JPH02501090A - Convection inertia flow meter - Google Patents
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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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 対流慣性力流量計 この発明の流量計は、2つの端部で剛性のあるフレームに固定されかつ、ループ を含む波路を提供する導管を具備しており、この導管の2つの半休が互いに離間 しながらも重なり合っている。[Detailed description of the invention] Convection inertia flow meter The flow meter of this invention is fixed to a rigid frame at two ends and has a loop a conduit providing a wave path containing However, they overlap.
導管の重なり合ったセクションに配設され電磁パイプレークが、導管の2つの半 休を相対的に横方向に振動させ、導管の固定された2端部と中央セクションに位 置する節点だけが振幅ゼロであるように導管の全長にわたり振幅が変化する導管 の曲げ振動を生じさせる。2]管中を流れる流体はこの導管の曲げ振動の上記振 幅変化により生ずる対流慣性力を発生し、この対流慣性力の導管の長さ方向にお ける分布はこの導管の中央セクションに関して対称であり、そしてこの対流慣性 力は導管の中央セクションを中心とした対称モードを有する導管の曲げ振動を発 生し、この曲げ振動が電磁パイブレークによって発生される導管の中央セクショ ンを中心とした非対称モードを有する導管の曲げ振動に重畳される。導管を流れ る流体の質量流量Cmass flowrate)は、導管の曲げ振動の対称成 分を測定することによって分る。この測定は、導管の2つの半体の間の曲げ振動 の位相角の差を測るか、もしくは導管中央セクションにおける曲げ振動の振幅を 測ることによって行われる0本明細書に述べたのと同じ原理で働く質量流量計は 、導管の2つの半休を相対的に振動させる略U字形の導管を具備しうる。Electromagnetic pipe rakes placed in overlapping sections of the conduit connect the two halves of the conduit. vibrate the beams laterally relative to each other and position them at the two fixed ends and the central section of the conduit. A conduit whose amplitude varies over the length of the conduit such that only the node at which it is placed has zero amplitude. causes bending vibration. 2] The fluid flowing in the pipe is affected by the above-mentioned bending vibration of this pipe. The convection inertia force generated by the width change is generated, and the convection inertia force is distributed along the length of the conduit. distribution is symmetric about the central section of the conduit, and this convective inertia The force produces bending vibrations in the conduit with symmetrical modes about the central section of the conduit. This bending vibration is generated by an electromagnetic piebreak in the central section of the conduit. It is superimposed on the bending vibration of the conduit, which has an asymmetric mode centered around the bend. flow through the conduit The mass flow rate (Cmass flowrate) of the fluid that You can find out by measuring the minutes. This measurement measures the bending vibration between the two halves of the conduit. or the amplitude of the bending vibration in the central section of the conduit. A mass flow meter that works on the same principle as described herein is a , may include a generally U-shaped conduit that causes two halves of the conduit to vibrate relative to each other.
この場合、導管の2つの半休の一方の一端は、たわみ継手、または互いに相対的 に振動する一対の平行な導管を備えており、それらの一対の導管のそれぞれの一 端はたわみ継手を有している。In this case, one end of one of the two halves of the conduit is connected by a flexible joint or relative to each other. It has a pair of parallel conduits that vibrate, and one of each of the pair of conduits vibrates. The ends have flexible joints.
この発明の優先権は、1987年7月27日出願された「対流慣性力流量計」と いう名称の米国特許出願筒071078206号と1988年3月7日出願され た「対流慣性力」という名称の米国特許出願第07/164541号にもとづい ている。The priority of this invention is "Convective inertia flow meter" filed on July 27, 1987. U.S. Patent Application No. 071078206 and filed on March 7, 1988. Based on U.S. Patent Application No. 07/164,541 entitled "Convective Inertia" ing.
[コリオリの力流量計」という名称で知られている多種多様の質量流量計が、工 業用流量測定分野に登場しており、多くのユーザにより大歓迎されているが、こ の発明者が見るところでは、これらの多くのものは、その作動原理を深く、かつ 正確に理解することなしに発明され、設計されており、その性能を支配する物理 原理および数学上の関係を十分に利用することができていない。A wide variety of mass flowmeters known as Coriolis force flowmeters are It has appeared in the field of industrial flow measurement and has been welcomed by many users. In the view of the inventors of many of these, their working principles have been deeply and Invented and designed without precise understanding of the physics that govern its performance Failure to fully utilize principles and mathematical relationships.
