JPH01105120A - 衝撃型流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、偏向プレートタイプの流動材料の流量計に
関し、この流量計において、測定されるべき流動材料の
流れは、偏向プレートに向けられ、そして、この偏向プ
レートによって与えられる反力の成分、通常、水平成分
は、流動材料の流量を求めるために測定される。

「従来の技術とその課題」 この種の流量計は、例えば、１９７１年１０月に公開さ
れたソエジマ等の米国特許第 ３６４０１３５号、１９７２年２月に公開されたトミャ
ス等の米国特許第３６４０１３５号並びに１９７３年７
月に公開されたトミャス等の米国特許第３７４２７６２
号から既に公知となっている。

米国特許３６４０１３５号に示されたような流量計は、
水平な反力成分を測定するものであり、このような流量
計の構成は、最も一般的に受入れ得るものである。何故
なら、水平成分の大きさは、偏向プレートに付着する残
留材料の生起によって影響を受けないからである。

このような流量計は、非常に有用なものであるけれども
、これら流量計は、その実用において、特に、水平な反
力成分を確実に測定する際、ある問題を有している。流
量計は、測定されるべき典型的な材料が多くの塵やほこ
りを含むものであると、悪環境の下で作動する必要があ
り、機械的な枢支部及び他の過敏な要素は、塵やほこり
から保護されなければならない。このような問題及び他
の関連の従来の特許は、１９７９年１１月７日に公開さ
れた英国特許第２０２００３８号（ミルトロニクス）に
記載されている。この英国特許は、ある機構において、
水平成分が１個以上のストレンゲ−ジブリッジによって
測定される流量計を開示している。上記流量計は、塵や
ほこり及び付着した流動材料の影響を実質的に除去して
、機械的に作ることができ、また、偏向プレートに衝突
する流動材料の不均一な分配にも過敏なものではない。

このような流量計は、非常に満足した機能を発揮するも
のであるが、しかしながら、偏向プレートを比較的大き
な角形のハウジング内に収容しなければならない問題を
有している。このハウジングは、測定されるべき流れの
中にある容器の導管に対して、その上流側端部及び下流
側端部を接続する適切な接続用器具を備えて製造されな
ければならない。流動材料の為の導管は、通常、円形の
パイプからなり、これらパイプは、組付けを複雑にする
。これらの構成が管状の容器の自由端からなる出口に配
置され、そして、完全な囲いが必要でないときでさえ、
要求されるアダプタの構造は、米国特許第４４０７３８
０号（エルグ）に図示されているように、全く複雑とな
る。この米国特許において、同様な装置がスクリューコ
ンベアの出口に配置されている。更に、この種の流量計
の組込みにおける複雑さ及びその大形化は、１９８４年
１１月ミルトロニクスによって出版されたパンフレット
「ミルトロニクス　ハイフロ（商標）　固体流量計」の
後のページに見られる。

この発明の目的は、英国特許出願 ２０２００３８号と同一の原理に基づいて作動し、しか
も、簡単で且つよりコンパクトな構造にできるばかりで
なく、容易に組込むことができる衝撃型流量計を提供す
ることにある。

「課題を解決するための手段」 この発明によれば、衝撃型流量計は、鉛直に延び、第１
内径を有した円筒形状の第１シェルと、第１シェルの下
端に設けられ、流動材料の出口と、下方に傾斜して延び
、第１内径よりも小さい第２内径を有するとともに、第
１シェルの側壁に進入し、第１シェル内における端部間
に開口する下端を有した円筒形状の第２シェルと、第２
シェルの上端に設けられ、流動材料の為の入口と、鉛直
に延び、第１及び第２内径の中間の第３内径を有して、
第２シェルの下端に面した凹部を有するように第１シェ
ル内に位置付けられた半円筒形の第３シェルと、第２シ
ェルの方向から第３シェルに作用される水平力を検出す
るように、第３シェルの上端と第１シェルの上端との間
を連結する平行四辺形のストレンゲニジセルとから構成
されている。

