の電極・装
置３５を含んでおり、該電極・装置が第１及び第２の逆
電極(Gegenelektrode: counterelectrode)３５１，３５
２を備えており、逆電極がそれぞれほぼ半円形に形成さ
れている。
置３４及びダイヤフラム３３を取り囲んでいて、例えば
４つのねじ６，７，８，９を用いて測定管２に取り付け
られている。ケーシングキャップ３２は第２の電極・装
置３５を含んでおり、該電極・装置が第１及び第２の逆
電極(Gegenelektrode: counterelectrode)３５１，３５
２を備えており、逆電極がそれぞれほぼ半円形に形成さ
れている。
【００２３】第２の電極・装置３５は有利には前成形部
分(Vorfertigungsteil: prefabricated part)として形
成されており、該前成形部分は成形の後にケーシングキ
ャップ３２の対応する袋穴３２１内に例えば収縮嵌め、
プレス嵌め若しくは溶接によって固定される。
分(Vorfertigungsteil: prefabricated part)として形
成されており、該前成形部分は成形の後にケーシングキ
ャップ３２の対応する袋穴３２１内に例えば収縮嵌め、
プレス嵌め若しくは溶接によって固定される。
【００２４】第２の電極・装置３５は内側から外側に見
て両方の逆電極３５１，３５２、１つの絶縁材料リング
３５３及び金属リング３５４を有しており、金属リング
はケーシングキャップ３２の袋穴３２１内に配置されて
いる。
て両方の逆電極３５１，３５２、１つの絶縁材料リング
３５３及び金属リング３５４を有しており、金属リング
はケーシングキャップ３２の袋穴３２１内に配置されて
いる。
【００２５】各逆電極３５１，３５２からそれぞれ接続
導体３５５，３５６がプラグ装置(Stecker-Anordnung)
３５７へ延びており、プラグ装置はケーシングキャップ
３２の管状の延長部３２２の端部に配置されており、該
プラグ装置を介して逆電極３４１及び逆電極３５１，３
５２によって形成されたキャパシティー(Kapazitaet)が
測定回路（図示せず）に接続される。
導体３５５，３５６がプラグ装置(Stecker-Anordnung)
３５７へ延びており、プラグ装置はケーシングキャップ
３２の管状の延長部３２２の端部に配置されており、該
プラグ装置を介して逆電極３４１及び逆電極３５１，３
５２によって形成されたキャパシティー(Kapazitaet)が
測定回路（図示せず）に接続される。
【００２６】延長部３２２は壁の薄い、即ちダイヤフラ
ム状の中間片３２３を介してケーシングキャップ３２の
残りの部分に結合されており、該中間片は両方の電極・
装置３４，３５の直前で終わっている。中間片を用い
て、延長部３２２の、例えば外部から延長部に作用する
振動に起因する変位が電極・装置３４，３５から十分に
遠ざけられる。
ム状の中間片３２３を介してケーシングキャップ３２の
残りの部分に結合されており、該中間片は両方の電極・
装置３４，３５の直前で終わっている。中間片を用い
て、延長部３２２の、例えば外部から延長部に作用する
振動に起因する変位が電極・装置３４，３５から十分に
遠ざけられる。
【００２７】運転中には前述の圧力変化が主要平面３１
１，３１２に対して垂直な方向に検出羽根３１の変位を
生ぜしめる。この変位がダイヤフラム３３を介して第１
の電極・装置３４に伝達され、電極・装置が図３の図平
面内をわずかに下方若しくは上方へ運動する。これによ
って、電極３４１が逆電極３５１から遠ざかると同時に
逆電極３５２に接近するか、若しくは逆電極３５１に接
近すると同時に逆電極３５２から遠ざかる。このような
運動が、電極３４１と逆電極３５１とによって若しくは
電極３４１と逆電極３５２とによって形成された両方の
キャパシティーのキャパシティー変化(Kapazitaetsaend
erung)を生ぜしめる。
１，３１２に対して垂直な方向に検出羽根３１の変位を
生ぜしめる。この変位がダイヤフラム３３を介して第１
