JPH02136715A - Coriolis force straight pipe mass flowmeter - Google Patents

Coriolis force straight pipe mass flowmeter

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JPH02136715A
JPH02136715A JP28893588A JP28893588A JPH02136715A JP H02136715 A JPH02136715 A JP H02136715A JP 28893588 A JP28893588 A JP 28893588A JP 28893588 A JP28893588 A JP 28893588A JP H02136715 A JPH02136715 A JP H02136715A
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Japan
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pipe
straight
straight pipe
measuring
coriolis force
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Yasuo Mori
康夫 森
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Abstract

PURPOSE:To exactly measure the mass flow rate of a liquid by measuring a deflection generated by Coriolis force, generated at the time when a fluid flows in a measuring straight pipe to which a rotational vibration is given by a vibration supporting part. CONSTITUTION:A measuring straight pipe 21 of some length running along the center line XX of an external frame 20 is arranged by fixing inlet and outlet pipe parts 24, 25 of its end parts to each opposed side wall of the frame 20. Also, this straight pipe 21 is supported so that the movement in the axial direction and the angle variation of the axis can be executed freely by a vibration supporting part 22 which vibrates freely in the vertical direction against the frame 20, and a fixing and supporting part 23 fixed to the frame 20, respectively. On both sides of the outside of its supporting parts 22, 23, coil-like pipe parts 31, 32 are provided, and cope with the variation of pipe length between the supporting parts 22, 23 by the variation of a curvature of the pipe parts 31, 32. Also, compensating straight pipes 33, 34 of the same material and dimension as those of the straight pipe 21 are arranged on both sides of the straight pipe 21 in parallel, and based on them as a reference, a deflection measuring part 50 is provided on about the center part of the supporting part 22, 23, and the deflection quantum by Coriolis force of the straight pipe 21 in which a fluid flows is measured.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、外気の接触が好まれていない油、脂肪などの
液状流体を扱う分野、あるいは、流体を扱う製造工業の
分野などにおいて高い精度を有して流体の質量流量を測
定し、その流体の流量の正確な制御が必要な場合などに
不可欠な高精度のコリオリカ質量流量計に間するもので
あるが、本発明は、必ずしも、このような分野に限定さ
れるものでは無く、今後、半導体工業や、先端技術分野
の石油工業や、生物工業などにおいて広く一般的に使用
が考えられる、単相の液体、気体、あるいは、液体に気
体、又は、気体に微少固体、気体にミスト、又は、微少
固体が混合している二相流れのような流体の質量流量を
正確に計測したり、これに基づいてその流量を自動制御
したりするために利用され、しかも、構造が簡単であり
、取り付けも容易であり、従って、多くの分野の近代的
プラントにも利用されることを期待することができるコ
リオリカ質量流量計に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is useful in the field of handling liquid fluids such as oil and fat where contact with outside air is not preferred, or in the field of manufacturing industry that handles fluids. Although the present invention is intended for use in high-precision Coriolis mass flowmeters that are indispensable when measuring flow rate and precisely controlling the flow rate of the fluid, the present invention is not necessarily limited to such fields. It is not a single-phase liquid or gas, or a liquid and a gas, or a gas and a small amount of solid, which are expected to be widely used in the semiconductor industry, the petroleum industry in the advanced technology field, the biological industry, etc. It is used to accurately measure the mass flow rate of a fluid such as a two-phase flow in which gas and mist or minute solids are mixed, and to automatically control the flow rate based on this. The present invention relates to a Coriolika mass flow meter that has a simple structure and is easy to install, and therefore can be expected to be used in modern plants in many fields.

L見立上I 最近、回転あるいは回転振動する流路管内を流体、主に
、液体が流れる場合に、この流路管がコリオリカを受け
るためにたわみ、このたわみが質量流量に比例すること
を利用したコリオリカ質量流量計が開発されているが、
その代表的なものは、添付図面の第5図に示すような構
造を有している。すなわち、この質量流量計10は、主
配管の途中に連結されるように入口管部1と、出口管部
2とを有する管状の本体10゜から成り立っており、こ
の本体10゜は、これらの入口管部1及び出口管部2の
各中心を連結する直線状の軸心X−Xを有しており、ま
た、この本体10゜に、コリオリ力による流路のたわみ
を生起させるために、本体10゜の軸心X−xに対して
直角に逆U字型の流路管3を、その各自由端部において
連結し、この逆U字型の流路管3の曲がり部に適宜な手
段により、本体10゜の軸心x−Xを回転軸として回転
振動を与えている間に、質量流量を測定すべき流体を、
主配管から、本体1G、内に、入口管部1から流路管3
へ分岐させ、これを出口管部2から再び主配管へ戻すよ
うにすると、流路管3の直線状部にコリオリカが発生し
、このために、流路管3にたわみが生ずるが、このたわ
みは、流路管3内を流れる流体の流量に比例するので、
このたわみを測定することにより、流量を測定すること
ができることとなる。この場合、この流路管3のたわみ
の測定を容易とさせるために、この流路管3と平行に、
幾何学的にそれと同一構造を有する、同様に、逆U字型
の流路管4を設け、この流路管4の各自由端部も、同様
に、本体100に連結しておき、各流路管3.4の曲が
り部分を一つの駆動機構5により相互に連結し、この駆
動機構5が、流路管3.4に、それらの平面に対して直
角方向に、相互に反対方向の往復回転振動を与えるよう
にする。このようにすることにより、各流路管3.4の
直線状部分の本体10゜の軸心x−xから最も離れた箇
所は、それらの振動方向が反対であるために、両流路管
3,4のたわみが相互に反対方向を向くことを利用し、
この箇所に計測器6を取り付け、この計測器6により、
両管3,4の間の間隔を測定するすることにより、この
0間隔の測定値から、流量を求めることができるように
なっているものである。
Recently, when a fluid (mainly liquid) flows through a rotating or rotationally vibrating flow pipe, the flow pipe deflects to receive Coriolis, and this deflection is proportional to the mass flow rate. Coriolis mass flowmeter has been developed, but
A typical one has a structure as shown in FIG. 5 of the accompanying drawings. That is, this mass flow meter 10 consists of a tubular main body 10° having an inlet pipe part 1 and an outlet pipe part 2 so as to be connected to the middle of the main pipe. It has a linear axis X-X connecting the centers of the inlet pipe part 1 and the outlet pipe part 2, and in order to cause the flow path to bend at 10 degrees due to the Coriolis force, An inverted U-shaped flow path tube 3 is connected at each free end at a right angle to the axis X-x of the main body 10°, and an appropriate The fluid whose mass flow rate is to be measured is subjected to rotational vibration with the axis of rotation x-X of the main body at 10 degrees by the means.
From the main pipe to the main body 1G, from the inlet pipe part 1 to the flow pipe 3
If this is branched off to the outlet pipe section 2 and returned to the main pipe again from the outlet pipe section 2, Coriolica will be generated in the straight section of the flow pipe section 3, and this will cause deflection of the flow pipe section 3. is proportional to the flow rate of the fluid flowing inside the flow path pipe 3, so
By measuring this deflection, the flow rate can be measured. In this case, in order to facilitate the measurement of the deflection of the flow pipe 3, parallel to the flow pipe 3,
Similarly, an inverted U-shaped flow pipe 4 having the same geometrical structure is provided, and each free end of the flow pipe 4 is similarly connected to the main body 100, and each flow pipe is connected to the main body 100. The bent portions of the channel pipes 3.4 are interconnected by a drive mechanism 5, which drives the channel pipes 3.4 in mutually opposite reciprocating directions at right angles to their planes. Give rotational vibration. By doing this, the portions of the linear portions of each flow pipe 3.4 that are farthest from the axis x-x of the main body 10° are vibrated in opposite directions, so that both flow pipes Taking advantage of the fact that the deflections in points 3 and 4 point in opposite directions,
Attach a measuring device 6 to this location, and with this measuring device 6,
By measuring the distance between the two pipes 3 and 4, the flow rate can be determined from the measured value of this zero distance.

