JP4612346B2 - Flowmeter - Google Patents
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Description
本発明は流量計に係り、特に流量計本体の両端を上流側配管及び下流側配管のフランジを当接させ、上流側配管のフランジと下流側配管のフランジとの間に挿通された通しボルトの締め付けにより流量計本体の両端を挟持するよう構成された流量計に関する。 The present invention relates to a flow meter, and more particularly to a through-bolt inserted between a flange of an upstream pipe and a flange of a downstream pipe with both ends of the flow meter body abutting with flanges of the upstream pipe and the downstream pipe. The present invention relates to a flow meter configured to clamp both ends of a flow meter body by tightening.
以下、流量計の一例として超音波式渦流量計を用いて従来技術を説明する。 Hereinafter, the prior art will be described using an ultrasonic vortex flow meter as an example of a flow meter.
従来の超音波式渦流量計では、被測流体が流れる流路を有する流量計本体と、流路内に流れ方向と直交する方向に延在形成された渦発生体とを有し、渦発生体の下流には1組または2組の超音波センサを設けて渦発生体の下流に発生するカルマン渦を検出するように構成されている。1組の超音波センサは、互いに対向するように流路内に設けられており、一方が超音波を送信する送信側であり、他方が被測流体中を伝搬した超音波を受信する受信側となる。 A conventional ultrasonic vortex flowmeter has a flowmeter body having a flow path through which a fluid to be measured flows, and a vortex generator formed in the flow path so as to extend in a direction perpendicular to the flow direction. One or two ultrasonic sensors are provided downstream of the body so as to detect Karman vortices generated downstream of the vortex generator. One set of ultrasonic sensors is provided in the flow path so as to face each other, one is a transmitting side that transmits ultrasonic waves, and the other is a receiving side that receives ultrasonic waves propagated in the fluid to be measured It becomes.
この種の超音波式渦流量計では、流路中に流速に比例して交番的に発生するカルマン渦の中を伝搬して受信された超音波の受信信号と、送信側に供給される超音波の送信信号とを位相比較することで超音波がカルマン渦から受けるドップラー効果を正弦波的な位相変調量として検出している。 In this type of ultrasonic vortex flowmeter, an ultrasonic reception signal propagated through a Karman vortex generated alternately in proportion to the flow velocity in the flow path, and an ultrasonic signal supplied to the transmission side. By comparing the phase with the transmission signal of the sound wave, the Doppler effect that the ultrasonic wave receives from the Karman vortex is detected as a sinusoidal phase modulation amount.
また、2組の超音波センサを用いた超音波式渦流量計では、カルマン渦の流れに対して相対的な相反する方向から流体を伝搬した2つの超音波信号同士を位相比較することにより、被測流体の音速変化の影響をキャンセルしてカルマン渦から受ける位相変化のみを抽出するように構成されている。 In addition, in an ultrasonic vortex flowmeter using two sets of ultrasonic sensors, by comparing the phases of two ultrasonic signals that propagate the fluid from the opposite directions relative to the Karman vortex flow, Only the phase change received from the Karman vortex is extracted by canceling the influence of the sound velocity change of the fluid to be measured.
上記のように構成された従来の超音波式渦流量計では、理論的には超音波がカルマン渦から受けるドップラー効果を位相変化として抽出する構成であるため、被測流体の種類によらずカルマン渦を検出することができる。 The conventional ultrasonic vortex flowmeter configured as described above is theoretically configured to extract the Doppler effect received by the ultrasonic wave from the Karman vortex as a phase change, so that it is independent of the type of fluid being measured. Vortices can be detected.
ここで、被測流体が腐食性を有する流体の場合には、流量計本体が腐食して被側流体中に溶出することを防止するために、流量計本体の流路壁面を耐腐食性の高い樹脂材でコーティングしてライニング層を形成することが行われている。(例えば、特許文献1参照)。 Here, in the case where the fluid to be measured is a corrosive fluid, in order to prevent the flow meter body from corroding and eluting into the fluid to be measured, the flow passage wall of the flow meter body should be resistant to corrosion. A lining layer is formed by coating with a high resin material. (For example, refer to Patent Document 1).
