JP5295377B2 - 後方に向いた表面に溝を持つ渦流量計ボディ - Google Patents

Description

発明の背景
渦流量計は、産業用プロセス制御分野において、流体の流動速度を測定するために使用される。渦流量計は、通常、測定する流体を搬送する流動管または導管内に挿入される。産業用途は、石油、化学、パルプおよび紙、鉱業および材料、油およびガスを包含する。渦流量計の動作原理は、フォンカルマン効果として公知の渦発生現象に基づく。流体は、ブラフボディを通過するにつれ、分離し、ブラフボディの各側に沿って、かつ、背後で交互に発生する、小さい渦巻きまたは渦を生成する。これらの渦は、センサによって検出される、流動および圧力が変動する領域をもたらす。渦生成の周波数は、本質的に、流体流速に比例する。

センサから下流にある不均一性を通り過ぎた流体流動は、センサに戻って結合される流動ノイズを生成する場合がある。流動ノイズは、流動測定の精度を低減させ、流量計の性能を制限する問題を呈する。

概要
流量計ボディを開示する。流量計ボディは、流動入口と、流動入口に接合した流動通路とを含む。流量計ボディは、流動通路出口を含む。流動通路は、流動通路出口まで延伸している。

流量計ボディは、シェダーバーを含む。シェダーバーは、流動通路内に配設されている。流量計ボディは、センサを含む。センサは、流動通路に連結している。センサは、シェダーバーから発生した流動渦を感知する。

流量計ボディは、流量計出口表面を含む。流量計出口表面は、流動通路出口に接合している。流量計出口表面は、流量計出口表面の外縁端まで延伸している。流量計出口表面は、環状溝を包含する。環状溝は、流動通路出口から発生した局所的な渦と相互作用するように位置付けられている。

他の特徴および利点は、下記の詳細な説明を読み、関連する図面を検討して明らかになる。

流量計ボディの第一の横断面図を図示する。 図１の第一の横断面図を横切る、図１の流量計ボディの第二の横断面図を図示する。 流動トランスミッタを形成するための追加的な部品が組み付けられた、流量計ボディを図示する。 ボルトを使用して入口管フランジと出口管フランジとの間に設置された、流動トランスミッタを図示する。 丸い横断面を持つ環状溝を有する、流量計出口表面の代替実施態様を図示する。 Ｖ字状の横断面を持つ環状溝を有する、流量計出口表面の代替実施態様を図示する。 流量計出口表面の外縁端に対し、相対的に突出した流動通路出口を包含する、流量計出口表面の代替実施態様を図示する。

詳細な説明
以下に記載する実施態様では、流量計ボディは、流動入口、流動通路および流動通路出口を包含する。シェダーバーは、流動通路内に配設され、流動渦を発生させる。流量計ボディは、流動渦を感知するセンサを含む。渦の周波数は、流動通路を通じた流体流動速度を表す。流動通路の内部直径よりもはるかに大きい内部直径を有する、管路内に流量計ボディが設置されると、シェダーバーの下流における大きい不均一性および大きい流動ノイズの可能性がある。

流量計ボディは、下流方向に向き、流動通路出口に隣接している、流量計出口表面を包含する。流量計出口表面は、流量計出口表面の外縁端まで延伸している。流体が流動通路出口から、より大きい直径の下流の管フランジ内に流動するにつれ、望ましくない局所的な渦が発生する。流量計出口表面には、環状溝が提供されている。環状溝は、流動通路出口における不連続性から発生する、望ましくない局所的な渦と相互作用するように位置付けられている。望ましくない局所的な渦のセンサへの逆流は、環状溝によって低減される。センサへの流動ノイズの結合が低減される。環状溝の使用により、流動測定の精度が増大する。図１〜７に関し、流量計ボディの各種態様をより詳細に以下に記載する。

図１〜２は、流量計ボディ１００を図示する。図１は、第一の横断面図を図示し、図２は、第一の横断面図を横切る第二の横断面図を図示する。流量計ボディ１００は、流動入口１０２を含む。流量計ボディ１００は、流動入口１０２に接合した流動通路１０４を含む。流動通路１０４は、直径Ｄ１を有し、流動通路出口１０６まで延伸している。

流量計ボディ１００は、シェダーバー１０８を含む。シェダーバー１０８は、流動通路１０４内に配設されている。流量計ボディは、センサ１１０、１１２を含む。センサ１１０、１１２は、流動通路１０４に連結している。流体は、流動通路１０４を通じ、シェダーバー１０８を通り過ぎて流動する。流体がシェダーバー１０８を通り過ぎて流動するにつれ、流体内に渦１４８の列が形成される。渦は、センサ１１０、１１２を通り過ぎて下流に流動する。センサ１１０、１１２は、シェダーバー１０８から発生した渦１４８を感知する。感知された渦１４８の周波数は、流動通路を通じた流体流速を表す。