しかしながら、この種の従来のコリオリカを用いた質量
流量計は、精度を上げるためには、流路管3゜4の直線
部を長くすることが必要となるが、このように流路管3
,4の直線部を長くすると、主配管に対し、主配管から
広がる大きな空間が必要となるだけでは無く、流路管3
.4は、本体10゜に対して、材料学的に固定支持の片
持ちばりとなっており、流路管3,4の本体10゜への
連結部である根元部には、常に、往復運動による応力が
加わっているので、疲労強度上の寿命の問題も生じて来
る。更に、流路管3と4とは、幾何学的に同一構造を持
つとはいえ、主配管内の流路分布によっては、同一の流
量が流れるとは限らず、また、たわみ測定の感度を上げ
るために、本体10゜の軸心X−Xから最も離れている
流路管3.4の直線部の箇所にたわみ測定器6を設置す
るために、たわみは、0字状の流路管3.4の曲がり部
の影響を受けることも考えられる。
However, in order to improve the accuracy of this type of conventional mass flowmeter using Coriolis, it is necessary to lengthen the straight section of the flow pipe 3.
, 4 not only requires a large space extending from the main pipe, but also increases the length of the flow pipe 3.
.. 4 is a cantilever beam that is materially fixed and supported with respect to the main body 10°, and the root portion, which is the connection part of the flow pipes 3 and 4 to the main body 10°, always has reciprocating motion. Because of the added stress caused by this, problems with fatigue strength and lifespan also arise. Furthermore, although flow path pipes 3 and 4 have the same geometric structure, depending on the flow path distribution within the main pipe, the same flow rate may not necessarily flow, and the sensitivity of deflection measurement may be affected. In order to increase the deflection, the deflection is measured by installing the deflection measuring device 6 at the straight part of the flow pipe 3.4 that is farthest from the axis X-X of the main body at 10 degrees. 3.4 may be affected by the curved portion.

このように、従来公知のコリオリカ質量流量計の流路管
は、コリオリ力によるたわみを測定するために、上記の
ような逆U字型の流路管3,4の外に、円形状の管路を
用いていることも多く、また、これらのたわみ測定用の
流管路は、本体10.に剛に取り付けているものがほと
んどであり、取り付は部の疲労強度、剛な取り付けによ
る小量のたわみを高精度で測定する必要があると共にコ
リオリカの作用が有効である直線部は、主配管に垂直に
配置されており、コリオリ力によるたわみ量を大きくす
るためには、この直線部を長くすることは、装置本体が
大きくなるという欠点を有している。
In this way, in order to measure the deflection due to the Coriolis force, the conventionally known Coriolis mass flowmeter has a circular tube in addition to the inverted U-shaped flow tubes 3 and 4. These flow channels for measuring deflection are often connected to the main body 10. In most cases, the fatigue strength of the part and the small amount of deflection due to the rigid installation must be measured with high precision. It is arranged perpendicularly to the piping, and in order to increase the amount of deflection due to the Coriolis force, increasing the length of this straight section has the disadvantage that the main body of the device becomes larger.

そこで、本発明は、上記のように、従来公知のコリオリ
カ質量流量計には、これを既設のプラントの配管系に設
置すると、本体がかなり大きくなり、しかも、プラント
の配管軸と直角な方向の大きな広がりを持つ上に、非常
に微少なたわみを検出するために、配管の持つ振動の影
響を受ける事実など種々の問題点のあることなどに鑑が
み、配管系の直管部分に容易に取り付けられることがで
きるだけではなく、圧力損失も少なく、シかも、平衡式
測定方法の原理により、高い精度の下にたわみを測定す
ることが可能であり、例えば、プラントの流量を、プラ
ントの配管にほとんど影響を与えることのない、配管の
方向に直線状の流路管を有している、特に、液体の質量
流量の正確な測定を可能とするコリオリカ質量流量計を
得ることを、その課題とするものである。
Therefore, as described above, the present invention has been proposed to solve the problem of the conventionally known Coriolica mass flowmeter, which has a considerably large main body when installed in the piping system of an existing plant. In addition to having a large spread, there are various problems such as the fact that piping is affected by vibration in order to detect extremely small deflections. Not only can it be easily installed, but it also has low pressure loss. Due to the principle of the balanced measurement method, it is possible to measure deflection with high accuracy. The problem is to obtain a Coriolis mass flow meter that allows an accurate measurement of the mass flow rate of liquids, in particular, with a straight flow pipe in the direction of the pipe with little influence. It is something to do.

t・ 本発明は、この課題を解決するために、まず、流量を測
定すべき流体が流れている主配管が、多くの場合、直管
であることを考慮し且つその周囲に質量流量計の本体が
余り大きな広がりの空間を必要としないように、配管と
同一直線軸を持つ直管を計測用流路管として使用すると
共に計測技術的には平衡式計測法を用いることにより、
測定精度を高めると共にコリオリ力による直管のたわみ
を光学的あるいは電気的に、例えば、電気容量の変化と
して求め、この変化により得られた信号をデジタル化し
、このデジタル化した信号をデジタル回路などを用いて
、更に出力の偏差を小さくシ、測定精度を高めるように
したことを特徴とするものである。
In order to solve this problem, the present invention first takes into account that the main pipe through which the fluid whose flow rate is to be measured is often a straight pipe, and also installs a mass flowmeter around it. In order to prevent the main body from requiring too much space, we use a straight pipe with the same linear axis as the piping as the measurement channel pipe, and use a balanced measurement method in terms of measurement technology.
In addition to improving measurement accuracy, the deflection of a straight pipe due to the Coriolis force is determined optically or electrically, for example, as a change in capacitance, and the signal obtained from this change is digitized, and this digitized signal can be used in a digital circuit, etc. The device is characterized in that it further reduces output deviation and increases measurement accuracy.

元来、コリオリカ質量流量計は、コリオリ力による流路
管のたわみを測定し、このたわみと、流量との間の関係
から流量を求めるものであるが、直管をコリオリカ質量
流量計に用いる場合には、たわみは、直線軸に対して垂
直方向に生ずるので、振動する流路管をその両端部にお
いて支え、その両端部の支持部において管を固定すると
、たわみが小さくなると共に管には軸方向の応力が生ず
ることとなる。
Originally, the Coriolis mass flowmeter measures the deflection of the flow pipe due to the Coriolis force and determines the flow rate from the relationship between this deflection and the flow rate, but when using a straight pipe in the Coriolis mass flowmeter Since deflection occurs in a direction perpendicular to the linear axis, if a vibrating channel tube is supported at both ends and the tube is fixed at the supports at both ends, the deflection will be reduced and the tube will not have an axis. directional stress will be generated.

そこで、このことを避けるために、本発明においては、
2箇所の支持部において計測用流路管を支持するように
するが、この場合、一方の支持部においては、流路管が
軸方向に変位することが可能であり、同じコリオリ力に
よって大きなたわみが生ずるように、振動学的自由支持
機構により支持し、他方の支持部は、振動支持部として
、計測用流路管は軸の方向が自由に変化することを可能
とすると共にその軸心に対して直角方向に振動を加える
ようにし、また、支持部の外側の一方又は両側に、計測
用流路管をコイル状に形成した部分を設けた構造を特徴
を有するものである。
Therefore, in order to avoid this, in the present invention,
The measurement flow pipe is supported by two support parts, but in this case, the flow pipe can be displaced in the axial direction at one support part, and the same Coriolis force can cause a large deflection. is supported by a vibratory free support mechanism, and the other support part is a vibration support part that allows the measurement channel tube to freely change its axial direction and to The structure is characterized in that vibration is applied in a direction perpendicular to the support part, and a part in which a measurement flow path tube is formed in a coil shape is provided on one or both sides of the outside of the support part.

このコイル状の管部は、計測用流路管のたわみによる両
支持部の間の管長さの変化に対応して、固定支持部を経
てその管長さの変化がコイル状の管部に伝わり、このコ
イル状の管部の曲率半径が変化することにより、管長さ
の変化に対応することができるようにするものである。
This coiled tube portion corresponds to a change in tube length between both support portions due to deflection of the measurement flow path tube, and the change in tube length is transmitted to the coiled tube portion via the fixed support portion. By changing the radius of curvature of this coiled tube portion, it is possible to respond to changes in tube length.

