JPH01318922A

JPH01318922A - 両方向圧力検出プローブ

Info

Publication number: JPH01318922A
Application number: JP11194089A
Authority: JP
Inventors: Lewis Gray; ルイス・グレイ
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1988-04-28
Filing date: 1989-04-28
Publication date: 1989-12-25

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】本発明は、管内の流体の流量を測定する両方向圧力検出
プローブに関し、より詳細には、流れの向き（以下、「
流れ方向」ともいう、）を指示すると共に発生させる圧
力信号を最大にするプローブに関する。

多くの用途では、管内における流量の大きさだけでなく
、その流れ方向も知ることが重要である。

流れの方向が逆になると、非常に高価な装置が損傷する
場合がある。かかる用途の一つとして、蒸気発生器の抽
気ラインが挙げられる。この油気ライン内の流れ方向が
逆になると、それに伴って蒸気ではなく液体が逆方向に
流れる場合がある。蒸気タービン内において、水の流れ
の方向が逆になると、大損害の生じる場合がある。油気
ライン中の流れの方向が逆になっているかどうかをモニ
ターすることは非常に重要である。従来型圧力センサに
より流体用管内の静圧を測定するには、圧力検出オリフ
ィスを管壁内に位置させるが、この場合、オリフィス開
口を管壁及び管内の流れと平行な状態にする。この種の
圧力検出要素を用いてこれらの管の中の流量の測定値を
得るには、一般に、局所的な流れ条件が互いに異なる２
つの物理的に異なる場所の圧力を検出する。一方の場所
の圧力と共に２つの場所の間の差圧を検出すると、もし
２つの場所における流体の温度、標準的特性及び局所流
れ条件が既知であれば、質量流量の測定には充分である
。実験により得られている補正係数で調整した測定関係
式を用いると、流量は２つの圧力の関数で表される。第
１次返信をとると、質量流量は差圧の平方根に比例する
。これら従来型センサを用いても、流れの方向に関する
情報は得られず、壁により生じる乱流の影響を受けて測
定値に誤差が生じるような領域における静圧は測定でき
ない。

本発明の目的は、流れの両方向における圧力を検出し、
圧力と共に流れの方向を指示し、しかも、発生させる圧
力信号の値又は大きさを最大にするプローブを提供する
ことにある。

この目的に鑑みて、本発明の要旨は、流体の流れを検出
する両方向圧力検出プローブであって、横断面が長円形
の本体と、Ｋいに逆方向へ向いた第１及び第２のオリフ
ィスとを有し、プローブの前記本体は、一方のオリフィ
スが前記流れの上流へ、他方のオリフィスが下流へ向い
た状態で、前記流れの層流域中に位置し、それにより、
前記−方のオリフィスに比較的高１１圧力を、前記他方
のオリフィスに比較的低い圧力を生ぜしめることを特徴
とする両方向圧力検出プローブにある。

本発明は、添付の図面に例示的に示すに過ぎない好まし
い実施例についての以下の説明を読むと一層容易に理解
できよう。

本発明の圧力検出要素であるプローブ１０は第１図に示
すように管壁８から内方へ突出している。

プローブ本体１２は、プローブの寸法形状が前方へ向い
た端及び後方へ向いた端に関して対称となるような２つ
の場所に２つのすりアイス１４゜１６を有する。オリフ
ィス１４．１６を一般にプローブ本体１２のそれぞれの
端に位置させると、上流側オリフィスにおける圧力が動
圧にほぼ等しく、下流側オリフィスにおける圧力が自由
流れ条件の静圧にほぼ等しいか又はこれ以下になる。プ
ローブ本体１２は、２つのオリフィス１４．１６間の差
圧が最大になるような形状に設計され、それ号より圧力
信号の感度が最大限に高められると共に、流体の密度の
差、流速の差及び場所の相違に起因する流れの擾乱の影
響が最小限に抑えられる。本体１２を適切に設計するこ
とによって静圧よりも低い圧力を下流側オリフィスに発
生させることができれば、測定可能な差圧の範囲は広が
り、かくして圧力変化に一層敏感なプローブ１０が得ら
れる。特定の流体密度及び流れ条件に対して本体１２の
設計を適切に行えば、感度を増大させ、しかも乱流の発
生を最小限に抑えることができる。