また、この流量計では、流量計自体の強度を保つため、流量計本体の流路に形成されたライニング層に補強板を埋め込むことにより、ライニング層を補強している。 In this flow meter, in order to maintain the strength of the flow meter itself, the lining layer is reinforced by embedding a reinforcing plate in the lining layer formed in the flow path of the flow meter body.
更に、流量計本体の配管への取付構造としては、流量計本体の両端を上流側配管のフランジと下流側配管のフランジに当接させた状態で、上流側配管のフランジと下流側配管のフランジとに挿通された通しボルトの締め付けにより挟持する構造が採用されている。
しかしながら、上記したように、流量計本体の両端を上流側配管のフランジと下流側配管のフランジに当接させた状態で、上流側配管のフランジと下流側配管のフランジとに挿通された通しボルトの締め付けにより挟持する取付構造の流量計では、通しボルトの締付力が大きい場合には、流量計本体自体に歪みが生じ、この歪みにより被側流体の流量計測精度が低下する恐れがある。 However, as described above, with the both ends of the flow meter body in contact with the flange of the upstream pipe and the flange of the downstream pipe, the through bolts inserted through the flange of the upstream pipe and the flange of the downstream pipe In the flowmeter having a mounting structure that is clamped by tightening, if the through-bolt tightening force is large, the flowmeter body itself is distorted, and this distortion may reduce the flow measurement accuracy of the fluid under test.
特に流量計本体を樹脂により形成した場合には、流量計本体自体が強度不足となる場合があり、この場合、通しボルトの締付力が適正であった場合においても、その締付力により上述の問題点と同様の問題が生ずる恐れがあった。 In particular, when the flow meter body is made of resin, the flow meter body itself may be insufficient in strength. In this case, even if the through bolt tightening force is appropriate, the tightening force causes the above-mentioned tightening force. There is a risk that the same problem as the above problem may occur.
なお、上記従来技術で説明したように、樹脂製の流量計本体のライニング層に補強板を設ける構造としたとしても、通しボルトの締付力が全て流量計本体に作用することに変わりはなく、流量計本体の歪みを防止することができないという問題があった。 As described in the above prior art, even if the reinforcing plate is provided on the lining layer of the resin flowmeter body, the tightening force of the through bolts does not affect the flowmeter body. There was a problem that distortion of the flow meter body could not be prevented.
更に、流量計が渦流量計の場合は、流量計本体に歪みが生じると、渦発生体の取付位置及び流路に対する角度等が微妙に変化し、カルマン渦の発生条件が変化してしまい、流量計測精度が低下するおそれがあるという問題が生ずる。
そこで、本発明は、上記課題を解決した流量計を提供することを目的とする。
Furthermore, when the flowmeter is a vortex flowmeter, if the flowmeter body is distorted, the mounting position of the vortex generator and the angle with respect to the flow path, etc. change slightly, and the conditions for the generation of Karman vortices change, There arises a problem that the flow measurement accuracy may be lowered.
Then, an object of this invention is to provide the flowmeter which solved the said subject.
請求項1記載の発明は、流量計本体内部に被測流体が通過する流路と該流路を流れる被測流体の流量を計測する計測部とを有し、該流量計本体の両端を上流側配管及び下流側配管のフランジに当接させ、前記上流側配管のフランジと下流側配管のフランジとの間に挿通された通しボルトの締め付けにより前記流量計本体を挟持される流量計において、
前記通しボルトが挿通される挿通孔を有する補強部材を前記上流側配管のフランジと下流側配管のフランジとの間に介在させ、
前記流量計本体の両端にフランジを設け、
前記補強部材は、前記流量計本体の両端に設けられた前記フランジの裏面に当接するように半径方向に延在形成された当接部を有することを特徴とする。
The invention according to claim 1 has a flow path through which the fluid to be measured passes inside the main body of the flow meter and a measurement unit for measuring the flow rate of the fluid to be measured flowing through the flow path, In the flowmeter that is brought into contact with the flange of the side pipe and the downstream pipe, and the flowmeter body is clamped by tightening a through bolt inserted between the flange of the upstream pipe and the flange of the downstream pipe,
A reinforcing member having an insertion hole through which the through bolt is inserted is interposed between the flange of the upstream pipe and the flange of the downstream pipe ;
Provide flanges at both ends of the flow meter body,
The reinforcing member includes an abutting portion extending in a radial direction so as to abut on the back surface of the flange provided at both ends of the flowmeter main body .