の電極・装置３４に伝達され、電極・装置が図３の図平
面内をわずかに下方若しくは上方へ運動する。これによ
って、電極３４１が逆電極３５１から遠ざかると同時に
逆電極３５２に接近するか、若しくは逆電極３５１に接
近すると同時に逆電極３５２から遠ざかる。このような
運動が、電極３４１と逆電極３５１とによって若しくは
電極３４１と逆電極３５２とによって形成された両方の
キャパシティーのキャパシティー変化(Kapazitaetsaend
erung)を生ぜしめる。
【００２８】図８乃至図１２に渦流センサの実施例を示
しており、該渦流センサはせき止め部材の米国特許Ａ４
７１６７７０号明細書に記載された主要孔内に差し込ま
れ得る。図８及び図９は渦流センサの互いに９０゜ずら
された２つの縦断面を示しており、図１０及び図１２は
２つの横断面を示しており、図１１は図８の縦断面の詳
細を拡大した寸法で示している。
しており、該渦流センサはせき止め部材の米国特許Ａ４
７１６７７０号明細書に記載された主要孔内に差し込ま
れ得る。図８及び図９は渦流センサの互いに９０゜ずら
された２つの縦断面を示しており、図１０及び図１２は
２つの横断面を示しており、図１１は図８の縦断面の詳
細を拡大した寸法で示している。
【００２９】図８乃至図１２では、容量形の渦流センサ
３′は、せき止め部材内及び測定管２′の壁内の主要孔
(Hauptbohrung)の開口を被うダイヤフラムダイヤフラム
３３′を有している。該ダイヤフラムは流体に向けられ
た側の第１の表面及び流体から離れた側の第２の表面を
有している。ダイヤフラム３３′は開口２２を液密に閉
鎖しており、従って許容可能な最大の流体圧力に際して
も流体が測定管２の周壁面２１に達することはない。
３′は、せき止め部材内及び測定管２′の壁内の主要孔
(Hauptbohrung)の開口を被うダイヤフラムダイヤフラム
３３′を有している。該ダイヤフラムは流体に向けられ
た側の第１の表面及び流体から離れた側の第２の表面を
有している。ダイヤフラム３３′は開口２２を液密に閉
鎖しており、従って許容可能な最大の流体圧力に際して
も流体が測定管２の周壁面２１に達することはない。
【００３０】前記液密な閉鎖は例えばリング状のシール
５′を用いて行われ、該シールは外側から例えばフライ
スによって形成された平らな支持面２３′とダイヤフラ
ム３３′のリング状の縁部３３１″との間にはめられて
いる。該縁部３３１″はダイヤフラム３３′の厚さより
も厚くなっている。
５′を用いて行われ、該シールは外側から例えばフライ
スによって形成された平らな支持面２３′とダイヤフラ
ム３３′のリング状の縁部３３１″との間にはめられて
いる。該縁部３３１″はダイヤフラム３３′の厚さより
も厚くなっている。
【００３１】ダイヤフラム３３′の第１の表面に検出ス
リーブ(Sensorhuelse)５１を取り付けてあり、該検出ス
リーブはせき止め部材の主要孔内に突入していて測定管
２の直径よりも小さくなっている。
リーブ(Sensorhuelse)５１を取り付けてあり、該検出ス
リーブはせき止め部材の主要孔内に突入していて測定管
２の直径よりも小さくなっている。
【００３２】ダイヤフラム３３′の第２の表面にスリー
ブ状の第１の電極・装置３４′を固定してあり、該電極
・装置は少なくとも１つの電極３４１′を有している。
第１の電極・装置３４′及び検出スリーブ５１からダイ
ヤフラム３３′への移行部に内実の移行部分３４２′が
配置してある。該移行部分の、電極・装置３４′に向け
られた側の部分３４２″はダイヤフラム３３′の縁部３
３１の流体から離れた側の部分３３１′″とほぼ同じ高
さである。移行部分３４２′の、検出スリーブ５１に向
けられた部分３４２′″は部分３４２″よりもいくらか
短く、該部分の直径は検出スリーブの外径と同じであ
る。
ブ状の第１の電極・装置３４′を固定してあり、該電極
・装置は少なくとも１つの電極３４１′を有している。
第１の電極・装置３４′及び検出スリーブ５１からダイ
ヤフラム３３′への移行部に内実の移行部分３４２′が
