JPH02275317A - Opening and closing valve provided with flowmeter - Google Patents
Opening and closing valve provided with flowmeterInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、流体通路を開閉する開閉弁がその弁を通過
する流体の流量を測定できる流量計を具備するようにし
た開閉弁に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to an on-off valve that opens and closes a fluid passage and is equipped with a flow meter that can measure the flow rate of fluid passing through the valve.
管路を通して送られる流体の量を把握してその流体の供
給量又は排出量等を制御する場合に、流量を測定する流
量計と管路を開閉する弁とが用いられる。従来、一般的
には、例えば第５図に示すように、管路４１に流量計４
２及び弁４３を直列に設け、流量計４２で測定される流
量に基いて弁４３をオン・オフ制御又は比例制御するも
のがある。また、より具体的には、第６図に示すように
、蒸気を消費する装置４４に対して供給する蒸気量を制
御する場合に流量計４５、オン・オフ又は比例制御弁４
６、減圧弁４７が蒸気供給管４８に直列に設けられる０
図中４９はスチーム・トラップである。いずれにしても
流量計と弁とは別個に形成しである。2. Description of the Related Art When determining the amount of fluid sent through a pipe and controlling the amount of fluid supplied or discharged, a flowmeter that measures the flow rate and a valve that opens and closes the pipe are used. Conventionally, in general, a flow meter 4 is installed in a pipe line 41, as shown in FIG. 5, for example.
2 and a valve 43 are installed in series, and the valve 43 is controlled on/off or proportionally based on the flow rate measured by the flow meter 42. More specifically, as shown in FIG.
6. A pressure reducing valve 47 is installed in series with the steam supply pipe 48.
49 in the figure is a steam trap. In any case, the flow meter and valve are formed separately.
別に、従来の流量計の一つに渦流量計（又はカルマン渦
流量計）が知られている。その概略は、流れの中に置か
れた物体の下流側に規則的に発生するカルマン渦の発生
数から流速を求め、これに流体の通過面積（断面積）を
乗じて流量を求めるようにしたものである。具体的には
、管路中に設置される渦発生体と、渦周波数を検出する
センサと、演算及び表示部とで構成されている。Separately, a vortex flowmeter (or Karman vortex flowmeter) is known as one of the conventional flowmeters. Basically, the flow velocity is determined from the number of Karman vortices that occur regularly on the downstream side of an object placed in the flow, and the flow rate is determined by multiplying this by the passage area (cross-sectional area) of the fluid. It is something. Specifically, it is composed of a vortex generator installed in the pipe, a sensor that detects the vortex frequency, and a calculation and display unit.
（発明が解決しようとする課題）
流量計と弁とが別個に形成されていることから、管に順
次接続する必要があり、配管作業は管に接続する器具の
数が多いほど手間がかかり、配管も長くなる。また、蒸
気配管においては特に配管を短くして熱損失を防止する
ことも必要である。(Problems to be Solved by the Invention) Since the flowmeter and the valve are formed separately, they must be connected to the pipes one after another, and the piping work becomes more laborious as the number of devices connected to the pipes increases. The piping will also be longer. In addition, it is also necessary to prevent heat loss by making the steam piping particularly short.
この発明は、流量計と弁とを一体に形成することを課題
とする。An object of this invention is to integrally form a flow meter and a valve.
この発明の手段は、ボール・バタフライ弁のボール弁体
を回動可能に支持していて開弁状態においてボール弁体
の弁孔な横切って流れの中に位置する弁軸な、渦発生体
とし、渦発生による振動を上記弁軸に設けた振動センサ
で検知し、その検知した振動数に基いて算出される流速
と上記弁の開口面積とにより弁通過流量を測定するよう
に構成されていることを特徴とする。The means of the present invention uses a vortex generator, which is a valve shaft, which rotatably supports a ball valve body of a ball butterfly valve and is positioned in the flow across the valve hole of the ball valve body when the valve is open. , the vibration caused by the vortex generation is detected by a vibration sensor provided on the valve shaft, and the flow rate passing through the valve is measured based on the flow velocity calculated based on the detected vibration frequency and the opening area of the valve. It is characterized by
（作 用）
前記手段によれば、弁軸な渦発生体として用いるもので
あるから渦発生体を別に設ける必要がなく、弁軸の存在
により発生した渦周波数ｆを弁軸に設けた振動センサで
感知して取出し、次式（１）、（２）から流ｆｆ１Ｑを
算出できる。(Function) According to the above means, since the valve stem is used as a vortex generator, there is no need to separately provide a vortex generator, and the vibration sensor provided on the valve stem can detect the vortex frequency f generated by the presence of the valve stem. The flow ff1Q can be calculated from the following equations (1) and (2).