請求項2記載の発明は、前記流量計本体及び前記補強部材が、同じ材質の樹脂材からなることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is characterized in that the flowmeter main body and the reinforcing member are made of the same resin material.
本発明によれば、通しボルトが挿通される挿通孔を有する補強部材を上流側配管のフランジと下流側配管のフランジとの間に介在させると共に、流量計本体の両端フランジの裏面に当接するように半径方向に延在形成された当接部を補強部材に設けたため、流量計本体に作用する圧縮荷重を補強部材に分散して流量計本体が歪むことを防止できる。そのため、流量計本体を樹脂材で形成した場合でも取り付け時の圧縮荷重による流量計本体の変形を防止して計測精度の低下を防止することができる。
また、本発明によれば、流量計本体及び補強部材が、同じ材質の樹脂材からなるため、高温流体を計測する際に流量計本体及び補強部材の熱膨張量が均一になり、シール性能が維持される。
According to the present invention, contact the reinforcing member upstream Rutotomoni is interposed between the flange and the downstream pipe flange of the pipe, the back surface of both ends flanges of the flowmeter body having an insertion hole through bolt is inserted As described above, since the abutting portion extending in the radial direction is provided on the reinforcing member, the compressive load acting on the flow meter body can be dispersed to the reinforcing member and the flow meter body can be prevented from being distorted. Therefore, even when the flow meter main body is formed of a resin material, it is possible to prevent the flow meter main body from being deformed due to a compressive load at the time of attachment and to prevent a reduction in measurement accuracy.
Further, according to the present invention, since the flowmeter main body and the reinforcing member are made of the same resin material, the thermal expansion amount of the flowmeter main body and the reinforcing member becomes uniform when measuring high temperature fluid, and the sealing performance is improved. Maintained.
以下、図面と共に本発明の一実施例について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明になる流量計の一実施例が適用された超音波式渦流量計を示す正面図である。図2は図1中A1−A1線に沿う縦断面図である。図3は超音波式渦流量計の構成を示す横断面図である。図4は図1中A2−A2線に沿う縦断面図である。
図1乃至図4に示されるように、超音波式渦流量計10は、樹脂製の流量計本体12と、流量計本体12の上部に設けられた流量指示部14と、流量計本体12の両端を挟持するように上流側配管16及び下流側配管18を相互に連結する連結機構20とを有する。
FIG. 1 is a front view showing an ultrasonic vortex flow meter to which an embodiment of a flow meter according to the present invention is applied. FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along line A1-A1 in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the ultrasonic vortex flowmeter. 4 is a longitudinal sectional view taken along line A2-A2 in FIG.