このような衝撃型流量計は、大部分はバイブの部分から
容易に製造され、含まれる唯一の精密な要素は、平行四
辺形のロードセルである。このロードセルは、公知のも
のであり、種々の例が英国特許出願第２０２００３８号
に示されている。ロードセルの好ましい実施例は、米国
特許第４１２８００１号（マークス）及び米国第４３８
０１７５号（グレイフェン）に記載されたものと同様な
ものである。このようなロードセルは、流量計の衝撃プ
レートを形成する第３シェルのための優れた支持を提供
するのみならず、適切に取付けられたとき、第２シェル
を通じ衝撃プレートへの流動材料の投入に対し、衝撃プ
レートの反力における水平成分のみを検出することがで
き、その出力は、衝撃プレートへの流動材料の投入レベ
ルによって影響を受けることがない。ロードセルは、第
３シェルの上方にあるので、ロードセルは、流量計を通
過する流動材料から保護されている。

「実施例」 衝撃型流量計は、主として円筒形状をなした３個の第１
乃至第３シェル２．４．６から形成されている。第１シ
ェル２は、円筒バイブの一部から形成され、その上端及
び下端に外向ききの取付はフランジ８．１０を有してい
ることが好ましい。

下側の取付はフランジ１０は、使用時、第４ａ図乃至第
４ｄ図に図示されているように、流動材料の適切な出口
部材に連結されている。上側の取付はフランジ８には、
閉塞プレート１２が固定されており、この閉塞プレート
１２は、囲い１１の為の適切な取付は部材を形成してい
る。囲い１１内には、予備増幅較正回路が収容されてお
り、この予備増幅較正回路は、平行四辺形のストレンゲ
ージ１４と組をなしている。

第２シェル４は、円筒パイプの一部分から形成されてい
る。この第２シェル４は、水平に対して傾斜され、第１
シェル２の軸線と交差する軸線ををしている。第２シェ
ル４の傾斜角は、一般的に約５０°である。第２シェル
４は、取付はフランジ８，１０間のほぼ中央における第
１シェル２の壁を貫通し、軸線１８に近接した垂直面内
のオリフィスで終端となっている。第３シェル６は、第
１シェル２内に同心的に配置されている。第３シェル６
は、パイプの一部分から切り出されてい、部分的に円筒
形状をなしている。つまり、第３シェル６は、いくらか
半円筒形状をなしている。第３シェル６は、上端プレー
ト７を介し、ストレンゲニジ１４により、その上端近傍
の第１シェル２の壁から支持されている。いくつかの場
合、前述した米国特許第４，１２８．００１号又は第４
．３８０．１７５号に記載されたようなストレンゲージ
の構造によっては、ストレンゲージ１４を閉塞プレート
１２を介し第１シェル２に直接に取付けることも好都合
である。

第２シェル４の上端には、外向きのフランジ１９が設け
られており、このフランジ１９には、使用時、第４ａ図
乃至第４ｄ図に示されるように、流動材料の入口部材が
連結される。第３シェル６は、第２シェル４の下端を越
えて十分に下方に延びており、これにより、重力でもっ
て降下する流動材料が第３シェル６の下端よりも上方の
部分に当接することを確実にしている。図示された実施
例において、第３シェル６は、取付はフランジ１０のレ
ベルで終端となっている。

第１シェル２は、第３シェル６の外径よりも大きな内径
を有しており、第３シェル６は、第２シェル４の少なく
とも内径よりも大きな内径を有している。この実施例に
おいて、また、第２シェル４の外径は、第３シェル６の
内径よりも十分に小さく、これら第２シェル４と第３シ
ェル６との間の接触を阻止している。例えば、第１．第
２及び第３シェル２，４．６の内径は夫々、１６．１５
ａｍ（６，３７５インチ）　、１０．１６ｃｍ（４イン
チ）　、１２．７ｃｍ（５インチ）である。