ｆ＝Ｓｔ・−・・・・・・・・・・・（１）Ｑ＝Ｆ＊ｕ
・・・・・・・・・・・（２）ここでＳｔは管
内ストロ−ハル数、Ｕは流体の渦発生体を通過するとき
の流速、ｄは渦発生体幅（円柱の場合は直径）、Ｆは流
体通過面積である。f=St・-・・・・・・・・・・・・・(1) Q=F*u
・・・・・・・・・・・・(2) Here, St is the Strouhal number in the tube, U is the flow velocity when the fluid passes through the vortex generator, and d is the vortex generator width (in the case of a cylinder, the diameter ), F is the fluid passage area.
（実 施 例）
第１実施例を第１図によって説明する。１はボール・バ
タフライ弁であり、２部分２ａ、２ｂからなる本体２．
弁座３，３、弁体４、弁軸５、ハンドル６等で構成され
ている。弁体４は球体に流体通路としての円孔１０を穿
設され、円孔！０の方向に直角に弁軸５が貫通してその
弁体４に固着されている。そしてその弁体４は本体２内
に設けた弁座３．３に弁軸５と共に回転するように支持
されており、弁軸５の上端に結合されたハンドル６を操
作してｇｏ度の範囲で回転し、その片側の回転位置で円
孔１０が弁座３，３の夫々の内孔３ａ、３ａに一致して
連通し、他の片側の回転位置で円孔ｌＯの方向が９０度
変化して内孔３ａ、３３間を閉じた状態となる。図中１
１は座金、１２は皿ばね、１３はＯリング、１４は本体
の部分２ａに螺合している弁軸ホルダ、１５は皿ばね、
１６はガスケット、１７はパツキン、１８はシールであ
る０以上の構成は従来のボール・バタフライ弁の構成と
同じであり、従来と異なる点は、弁軸５の上端に結合さ
れるハンドル６の結合部と弁軸ホルダ１４との間に、本
体の部分１ａと弁軸５を軸方向に延長した形で空間部１
９を設けると共に弁軸５内にも空間部２０を設けてあり
、空間部２０内の底に振動センサ２１として圧電素子を
設置し、信号用導線２２を外部へ引き出しである点であ
る。(Example) A first example will be explained with reference to FIG. 1 is a ball butterfly valve, which has a main body 2 consisting of two parts 2a and 2b.
It is composed of valve seats 3, 3, a valve body 4, a valve shaft 5, a handle 6, etc. The valve body 4 has a spherical body with a circular hole 10 as a fluid passage. A valve shaft 5 passes through the valve body 4 at right angles to the direction 0 and is fixed to the valve body 4. The valve body 4 is supported by a valve seat 3.3 provided in the main body 2 so as to rotate together with the valve shaft 5, and can be adjusted to a range of degrees by operating a handle 6 connected to the upper end of the valve shaft 5. At one rotational position, the circular hole 10 coincides with and communicates with the inner holes 3a, 3a of the valve seats 3, 3, and at the other rotational position, the direction of the circular hole 10 changes by 90 degrees. As a result, the space between the inner holes 3a and 33 is closed. 1 in the diagram
1 is a washer, 12 is a disc spring, 13 is an O-ring, 14 is a valve stem holder screwed onto the main body portion 2a, 15 is a disc spring,
16 is a gasket, 17 is a packing, and 18 is a seal.The configurations above 0 are the same as those of conventional ball butterfly valves, and the difference from the conventional one is the connection of the handle 6 to the upper end of the valve shaft 5. A space 1 is formed between the main body portion 1a and the valve stem holder 14 in the form of an axial extension of the main body portion 1a and the valve stem 5.