更に、他方の支持部を振動支持部として形成しであるが
、この支持部に回転振動を与えるために、この支持部を
、空間に固定をした枠に設置したモータ軸に取り付けら
れた偏心回転円板、あるいは、コイルと鉄心とから成り
立っている電磁励振器などにより加振させ、この加振動
力を振動支持部を介して計測用流路管に伝達するように
するが、この加振力に対抗する流路管部分のばね力は、
振動支持部の外側に形成されたコイル状管部の弾性力に
よって生成されるようにすることをも、本発明の特徴と
するものである。
Furthermore, the other support part is formed as a vibration support part, and in order to give rotational vibration to this support part, this support part is formed as an eccentric rotating part attached to a motor shaft installed in a frame fixed in space. Vibration is caused by an electromagnetic exciter consisting of a disk or a coil and an iron core, and this excitation force is transmitted to the measurement flow path pipe via the vibration support part, but this excitation force The spring force of the flow pipe section that opposes is
Another feature of the present invention is that the vibration is generated by the elastic force of the coiled tube formed on the outside of the vibration support.

更に、これらに加えて、計測用流路管のコリオリ力によ
るたわみを精度良く測定するために、その直管部と同−
材質及び寸法を有する2本の補償直管を、流体を流す計
測用直管と平行に、しかも、その両側に配置し、この両
側の補償直管を基準とし、流体が流れる中央の計測用直
管のコリオリ力によるたわみ量を測定する構造を有して
いる。
In addition to these, in order to accurately measure the deflection due to the Coriolis force of the measurement channel pipe, we
Two compensating straight pipes having the same material and dimensions are placed parallel to and on both sides of the measuring straight pipe through which the fluid flows, and with the compensating straight pipes on both sides as a reference, the central measuring straight pipe through which the fluid flows. It has a structure that measures the amount of deflection of the pipe due to Coriolis force.

このような構造を取ることにより、中央の計測用直管の
たわみを招くことのあるコリオリカ以外の力による影響
が、取り出された信号からすべて除去することができ、
コリオリ力による中央の計測用直管のたわみに比例した
信号だけを得ることができ、高い計測精度が得られるこ
とも、特徴となっている。
By adopting this structure, all influences other than Coriolis, which may cause deflection of the central measurement pipe, can be removed from the extracted signal.
Another feature is that only a signal proportional to the deflection of the central measuring pipe due to the Coriolis force can be obtained, resulting in high measurement accuracy.

また、本発明による質量流量計は、直管部と、1個又は
2個のコイル状の管部分とから成り立っており、特に大
きな圧力損失を来す構造を有していないので、コリオリ
力によるたわみ計測用直管内の流速を20m/s 、又
は、それ以上にし、充分なコリオリカが作用するように
しであることも、また、その特徴となっているものであ
る。
Furthermore, the mass flowmeter according to the present invention is composed of a straight pipe section and one or two coiled pipe sections, and does not have a structure that causes a particularly large pressure loss. Another feature is that the flow velocity in the straight pipe for measuring deflection is set to 20 m/s or more to ensure that sufficient Coriolis acts.

丸−1−1 以下、本発明を、その装置の実施例を示す添付図面の第
1〜5図に基づいて、詳細に説明をする。
Circle-1-1 Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on FIGS. 1 to 5 of the accompanying drawings showing embodiments of the apparatus.

まず、第1及び2図は、本発明の1実施例を略図により
示すものであるが、これらの図から分かるように、本発
明による質量流量計60においては、平面輪郭が長方形
状の低い高さを有する中空状の外部枠20の、長手方向
の中心線X−Xに沿って、ある長さを有するコリオリカ
の作用する流路管である計測用直管21が、その各端部
において、外部枠20にの対向する各側壁に固定して配
置されている外、その長手方向の各端部近くにおいて、
外部枠20に適宜に、直管21の長手方向に対して横方
向に配置された振動支持部22及び固定支持部23によ
り、それぞれ、その軸方向の移動が自由であり、軸の角
度変化も自由であるるように支持されているが、これら
の支持部22.23の内、振動支持部22は、外部枠2
0に対して上下方向に振動自在に取り付けられており、
他方の固定支持部23は、外部枠20に固定されている
First, FIGS. 1 and 2 schematically show one embodiment of the present invention. As can be seen from these figures, the mass flowmeter 60 according to the present invention has a rectangular planar outline and a low height. Along the longitudinal center line XX of the hollow external frame 20 having a certain length, a straight measurement pipe 21, which is a channel pipe on which Coriolika acts, has a certain length, and at each end thereof, In addition to being fixedly disposed on each opposing side wall of the external frame 20, near each longitudinal end thereof,
Vibration support portions 22 and fixed support portions 23, which are appropriately arranged on the external frame 20 in a direction transverse to the longitudinal direction of the straight pipe 21, allow free movement in the axial direction and also prevent changes in the angle of the axis. Of these support parts 22 and 23, the vibration support part 22 is supported by the outer frame 2.
It is attached so that it can freely vibrate in the vertical direction with respect to 0.
The other fixed support part 23 is fixed to the external frame 20.

なお、直管21の各端部には、入口管部24及び出口管
部25が、直管21と同軸心に連結されており、直管2
1の内部の流速を高速とするために、その内径を小さく
しであるが、入口管部24の下流には、絞り部26が、
また、出口管部25の上流には、拡大部27が、それぞ
れ、形成されており、直管部21の内径を小さくするこ
とにより生ずる内部の圧力損失以外の損失が、生じない
ようにしである。
In addition, at each end of the straight pipe 21, an inlet pipe part 24 and an outlet pipe part 25 are connected coaxially with the straight pipe 21.
In order to increase the flow velocity inside the pipe 1, its inner diameter is made small, but a constriction part 26 is provided downstream of the inlet pipe part 24.
Further, enlarged portions 27 are formed upstream of the outlet pipe portions 25, respectively, to prevent any loss other than the internal pressure loss caused by reducing the inner diameter of the straight pipe portion 21. .

更に、直管21には、絞り部26の下流であって且つ振
動支持部22の上流において、コイル状管部31が、あ
る曲率半径を有して、直管21の軸心X−Xを含む水平
平面内に横たわるように、直管21と連通して形成され
ており、その下流端部に連結される直管21の部分は、
振動支持部22により支持されるようにしである。また
、この直管21の固定支持部23の下流には、コイル状
管部31と同様な他のコイル状管部32が、直管21と
連通ずるように形成されており、このコイル状管部32
の出口端部に連結する直管21の部分の端部には、出口
管25の部分に形成された拡大部27の入口端部が連結
されている。
Furthermore, in the straight pipe 21 , a coiled pipe part 31 has a certain radius of curvature downstream of the constricted part 26 and upstream of the vibration support part 22 , and has a coiled pipe part 31 that is arranged along the axis X-X of the straight pipe 21 . The portion of the straight pipe 21 that is formed in communication with the straight pipe 21 and connected to its downstream end lies in a horizontal plane containing the
It is designed to be supported by a vibration support section 22. Further, downstream of the fixed support part 23 of the straight pipe 21, another coiled pipe part 32 similar to the coiled pipe part 31 is formed so as to communicate with the straight pipe 21. Part 32
The inlet end of an enlarged portion 27 formed in the outlet pipe 25 is connected to the end of the straight pipe 21 that is connected to the outlet end of the straight pipe 21 .

なお、以上の説明においては、絞り部26及び拡大部2
7が、それぞれ、計測用直管21の入口管部24の下流
及び出口管部25の上流に形成されるものとしであるが
、この代わりに、絞り部26を、入口コイル状管部31
と計測用直管21との間に、また、拡大部27を、計測
用直管21と出口コイル状管部32との間に、それぞれ
、設けることもできる。
In addition, in the above description, the aperture part 26 and the enlarged part 2
7 are respectively formed downstream of the inlet pipe part 24 and upstream of the outlet pipe part 25 of the straight measurement pipe 21, but instead of this, the constricted part 26 is formed in the inlet coiled pipe part 31.
The enlarged portion 27 may be provided between the measuring straight pipe 21 and the measuring straight pipe 21, and between the measuring straight pipe 21 and the outlet coiled pipe portion 32.