配置してある。該移行部分の、電極・装置３４′に向け
られた側の部分３４２″はダイヤフラム３３′の縁部３
３１の流体から離れた側の部分３３１′″とほぼ同じ高
さである。移行部分３４２′の、検出スリーブ５１に向
けられた部分３４２′″は部分３４２″よりもいくらか
短く、該部分の直径は検出スリーブの外径と同じであ
る。
【００３３】ケーシングキャップ３２′は第１の電極・
装置３４′及びダイヤフラム３３′を取り囲んでいて、
例えば４つのねじ６′，７′，８′，９′を用いて測定
管２′に取り付けられている。ケーシングキャップ３
２′は第２の電極・装置３５′を含んでおり、該電極・
装置が第１及び第２の逆電極３５１′，３５２′を備え
ており、逆電極がそれぞれほぼ半円形に形成されてい
る。
装置３４′及びダイヤフラム３３′を取り囲んでいて、
例えば４つのねじ６′，７′，８′，９′を用いて測定
管２′に取り付けられている。ケーシングキャップ３
２′は第２の電極・装置３５′を含んでおり、該電極・
装置が第１及び第２の逆電極３５１′，３５２′を備え
ており、逆電極がそれぞれほぼ半円形に形成されてい
る。
【００３４】第２の電極・装置３５′は有利には前成形
部分として形成されており、該前成形部分は成形の後に
ケーシングキャップ３２′の対応する袋穴３２１′内に
例えば収縮嵌め若しくはプレス嵌めによって固定され
る。
部分として形成されており、該前成形部分は成形の後に
ケーシングキャップ３２′の対応する袋穴３２１′内に
例えば収縮嵌め若しくはプレス嵌めによって固定され
る。
【００３５】第２の電極・装置３５′は内側から外側に
見て両方の逆電極３５１′，３５２′、１つの絶縁材料
リング３５３′及び金属リング３５４′を有しており、
金属リングはケーシングキャップ３２′の袋穴３２１′
内に配置されている。
見て両方の逆電極３５１′，３５２′、１つの絶縁材料
リング３５３′及び金属リング３５４′を有しており、
金属リングはケーシングキャップ３２′の袋穴３２１′
内に配置されている。
【００３６】各逆電極３５１′，３５２′からそれぞれ
接続導体３５５′，３５６′がプラグ装置３５７′へ延
びており、プラグ装置はケーシングキャップ３２′の管
状の延長部３２２′の端部に配置されており、該プラグ
装置を介して逆電極３４１′及び逆電極３５１′，３５
２′によって形成されたキャパシティーが測定回路（図
示せず）に接続される。
接続導体３５５′，３５６′がプラグ装置３５７′へ延
びており、プラグ装置はケーシングキャップ３２′の管
状の延長部３２２′の端部に配置されており、該プラグ
装置を介して逆電極３４１′及び逆電極３５１′，３５
２′によって形成されたキャパシティーが測定回路（図
示せず）に接続される。
【００３７】延長部３２２′は壁の薄い、即ちダイヤフ
ラム状の中間片３２３′を介してケーシングキャップ３
２′の残りの部分に結合されており、該中間片は両方の
電極・装置３４′，３５′の直前で終わっている。中間
片を用いて、延長部３２２′の、例えば外部から延長部
に作用する振動に起因する変位が電極・装置３４′，３
５′から十分に遠ざけられる。
ラム状の中間片３２３′を介してケーシングキャップ３
２′の残りの部分に結合されており、該中間片は両方の
電極・装置３４′，３５′の直前で終わっている。中間
片を用いて、延長部３２２′の、例えば外部から延長部
に作用する振動に起因する変位が電極・装置３４′，３
５′から十分に遠ざけられる。
【００３８】運転中には前述の圧力変化が検出スリーブ
５１の変位を生ぜしめ、該変位は流れに対してほぼ垂直
である。この変位がダイヤフラム３３′を介して第１の
電極・装置３４′に伝達される。これによって電極・装
置３４１′が逆電極３５１′から遠ざかると同時に逆電
極３５２′に接近するか、若しくは逆電極３５１′に接
近すると同時に逆電極３５２′から遠ざかる。このよう
な運動が、電極３４１′と逆電極３５１′とによって若
しくは電極３４１′と逆電極３５２′とによって形成さ