9 is provided, and a space 20 is also provided within the valve shaft 5, a piezoelectric element is installed as a vibration sensor 21 at the bottom of the space 20, and a signal conducting wire 22 is drawn out to the outside.
図中２３．２４は導線引き出し孔、２５はゴム・ブツシ
ュである。In the figure, reference numerals 23 and 24 are conductor pull-out holes, and 25 is a rubber bushing.
導線２２の外方端は演算・表示部２６に接続しである。The outer end of the conducting wire 22 is connected to the calculation/display section 26 .
演算・表示部２６は、前記式（１） 、 （２）に従う
演算をすることができ、演算によって得られる流ｆｆ１
Ｑの値を表示できるようにしたものである。The calculation/display unit 26 can perform calculations according to the above equations (1) and (2), and the flow ff1 obtained by the calculation
This allows the value of Q to be displayed.
この第１実施例のものは、閉弁状態からハンドル６を操
作して開弁状態にすると、流体が弁１１を通過するよう
になり、そのとき弁軸５の存在により上流から流れてき
た流体は弁軸５と円孔１０の内面とで形成される縮流部
で加速され、流速Ｕになり、弁軸５の両側で剥離して渦
に巻き込み、弁軸５の下流側に振動的な後流を生じる。In this first embodiment, when the handle 6 is operated from the closed state to open the valve, fluid passes through the valve 11, and at this time, due to the presence of the valve shaft 5, the fluid flowing from upstream is accelerated at the contraction part formed by the valve stem 5 and the inner surface of the circular hole 10, reaches a flow velocity of U, separates on both sides of the valve stem 5, becomes involved in a vortex, and generates an oscillating flow on the downstream side of the valve stem 5. Creates a wake.
この後流はカルマン渦の放出周波数ｆで振動し下流に行
くに従い粘性により減衰し、定常流に戻る。前記振動ｆ
が振動センサ２１で検出され、演算・表示部２５で流量
Ｑか演算されて表示される。必要に応じて積算流量を積
算して表示できるようにする。This wake oscillates at the Karman vortex shedding frequency f, is attenuated by viscosity as it goes downstream, and returns to a steady flow. The vibration f
is detected by the vibration sensor 21, and the flow rate Q is calculated and displayed by the calculation/display unit 25. The integrated flow rate can be integrated and displayed as necessary.
第２実施例を第２図乃至第４図を用いて説明する。第２
図において、第１図と同等部分は同一図面符号で示して
説明を省略する。第１図と異なる点は、ハンドル６の代
りに電動アクチュエータ３０を設け、これに対応して導
線２２の引き出し部を形成した点と、コンピュータ３１
を用いて流量を積算し、積算流量に従ってボール・バタ
フライ弁１を制御するようにした点とである。A second embodiment will be explained using FIGS. 2 to 4. Second
In the drawings, parts equivalent to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and their explanations will be omitted. The difference from FIG. 1 is that an electric actuator 30 is provided in place of the handle 6, and a corresponding lead-out portion for the conductor 22 is formed, and a computer 31 is provided.
The difference is that the flow rate is integrated using the integrated flow rate, and the ball/butterfly valve 1 is controlled according to the integrated flow rate.
電動アクチュエータ３０は、詳細な構造説明を省略する
が、コンピュータ３１からの信号により９０度ずつ弁軸
５を一方へ回転させて開動作と閉動作とを行うようにな
っている。弁軸５が一定の方向へ回転するために導線２
２は第３図に示すように、途中に電気的に接続し回転可
能である接続器を介在させられている。その接続器は振
動センサ２１に接続した導線２２に接続され弁軸５に固
定された摺動子３２と、摺動子３２と常に接触し空間部
１９の内周面に固定されコンピュータ３１に接続した導
線２２に接続された金属環３３とで構成しである。これ
によって振動センサ２１は弁軸５が回転しても常にコン
ピュータ３１に接続された状態となる。The electric actuator 30 performs an opening operation and a closing operation by rotating the valve shaft 5 in one direction by 90 degrees in response to a signal from a computer 31, although a detailed structural explanation will be omitted. In order for the valve stem 5 to rotate in a certain direction, the conductor 2
As shown in FIG. 3, 2 is provided with a rotatable connector that is electrically connected therebetween. The connector is connected to a conductor 22 connected to a vibration sensor 21 and fixed to the valve stem 5, and a slider 32 that is always in contact with the slider 32 and fixed to the inner peripheral surface of the space 19 and connected to the computer 31. A metal ring 33 is connected to the conductive wire 22. As a result, the vibration sensor 21 is always connected to the computer 31 even when the valve shaft 5 rotates.