このようにして、計測用直管21の上流及び下流に、そ
れぞれ、コイル状管部31.32を形成し、これらのコ
イル状管部31.32の内、上流のコイル管状部31の
出口に絞り部26を、また、下流のコイル状管部の入口
に拡大部27を、それぞれ、設けると、コイル状管部3
1.32における圧力損失を小さくすることができる。
In this way, coiled tubular sections 31.32 are formed upstream and downstream of the measurement straight pipe 21, respectively, and the outlet of the upstream coiled tubular section 31 of these coiled tubular sections 31.32 is formed. When the constriction section 26 and the enlarged section 27 are provided at the inlet of the downstream coiled tube section, the coiled tube section 3
The pressure loss at 1.32 can be reduced.

なお、この場合に、更に、上流のコイル状管部31の上
流に絞り部26を、また、下流のコイル状管部32の出
口に拡大部27を、それぞれ形成し、これらの絞り部2
6及び拡大部27の外端部に、外部の配管の径になるま
で管径を拡大した入口管部24及び出口管部23を、そ
れぞれ、接続することにより、圧力損失を一層小さくす
ることができるようになる。
In this case, a constricted part 26 is further formed upstream of the upstream coiled tube part 31 and an enlarged part 27 is formed at the outlet of the downstream coiled tube part 32, and these constricted parts 2
Pressure loss can be further reduced by connecting the inlet pipe part 24 and the outlet pipe part 23, whose pipe diameters have been expanded to the diameter of the external pipe, to the outer ends of the enlarged part 6 and the enlarged part 27, respectively. become able to.

また、特に、第2図から分かるように、直管21の両側
には、その軸心X−Xと平行な軸心を有している1対の
補償直管33.34が、直管21から間隔を置かれてそ
の軸心X−Xに対して対称的に配置されているが、これ
らの補償直管33.34は、計測用直管21と同一の材
料から、同一の寸法を有するように作られていると共に
これらの補償直管33.34は、直管21を支持してい
る振動支持部22及び固定支持部23に、直管21と全
く同様な機構により、それらの軸方向の移動が阻害され
ないように支持されており、更に、各補償直管33.3
4の1端部は、振動支持部22の上流側において自由と
されているが、他端部は、直管21の出口端部25と共
に外部枠20の側壁に、強固に、しがしながら、振動学
的に自由支持に固定されている。
In particular, as can be seen from FIG. 2, on both sides of the straight pipe 21, there are a pair of compensating straight pipes 33 and 34 having axes parallel to the axis X-X of the straight pipe 21. These compensating straight pipes 33, 34 are made of the same material as the measuring straight pipe 21 and have the same dimensions. These compensating straight pipes 33 and 34 are made so that the vibration support part 22 and the fixed support part 23 that support the straight pipe 21 are provided with a structure similar to that of the straight pipe 21 in the axial direction. Each compensating straight pipe 33.3 is supported so that its movement is not obstructed.
One end of 4 is free on the upstream side of the vibration support part 22, but the other end is firmly attached to the side wall of the external frame 20 together with the outlet end 25 of the straight pipe 21. , vibrationally fixed in free support.

このようにして、計測用直管21のたわみによる両方の
支持部22と、23との間における直管21の軸心XX
に沿う長さの変化は、これらの直管21及び2本の補償
直管33.34の3本の直管の、軸方向の同時的な変位
とすることができるようにし、これにより、コリオリ力
による直管21のたわみだけが、精度良く測定されるこ
とができるようにすると共に直管21は、それに各支持
部22.23の外部において形成されたコイル状管部3
1.33により、必要な軸方向の力により、自由に引っ
張られることができるようにしである。
In this way, the axis XX of the straight pipe 21 between both the support parts 22 and 23 due to the deflection of the straight pipe 21 for measurement is
The change in length along 21 and the two compensating straight pipes 33, 34 can be simultaneously displaced in the axial direction, thereby making it possible to This ensures that only the deflection of the straight tube 21 due to forces can be measured with high precision and that the straight tube 21 has a coiled tube section 3 formed on the outside of each support 22,23.
1.33 so that it can be pulled freely with the necessary axial force.

また、振動支持部22は、第3図に示すように、回転振
動部40としC13本の直管21,33.34を一体と
して上下から、軸方向に移動自在に且つ軸の角度変化は
可能であるように支持している1対のブロック41.4
2と、上部のブロック41の上部に、その垂直中心線Y
−Yに対してから対称的に間隔を置いて設置された1対
の玉軸受43.44とから構成され、これらの玉軸受4
3.44は、外部枠20の上に固定して設置されている
モータ45に取り付けられた偏心回転円板46の周辺に
接触するようにし、これにより、モータ45の駆動によ
り偏心回転円板46が回転すると、3本の直管21,3
3.34には、玉軸受43.44及びブロック41゜4
2を介して、上下方向の振動が加えられるようにする。
In addition, as shown in FIG. 3, the vibration support part 22 is made up of a rotary vibration part 40 and C13 straight pipes 21, 33, 34, which are integrally movable from above and below in the axial direction, and the angle of the axis can be changed. A pair of blocks 41.4 supporting
2, and its vertical center line Y at the top of the upper block 41.
- a pair of ball bearings 43, 44 spaced symmetrically with respect to Y; these ball bearings 4
3.44 is brought into contact with the periphery of the eccentric rotating disk 46 attached to the motor 45 fixedly installed on the external frame 20, so that the eccentric rotating disk 46 is driven by the motor 45. When rotates, the three straight pipes 21, 3
3.34 includes ball bearings 43.44 and blocks 41°4
Vibration in the vertical direction is applied via 2.

なお、この場合、直管21などに振動を円滑に連続的に
加えるためには、玉軸受43.44は、常時、偏心回転
円板46の周辺に押圧されていなければならないが、こ
のためには、上部のブロック41を、常時、第3図で見
て上方へ弾性的に押圧する必要があるが、この弾性的な
押圧力は、振動支持部22の上流側において直管21に
形成されたコイル状管部31の弾性的な力が役立つよう
にしである。すなわち、コイル状管部31は、振動支持
部22が、正規な位置にある時には、上下部のブロック
41.42を、常に上方へ押し上げる力を発生する状態
にあるように配置し、このようにして、モータ45が駆
動されると、振動支持部22が、偏心回転円板46によ
り、玉軸受43゜44を介して、モータ45の回転数と
同一の振動数により振動することとなる。
In this case, in order to apply vibration smoothly and continuously to the straight pipe 21, etc., the ball bearings 43 and 44 must be pressed around the eccentric rotating disk 46 at all times. It is necessary to always elastically press the upper block 41 upward as seen in FIG. The elastic force of the coiled tube portion 31 is useful. That is, the coiled tube part 31 is arranged so that when the vibration support part 22 is in the normal position, it is in a state where it always generates a force that pushes up the upper and lower blocks 41 and 42. When the motor 45 is driven, the vibration support section 22 is caused to vibrate at the same frequency as the rotational speed of the motor 45 by the eccentric rotating disk 46 via the ball bearings 43 and 44.

また、本実施例においては、直管21の内部を流体が流
れるように、これを水平に設置するものであるが、その
両方の支持部、すなわち、振動支持部22と5固定支持
部23との間のほぼ中央部において、直管21のコリオ
リ力によるdわみだけを測定することができるように、
第4図に示すようなたわみ計測部50が設けられている
。すなわち、このたわみ計測部50は、流速を測定すべ
き流体が流れる計測用直管21の上下に、その軸心と直
角方向に1対の上下のブロック51.52を配置し、こ
れらの上下のブロック51.52の間に、直管21の両
側に配置された1対の補償直管33.34を同時に保持
するようにするが、この場合、上下のブロック51.5
2には、直管21を同心状に緩く包囲するように円形状
の穴が設けられ、その周辺には、1対の円弧状の電極5
3及び54を取り付け、これらの円弧状の電極53.5
4と、金属製の直管21との間において電気容量を形成
するようにする。
In addition, in this embodiment, the straight pipe 21 is installed horizontally so that the fluid can flow inside it, but both of its support parts, namely the vibration support part 22 and the fixed support part 23, are installed horizontally. so that only the d deflection due to the Coriolis force of the straight pipe 21 can be measured at approximately the center between
A deflection measuring section 50 as shown in FIG. 4 is provided. That is, this deflection measurement unit 50 has a pair of upper and lower blocks 51 and 52 arranged in a direction perpendicular to the axis of the straight pipe 21 for measurement, through which the fluid whose flow velocity is to be measured flows, and a pair of upper and lower blocks 51,52. A pair of compensating straight pipes 33.34 arranged on both sides of the straight pipe 21 are simultaneously held between the blocks 51.52, but in this case, the upper and lower blocks 51.5
2 is provided with a circular hole so as to concentrically and loosely surround the straight pipe 21, and around the hole, a pair of arc-shaped electrodes 5 are provided.
3 and 54, and these arc-shaped electrodes 53.5
4 and the straight pipe 21 made of metal.