As shown in FIGS. 1 to 4, the ultrasonic
流量計本体12は、例えば、耐薬品性に優れたポリ塩化ビニル(PVC)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)及びポリプロピレン(PP)等の何れかの樹脂材により一体成形されており、内部に被測流体が流れる流路22と、流路22内に垂直方向に起立する渦発生体24とを有する。また、流量計本体12は、両端に被測流体が流入する流入口26と、被測流体が流出する流出口28とが開口しており、外周より半径方向に突出する流入側フランジ30と、流出側フランジ32とを有する。そして、渦発生体24は、流入口26の流路22内に設けられている。
The
流入側フランジ30と流出側フランジ32との間には、流量計本体12の外周より半径方向に突出するリブ34(34a〜34d)が90度間隔で設けられている。このリブ(突条部)34は、流入側フランジ30と流出側フランジ32との間の圧縮荷重に対する流量計本体12の耐圧強度を高める変形防止用の補強リブである。
Between the
また、流量計本体12の中央部の側面には、リブ34(34a〜34d)と連続するように円筒形のセンサ取付部36,37が形成されている。このセンサ取付部36,37は、流量計本体12の両側に突出形成されており、内部には送信側超音波センサ60と受信側超音波センサ62とが取り付けられている。また、センサ取付部36,37の入り口には、送信側超音波センサ60、受信側超音波センサ62を保護すると共に、センサ取付部36,37を密閉する蓋部材64,66が装着されている。
In addition, cylindrical
ここで、超音波式渦流量計10の流量計測について説明する。
Here, the flow measurement of the
図3に示されるように、超音波式渦流量計10においては、送信側超音波センサ60から送信された超音波は、流路22内を流れる被測流体中を伝播して受信側超音波センサ62に受信される。そして、渦発生体24の下流に発生するカルマン渦は、被測流体の流速に比例した周期で発生し、渦巻き方向が異なるカルマン渦が交互に発生する。超音波は、カルマン渦の渦巻き方向によってカルマン渦を通過する際に進行方向に加速、または減速される。そのため、受信側超音波センサ62で受信される超音波は、カルマン渦によって周波数(周期)が変動する。
As shown in FIG. 3, in the
図4に示されるように、流量指示部14には、後述するようにカルマン渦の発生周期(周波数)から流路22を流れる被測流体の流速を求め、被測流体の流量を演算する演算部68が設けられている。演算部68は、送信側超音波センサ60に一定周期の駆動信号を出力する発信回路70と、受信側超音波センサ62からの検出信号を受信する受信回路72と、駆動信号と受信信号との位相を比較する位相比較回路74と、位相比較回路74から出力されたカルマン渦検出信号を積算して流量を演算する流量演算回路76とを有する。
As shown in FIG. 4, the flow
送信側超音波センサ60の信号線78は、流量計本体12を上方に貫通する貫通孔80に挿通されて発信回路70に接続されている。また、受信側超音波センサ62の信号線82は、流量計本体12を上方に貫通する貫通孔84に挿通されて受信回路72に接続されている。
The
流量演算回路76では、発信回路70から出力された駆動信号と受信側超音波センサ62から出力された受信信号との位相差から得られたカルマン渦の周波数に基づいて流路22を流れる被測流体の流量を演算する。そして、流量指示部14は、デジタル表示部86に計測された瞬時流量の数値を表示する。
In the flow rate calculation circuit 76, the measured flow that flows through the
ここで、連結機構20について説明する。
連結機構20は、上流側配管16のフランジ16aと下流側配管18のフランジ18aとの間に挿通される通しボルト38(38a〜38d)と、通しボルト38(38a〜38d)が挿通される補強部材40(40a〜40d)と、フランジ16a,18aと流入側フランジ30,流出側フランジ32との間に介在するパッキン42と、ボルト38(38a〜38d)の両端部に螺入されたナット44とからなる。
Here, the
The
各ナット44の締め付け力によってフランジ16a,18a間に圧縮力が付与されるため、パッキン42はフランジ16a,18aと流入側フランジ30,流出側フランジ32との間を液密にシールする。また、パッキン42は、フランジ16a,18aと補強部材40(40a〜40d)の両端との間にも介在しており、ナット44の締め付け時の圧縮力を吸収する役目も有している。
Since the compression force is applied between the
補強部材40(40a〜40d)は、通しボルト38(38a〜38d)が挿通される挿通孔46を有する円筒形状に形成されている。また、補強部材40(40a〜40d)は、全長(長手方向の長さ)が流量計本体12の流れ方向の長さと同一寸法に形成されている。そのため、各ナット44の締め付け力によるフランジ16a,18a間に付与される圧縮力は、流量計本体12の両端面及び補強部材40(40a〜40d)の両端面に分散される。よって、流量計本体12は、各ナット44の締め付けによる圧縮力が緩和され、歪みが生じないように上流側配管16のフランジ16aと下流側配管18のフランジ18aとの間に固定される。