コンピュータ３１は、振動センサ２１からの信号により
、前記式（１） 、 （２）に従った演算による流量Ｑ
と、その流量Ｑを積算した積算流量とが得られ、積算流
量が予め設定される設定値になると閉弁信号をアクチュ
エータ３０へ出力し、閉弁後の積算時間、手動入力、あ
るいはシーケンス制御等により開弁信号をアクチュエー
タ３０へ出力するようになっている。前記流量Ｑ、積算
流量は表示部３４に表示される。Based on the signal from the vibration sensor 21, the computer 31 calculates the flow rate Q according to equations (1) and (2) above.
and the cumulative flow rate obtained by integrating the flow rate Q, and when the cumulative flow rate reaches a preset value, a valve closing signal is output to the actuator 30, and the cumulative time after valve closing, manual input, sequence control, etc. A valve opening signal is output to the actuator 30 by this. The flow rate Q and the integrated flow rate are displayed on the display section 34.
この制御部３５を設けた弁は、例えば第４図に示すよう
なフロー図に従って動作させることかできる。すなわち
、コンピュータ３１に設定流量をキー人力しておくと、
振動センサ２１からの渦信号を受信して流量Ｑ及び積算
流量を演算して表示部３４に表示し、その積算流量が設
定値を越えると閉弁信号を出力してアクチュエータ３０
により弁軸５を９０度一方へ回転させて弁１を閉弁させ
る。閉弁後はタイマー、手動、シーケンス制御部のいず
れかによる開弁信号が入力されるまで閉弁状態を維持し
、開弁信号が入力されると開弁信号を出力してアクチュ
エータ３０により弁軸５を前記と同じ方向へ９０度回転
させて最初の開弁状態に戻り、以下同様な動作を繰返す
。The valve provided with this control section 35 can be operated according to a flowchart as shown in FIG. 4, for example. In other words, if the set flow rate is entered manually in the computer 31,
The vortex signal from the vibration sensor 21 is received, the flow rate Q and the cumulative flow rate are calculated and displayed on the display unit 34, and when the cumulative flow rate exceeds the set value, a valve closing signal is output and the actuator 30
The valve shaft 5 is rotated 90 degrees in one direction to close the valve 1. After the valve is closed, the valve remains closed until a valve opening signal is input from either the timer, manual, or sequence control unit. When the valve opening signal is input, the valve opening signal is output and the actuator 30 closes the valve shaft. 5 is rotated 90 degrees in the same direction as above to return to the initial valve open state, and the same operation is repeated thereafter.
この発明の流量計を具備する開閉弁は、ボール・バタフ
ライ弁に本来備わっている弁軸な渦発生体として用いる
ものであるから、弁軸に振動センサを設けるだけで元の
弁の機能を全く損なわないで流量計の機能を付加するこ
とができる。従って従来開閉弁と流量計との二つに別れ
た器具を設けていた流体管路には流量測定機能を有する
この開閉弁を一つ設けるだけでよいから、配管作業がそ
の分容易となる。そして配管の長さも短かくできるから
、蒸気配管の場合に熱損失低減の面で有利である。Since the on-off valve equipped with the flow meter of this invention is used as a vortex generator that is the valve stem inherent in ball butterfly valves, the original valve function can be completely restored by simply installing a vibration sensor on the valve stem. It is possible to add the function of a flowmeter without sacrificing it. Therefore, it is sufficient to provide only one on-off valve having a flow rate measurement function in a fluid pipeline, which conventionally requires two separate devices, an on-off valve and a flow meter, which simplifies piping work. Moreover, since the length of the piping can be shortened, it is advantageous in terms of reducing heat loss in the case of steam piping.