一つの態様によると、センサ１１０、１１２は、圧力センサを含む。もう一つの態様によると、センサ１１０、１１２は、超音波センサを含む。なおもう一つの態様によると、センサ１１０、１１２は、流動通路１０４を通じて流動する流体から、センサ１１０、１１２の電気センサ部品を分離する、隔離ダイヤフラム（隔離膜）を包含する。なおもう一つの代替態様によると、センサ１１０、１１２は、シェダーバー１０８上に位置付けられている。

流量計ボディ１００は、流動通路出口１０６に接合し、流量計出口表面１１４の外縁端１１６まで延伸している、流量計出口表面１１４を含む。流量計出口表面１１４において、より小さい直径Ｄ１からより大きい直径Ｄ３への流動路サイズの急激な移行（不連続性）が生じる。流量計出口表面１１４における急激な移行により、望ましくない局所的な渦１２０、１２２が生成される。流量計出口表面１１４は、環状溝１１８を包含する。環状溝１１８は、流動通路出口１０６から発生する、望ましくない局所的な渦１２０、１２２と相互作用するように位置付けられている。環状溝１１８は、下流に向いている。環状溝１１８は、局所的な渦１２０、１２２が擾乱されずに流動することができる、流体空間を提供する。環状溝１１８の使用により、局所的な渦１２０、１２２の流動の擾乱を回避する。環状溝１１８の使用により、センサ１１０、１１２で感知される、擾乱された流動に起因する流動ノイズを低減する。望ましくない局所的な渦１２０、１２２からのノイズがより少ないため、センサ１１０、１１２の精度が増大する。

一つの態様によると、流量計ボディ１００は、成形チューブ部１３０、シェダーバー部１３２およびシェダーバー保持板部１３４を含む。もう一つの態様によると、成形チューブ部１３０、シェダーバー部１３２および保持板１３４は、金属で形成されている。

外縁端１１６は、流量計ボディ１００から突出し、出口管フランジ１３８の嵌合溝１３６に連結している。出口管フランジ１３８は、流量計ボディ１００から下流にある。流量計ボディ１００は、出口管フランジ１３８に押し付けられ、外縁端１１６で流体密封を形成する。出口管の内側リップは、環状溝１１８内にわずかに突出している。一つの態様によると、流動通路１０４の直径Ｄ１は、出口管フランジ１３８および外縁端１１６の内部直径Ｄ３の半分よりも少ない。大きいＤ３／Ｄ１比は、流動通路１０４内の流動流速の増大を提供し、取り付けボルト円の内部に装着するために流量計ボディ１００が十分に小さいことを許容する。

環状溝１１８は、図１〜２に図示するように、矩形の横断面を有することができる。あるいは、環状溝１１８は、図５〜７に図示するように、他の横断面を有することができる。一つの態様によると、環状溝１１４と局所的な渦１２０、１２２との間の相互作用により、望ましくない局所的な渦１２０、１２２の流動通路１０４を通じた逆流を低減する。もう一つの態様によると、逆流の低減により、センサ１１０、１１２によって感知されるノイズを低減する。

流動入口１０２は、収束的な流動入口を含む。収束的な流動入口は、上流の入口管フランジ１４０のより大きい入口直径Ｄ２から、流動通路１０４のより小さい入口直径Ｄ１まで延伸している。一つの態様によると、流動入口１０２は、段階的に配置された複数の個別の円錐収束表面１４２、１４４、１４６を含む。一つの態様によると、収束的な流動入口１０２は、シェダーバー１０８によって発生する流動渦１４８の安定性を増大させる。もう一つの態様によると、比（Ｄ２／Ｄ１）は、１よりも大きく、流動通路１０４を通じた流動流速を増大させ、発生バー１０８の近傍の圧力を増大させ、発生バー１０８の周辺の液体におけるキャビテーションの可能性を低減し、流動測定の精度を向上させる。

図３は、流動トランスミッタ３００を形成するための追加的な部品が組み付けられた、流量計ボディ１００を図示する。電子機器ハウジング３０２は、取り付けチューブ３０４により、流量計ボディ１００上に支持されている。電子機器回路３１４からの電気導線３１０、３１２は、取り付けチューブ３０４および配線区画３０６、３０８を通じて通過し、センサ１１０、１１２に接続している。電子機器回路３１４は、センサ１１０、１１２からの周波数データを、流量計ボディ１００を通じた流動の速度を表す、有効な電気出力３１６に変換する。