The reinforcing member 40 (40a to 40d) is formed in a cylindrical shape having an
補強部材40(40a〜40d)は、流量計本体12と同じ樹脂材により形成されており、高温流体を計測する場合、あるいは高温環境下に設置された場合でも流量計本体12と同じ熱膨張率であるので、流量計本体12の両端面及び補強部材40(40a〜40d)の両端面の熱膨張量が均一になり、パッキン42によるシール性能が維持される。
The reinforcing member 40 (40a to 40d) is formed of the same resin material as that of the flow meter
また、補強部材40(40a〜40d)は、外周が流入側フランジ30,流出側フランジ32の外周に接するように取り付けられるため、流量計本体12の半径方向の取り付け位置を規制している。すなわち、流量計本体12は、軸心が上流側配管16、下流側配管18の軸心と一致するように位置合わせ(調芯)される。
In addition, the reinforcing member 40 (40a to 40d) is attached so that the outer periphery thereof is in contact with the outer periphery of the
図5は実施例2の超音波式渦流量計の正面図である。図6は図5中B−B線に沿う縦断面図である。図7は実施例2の補強部材140の正面図である。尚、図5、図6において、上記実施例1と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。
FIG. 5 is a front view of the ultrasonic vortex flowmeter of the second embodiment. 6 is a longitudinal sectional view taken along line BB in FIG. FIG. 7 is a front view of the reinforcing
図5及び図6に示されるように、実施例2の連結機構120は、上流側配管16のフランジ16aと下流側配管18のフランジ18aとの間に挿通される通しボルト38(38a〜38d)と、通しボルト38(38a〜38d)が挿通される補強部材140(140a〜140d)と、フランジ16a,18aと流入側フランジ30,流出側フランジ32との間に介在するパッキン42と、ボルト38(38a〜38d)の両端部に螺入されたナット44とからなる。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
図7に示されるように、補強部材140(140a〜140d)は、通しボルト38(38a〜38d)が挿通される挿通孔146を有する円筒部148と、円筒部148の両端部より半径方向に突出する当接部150,152とを有する。当接部150,152の端部離間距離Lは、流入側フランジ30,流出側フランジ32との離間距離と同一寸法になっている。
As shown in FIG. 7, the reinforcing member 140 (140a to 140d) includes a
円筒部148は、全長が流量計本体12の両端面の長さよりも短く形成されている。そのため、円筒部148は、両端面がパッキン42から離間した状態に取り付けられる。
The
当接部150,152は、流入側フランジ30,流出側フランジ32の裏面に当接するように延在形成されており、流入側フランジ30,流出側フランジ32に圧縮荷重が付与された場合に流入側フランジ30,流出側フランジ32を裏面側から支える支持部として機能する。
The
また、当接部150,152は、流量計本体12の軸心に向って延在する向きに取り付けられており、端部が流量計本体12の外周に接触すると共に、リブ34(34a〜34d)間に挿入される。そのため、補強部材140(140a〜140d)は、円筒部148を回転させるような回転力が作用した場合には、当接部150,152がリブ34(34a〜34d)の側面に当接して回転方向の動きを規制される。
Further, the
これにより、補強部材140(140a〜140d)は、各ナット44の締め付けによる回転力が伝達されず、パッキン42を回転方向に変形させることが防止される。 Thereby, the reinforcing member 140 (140a to 140d) is prevented from transmitting the rotational force due to the tightening of the nuts 44, and the packing 42 is prevented from being deformed in the rotational direction.