「コリオリの力流量計」に関する誤解の明白な例をあげると、その名称がそもそ も誤りである。流体の加速ないしは減速は慣性または関連のある動的反力を生じ 、加速ないしは減速を起させている作用力に対抗する。流体の動作についてのオ イラーの説明によれば、動いている流体が受ける加速は、局部加速と対流加速の 2つの種類に分類される。対流加速に関連する慣性力は「対流慣性力」と呼ばれ 、これは質量流フランクス密度×流速の勾配に等しい、1つ以上の振動導管を使 用するいずれのpjt量流量計も、それが「コリオリの力流量計」と呼称される か否かに関係なく、対流慣性力の影響を測定して流体の質量流量を決定する。A glaring example of a misconception about "Coriolis force flow meters" is that the name is also incorrect. Acceleration or deceleration of a fluid produces inertia or an associated dynamic reaction force. , opposes the acting force causing acceleration or deceleration. Information on fluid behavior According to Iller's explanation, the acceleration experienced by a moving fluid consists of local acceleration and convective acceleration. It is classified into two types. The inertia force associated with convective acceleration is called "convective inertia force." , which uses one or more vibrating conduits equal to the slope of the mass flow Franks density times the flow velocity. Any pjt flowmeter used is called a "Coriolis force flowmeter". Whether or not, the effect of convective inertia forces is measured to determine the fluid mass flow rate.
この発明の第1の目的は、最も簡単な形の振動導管を使用し、それでいて対流慣 性力の最も大きな効果を有する流量計を提供することである。したがって、この 発明の質を流量計は流量倍率が大きく、かつ高い感度を有する。The first object of the invention is to use the simplest form of vibrating conduit, yet to The object of the present invention is to provide a flow meter having the greatest effect on performance. Therefore, this The quality of the invention is that the flow meter has a large flow rate magnification and high sensitivity.
もう1つの目的は、略3600のループを有し、両端が剛性のあるフレームに固 定された1本の導管を備えた質量流量計を提供することである。この場合、導管 の2つのセクションが導管の2つの固定された端部に隣接し、導管のある部分に わたって互いに間隔をおいて重ね合っている360°のループを形成して互いに 接続されており、電磁バイブレータが導管の2つのセクションを相対的に横方向 に振動させる。質量流量は、導管の2つのセクションのそれぞれに設けられてい る2つのモーション検知器によって測定される導管の2つのセクションの曲げ振 動の差によって決定される、あるいは導管の中部セクションに設けられたモーシ ョン検知器が測定する導管の中央セクションと符号する節点における曲げ振動に よって決定される。Another purpose is to have approximately 3600 loops, with both ends secured to a rigid frame. It is an object of the present invention to provide a mass flow meter having a single conduit with a defined diameter. In this case, the conduit two sections of the conduit are adjacent to the two fixed ends of the conduit; forming 360° loops spaced apart and overlapping each other. are connected, and an electromagnetic vibrator moves the two sections of conduit in a relative lateral direction. make it vibrate. A mass flow rate is provided in each of the two sections of the conduit. Bending vibration of two sections of conduit measured by two motion detectors determined by the difference between the bending vibrations at nodes that correspond to the central section of the conduit that the vibration detector measures. Therefore, it is determined.
もう1つの目的は、2つの異った方向へ曲っている2つの360度ループを含み 、2つの端部が剛性のあるフレームに固定された単一の導管を有する質量流量計 を提供することである。この場合、導管の固定された端部にそれぞれ隣接し、2 つの360°ループによって互いに接続されている2つの導管セクションは互い に重複し合い、かつ導管の中央セクションを間隔をあけて挟んでおり、またこれ らの2つの導管セクションは電磁パイブレークによって相対的に横方向に振動を 加えられる。質量流量は、導管の2つのセクションの曲げ振動の差によって決定 される、あるいは導管を流れる流体がな(、曲げ振動がない場合、導管の中央セ クションと符号する節点における曲げ振動によって決定される。Another purpose is to include two 360 degree loops bending in two different directions. , a mass flow meter with a single conduit whose two ends are fixed to a rigid frame The goal is to provide the following. In this case, each adjacent the fixed end of the conduit, two Two conduit sections connected to each other by two 360° loops overlap each other and sandwich the central section of the conduit at intervals; The two conduit sections are vibrated laterally relative to each other by an electromagnetic pie-break. Added. Mass flow rate is determined by the difference in bending vibrations of two sections of conduit If there is no bending vibration, the center section of the conduit is determined by the bending vibration at the node that corresponds to the traction.