れた両方のキャパシティーのキャパシティー変化を生ぜ
しめる。
５１の変位を生ぜしめ、該変位は流れに対してほぼ垂直
である。この変位がダイヤフラム３３′を介して第１の
電極・装置３４′に伝達される。これによって電極・装
置３４１′が逆電極３５１′から遠ざかると同時に逆電
極３５２′に接近するか、若しくは逆電極３５１′に接
近すると同時に逆電極３５２′から遠ざかる。このよう
な運動が、電極３４１′と逆電極３５１′とによって若
しくは電極３４１′と逆電極３５２′とによって形成さ
れた両方のキャパシティーのキャパシティー変化を生ぜ
しめる。
【００３９】本発明の両方の実施例においては、例えば
衝撃若しくは振動の形で測定管２，２′に外部から作用
する加速によって、前記キャパシティーから生じる有効
信号に及ぼす影響がほぼ次のように補償されている。
衝撃若しくは振動の形で測定管２，２′に外部から作用
する加速によって、前記キャパシティーから生じる有効
信号に及ぼす影響がほぼ次のように補償されている。
【００４０】検出羽根３１若しくは検出スリーブ５１の
質量が第１の電極・装置３４，３４′の質量よりも大き
くなっている。
質量が第１の電極・装置３４，３４′の質量よりも大き
くなっている。
【００４１】さらに、ダイヤフラム３３，３３′の第１
の表面の検出羽根３１若しくは検出スリーブ５１の平面
慣性モーメント(Flaechentraegheitsmoment)が、ダイヤ
フラム３３，３３′の第２の表面の第１の検出・装置３
４，３４′の平面慣性モーメントにほぼ同じである。
の表面の検出羽根３１若しくは検出スリーブ５１の平面
慣性モーメント(Flaechentraegheitsmoment)が、ダイヤ
フラム３３，３３′の第２の表面の第１の検出・装置３
４，３４′の平面慣性モーメントにほぼ同じである。
【００４２】さらに、ケーシングキャップ３２，３２′
が寸法を曲げに対して剛性に規定されていて、測定管
２，２′に作用する許容可能な最大の加速に際してもた
わめられないようになっている。
が寸法を曲げに対して剛性に規定されていて、測定管
２，２′に作用する許容可能な最大の加速に際してもた
わめられないようになっている。
【００４３】平面慣性モーメント及び質量の規定によっ
て、外部から作用する振動に対して次のような特性が得
られる：図３において検出羽根３１及び第１の電極・装
置３４が図平面内を下方へ加速されると、仮定する。検
出羽根３１の大きな質量に基づき、検出羽根に、電極・
装置３４に対する力よりも大きな力が作用する。この大
きな力はダイヤフラム３３を介して電極・装置３４に逆
向きに伝達され、従ってこれに基づき電極・装置に作用
する力が上方へ向けられ、その結果、電極・装置が上方
へ運動し、従って小さなキャパシティー変化が振動にも
拘わらず生じる。本発明によって、ダイヤフラムにトル
クを作用させることも可能である。
て、外部から作用する振動に対して次のような特性が得
られる：図３において検出羽根３１及び第１の電極・装
置３４が図平面内を下方へ加速されると、仮定する。検
出羽根３１の大きな質量に基づき、検出羽根に、電極・
装置３４に対する力よりも大きな力が作用する。この大
きな力はダイヤフラム３３を介して電極・装置３４に逆
向きに伝達され、従ってこれに基づき電極・装置に作用
する力が上方へ向けられ、その結果、電極・装置が上方
へ運動し、従って小さなキャパシティー変化が振動にも
拘わらず生じる。本発明によって、ダイヤフラムにトル
クを作用させることも可能である。
【図１】本発明の第１若しくは第３の実施例に基づく、
測定管の壁内に固定された渦流検出エレメントを備えた
渦流センサの流れ方向で見た斜視図
測定管の壁内に固定された渦流検出エレメントを備えた
渦流センサの流れ方向で見た斜視図
【図２】図１の渦流センサの流れ方向と逆向きに見た斜
視図
視図
【図３】図１及び図２の渦流検出エレメントの縦断面図
【図４】図３のＩ−Ｉ線に沿って矢印Ｉの方向で見た縦
断面図
断面図