このようにして、計測用直管21のたわみと、その両側
の補償直管33.34のたわみとの間の差が、直管21
のコリオリ力によるたわみであり、このたわみの差を即
座に測定することができるように、2本の補償直管33
.34が使用されているものである。この手段により、
周囲環境の振動、加振による慣性力に基づく計測用直管
21のたわみなどは、電気容量の変化には何らの影響を
も与えることが無く、中央部の計測用直管21のたわみ
だけが、検出されることができるようにする。
In this way, the difference between the deflection of the measuring straight pipe 21 and the deflection of the compensating straight pipes 33, 34 on both sides of the straight pipe 21
This is the deflection due to the Coriolis force, and in order to be able to immediately measure the difference in deflection, two compensating straight pipes 33
.. 34 is used. By this means,
Vibration in the surrounding environment, deflection of the measuring straight pipe 21 due to inertia due to excitation, etc. have no effect on the change in capacitance, and only the deflection of the central measuring straight pipe 21 , to be able to be detected.

以上の説明から分かるように、本発明装置においては、
まず、流体、特に、液体を、外部枠20に適当な間隔を
置いて配置された振動支持部22及び固定支持部23に
より、軸方向の移動及び軸の角度変化が自由であるよう
に支持された計測用直管21内に流し、この場合、固定
支持部23は直管21の軸方向の移動を妨げないが、振
動支持部22は、回転偏心円板46により直管21の軸
心x−xに対して直角方向には微少な往復振動を行わせ
るようになっており、この微少な往復振動と、直管21
内を流れる流体とに基づき、直管21に作用をするコリ
オリ力による直管21のたわみが、流体の質量流量に比
例することを利用し、このたわみを電極51.52及び
直管21により形成される電気容量の変化として電気的
に高精度に計測し、この計測結果から、流体の質量流量
を求めることができるものである。このために、本発明
においては、コリオリカを大きくするように、直管21
内の流体の流速を大きくする目的で、その入口管部24
に絞り部26を設け、これにより、直管21内の流速を
入口管部24におけるよりも、5ないしは10倍前後大
きくシ、次いで、振動支持部22を、1対の玉軸受43
.44を介してモータ45により駆動される回転偏心円
板46により上下に往復振動させ、この場合、直管21
が、それを支持している上下のブロック35 、36及
び上部のブロック35に取り付けられた両方の玉軸受4
3.44を、回転偏心円板46の周辺を適当な弾性力に
より押し付けるように、この弾性力を発生するためのコ
イル状管部31が、直管21に、入口管部24の絞り部
26と、振動支持部22との間に形成しである。
As can be seen from the above explanation, in the device of the present invention,
First, a fluid, particularly a liquid, is supported by the vibration support part 22 and the fixed support part 23 arranged at appropriate intervals on the external frame 20 so that it can move freely in the axial direction and change the angle of the axis. In this case, the fixed support part 23 does not prevent the movement of the straight pipe 21 in the axial direction, but the vibration support part 22 has a rotary eccentric disk 46 that allows the axial center x of the straight pipe 21 to be fixed. - A slight reciprocating vibration is made in the direction perpendicular to x, and this minute reciprocating vibration and the straight pipe 21
Based on the fact that the deflection of the straight pipe 21 due to the Coriolis force acting on the straight pipe 21 due to the fluid flowing inside the straight pipe 21 is proportional to the mass flow rate of the fluid, this deflection is formed by the electrodes 51, 52 and the straight pipe 21. The change in capacitance of the fluid is electrically measured with high precision, and the mass flow rate of the fluid can be determined from the measurement results. For this reason, in the present invention, the straight pipe 21 is
In order to increase the flow rate of the fluid in the inlet pipe section 24,
A constriction part 26 is provided in the straight pipe 21 to increase the flow velocity in the straight pipe 21 by about 5 to 10 times that in the inlet pipe part 24.
.. A rotary eccentric disk 46 driven by a motor 45 via a rotary eccentric disk 44 causes the straight pipe 21 to reciprocate vertically.
However, the upper and lower blocks 35 and 36 supporting it and both ball bearings 4 attached to the upper block 35
3.44, the coiled tube section 31 for generating this elastic force presses the periphery of the rotating eccentric disk 46 with an appropriate elastic force. and the vibration support part 22.

本発明装置において最も重要である部分は、流量を測定
すべき流体が流れる計測用直管21の振動支持部22と
、固定支持部23との間において、その両側に、その軸
心X−Xと平行に且つそれから同一間隔に、計測用直管
21と同一材料から同一寸法に作られた1対の補償直管
33.34を配置し、これらの3本の直管21.33.
34を、両支持部22.23において保持し、これらの
直管21,33.34の長手方向のほぼ中央部において
、両方の補償直管33.34に剛に連結しである上下の
ブロック51.52に、金属製で内部を流体が流れる計
測用直管21の、コリオリ力によるたわみを電気容量の
変化として測定するための1対の電!53.54を設置
し、これらの電極53.54により電気容量の変化を電
気信号として取り出すようにしたことにあるが、上記の
ような構成とすることにより、この電気容量の変化の信
号には、3本の直管21,33.34が上下に往復振動
をするためのたわみ、本装置1160の前後に配置され
た配管系の振動などによる信号に対するノイズが、最小
限に抑えられることができるようになる。
The most important part in the device of the present invention is that between the vibration support part 22 and the fixed support part 23 of the measurement straight pipe 21 through which the fluid whose flow rate is to be measured flows, the axis X-X A pair of compensating straight pipes 33.34 made of the same material and having the same dimensions as the measuring straight pipe 21 is arranged parallel to and at the same distance from the measuring straight pipe 21, and these three straight pipes 21.33.
34 is held in both supporting parts 22.23, and is rigidly connected to both compensating straight pipes 33.34 at approximately the center in the longitudinal direction of these straight pipes 21, 33.34. .52, a pair of electric capacitors for measuring the deflection due to the Coriolis force of the straight measurement pipe 21, which is made of metal and has a fluid flowing inside it, as a change in capacitance! 53 and 54 are installed, and the change in capacitance is extracted as an electrical signal by these electrodes 53 and 54. With the above configuration, the signal of the change in capacitance is , the noise caused by the deflection of the three straight pipes 21, 33, and 34 due to their vertical reciprocating vibrations, and the vibration of the piping system placed before and after the device 1160 can be suppressed to a minimum. It becomes like this.

また、振動支持部22と、固定支持部23との間の距離
が与えられているので、計測用直管21のたわみによる
その軸方向の長さの延びは、各直管21,33゜34が
、固定支持部23において軸方向に滑らかにわずかに移
動することができるようにされており、また、この移動
に抵抗する力は、固定支持部23の下流に形成しである
コイル状管部32により、与えられるようになっている
。更に、直管21には、固定支持部23の下流に形成さ
れたコイル状管部32の下流に拡大部27を設けてあり
、この拡大部27は、その下流の出口管部25に連結さ
れている。
Furthermore, since the distance between the vibration support part 22 and the fixed support part 23 is given, the extension of the length of the measurement straight pipe 21 in the axial direction due to the deflection is 33°34 for each straight pipe 21. can be smoothly and slightly moved in the axial direction in the fixed support part 23, and the force resisting this movement is exerted by a coiled tube part formed downstream of the fixed support part 23. 32, it is now given. Further, the straight pipe 21 is provided with an enlarged part 27 downstream of the coiled pipe part 32 formed downstream of the fixed support part 23, and this enlarged part 27 is connected to the outlet pipe part 25 downstream thereof. ing.