さらにもう1つの目的は、2つの固定された端部にそれぞれ隣接し、導管のルー プ状になった部分によって互いに接続されている導管の2つのセクションを含み 、2つの端部が剛性のあるフレームに固定された単一の導管を有する質量流量針 を提供することである。この場合、2つのセクションはisバイブレークによっ て相対的に横方向に振動を加えられる。質量流量は位相角の差という形で測定さ れる導管の2つのセクションの曲げ振動の差によって決定される、あるいは導管 を流れる流体がなく曲げ振動がない場合、導管の中央セクションと符号する節点 における曲げ振動によって決定される。Yet another purpose is to provide a conduit route adjacent to each of the two fixed ends. comprising two sections of conduit connected to each other by a looped section , a mass flow needle with a single conduit whose two ends are fixed to a rigid frame The goal is to provide the following. In this case, the two sections are separated by isbybreak. vibration can be applied in a relative lateral direction. Mass flow rate is measured in the form of phase angle difference. determined by the difference in the bending vibrations of two sections of conduit, or If there is no fluid flowing through the conduit and no bending vibrations, then the node that corresponds to the central section of the conduit determined by bending vibration at .
さらにもう1つの目的は、2つの固定された端部に互いに隣接し、導管の360 °のループによって互いに接続されている導管の2つのセクションを含み、2つ の端部が剛性のあるフレームに固定されている単一の導管を有する質量流量計を 提供することである。この場合、360°ループの一部と導管の2つのセクショ ンのうちの1つとは、導管の2つの半体が間隔をあけて重なり合っている個所を 中心にして対称形であり、かつ上記360度ループの他の部分と導管の2つのセ クションのうちの他のセクションは導管が重なり合っているセクションを中心に して対称形をなしている。導管が重なり合ったセクションに設けられたt磁バイ ブレークは、導管セクションの2つの組合せを相対的に振動させる。Yet another purpose is to provide two fixed ends adjacent to each other and a 360° radius of the conduit. Contains two sections of conduit connected to each other by loops of A mass flow meter with a single conduit whose end is fixed to a rigid frame It is to provide. In this case, a portion of the 360° loop and two sections of conduit are One of the conduits is the point where the two halves of the conduit overlap with a space between them. symmetrical about the center and other parts of the 360 degree loop and the two sections of conduit. Other sections of the section are centered around the section where the conduits overlap. It has a symmetrical shape. t-magnetic bi-ops installed in sections where the conduits overlap. The break causes the two combinations of conduit sections to vibrate relative to each other.
質!流量は導管セクションの2つの組合せの1つに含まれる2つの導管セクショ ンの間にある導管セクションの曲げ振動の差によって決定される。quality! The flow rate is between two conduit sections included in one of two combinations of conduit sections. is determined by the difference in bending vibration of the conduit section between the two sections.
もう1つの目的は、−直線上に設けられた入口脚と出口脚が、2つの360°ル ープと平行な面に略垂直な2つの反対の方向へ伸びている2つの360°ループ を有する質量流量計を提供することである。入口脚と出口脚が伸びているセクシ ョンと直径を介して反対側のセクションに設けられた電磁パイブレークは、これ ら2つの3600ループを相互対に振動させる。1x量流量は、入口脚と出口脚 が伸びるセクションΣ電磁バイブレータが設けられているセクションとの中間の 2つの直径方向に対向したセクションにおいてそれぞれ測定される2つのセクシ ョン間の相対的曲げ振動の差で決定される。Another objective is that - the inlet and outlet legs installed in a straight line create two 360° loops. two 360° loops extending in two opposite directions approximately perpendicular to a plane parallel to the loop An object of the present invention is to provide a mass flow meter having the following features. Sexy with extended entrance and exit legs The electromagnetic pie break provided in the section opposite the The two 3600 loops are vibrated in pairs. 1x volume flow rate for inlet leg and outlet leg The section Σ extends between the section where the electromagnetic vibrator is installed Two sections each measured in two diametrically opposed sections It is determined by the difference in relative bending vibration between the two versions.