【図５】図３のＩＩ−ＩＩ線に沿って矢印ＩＩの方向で
見た横断面図
見た横断面図
【図６】図３の符号ＩＶの箇所のわずかに拡大した縦断
面図
面図
【図７】図３のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って矢印ＩＩＩの
方向で見た、図６と同じ尺度の横断面図
方向で見た、図６と同じ尺度の横断面図
【図８】本発明の第２若しくは第４の実施例に基づく、
測定管のせき止め部材内に差し込まれた渦流検出エレメ
ントの縦断面図
測定管のせき止め部材内に差し込まれた渦流検出エレメ
ントの縦断面図
【図９】図８のＩ−Ｉ線に沿って矢印Ｉの方向で見た縦
断面図
断面図
【図１０】図８のＩＩ−ＩＩ線に沿って矢印ＩＩの方向
で見た横断面図
で見た横断面図
【図１１】図８の符号ＩＶの箇所のわずかに拡大した縦
断面図
断面図
【図１２】図８のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って矢印ＩＩＩ
の方向で見た、図１１と同じ尺度の横断面図
の方向で見た、図１１と同じ尺度の横断面図
２ 測定管、 ３ 渦流検出エレメント、 ４ せ
き止め部材、 ６，７，８，９ ねじ、 ２１
壁、 ２２ 開口、 ２３ 支持面、 ３１ 検
出羽根、 ３２ ケーシングキャップ、 ３３ ダ
イヤフラム、３４，３５ 電極・装置、 ４１ 固定
個所、 ４２ 衝突面、 ４３側面、 ４４，４
５ 剥離縁部、 ３１１，３１２ 主平面、 ３２
１袋穴、 ３２２ 延長部、 ３２３ 中間片、
３５１，３５２ 逆電極、 ３５３ 絶縁材料リン
グ、 ３５４ 金属リング、 ３５５，３５６接続
導体、 ３５７ プラグ装置
き止め部材、 ６，７，８，９ ねじ、 ２１
壁、 ２２ 開口、 ２３ 支持面、 ３１ 検
出羽根、 ３２ ケーシングキャップ、 ３３ ダ
イヤフラム、３４，３５ 電極・装置、 ４１ 固定
個所、 ４２ 衝突面、 ４３側面、 ４４，４
５ 剥離縁部、 ３１１，３１２ 主平面、 ３２
１袋穴、 ３２２ 延長部、 ３２３ 中間片、
３５１，３５２ 逆電極、 ３５３ 絶縁材料リン
グ、 ３５４ 金属リング、 ３５５，３５６接続
導体、 ３５７ プラグ装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロガー ケロム ドイツ連邦共和国 レーラッハ ヘルマ ン−アルブレヒト−シュトラーセ 26 (56)参考文献 特公 昭60−29046（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01F 1/32
Claims (2)
- 【請求項１】 測定管（２）内の流れ方向に流れる流体
の流速及び／又は容積流過量の測定のための渦流センサ
であって、 −測定管の直径に沿って配置されて少なくとも１つの固
定箇所（４１）で測定管に結合されたせき止め部材
（４）を備えており、せき止め部材がカルマン渦の形成
のために用いられ、 −カルマン渦によって生ぜしめられた圧力変化に応動す
る容量形の渦流検出エレメント（３）を備えており、渦
流検出エレメントがせき止め部材の下流側で測定管の壁
側の開口（２２）内に差し込まれて、該開口を測定管の
周壁面に向かって密閉しており、該開口の中心が固定箇
所の中心と一緒に測定管の１つの母線上に位置してお
り、次の構成を有しており： −−開口を被うダイヤフラム（３３）を設けてあり、ダ
イヤフラムが流体に向けられた側の第１の表面及び流体
から離れた側の第２の表面を有しており、 −−ダイヤフラムの第１の表面に固定された剛性の薄い
検出羽根（３１）を設けてあり、検出羽根が直径よりも
短くなっており、平らな主平面（３１１，３１２）が測
定管の母線と合致しており、 −−ダイヤフラムの第２の表面に固定されたスリーブ状
の第１の電極・装置（３４）を設けてあり、該電極・装
置が少なくとも１つの電極（３４１）を有しており、 −−第１の電極・装置及びダイヤフラムを取り囲み測定
管に固定されたケーシングキャップ（３２）を設けてあ