以上の説明から分かるように、本発明装置は、プラント
などの配管系の中の直管の配管の一部に容易に且つ小さ
な占有空間により設置されることができるだけでは無く
、コリオリ力による計測用直管21のたわみを計測する
ことにより、直管21内を流れる流体の質量流量を計測
するために、直管21の一端部近くを固定支持部23に
より軸方向には移動自在に支持し、また、他端部近くを
上下に往復振動する振動支持部22により、軸方向には
移動自在に支持し、また、このように上下に往復振動を
する直管21のコリオリ力によるたわみを精度良く計測
するために、直管21と平行に、それと同一材料から作
られた同一寸法の1対の補償直管33.34を、振動支
持部22及び固定支持部23において、直管21と一体
となるように配置し、両支持部22.23の長手方向の
ほぼ中央部において、コリオリ力による直管21のたわ
みを測定するたわみ計測部50を、補償直管33.34
に固定して配置し、また、このたわみ計測部50の固定
部材である上下のブロック51.52に電気容量を形成
する電極53.54を取り付け、計測用直管21の中を
流れる流体の質量流量と、振動による直管21の角速度
に比例する大きさのコリオリ力によるたわみとを、電気
容量の変化として高精度で測定することが可能となる。
As can be seen from the above description, the device of the present invention not only can be easily installed in a part of a straight pipe in a piping system such as a plant and takes up a small space, but also can be used for measurement using the Coriolis force. In order to measure the mass flow rate of the fluid flowing inside the straight pipe 21 by measuring the deflection of the straight pipe 21, the straight pipe 21 is supported near one end by a fixed support part 23 so as to be movable in the axial direction, In addition, the vibration support part 22, which vibrates vertically and reciprocally near the other end, supports the straight pipe 21 movably in the axial direction, and accurately prevents deflection due to the Coriolis force of the straight pipe 21, which vibrates vertically and reciprocally. For the measurement, a pair of compensating straight pipes 33, 34 made of the same material and having the same dimensions as the straight pipe 21 are placed in parallel with the straight pipe 21 in the vibration support 22 and the fixed support 23. The deflection measurement unit 50 that measures the deflection of the straight pipe 21 due to the Coriolis force is installed at approximately the center in the longitudinal direction of both the support parts 22.23, and the compensation straight pipe 33.34
Furthermore, electrodes 53 and 54 that form electric capacitance are attached to the upper and lower blocks 51 and 52, which are the fixing members of the deflection measuring section 50, to determine the mass of the fluid flowing in the straight measurement pipe 21. It becomes possible to measure the flow rate and the deflection due to the Coriolis force, which is proportional to the angular velocity of the straight pipe 21 due to vibration, with high precision as a change in capacitance.

また、従来のコリオリカ質量流量計では、コリオリ力に
よりたわむループ状の流路管の自由端部を固定支持して
おり、計測精度を上げるために、たわみを大きくすると
、支持部付近の流路管の応力が大きくなり、多くの繰り
返し振動による流路管の応力が大きくなり、多くの繰り
返し振動による振動疲労破壊の発生する可能性があるが
、本発明装置においては、このようなことの全く起こら
ない状態において測定を行うことが可能となり、また、
従来のコリオリカ質量流量計に起こることのあり得る疲
労破壊は、液体の存在及び化学的に活性な液体によって
、破壊が著しく促進されるような事実があったが、本発
明においては、このようなことの起こることを憂慮する
こと無く、質量流量計による測定が可能となる。
In addition, in conventional Coriolis mass flowmeters, the free end of the loop-shaped flow pipe that bends due to Coriolis force is fixedly supported. However, with the device of the present invention, such problems will not occur at all. It is now possible to perform measurements even when there is no
The fatigue failure that can occur in conventional Coriolis mass flowmeters is significantly accelerated by the presence of liquid and chemically active liquid; however, the present invention eliminates such fatigue failure. Measurement using a mass flowmeter is now possible without worrying about what will happen.

なお、ここで、参考のために、コリオリカ質量流量計の
数値的解析を簡単に説明をすると、次ぎのようになる。
For reference, the numerical analysis of the Coriolica mass flowmeter will be briefly explained as follows.

すなわち、一般に、厚さt、外径dの計測用直管21を
、その両端部付近を、間隔lで配置された2個の振動及
び固定支持部22.23により軸方向に移動自在に支持
し、これらの支持部22.23の内の一方23を固定し
、他方22を上下に往復振動させ、これによる直管21
の振動加速度を る 、管内の流体の流速をV、管の材
料の弾性係数をEとすると、直管のほぼ中央部のたわみ
 δは、流体の密度を ρ とすると、厚さ tの値は
、外径dに比較し非常に小さいので、たわみ δ は ρ Vム ト’/Edt に比例し、質量流量をHとすると、たわみ δ はNω
I’/Ed’t に比例する。なお、コリオリカは 2ρVる で現されれる。
That is, in general, a measuring straight pipe 21 having a thickness t and an outer diameter d is supported in the vicinity of its both ends so as to be movable in the axial direction by two vibrating and fixed supporting parts 22 and 23 arranged at an interval l. One of these supporting parts 22 and 23 is fixed, and the other 22 is reciprocated up and down, so that the straight pipe 21
If the vibration acceleration is , the flow velocity of the fluid in the pipe is V, and the elastic modulus of the pipe material is E, then the deflection δ at approximately the center of the straight pipe is, and if the density of the fluid is ρ, the value of the thickness t is , is very small compared to the outer diameter d, so the deflection δ is proportional to ρ Vmut'/Edt, and if the mass flow rate is H, the deflection δ is Nω
It is proportional to I'/Ed't. Note that Coriolis is expressed as 2ρV.

従って、コリオリ力によるたわみ δ を大きくするた
めには、外径dの小さな計測用直管21を用い、流速V
を大きくする必要のあることが分かる。
Therefore, in order to increase the deflection δ due to the Coriolis force, use a straight measurement pipe 21 with a small outer diameter d, and increase the flow rate V
It turns out that it is necessary to make it larger.

また、計測用直管21のたわみを測定する場合に、この
たわみ δ に及ぼす外部ノイズの影響を無くすために
、計測用直管21の角加速度るがゼロ、又は、その瞬間
の前後に、時間的に等しい有限な時間域を持つ限られた
時間範囲内のたわみを平均することにより、高精度の質
量流量を求めることができる。
In addition, when measuring the deflection of the measuring straight pipe 21, in order to eliminate the influence of external noise on this deflection δ, the angular acceleration of the measuring straight pipe 21 is zero, or the time before and after that moment is changed. A highly accurate mass flow rate can be determined by averaging the deflections within a limited time range that has the same finite time range.

本発明装置は、上記のような構成及び作用を有するもの
であるが、次ぎに、この装置により行われた測定結果の
数値例を説明する。
The device of the present invention has the above-mentioned configuration and function.Next, numerical examples of measurement results performed by this device will be explained.

1−亘−1 本発明装置により、内直径25.4mmの管内を2++
+/sの流速で流れている水流の質量流量を測定する場
合の数値例について説明をする。
1-Wataru-1 With the device of the present invention, 2++ inside a pipe with an inner diameter of 25.4 mm
A numerical example will be explained when measuring the mass flow rate of a water stream flowing at a flow rate of +/s.

2 m/sの流速で流れる水流を、本発明装置の入口管
部24に取り付けである絞り部26により、例えば、内
直径を91とし、コイル状管部31に導き、このコイル
状管部31が、コイルの曲率を大きくする作用に対して
反発する力を発生することを利用し、この反発力により
、流体が流れる計測用直管21にコリオリカを作用させ
るために、この直管21を上下に往復回転振動をさせる
回転偏心円板46を、直管zHこ取り付けられたブロッ
ク41.42に、玉軸受43゜44を介して密着するよ
うにした0回転振動は毎分1.500回で行われ、振動
は、モータ45の軸に取り付けである21あるいは4m
mの偏心を有する偏心回転円板46により行われた。な
お、計測用直管21は、I=0.5mの間隔に配置され
た両方の支持部22.23により支持した。
A water stream flowing at a flow rate of 2 m/s is guided to a coiled tube section 31 with an inner diameter of 91 mm, for example, by a constriction section 26 attached to the inlet tube section 24 of the device of the present invention, and the coiled tube section 31 However, by utilizing the fact that the coil generates a repulsive force against the action of increasing the curvature of the coil, this repulsive force is used to move the straight pipe 21 up and down in order to cause Coriolika to act on the measuring straight pipe 21 through which the fluid flows. A rotating eccentric disk 46 that causes reciprocating rotational vibration is brought into close contact with a block 41.42 attached to a straight pipe zH through ball bearings 43°44.The 0 rotation vibration is 1.500 times per minute. The vibration is carried out at a distance of 21 or 4 m, which is attached to the shaft of the motor 45.
This was carried out using an eccentric rotating disk 46 having an eccentricity of m. Note that the measurement straight pipe 21 was supported by both support parts 22 and 23 arranged at an interval of I=0.5 m.