また別の目的は、互いに平行に設けられ、互いに直列に接続された一対の導管セ クションを有する質量流量針を提供することである。この場合、2つのセクショ ンの各一端にはたわみ継手が取付けられており、電磁バイブレータが2つの導管 セクションを相対的に振動させる。質量流量は、2つの導管セクションの間の曲 げ振動の差によって決定される。Another object is to provide a pair of conduit sets parallel to each other and connected in series with each other. The object of the present invention is to provide a mass flow needle having a large amount of force. In this case, two sections A flexible joint is installed at one end of each conduit, and an electromagnetic vibrator connects the two conduits. vibrate the sections relative to each other. The mass flow rate is determined by the curve between the two conduit sections. determined by the difference in vibration.
さらにもう1つの目的は、平行に配置された共通の入口脚と出口脚に接続された 一対の平行導管を有する質量流量計を提供することである。この場合、2つの導 管に属し、それらの両端にある2つの端部はたわみ継手を有している。2つの平 行な導管の組合せ体の中央セクションに設けられた電磁パイブレークは、導管に 相対的な曲げ振動を起させる。質量流量は、2つの平行な導管の組合せ体の2つ の半体の間の相対的な曲げ振動の差によって決定される。Yet another purpose is to connect common inlet and outlet legs arranged in parallel. A mass flow meter having a pair of parallel conduits is provided. In this case, two leads The two ends belonging to the tube and located at their opposite ends have flexible joints. two flats An electromagnetic piebreak located in the center section of a conduit assembly that Causes relative bending vibration. The mass flow rate is determined by the combination of two parallel conduits. is determined by the difference in relative bending vibration between the halves.
この発明の上記の目的およびその他の目的は、説明が進むにつれて明らかになる であろう、この発明は下記の図面を参照することによって明瞭にかつ詳細に説明 できる。The above objects and other objects of this invention will become apparent as the description progresses. The invention will be explained more clearly and in detail by referring to the following drawings. can.
第1図は、導管の単一の360°ループ・セクションを有する本発明の質量流量 計の1実施例の斜視図である。FIG. 1 shows the mass flow rate of the present invention with a single 360° loop section of conduit. FIG. 2 is a perspective view of one embodiment of the meter.
第2図は、導管の単一の3600ループ・セクションを有する本発明の質量流量 計の別の実施例の斜視図である。FIG. 2 shows the mass flow rate of the present invention with a single 3600 loop section of conduit. FIG. 3 is a perspective view of another embodiment of the meter.
第3図は、電磁バイブレータによって生じる一次曲げ振動のモードと振動する導 管を流れる流体の対流慣性力によって生じる二次曲げ振動のモードとを示す。Figure 3 shows the mode of primary bending vibration caused by an electromagnetic vibrator and the vibrating conductor. The mode of secondary bending vibration caused by the convective inertia of the fluid flowing through the pipe is shown.
第4図は、導管の単一の360mループ・セクションを有する本発明の質量流量 計のもう1つの実施例を示す。Figure 4 shows the mass flow rate of the present invention with a single 360m loop section of conduit. Another embodiment of the meter is shown.
第5図は、導管の単一の360°ループ・セクションを有する本発明の質量流量 計のさらにもう1つの実施例を示す。FIG. 5 shows the mass flow rate of the present invention with a single 360° loop section of conduit. Yet another embodiment of the meter is shown.
第6図は、それぞれ2つの反対の方向へ曲る導管の2つの360′″ループ・セ クションを有する本発明の質量流量計の実施例を示す。Figure 6 shows two 360'' loop sections of conduit bending in two opposite directions each. 1 shows an embodiment of a mass flowmeter of the present invention having a function of
第7図は、それぞれ2つの反対の方向へ曲る導管の2つの3600ループ・セク ションを有する本発明の質量流量針の別の実施例を示す。Figure 7 shows two 3600 loop sections of conduit bending in two opposite directions each. 2 shows another embodiment of a mass flow needle of the present invention having a
第8図は、コイルばねのように構成された導管の2つの360′″ループ・セク ションを有する本発明の質量流量計のさらに別の実施例を示す。FIG. 8 shows two 360'' loop sections of conduit configured like coiled springs. 2 shows yet another embodiment of the mass flowmeter of the present invention having the following functions.