異なる流れ条件について感度を増大すると共、に乱流の
発生を最小限に抑えるためには、第１図に示す形状とは
異なる形状の本体を用いることが必要になる。第１図に
特に示す圧力検出プローブ１０は蒸気発生器の蒸気圧を
測定するものとして設計されているが、かかるプローブ
については二二一シャーシー州、ブリックタウン所在の
ホーエルナー・フリューイド・ダイナミックス（Ｈｏｅ
ｒｎｅｒＦｌｕｉｄ　Ｄｙｎａｍｉｃｓ）社により１９
６５’年に発行されたニス・エフ・ホーエルナー（Ｓ、
Ｆ、Ｈｏｅｒｎｅｒ）著「流体力学における抗力（Ｆｌ
ｕｉｄ−Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｄｒａｇ）　Ｊの特に第３章
を参照されたい、かかる文献に記載された設計上の検討
事項、パラメータ並びに特定の流速及び流体密度に合わ
せてプローブ本体１２を設計するためのガイドラインの
内容を本明細書の一部を形成するものとして引用する。

プローブ本体１２は、圧力管２０．２２が貫通するステ
ム１８により管壁８から間隔を置いた状態で保持されて
いる。ステム１８は、プローブ本体１２及びオリフィス
１４．１６を、管壁８により生じる乱流域から離隔保持
している。Ｎ気発生器の管の壁８からの適当な離隔距離
は、本体の直径の２０％である。プローブＩＯの圧力伝
達管２０．２２は、流体圧力を、管２６．２８を介して
従来型両方向差圧検出装置２４に伝える。この両方向差
圧検出装置２４は流体圧力の値だけでなく流れ方向も示
す。管２６．２８は、管内圧力の予想最大値に耐えるこ
とができれば任意形式のもので良い、適当な検出装置２
４は、圧力の方向を示す前面を改造した状態の従来型差
圧計である。

ステム１８は、管壁８とのその境界部が、管壁８と面一
に嵌め込まれた適当なシール３０で包囲されている。シ
ール３０は、プローブ１０を管壁８に設けられた穴に挿
入できるほど十分大きいものでなければならない、シー
ルとしては、従来型のテーパねし嵌め込み式シール３０
が適当である。

プローブ本体１２及びステム１８を、プローブ１０に作
用する流体により生じる曲げモーメントに耐えるステン
レス鋼のような適当な耐腐食性の材料で製作するのが良
い。

第１図及び第２図中の双頭矢印３２は、管８内を通る流
体の流れ方向を示している。オリフィス１４．１６は、
オリフィス開口面が流れ方向と実質的に垂直な状態で、
流体の流れと同−又は逆方向へ向く必要がある。第２図
は、第１図の■−■線における平面断面図である。オリ
フィス１４゜１６を、流体の流れ方向と絶対に垂直にす
べき必要はなく、流体の流れ方向に対し、整列角度範囲
内においてプローブ１０が不整列関係の影響を受けない
ような最大２０°の許容不整列角度Ｘだけずらしても良
い。

第３図は、第１図の１１線におけるプローブ１０の端面
図であり、流体の流れ方向は紙面に対し垂直に向いてい
る。第１図〜第３図は円筒形のステム１Ｂを示している
が、ステム１８の形状を楕円のような流線形にすること
が可能である。

第４図は、本発明の第２の実施例としてのプローブ４０
を示している。このプローブ４０は、オリフィス４４．
４６が内設されたプローブ本体４２を有する。オリフィ
ス４４．４６は内部流れチャンネル４８内に位置してお
り、この流れチャンネル４Ｂを通って流体が本体４２を
貫流する。