そのため、各ナット44の締め付け力によるフランジ16a,18a間に付与される圧縮力は、流量計本体12の両端面及び補強部材140(140a〜140d)の当接部150,152に分散される。よって、流量計本体12は、各ナット44の締め付けによる圧縮力が緩和され、歪みが生じないように上流側配管16のフランジ16aと下流側配管18のフランジ18aとの間に固定される。
Therefore, the compressive force applied between the
また、補強部材140(140a〜140d)は、円筒部148の外周が流入側フランジ30,流出側フランジ32の外周に接すると共に、当接部150,152の端部が流量計本体12の外周に接触するため、流量計本体12の半径方向の取り付け位置を規制している。すなわち、流量計本体12の軸心は、当接部150,152によって上流側配管16、下流側配管18の軸心と一致するように位置合わせ(調芯)される。
The reinforcing member 140 (140a to 140d) has an outer periphery of the
図8は実施例3の補強部材を示す縦断面図である。尚、図8において、上記実施例1、2と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。 FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a reinforcing member of the third embodiment. In FIG. 8, the same parts as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図8に示されるように、実施例3の補強部材160,162は、断面形状が円弧状に形成されており、夫々2箇所に通しボルト38が挿通される挿通孔164,166を有する。この補強部材160,162は、前述した円筒状の場合よりも端面の面積が大きいので、取付時の圧縮荷重に対する強度を十分に確保することができる。
As shown in FIG. 8, the reinforcing
また、補強部材160,162は、通しボルト38が2本挿通されるため、通しボルト38に螺入されたナット44を締め付ける際に回転することが防止される。そして、補強部材160,162の湾曲した内周面160a,162aが流入側フランジ30,流出側フランジ32の外周に当接して流量計本体12の軸心が上流側配管16、下流側配管18の軸心と一致するように位置合わせ(調芯)される。
Further, since the two through bolts 38 are inserted through the reinforcing
このように、一対の補強部材160,162は、上記実施例1,2のものよりも取り付け時の補強強度を高められると共に、部品点数が削減されて取付作業を容易に行える。また、補強部材160,162は、外周面160b,162bの面積が大きく、流量計本体12の左右側面を覆うことにより、流量計本体12を保護するプロテクタとしても機能する。
Thus, the pair of reinforcing
上記実施例では、超音波式渦流量計を一例として挙げたが、これに限らず、他の形式の流量計にも適用することができるのは勿論である。 In the above embodiment, the ultrasonic vortex flowmeter is described as an example. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to other types of flowmeters.
また、上記実施例では、補強部材を流量計本体と同じ樹脂材により成型するものとしたが、補強部材の材質は、樹脂材に限らず、金属により形成しても良いのは勿論である。 Moreover, in the said Example, although the reinforcement member shall be shape | molded with the same resin material as a flowmeter main body, the material of a reinforcement member is not restricted to a resin material, Of course, you may form with a metal.
10 超音波式渦流量計
12 流量計本体
14 流量指示部
16 上流側配管
18 下流側配管
20 連結機構
22 流路
24 渦発生体
30 流入側フランジ
32 流出側フランジ
34(34a〜34d) リブ
38(38a〜38d) 通しボルト
40(40a〜40d),140(140a〜140d),160,162 補強部材
42 パッキン
44 ナット
46,146,164,166 挿通孔
60 送信側超音波センサ
62 受信側超音波センサ
68 演算部
148 円筒部
150,152 当接部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記通しボルトが挿通される挿通孔を有する補強部材を前記上流側配管のフランジと下流側配管のフランジとの間に介在させ、
前記流量計本体の両端にフランジを設け、
前記補強部材は、前記流量計本体の両端に設けられた前記フランジの裏面に当接するように半径方向に延在形成された当接部を有することを特徴とする流量計。 The flowmeter body has a flow path through which the measured fluid passes and a measuring section for measuring the flow rate of the measured fluid flowing through the flow path, and both ends of the flowmeter body are connected to the flanges of the upstream pipe and the downstream pipe. In the flow meter that holds the flow meter body by tightening a through bolt inserted between the flange of the upstream pipe and the flange of the downstream pipe,
A reinforcing member having an insertion hole through which the through bolt is inserted is interposed between the flange of the upstream pipe and the flange of the downstream pipe ;
Provide flanges at both ends of the flow meter body,
The flowmeter according to claim 1, wherein the reinforcing member has a contact portion extending in a radial direction so as to contact a back surface of the flange provided at both ends of the flowmeter body .
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