第9図は、第2図に示した実施例と同様に構成された導管の単一の360度ルー プ・セクションを有する本発明の質量流量計の実施例を示す。FIG. 9 shows a single 360 degree loop of conduit constructed similar to the embodiment shown in FIG. 1 shows an embodiment of a mass flow meter of the present invention having a double section.
第10図は、それぞれ入口脚と出口層まで延長している2つの平行セクションを 有する本発明の質量流量計の実施例を示す、この場合、導管の2つの平行セクシ ョンは導管のループ・セクションによって互いに直列に接続されている。Figure 10 shows two parallel sections extending to the inlet leg and outlet layer respectively. shows an embodiment of the mass flow meter of the invention having two parallel sections of conduit. The sections are connected in series to each other by loop sections of conduit.
第11図は、それぞれ入口脚と出口層まで延長している2つの平行セクションを 有する本発明の質量流量計の別の実施例を示す。Figure 11 shows two parallel sections extending to the inlet leg and outlet layer respectively. 2 shows another embodiment of the mass flow meter of the present invention having the following structure.
この場合、導管の2つの平行セクションは導管のループ・セクションによって互 いに直列に接続されている。In this case, two parallel sections of conduit are interconnected by a loop section of conduit. connected in series.
第12図は、それぞれ入口脚と出口層まで延長している導管の2つのセクション を有する本発明の質量流量計の実施例を示す。Figure 12 shows two sections of conduit extending to the inlet leg and outlet layer, respectively. 1 shows an embodiment of a mass flowmeter of the present invention having a mass flowmeter according to the present invention.
この場合、導管の2つのセクションは、それぞれ入口脚と出口層まで延長してお り、互いに対称形に配置された導管の2つのセクションを含む導管の360′″ のループ・セクションによって互いに接続されている。In this case, the two sections of conduit are extended to the inlet leg and outlet layer, respectively. 360'' of conduit comprising two sections of conduit arranged symmetrically with respect to each other. are connected to each other by loop sections.
第13図は、平行に並んだ共通の入口脚と出口層に接続された一対の平行導管を 有する本発明の質量流量計の実施例を示す、この場合、2つの平行な導管の1つ の第1の端部と2つの平行な導管の他方にある別の端部は共にたわみ継手を有し ている。Figure 13 shows a pair of parallel conduits connected to a common parallel inlet leg and outlet layer. illustrating an embodiment of the mass flow meter of the invention having, in this case, one of the two parallel conduits The first end of the conduit and the other end of the other of the two parallel conduits both have a flexible joint. ing.
第14図は、第13図に示した実施例と同様な構造を有する本発明の質量流量針 の別の実施例を示す。FIG. 14 shows a mass flow needle of the present invention having a structure similar to the embodiment shown in FIG. Another example is shown below.
第15図は、第13図に示した実施例と同様に配置されたたわみ継手を含む2つ の平行な導管を有する本発明の質量流量計の別の実施例を示す。FIG. 15 shows two flexible joints arranged similarly to the embodiment shown in FIG. 13. 2 shows another embodiment of the mass flow meter of the present invention with parallel conduits.
第16図は、平行に並んで配置され、第1の末端で互いに接続され、第2の末端 でそれぞれたわみ継手によって入口脚と出口層に接続された導管の2つのセクシ ョンを有する本発明の質量流量計の実施例を示す。FIG. two sections of conduit connected to the inlet leg and outlet layer by flexible joints respectively at 1 shows an embodiment of the mass flowmeter of the present invention having the following options.
第17図は、それぞれ入口脚と出口層から平行に延長しており、たわみ継手によ って互いに接続されている導管の2つのセクションを有する本発明の質量流量計 の別の実施例を示す。Figure 17 shows parallel extensions from the inlet leg and outlet layer, respectively, with flexible joints. A mass flow meter of the invention having two sections of conduit connected to each other by Another example is shown below.