また、既に述べたように、コリオリ力によるたさみ δ
 を大きくするためには、外径dの小さな計測用直管2
1を用い、流速Vを大きくする必要のあることが分かる
が、しかしながら、余り細い直管21を用いると、大き
な圧力損失を伴うので、測定部の直管の外径d= 1O
n+m、肉厚=0.5mmとし、この直管に25Hzの
周波数で偏心回転円板46を回転させ、直管21内を約
16 m/sの流速Vとすると、直管21は、I=0.
5 mの間隔で隔てている両方の支持部22゜23の中
央部において、コリオリ力により約1100Jiのたわ
みδ が生ずることとなる。また、このたわみδを、第
4図に示した電気容量の変化によりたわみを測定するた
わみ計測部50により、電気容量の変化として検出する
時は、例えば、これらの電気容量をブリッジ回路にIM
Hzの交流を加えて測定すると、約15pFの差として
検出された。
In addition, as already mentioned, the sag due to the Coriolis force δ
In order to increase the measurement straight pipe 2 with a small outer diameter d.
1, it is clear that it is necessary to increase the flow velocity V. However, if a straight pipe 21 that is too thin is used, a large pressure loss will occur, so the outer diameter d of the straight pipe in the measurement section is 1O.
n+m, wall thickness = 0.5 mm, the eccentric rotary disk 46 is rotated in this straight pipe at a frequency of 25 Hz, and the flow velocity V in the straight pipe 21 is about 16 m/s, then the straight pipe 21 has I= 0.
At the center of both supports 22, 23, which are separated by a distance of 5 m, the Coriolis force causes a deflection δ of approximately 1100 Ji. When this deflection δ is detected as a change in capacitance by the deflection measurement unit 50 shown in FIG.
When measured by applying a Hz alternating current, a difference of about 15 pF was detected.

1肚立旦1 本発明は、上記のような構成及び作用を有しており、ま
た、上記の数値例からも分かるように、所期の目的を達
成するものであることは、明らかなところである。
The present invention has the above-mentioned structure and operation, and as can be seen from the above numerical examples, it is clear that the present invention achieves the intended purpose. be.

ここで、本発明の要旨を要約すると、次ぎのようになる
Here, the gist of the present invention can be summarized as follows.

■コリオリ力による計測用直管のたわみの測定により質
量流量計を求める際に、直管を回転往復振動させる時に
発生する慣性力によるたわみを、同じ条件で振動する直
管を、流体が流れる計測用直管の両側に平行に2本設置
し、この2本の両側の直管のたわみと、流量を測定すべ
き流体が流れる計測用直管のたわみとの差を計測するこ
とにより、コリオリ力による直管のたわみだけを取り出
して計測することができること ■振動し、流体が流れる計測用直管の両端部付近を、変
位自在に支持し、直管の固持による大きな応力と、疲労
破壊の原因となる構造を排除したので、高い信頼性で質
量流量を高精度に測定することができること ■コリオリ力によるたわみを測定する計測用直管は、質
量流量を正確に測定することができるように、コリオリ
力により充分にたわむようにしてあり、また、計測用直
管だけに小さな管直径の薄い肉厚の管を使用することに
より、測定装置全体の圧力損失を小さくするために、他
の部分の直径はなるべく大きくしても、計測用直管の上
流及び下流に形成されたコイル状管部のために、コリオ
リ力によるたわみが充分に大きくなるようにすることが
でき、質量流量を正確に測定することができること などである。
■When determining a mass flow meter by measuring the deflection of a straight pipe due to Coriolis force, the deflection due to the inertial force that occurs when the straight pipe is rotated and vibrated back and forth is measured when fluid flows through a straight pipe vibrating under the same conditions. Coriolis force can be measured by installing two parallel pipes on both sides of a straight pipe and measuring the difference between the deflection of the two straight pipes on both sides and the deflection of the measuring straight pipe through which the fluid whose flow rate is to be measured flows. It is possible to take out and measure only the deflection of a straight pipe due to vibrations.It supports the vicinity of both ends of the measuring straight pipe that vibrates and fluid flows, allowing it to be freely displaced, thereby reducing the large stress caused by holding the straight pipe and causing fatigue failure. Since the structure that causes It is designed to be sufficiently deflected by the Coriolis force, and by using a thin walled tube with a small diameter only for the straight tube for measurement, the diameter of other parts is Even if it is made as large as possible, it is possible to ensure that the deflection due to the Coriolis force is sufficiently large due to the coiled pipe sections formed upstream and downstream of the straight measurement pipe, and the mass flow rate can be measured accurately. These include things that can be done.