また、この開閉弁の開閉駆動部を電気信号によって動作
するアクチュエータとしたときは、コンピュータを使用
し積算流量を算出して流体の供給量を制御するように弁
を開閉させることができるから、単純な構成の流体供給
量の自動制御装置が得られる。In addition, if the opening/closing drive part of this on-off valve is an actuator operated by an electric signal, it is possible to use a computer to calculate the cumulative flow rate and open/close the valve to control the amount of fluid supplied. Thus, an automatic control device for fluid supply amount can be obtained.
第１図はこの発明の第１実施例を示す部分縦断側面図及
びブロック図、第２図はこの発明の第２実施例を示す部
分縦断側面図及びブロック図、第３図は第２図の部分拡
大斜視図、第４図は第２実施例の制御部のフロー図、第
５図は従来の弁と流量計の配管状態を示す配管図、第６
図は従来の蒸気供給装置の配管の１例を示す配管図であ
る。
１・・・・ボール・バタフライ弁、２・・・・本体、４
・・・・弁体、５・・・・弁軸（渦発生体）、６・・・
・ハンドル、２１・・・・振動センサ、２２・・・・導
線、２６・・・・演算・表示部、３０・・・・アクチュ
エータ、３１・・・・コンピュータ。
特許出願人 株式会社テイエルブ°イ代 理 人
清 水 哲 ほか２名！ｌ’ｉ３
図
第５ 図FIG. 1 is a partial vertical side view and a block diagram showing a first embodiment of the invention, FIG. 2 is a partial vertical side view and block diagram showing a second embodiment of the invention, and FIG. 3 is the same as that shown in FIG. FIG. 4 is a flowchart of the control section of the second embodiment; FIG. 5 is a piping diagram showing the piping state of the conventional valve and flow meter; FIG. 6 is a partially enlarged perspective view.
The figure is a piping diagram showing an example of piping of a conventional steam supply device. 1...Ball butterfly valve, 2...Body, 4
... Valve body, 5... Valve stem (vortex generator), 6...
- Handle, 21...Vibration sensor, 22...Conductor, 26...Calculation/display section, 30...Actuator, 31...Computer. Patent applicant: TELVE Co., Ltd. Representative: Satoshi Shimizu and 2 others! l'i3 Figure 5
Claims (1)
発生による振動を上記弁軸に設けた振動センサで検知し
、その検知した振動数に基いて算出される流速と上記弁
の開口面積とにより弁通過流量を測定するように構成さ
れた流量計を具備する開閉弁。(1) The valve stem of the ball butterfly valve is used as a vortex generator, and vibrations caused by the vortex generation are detected by a vibration sensor installed on the valve stem, and the flow velocity and opening of the valve are calculated based on the detected vibration frequency. An on-off valve comprising a flow meter configured to measure a flow rate through the valve according to an area.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1096055A JPH06103199B2 (en) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Open / close valve with flow meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1096055A JPH06103199B2 (en) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Open / close valve with flow meter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02275317A true JPH02275317A (en) | 1990-11-09 |
| JPH06103199B2 JPH06103199B2 (en) | 1994-12-14 |
Family
ID=14154763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1096055A Expired - Lifetime JPH06103199B2 (en) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Open / close valve with flow meter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06103199B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008197040A (en) * | 2007-02-15 | 2008-08-28 | Yokogawa Electric Corp | Vortex flowmeter |
| JP2010520484A (en) * | 2007-03-06 | 2010-06-10 | ローズマウント インコーポレイテッド | Piezoelectric field devices for high temperature applications with vents |
| JP2012042430A (en) * | 2010-08-23 | 2012-03-01 | Denso Corp | Flow-rate detector |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5515063U (en) * | 1978-07-17 | 1980-01-30 |
-
1989
- 1989-04-14 JP JP1096055A patent/JPH06103199B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5515063U (en) * | 1978-07-17 | 1980-01-30 |
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| JP2010520484A (en) * | 2007-03-06 | 2010-06-10 | ローズマウント インコーポレイテッド | Piezoelectric field devices for high temperature applications with vents |
| JP2012042430A (en) * | 2010-08-23 | 2012-03-01 | Denso Corp | Flow-rate detector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06103199B2 (en) | 1994-12-14 |
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