第1図には、2つの端部2と3がそれぞれ入口脚4と出口層5に接続され、かつ 剛性のあるフレーム6に固定された単一の導管1を有する質量流量計の実施例の 斜視図が示されている。この導管は、オーバハングの取付は方で固定された2と 3からそれぞれ延長し、360°あるいはそれ以下のループ角のループ状セクシ ョン9によって互いに接続された2つの略真直のセクション7.8を有している 。導管1の2つの固定された端部2と3の間の中間平面に配設されたバイブレー タ電源11によって付勢された電磁パイブレーク10は、導管の2つの略真直の セクションを相対的に振動させる。この曲げ振動は、振動システムの共振周波数 で振動する。それぞれ導管の略真直セクシヲン7と8に取付けられているモーシ ョン検知器12と13と導管のループ・セクション9の中央セクシッ°ンに固定 された第3のモーション検知器14によって導管の曲げ振動が測定される。モー ション検知器12.13.14が発する信号は、を線によってフィルタ・アンプ 15に送られる。これらの信号は、フィルタ・アンプ15により調整された後、 これらの信号を分析し、質量流量に関する情報に変えるデータ・プロセッサ16 に送られる。フィルタ・アンプ15は、共振周波数の数値に関する情報をパイブ レーク電源11へ送る。FIG. 1 shows two ends 2 and 3 connected to an inlet leg 4 and an outlet layer 5, respectively, and Example of a mass flow meter with a single conduit 1 fixed to a rigid frame 6 A perspective view is shown. This conduit is attached to the overhang with two fixed ends. Loop-shaped sections extending from 3 and having a loop angle of 360° or less having two substantially straight sections 7.8 connected to each other by a section 9; . a vibrader arranged in the intermediate plane between the two fixed ends 2 and 3 of the conduit 1; An electromagnetic piebreak 10 energized by a power source 11 connects two substantially straight sections of the conduit. vibrate the sections relative to each other. This bending vibration is at the resonant frequency of the vibration system. It vibrates. The mosies attached to substantially straight sections 7 and 8 of the conduit, respectively, Detectors 12 and 13 are secured to the center section of loop section 9 of the conduit. The bending vibrations of the conduit are measured by a third motion detector 14 which has been moved. Mo The signal emitted by the sensor 12.13.14 is passed through the filter amplifier by the line Sent to 15th. After these signals are adjusted by the filter amplifier 15, A data processor 16 that analyzes these signals and converts them into information regarding mass flow rates. sent to. The filter amplifier 15 pipes information regarding the numerical value of the resonant frequency. Send it to the lake power supply 11.
第2図は、2つの端部18.19が剛性のあるフレーム20に固定された単一の 導管17を有する質量流量計の別の実施例を示す、この導管は、それぞれ平行か つ突出したオーバハング構造で導管の固定された端部18.19から延長し、ル ープ角が360゜以上720′″以下の導管のループ・セクション23によって 互いに接続された2つの略真直のセクション21を有している。導管の2つの略 真直で平行なセクション21.22の間の中間平面に配設された電磁バイブレー タ24は、それぞれ導管の2つの平行セクション21.22に接続された導管の ループ・セクション23の2つの半休を、導管のループ・セクション23を含む 平面に略垂直な方向に相対的に振動させる。2つの略真直なセクション21.2 2と導管のループ・セクション23との間の2つの結合点に設けられた2つのモ ーション検知器25.26によって導管17の2つの半休の曲げ振動を測定する 。導管17の中央セクションに設けられたモーション検知器27もまた、導管1 7の曲げ振動を測定する。第1.第2図に示した実施例で使用したモーション検 知器は位置、速度もしくは加速度センサでよい、これらのセンサは誘導、容量、 ひずみもしくは応力センサを使用できる。Figure 2 shows a single unit with its two ends 18,19 fixed to a rigid frame 20 Another embodiment of a mass flow meter having conduits 17 is shown, each conduit being parallel or A protruding overhang structure extending from the fixed end of the conduit 18. by a loop section 23 of the conduit with a loop angle of 360° or more and 720'' or less. It has two generally straight sections 21 connected to each other. Two abbreviations for conduit An electromagnetic vibrator placed in the mid-plane between straight and parallel sections 21.22 24 of the conduit connected to two parallel sections 21, 22 of the conduit, respectively. two half-breaks of the loop section 23, including the loop section 23 of the conduit; Vibrate relatively in a direction approximately perpendicular to the plane. Two substantially straight sections 21.2 2 and the loop section 23 of the conduit. measurement of the two half-break bending vibrations of the conduit 17 by means of motion detectors 25 and 26; . A motion detector 27 located in the central section of conduit 17 also 7. Measure the bending vibration. 1st. Motion detection used in the example shown in Figure 2 The detector may be a position, velocity or acceleration sensor; these sensors may be inductive, capacitive, Strain or stress sensors can be used.