図４は、入口管フランジ１４０と出口管フランジ１３８との間に設置された、流動トランスミッタ３００を図示する。いくつかのねじ付きボルト、例えば、ボルト４０２、４０４が締結され、流量計ボディ１００に圧縮的な密封力を及ぼす。流量計ボディ１００は、いくつかのねじ付きボルトによって画定された円の内部に収容され、ねじ付きボルトが緩み、管フランジ１３８、１４０がわずかに離れて開いたときに落下しない。

図５は、出口管フランジ１３８と嵌合し、環状溝５１８を包含する、流量計出口表面５１４の代替実施態様を図示する。環状溝５１８は、図示するように、丸い横断面を有する。

図６は、出口管フランジ１３８と嵌合し、環状溝６１８を包含する、流量計出口表面６１４の代替実施態様を図示する。環状溝６１８は、図示するように、Ｖ字状の横断面を有する。

図７は、出口管フランジ１３８と嵌合し、環状溝７１８を包含する、流量計出口表面７１４の代替実施態様を図示する。流量計出口表面７１４は、外縁端７１６に対し、相対的に突出した流動通路出口７０６に接合している。流動通路出口７０６の突出は、望ましくない局所的な渦の擾乱を低減し、逆流を低減するため、事実上、より深い溝を形成する。

好ましい実施態様を参照しながら本発明を記載したが、当業者は、本発明の本質および範囲を逸することなく、形態および詳細に変更を加えることができることを認識する。

Claims (17)

1. 流量計ボディであって、
   流動入口と、
   流動入口に接合し、流動通路出口まで延伸している流動通路と、
   流動通路内に配設されたシェダーバーと、
   シェダーバーから発生した流動渦を感知する、流動通路に連結したセンサと、
   流動通路出口に接合し、流量計出口表面の外縁端まで延伸している流量計出口表面であって、流動通路出口から発生した局所的な渦と相互作用するように位置付けられている環状溝を包含する、流量計出口表面と、
   を含む、流量計ボディ。
2. 環状溝が下流に向いている、請求項１記載の流量計ボディ。
3. 流量計出口表面の外縁端が出口管に連結可能であり、流動通路が外縁端の直径の半分よりも少ない直径を有する、請求項１記載の流量計ボディ。
4. 環状溝が矩形の横断面を有する、請求項１記載の流量計ボディ。
5. 環状溝が丸い表面を包含する、請求項１記載の流量計ボディ。
6. 環状溝がＶ字状の表面を包含する、請求項１記載の流量計ボディ。
7. 流動通路出口が流量計出口表面の外縁端を越えて突出している、請求項１記載の流量計ボディ。
8. 流動入口が段階的に配置された複数の個別の円錐収束表面を含む、請求項１記載の流量計ボディ。
9. 流動トランスミッタであって、
   流動通路出口まで延伸している流動通路と、
   流動通路内に配設されたシェダーバーと、
   シェダーバーから発生した流動渦を感知する、流動通路に連結したセンサと、
   流動通路出口に接合し、流量計出口表面の外縁端まで延伸している流量計出口表面であって、流動通路出口から発生した局所的な渦と相互作用するように位置付けられている環状溝を包含する、流量計出口表面と、
   流動通路を通じた流動の速度を表す電気出力を生成する、センサに連結した電子機器回路と、
   を含む、流動トランスミッタ。
10. 環状溝が下流に向いている、請求項９記載の流動トランスミッタ。
11. 流量計出口表面の外縁端が出口管に連結可能であり、流動通路が出口管の直径の半分よりも少ない直径を有する、請求項９記載の流動トランスミッタ。
12. 流動通路出口が流量計出口表面の外縁端を越えて突出している、請求項９記載の流動トランスミッタ。
13. 複数の個別の円錐収束表面を含む流動入口をさらに含む、請求項９記載の流動トランスミッタ。
14. 流動を測定する方法であって、
    流動入口から流動通路出口まで延伸している流動通路を提供する工程と、
    流動通路内にシェダーバーを提供する工程と、
    シェダーバーから発生した流動渦をセンサで感知する工程と、
    流動通路出口に接合し、流量計出口表面の外縁端まで延伸している、流量計出口表面を提供する工程と、
    流動通路出口から発生した局所的な渦と相互作用するように、流量計出口表面に環状溝を位置付ける工程と、
    を含む、方法。
15. 出口管に対して密封するように、流量計出口表面の外縁端を成形する工程と、
    外縁端の直径の半分よりも少ない直径を持つ流動通路を提供する工程と、
    をさらに含む、請求項１４記載の方法。
16. 流量計出口表面の外縁端を越えて突出するように、流動通路出口を延伸させる工程をさらに含む、請求項１４記載の方法。
17. 段階的に配置された複数の個別の円錐収束表面を含むように、流動入口を成形する工程をさらに含む、請求項１４記載の方法。

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