プローブ４０は、非軸流方向に対する感度が高くなって
いる。その理由は、このプローブ４０が、流体を、漏斗
状の流入口（以下、「漏斗」ということもある、）５０
を通してプローブ本体４２及びチャンネル４８内へ差し
向け、そして、対称に形作られた流出口（以下、同様に
「漏斗」ともいう、）５２を介して流出させるからであ
る。オリフィス４４．４６は、プローブ本体４２及びプ
ローブ・ステム５８を貫通した圧力伝達管５４゜５６と
連通している。流れ方向に対するプローブ４０の端の許
容不整列角度Ｙを３０”という大きな角度にすることが
できる。

第５図は、第４図のｖ−Ｖ線における平面断面図である
。第５図は、漏斗５０．５２の狭い方の端の正確な位置
に設けられたオリフィス４４゜４６を示しているが、こ
れらオリフィスを漏斗５０．５２内に位置させ、又は本
体４２内のさらに奥に形成することができる。

第６図は、第４図のプローブ４０のＶｌ−Ｖｌ線におけ
る端面図である。このプローブ４０は、蒸気発生器に用
いられる場合は非腐食性の物質、例えばステンレス鋼で
製作されるべきである。第４図〜第６図のプローブ４０
は、漏斗５０．５２の面と内部流れチャンネル４８の面
の交差部が傾斜した状態で示されているが、円筒形漏斗
と円筒体におけるような曲面を用いても良い。

本発明の多くの特徴及び利点は詳細な説明から明らかな
ので、特許請求の範囲は本発明の精神及び範囲に属する
本発明の特徴及び利点を全て包含するものである。さら
に、当業者であれば多くの設計変更を容易に想到できる
ので本発明は図示説明した構成及び作用に限定されず、
適当な設計変更及び均等物は全て本発明の範囲に属する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例としての圧力検出プローブ
の側断面図である。第２図は、■−■線における第１図のプローブの平面断
面図である。第３図は、■−■線における第１図の圧力検出プローブ
の端面断面図である。第４図は、本発明による第２の実施例としての圧力検出
プローブの側断面図である。第５図は、ｖ−ｖ線における第４図のプローブの平面断
面図である。第６図は、Ｖｌ−Ｖｌ線における第４図のプローブの端
面図であ゛る。〔主要な参照番号の説明］８・・・管壁、１０．４０−・・圧力検出プローブ、１
２・・・プローブ本体、１４，１６．４４．４６・・・
オリフィス、２０．２２，５４．５６・・・圧力伝達管
、１８・・・プローブ・ステム、２４・・・両方向差圧
検出装置、５０・・・流入口又は漏斗、５２・・・流出
口又は漏斗。特許出願人：ウェスチンジノＸウス・エレクトリック・
コーポレーション代　理　人：加藤　紘一部（外１名）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）流体の流れを検出する両方向圧力検出プローブで
あって、横断面が長円形の本体と、互いに逆方向へ向い
た第１及び第２のオリフィスとを有し、プローブの前記
本体は、一方のオリフィスが前記流れの上流へ、他方の
オリフィスが下流へ向いた状態で、前記流れの層流域中
に位置し、それにより、前記一方のオリフィスに比較的
高い圧力を、前記他方のオリフィスに比較的低い圧力を
生ぜしめることを特徴とする両方向圧力検出プローブ。
（２）オリフィスは漏斗状であることを特徴とする請求
項第（１）項記載の両方向圧力検出プローブ。
（３）プローブを前記流れの中に位置させるためのプロ
ーブ・ステムがプローブ本体に取付けられ第１及び第２
のオリフィスと連通状態にある通路がプローブ・ステム
を貫通していることを特徴とする請求項第（２）項記載
の両方向圧力検出プローブ。