動く流体を含む導管の曲げ振動を決定する式は下記のように書くことができる。The equation determining the bending vibration of a conduit containing a moving fluid can be written as:
EIa4v/θr + (+m + p uA)2”V/a t ”+ p u A a”V/j3a t −0、(tlただし、■は導管の曲げ速度、Xは導管 の中心軸に従って指定された直線座標、tは時間、Eは導管壁の弾性係数、■は 導管の断面の慣性モーメント、mは導管の線形密度、pは流体密度、Uは流体の 対流速度、Aは導管流路の断面積である。EIa4v/θr + (+m + puA)2”V/at”+pu A a''V/j3a t -0,(tl However, ■ is the bending speed of the conduit, and X is the conduit bending speed. linear coordinates specified according to the central axis of , t is time, E is the elastic modulus of the conduit wall, ■ is The moment of inertia of the cross section of the conduit, m is the linear density of the conduit, p is the fluid density, and U is the fluid density. The convective velocity, A, is the cross-sectional area of the conduit flow path.
この式(11は、電磁バイブレータが振動力を発生するセクション以外のすべて のセクションに適用される。単純化するため、端部AとGは固定支持ではなく簡 単に支持されていると仮定した場合の第1図または第2図の実施例における導管 の2つの略真直のセクションの曲げ振動を説明する式(1)の解法を分析するこ とは有益である。このような解法は下記のように書くことができることは容易に わかる。This formula (11) applies to all sections except the section where the electromagnetic vibrator generates vibration force. Applies to sections. For simplicity, ends A and G are simply supported rather than fixedly supported. Conduit in the embodiment of FIG. 1 or FIG. 2 assuming only supported To analyze the solution of equation (1) that describes the bending vibration of two approximately straight sections of is beneficial. It is easy to see that such a solution can be written as Recognize.
V/V、=sinhλ(X/L)sinωt±(pUA#L”/4E1λ2)・ X5inhλ(X/L)cosa+t (2)ただし、voは曲げ速度の最大振 幅であり、座標Xは導管の2つのセクションA−CとG−Eのそれぞれの固定端 から測定され、Lは導管セクションA−CまたはG−Eの長さ、ωは曲げ振動の 角周波数である0式(2)の右辺の第2項の前のプラスまたはマイナスの符号は それぞれ導管セクションA−CとG−Eとに適用される。V/V, = sinhλ(X/L) sinωt±(pUA#L”/4E1λ2)・ X5inhλ(X/L)cosa+t (2) However, vo is the maximum vibration of the bending speed. width, and the coordinate X is the fixed end of each of the two sections A-C and G-E of the conduit. where L is the length of conduit section A-C or G-E and ω is the bending vibration The plus or minus sign before the second term on the right side of equation (2), which is the angular frequency, is Applies to conduit sections A-C and G-E, respectively.
座標Xの正方向は第1の導管セクションA−Cに対する流れUの方向と同じであ り、第2の導管セクションG−Hに対してはこれらは反対方向であることを知る ことは有用である。パラメータλは特性方程式を満足させる。The positive direction of coordinate X is the same as the direction of flow U for the first conduit section A-C. and know that for the second conduit section G-H these are in opposite directions. That is useful. The parameter λ satisfies the characteristic equation.
(λ /L)4− ω2(−+ ρυA) /ET −0(31第1図の2つの モーション検知器12.13または第2図のモーション検知器25.26によっ てそれぞれ測定される2つの曲げ振動の合計と差は下記の式で表わされる。(λ/L)4-ω2(-+ρυA)/ET-0(31The two in Fig. 1 By motion detector 12.13 or motion detector 25.26 of FIG. The sum and difference of the two bending vibrations measured respectively are expressed by the following formula.