上述した流量計の作動は、非常に簡単なものである。穀
粒又は他の粒子状物質等の流動材料は、第２シェル４に
よって形成された傾斜シュートを通じて送出され、垂直
な第３シェル６の内面に当接する。この後、流動材料は
、第１シェル２を通じて流量計から排出される。第３シ
ェル６によって水平方向の反力が生起され、この反力は
、第２シェル４を通過する流動材料の質量流量に直接に
比例したものである。このような反力は、ストレンゲー
ジ１４によって検出される。−このストレンゲージ１４
は、その上側柱２０及び下側柱２２で水平に取付けられ
ているので、ストレンゲージ１４は、その較正アーム２
１．２３を変形させ、且つ、第３シェル６上に作用する
衝撃力の垂直方向分力によっては影響を受けず、水平力
のみを検出する。ストレンゲージ１４によって組込まれ
たストレンゲ−ジブリッジにおいて、ストレンゲージ要
素２５の相対的抵抗は、反力に比例して変化する。スト
レンゲ−ジブリッジは、予備増幅回路における演算増幅
器の入力回路に組込まれており、予備増幅回路は、上記
相対的抵抗の変化を検出し、水平力成分に比例した出力
、即ち、流量計を通過する流量を測定する。流量計の作
動に関しては、前述したミルトロニクスの英国特許に記
載された流量計のものと原理上において差異はない。

上述した流量計は、特に簡単にして較正することができ
る。予備増幅器には、通常の如く、ゼロ及びスパン（増
幅）調整器が設けられている。流量計を較正する為に、
予備増幅器が第１シェル２の垂直な軸線１８に正確に組
込まれていると仮定すると、先ず、予備増幅器は、流量
計を通じて流動材料の流れがない状態で、ゼロ出力の調
整がなされる。そして、第３シェル６の外面には、フッ
ク２８が固定されており、このフック２８には、較正重
り２６のケーブル２４が取付けられている。

ケーブル２４のアークセスは、第１シェル２の開口３０
を通じてなされ、この開口３０は、通常、図示しないね
じによって閉塞されている。ケーブル２４は、プーリ３
２を回って延び、第３シェル６に、流量計によって処理
されると見積もられた最大流量の割合いにほぼ等しい所
定の水平力を与えている。プーリ３２は、ブラケット３
４゛によって支持されており、このブラケット３４は、
第１シェル２に一時的にねじによって固定されている。

増幅器のスパン調整は、適切な出力を得るのに必要な場
合、変更される。較正重り２６を取除いた後、必要であ
るならば、流量計を通じて知られた流量の流動材料を供
給することにより、その較正をチエツクすることができ
る。増幅器の出力と実際のものとの間に差異があり、こ
の差異が計算されるならば、較正重り２６が再度接続さ
れ、そして、適切なスパン調整がなされる。これらのス
テップは、流量計の仕様が公差内に入るまで繰返すこと
ができる。ブラケット３４及びプーリ３２は、較正中に
取付けられるのみである。第３シェル６に当接する流動
材料の速度は、入口部材の構造によっていくらか影響を
受ける。そして、較正上でのチエツクは、流量計の組込
みの為になされるべき適切な考慮を可能とする。

第４ａ図乃至第４ｄ図は、破線で示された種々の入口及
び出口構造を有した流量計の組込み例を示している。前
述したミルトロニクスのパンフレットの後のページに示
された組込み例と比較して、この実施例での組込み例は
、よりコンパクトである。何故なら、第１シェル２は、
大きな角形の７１ウジングに取って代わっており、第１
シェル２の比較的小さな径に対する出口構造は、大きな
角形の出口よりも一般的により簡単なものとなる。

比較すると、トミャスの米国特許第 ３６４０１３５号に基づいて構成されたミルトロニクス
のヒフ口（商標）Ｅ４０型流量計は、出口アダプタがな
くとも、人口から出口まで８６．３６ｃｍ（３４インチ
）の高さ、縦横４０．６３ｃｏ＋（１６ｘ１６インチ）
で高さ６３．５ｃａ（２５インチ）の角径をなした囲み
１６及びこの囲み１６の一方の側から突出した大きなハ
ウジングを有している。一方、突出するハウジングは、
シンプルの米国特許の技術を使用することによって省略
できるが、大きな囲み１６は残ったままである。これに
対し、多くの適用分野において、Ｅ４０型の流量計に取
って代わることのできる。この発明の典型的な流量計は
、入口から出口まで４５．７２ｃｏ＋（１８インチ）の
みの高さを有し、大きな角形のハウジングは取り除かれ
ている。