り、ケーシングキャップが第２の電極・装置（３５）を
含んでおり、該電極・装置が少なくとも１つの逆電極
（３５１，３５２）を備えており、 −−検出羽根（３１）の質量が第１の電極・装置（３
４）の質量よりも大きくなっており、 −−ダイヤフラムの第１の表面の検出羽根の平面慣性モ
ーメントがダイヤフラムの第２の表面の第１の電極・装
置の平面慣性モーメントとほぼ同じであり、 −−ケーシングキャップ（３２）が寸法を曲げに対して
剛性に規定されていて、測定管（２）に作用する許容可
能な最大の加速に際してもたわめられないようになって
いることを特徴とする、渦流センサ。 - 【請求項２】 測定管（２′）内の流れ方向に流れる流
体の流速及び／又は容積流過量の測定のための渦流セン
サであって、 −測定管の直径に沿って配置されかつ少なくとも１つの
固定箇所で測定管に結合されたせき止め部材を備えてお
り、せき止め部材がカルマン渦の形成のために用いら
れ、直径の方向にしかも測定管を通って延びる１つの主
要孔及び主要孔と流体とを接続する少なくとも１つの補
助孔を有しており、 −カルマン渦によって生ぜしめられた圧力変化に応動す
る容量形の渦流検出エレメント（３′）を備えており、
渦流検出エレメントが主要孔内に差し込まれて、測定管
の周壁面を流体に対して密閉しており、次の構成を有し
ており： −−主要孔の測定管側の端部を被うダイヤフラム（３
３′）を設けてあり、ダイヤフラムが流体に向けられた
側の第１の表面及び流体から離れた側の第２の表面を有
しており、 −−ダイヤフラムの第１の表面に固定された剛性の第１
の検出スリーブ（５１）を設けてあり、 −−ダイヤフラムの第２の表面に固定されたスリーブ状
の第１の電極・装置（３４′）を設けてあり、該電極・
装置が少なくとも１つの電極（３４１′）を有してお
り、 −−第１の電極・装置及びダイヤフラムを取り囲み測定
管に固定されたケーシングキャップ（３２′）を設けて
あり、ケーシングキャップが第２の電極・装置（３
５′）を含んでおり、該電極・装置が少なくとも１つの
逆電極（３５１′，３５２′）を備えており、 −−検出スリーブ（５１）の質量が第１の電極・装置
（３４′）の質量よりも大きくなっており、 −−ダイヤフラムの第１の表面の検出スリーブの平面慣
性モーメントがダイヤフラムの第２の表面の第１の電極
・装置の平面慣性モーメントとほぼ同じであり、 −−ケーシングキャップ（３２′）が寸法を曲げに対し
て剛性に規定されていて、測定管（２′）に作用する許
容可能な最大の加速に際してもたわめられないようにな
っていることを特徴とする、渦流センサ。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP96117892 | 1996-11-08 | ||
| DE96117892.8 | 1996-11-08 | ||
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| DE97810765.4 | 1997-10-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=26142286
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9307126A Expired - Fee Related JP3034833B2 (ja) | 1996-11-08 | 1997-11-10 | 渦流センサ |
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| EP (1) | EP0841545B1 (ja) |
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| ES (1) | ES2133006T3 (ja) |
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