これらの特徴により、本発明の効果として、次ぎのこと
を挙げることができる。すなわち■本発明装置は、水平
又は垂直な直配管の途中に取り付けることができ、この
場合、計測部だけに小さな内径の直管を用い、そのコリ
オリ力によるたわみを、平衡式計測法により測定するも
のであるので、外部配管に対して何らの特別な条件をも
求めること無しに、しかも、比較的小さな占有空間にお
いて計測を実施するにもかかわらず、正確な質量流量を
測定することが可能であること■従来のコリオリカを利
用する質量流量計は、はとんどが大きな圧力損失を伴っ
ているが、本発明装置は、その構造において圧力損失を
小さくすることができる構成を取ることができ、しかも
、コリオリカを利用する質量流量計の特徴として、流体
の物性値によらないこともあり、新しい化学構造を持つ
液体の質量流量をも正確に測定することができること ■コリオリカを利用するために計測用直管を振動させる
時に、従来は、管を剛に支持するものが多く、そのため
に、支持部付近の管は振動の最大振動時に、かなりの応
力が生じ、これにより疲労破壊の原因となることが多く
、計測器としての信頼性上において問題となることがあ
るが、本発明装置においては、このような剛の支持部を
全く備えておらず、支持はすべて自由であるばかりでは
なく、コイル状管部を上流に形成しであるので、たわみ
による軸方向の変位も自由に取ることができ、計測器と
して高い信頼性を有していること ■このように、本発明装置は、今後の液体を中心とする
質量流量計として広い応用と、高い精度と、長い寿命と
を有する信頼性のある計測器を産業界に提供することが
できること などである。
Due to these features, the following effects can be mentioned as effects of the present invention. In other words, ■ The device of the present invention can be installed in the middle of a horizontal or vertical straight pipe. In this case, a straight pipe with a small inner diameter is used only for the measurement part, and the deflection due to the Coriolis force is measured using a balanced measurement method. Because it is a mass flow meter, it is possible to accurately measure mass flow rate without requiring any special conditions for external piping, and even though the measurement is performed in a relatively small space. ■Conventional mass flowmeters that use Coriolis mostly involve a large pressure loss, but the device of the present invention has a structure that can reduce pressure loss. Moreover, a feature of the mass flow meter that uses Coriolica is that it does not depend on the physical property values of the fluid and can accurately measure the mass flow rate of liquids with new chemical structures. Conventionally, when vibrating a straight pipe for measurement, the pipe is often rigidly supported, and as a result, considerable stress is generated in the pipe near the supporting part at the time of maximum vibration, which can cause fatigue failure. However, in the device of the present invention, there is no such rigid support part at all, and the support is not only free but also Since the coiled tube part is formed upstream, it can freely take displacement in the axial direction due to deflection, and has high reliability as a measuring instrument.In this way, the device of the present invention has the following features: It is possible to provide the industrial world with a reliable measuring instrument that has a wide range of applications as a future mass flowmeter mainly for liquids, has high accuracy, and has a long life.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明による装置の1実施例を示す全体の平
面図、第2図は、その正面図、第3図は、第1図のII
I−III線による断面図、第4図は、同じ(TV−T
V線による断面図、第5図は、従来使用されている典型
的なコリオリカ質量流量計を示す斜視図である。 −20・・・外部枠、21・・・計測用直管、22・・
・振動支持部、23・・・固定支持部、24・・・入口
管部、25・・・出口管部、26・・・絞り部、Z7・
・・拡大部、31.32・・・コイル状管部、33.3
4・・・補償直管、40・・・回転振動部、41.42
.5152・・・ブロック、43.44・・・玉軸受、
45・・・モータ、46・・・偏心回転円板、50・・
・たわみ測定部、53.54・・・電極、60・・・コ
リオリ力直管質量流量計。
FIG. 1 is an overall plan view showing one embodiment of the apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a front view thereof, and FIG. 3 is a II of FIG. 1.
The cross-sectional view taken along line I-III and FIG. 4 are the same (TV-T
FIG. 5, a cross-sectional view taken along the V line, is a perspective view showing a typical Coriolika mass flowmeter that has been used in the past. -20... External frame, 21... Straight pipe for measurement, 22...
- Vibration support part, 23... Fixed support part, 24... Inlet pipe part, 25... Outlet pipe part, 26... Throttle part, Z7.
... Enlarged part, 31.32 ... Coiled tube part, 33.3
4...Compensating straight pipe, 40...Rotating vibration part, 41.42
.. 5152...Block, 43.44...Ball bearing,
45...Motor, 46...Eccentric rotating disk, 50...
- Deflection measuring section, 53.54... Electrode, 60... Coriolis force straight pipe mass flowmeter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、単相の液体、気体、あるいは、液体に気体、又は、
気体に微少固体、気体にミスト、又は、微少固体が混合
している二相流れのような流体の質量流量を測定するた
めに、この流体を導入するための入口管部及び流出させ
るための出口管部を各端部にそれぞれ形成された、ある
長さを有する直管状の計測用直管から成り立っており、
この計測用直管は、その入口管部及び出口管部の端部に
おいて、ほぼ長方形状の平面輪郭を有する外部枠の対向
する1対の側壁に、それぞれ、取り付けられ、また、こ
の計測用直管を一端部近くにおいて、外部枠に固定支持
部により軸方向に移動可能に支持すると共に他端部近く
において、外部枠に振動支持部により、軸の角度の変化
は可能であると共に計測用直管の軸心に対して直角方向
に往復振動を与えられるように支持し、このようにして
、振動支持部により回転振動を与えられている計測用直
管内を流体が流れる時に、流体が計測用直管を介して回
転振動を受けることにより発生するコリオリ力に基づき
計測用直管に生ずるたわみを測定することにより、流体
の質量流量を測定するようにすることを特徴とするコリ
オリ力直管質量流量計。 2、外部枠内に計測用直管の軸心と平行な軸心を有し且
つ同一の材料から同一の寸法に作られた1対の補償直管
を、計測用直管の両側にこれから間隔を置いて配置し、
これらの補償直管をそれらの1端部において、外枠の計
測用直管の出口管部の端部が取り付けられている側壁な
どに固定すると共にこれらを計測用直管と一緒に固定支
持部及び振動支持部により支持すうようにした請求項1
記載のコリオリ力直管質量流量計。 3、相互に平行に配置された計測用直管及び1対の補償
用直管の内の計測用直管のコリオリ力によるたわみを、
その両側に配置された補償用直管を基準として、電気的
又は光学的に測定し、これにより、計測用直管内を流れ
る流体の質量流量を測定するようにする請求項2記載の
コリオリ力直管質量流量計。 4、計測用直管の上流部及び(又は)下流部に、それぞ
れ、その入口管部と振動支持部との間及びその出口管部
と固定支持部との間において、所定の曲率を有するコイ
ル状管部を形成して成る請求項1、2又は3記載のコリ
オリ力直管質量流量計。 5、振動支持部が、計測用直管及び補償直管を軸の角度
が変化可能に支持している1対のブロックと、一方のブ
ロックの外面に配置された1対の間隔を置かれた玉軸受
とから成り立っており、これらの玉軸受に偏心回転円板
が、その周辺において接しており、また、この偏心回転
円板が、外部枠に取り付けられたモータにより回転駆動
されるようになっている請求項1〜4のいずれかに記載
のコリオリ力直管質量流量計。 6、計測用直管の入口管部あるいは計測用直管と入口コ
イル状管部との間に絞り部を設けることによりその内径
を小さくすると共に出口管部あるいは計測用直管と出口
コイル状管との間に拡大部を形成し、これにより、計測
用直管内の流体の流速を大きくする時に、流体の圧力損
失が実質的に大きくなることのないようにした請求項1
〜5のいずれかに記載のコリオリ力直管質量流量計。
[Claims] 1. Single-phase liquid, gas, or liquid and gas, or
In order to measure the mass flow rate of a fluid such as a two-phase flow in which gas and minute solids, gas and mist, or minute solids are mixed, an inlet pipe section for introducing the fluid and an outlet for discharging the fluid. It consists of a straight measuring tube having a certain length with a tube section formed at each end.
This measuring straight pipe is attached to a pair of opposing side walls of an external frame having a substantially rectangular planar outline at the ends of its inlet pipe portion and outlet pipe portion. Near one end, the tube is supported movably in the axial direction by a fixed support part on the external frame, and near the other end, a vibration support part on the external frame makes it possible to change the angle of the axis and to provide direct measurement. The pipe is supported so as to be given reciprocating vibration in a direction perpendicular to the axis of the pipe, and in this way, when the fluid flows through the measurement straight pipe, which is given rotational vibration by the vibration support, the fluid is Coriolis force straight pipe mass, characterized in that the mass flow rate of a fluid is measured by measuring the deflection that occurs in the measurement straight pipe based on the Coriolis force generated by receiving rotational vibration through the straight pipe. Flowmeter. 2.Insert a pair of compensating straight pipes, which have an axis parallel to the axis of the measuring straight pipe in the external frame and are made from the same material and have the same dimensions, on both sides of the measuring straight pipe at a distance from this. Place the
These compensating straight pipes are fixed at one end to a side wall, etc., to which the end of the outlet pipe of the measuring straight pipe of the outer frame is attached, and they are fixed together with the measuring straight pipe to a fixed support. and Claim 1, wherein the vibration support part supports the vibration support part.
Coriolis force straight tube mass flowmeter as described. 3. Deflection due to the Coriolis force of the measurement straight pipe and the pair of compensation straight pipes arranged parallel to each other,
Coriolis force correction according to claim 2, wherein the measurement is carried out electrically or optically with reference to the compensation straight pipes arranged on both sides of the compensation straight pipe, thereby measuring the mass flow rate of the fluid flowing inside the measurement straight pipe. Tube mass flow meter. 4. A coil having a predetermined curvature between the inlet pipe part and the vibration support part and between the outlet pipe part and the fixed support part, respectively, in the upstream part and/or downstream part of the straight measurement pipe. 4. The Coriolis force straight tube mass flowmeter according to claim 1, wherein the Coriolis force straight tube mass flowmeter is formed into a tubular section. 5. The vibration support part is spaced between a pair of blocks that support the measurement straight pipe and the compensation straight pipe so that the axis angle can be changed, and a pair of blocks arranged on the outer surface of one of the blocks. An eccentric rotating disk is in contact with these ball bearings at the periphery, and this eccentric rotating disk is rotationally driven by a motor attached to an external frame. The Coriolis force straight tube mass flowmeter according to any one of claims 1 to 4. 6. By providing a constriction part between the inlet pipe part of the straight measuring pipe or the straight measuring pipe and the inlet coiled pipe part, the inner diameter can be reduced, and the inner diameter can be reduced. Claim 1: An enlarged portion is formed between the pipe and the pipe, so that when the flow velocity of the fluid in the straight measurement pipe is increased, the pressure loss of the fluid does not become substantially large.
6. The Coriolis force straight tube mass flowmeter according to any one of items 5 to 5.
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