更に、流量の変化に対するこの発明の流量計の応答は、
より線形となる。衝撃プレートを形成している半円筒の
第３シェル６は、パイプの屈曲部を通過する流動材料の
流れに対して厳密に比較すると、通常の平坦な衝撃プレ
ートの場合よりも、流量計を通過する流動材料の流れに
対し邪魔になることが少ない。平坦な衝撃プレートは、
流量に応じた側方の流れを抑制することができず、流動
材料の変化割合が外側に外れ、従って、非線形の応答と
なる。

この発明の流量計は、よりコンパクトになるばかりでな
く、製造が簡単且つ安価となる。第３シェル６即ち偏向
プレートが垂直であるので、この偏向プレートには、実
質的に水平な反力のみが作用する。従って、所望の力成
分の解析を必要とすることがない。一方、偏向プレート
上に付着した流動媒体は、ロードセルによって検出され
る力を発生するものではない。多くの場合、流動材料の
付着は、垂直に配置された偏向プレートにより、少ない
ものである。ロードセルに作用する静荷重はない。何故
なら、ロードセルは、水平な力のみに反応し、偏向プレ
ートを形成する第３シェル６のＩｎは、垂直に作用する
からである。このことは１、ロードセルにおける全検出
領域の効果的な利用を可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、流量計の側面図、第２図は、流量計の正面図
、第３図は、流量計内部の一部側面図、第４ａ図乃至第
４ｄ図は、流量計の変形例を夫々示す側面図である。 ２・・・第１シェル（ハウジング）、４・・・第２シェ
ル（入口チューブ）、６・・・第３シェル（衝撃プレー
ト）、１４・・・ストレンゲージ、２４・・・ケーブル
、２６・・・較正重り。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鉛直に延び、円形の管状をなしたハウジングと、こ
   のハウジングの底部に設けられた出口と、ハウジングの
   内径よりも小径で、部分的に円筒形状をなした衝撃プレ
   ートと、この衝撃プレートをハウジング内に同心的に取
   付けるための取付け手段と、流動材料をハウジング内の
   衝撃プレートの内面によって中断される軌道上に進入さ
   せるような軸線上に配置され、衝撃プレートの内径より
   も小さく、ハウジング内に進入した下端を有する傾斜し
   た入口チューブと、入口チューブからの流動材料を遮断
   する結果、衝撃プレートによって受け止められる水平力
   を検出する取付け手段と組をなしたストレンゲージ要素
   とを具備してなることを特徴とする衝撃型流量計。 ２、鉛直に延び、第１内径を有した円筒形状の第１シェ
   ルと、第１シェルの下端に設けられ、流動材料の出口と
   、下方に傾斜して延び、第１内径よりも小さい第２内径
   を有するとともに、第１シェルの側壁に進入し、第１シ
   ェル内における端部間に開口する下端を有した円筒形状
   の第２シェルと、第２シェルの上端に設けられ、流動材
   料の為の入口と、鉛直に延び、第１及び第２内径の中間
   の第３内径を有して、第２シェルの下端に面した凹部を
   有するように第１シェル内に位置付けられた半円筒形の
   第３シェルと、第２シェルの方向から第３シェルに作用
   される水平力を検出するように、第３シェルの上端と第
   １シェルの上端との間を連結する平行四辺形のストレン
   ゲージセルとを具備してなることを特徴とする衝撃型流
   量計。 ３、第２シェル下端の開口は、第３シェル内の鉛直面内
   にあることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の
   衝撃型流量計。 ４、第１シェルの上端は、閉塞プレートによって閉塞さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載
   の衝撃型流量計。 ５、衝撃型流量計は、較正手段を備えており、この較正
   手段は、較正重りと、較正重りを支持するケーブルと、
   このケーブルを第２シェルと対向する第３シェルの外面
   に取付ける第１取付け手段と、プーリと、シェルの長手
   軸線と垂直な共通の面内で、プーリを第２シェルと対向
   する第１シェルの外面に取付ける第２取付け手段とを備
   えてなり、プーリの最上部は、ケーブルを取着ける取着
   け手段及び第１シェルの壁に形成された開口と一直線に
   配置されており、較正重りは、プーリから吊持されて、
   この較正重りによって生じる下方の力に等しい水平力を
   第３シェルに作用させることを特徴する特許請求の範囲
   第２項に記載の衝撃型流量計。