(Σν)/シロ=2sinhλ(J/L)sioa+t (41ΔV/ Vo = (1) DA ωL”/ 2 Elλ2)・1sinhλC1/L)cos ωt (5)ただし、lはモーション検知器が置かれているセクションのX座標 値である0式(4)で与えられる2つのモーション検知器の出力の合計は、静止 流体を含む導管セクションの曲げ振動を表わし、式(5)によって与えられる2 つのモーション検知器の出力の差は、質量流量(ρUA)に比例する流体流の対 流慣性力の影響を表わす。(Σν) / Shiro = 2 sinhλ (J/L) sioa + t (41ΔV/ Vo = (1) DA ωL”/ 2 Elλ2)・1sinhλC1/L) cos ωt (5) where l is the X coordinate of the section where the motion detector is placed The sum of the outputs of the two motion detectors given by equation (4) is 2 represents the bending vibration of a conduit section containing a fluid and is given by equation (5). The difference between the outputs of the two motion detectors is a function of the fluid flow proportional to the mass flow rate (ρUA). Represents the influence of flow inertia.
式(4)、(5)の差組合せから下記の関係が得られる。The following relationship is obtained from the combination of the differences between equations (4) and (5).
(Σν)/V、−ΔV/Vo=sin(ωを一φ)(6)ただし、 φ=jan−’ [(ρUA) ωL”1/ 4EIλ” ] (7)式(7) の右辺の[]内の項の大きさは一般に非常に小さい、したがって、式(7)は下 記の式で近似させることができる。(Σν)/V, -ΔV/Vo=sin (ω is one φ) (6) However, φ=jan-’ [(ρUA) ωL”1/4EIλ”] (7) Equation (7) The size of the term in [ ] on the right-hand side of is generally very small, so equation (7) is It can be approximated by the following formula.
φ=(ρDA)ωL” J / 4 Elλt(8)式(η、(8)は導管内の 質量流量(ρUA)が式(6)によって定義される位相角によって決定できる。φ=(ρDA)ωL” J/4 Elλt (8) Equation (η, (8) is The mass flow rate (ρUA) can be determined by the phase angle defined by equation (6).
質量流量計の実際の校正においては、質量流量(ρUA)と位相角φの間の関係 は経験的に決定されるべきである。In the actual calibration of a mass flow meter, the relationship between the mass flow rate (ρUA) and the phase angle φ is should be determined empirically.
第3図には導管の全長にわたる導管の変位の態様が示されている。ただし、式( 2)の右辺の第1項に相当するy、は、静止流体が入った導管の変位を示す、一 方式(2)の右辺の第2項に相当する3’+は、導管内の移動する流体の対流慣 性力によって生じる導管の追加の変位を示す、電磁バイブレータによってのみ生 じるy、が導管の中央部分、即ち節セクションを中心にして非対称であるが、移 動する対流慣性力によって生じるyIは中央部分、即ち節セクションDを中心に して対称であることを知ることは大事である。この発明の質量流量計に含まれる 振動導管は、第1の高調波ではなく第2の高調波の固有振動数で自動的に振動す る。この点が第1の高調波の固有振動数を使用する既知のタイプの質量流量計と 異る。一般に、第2の高調波の固有振動数は第1の高調波の固有振動数の2倍で ある。FIG. 3 shows the displacement of the conduit over its entire length. However, the formula ( y, which corresponds to the first term on the right side of 2), is the displacement of the conduit containing the stationary fluid. 3'+, which corresponds to the second term on the right side of formula (2), is the convective habit of the moving fluid in the conduit. produced only by electromagnetic vibrators, exhibiting additional displacement of the conduit caused by magnetic forces. y, is asymmetrical about the central part of the conduit, i.e., the nodal section; yI caused by the moving convective inertia force is centered around the central part, that is, the nodal section D. It is important to know that it is symmetrical. Included in the mass flowmeter of this invention The vibrating conduit automatically vibrates at the natural frequency of the second harmonic instead of the first harmonic. Ru. This point is different from known types of mass flowmeters that use the natural frequency of the first harmonic. Different. Generally, the natural frequency of the second harmonic is twice the natural frequency of the first harmonic. be.
式(7)、(8)によれば、質量流量計の感度は導管が振動させられる固有振動 数に正比例する。したがって、この発明の質量流量計は従来のタイプの質量流量 計と比べると圧倒的に高い感度を有する。According to equations (7) and (8), the sensitivity of the mass flow meter is determined by the natural vibration of the conduit. directly proportional to the number. Therefore, the mass flow meter of the present invention has a conventional type of mass flow rate. It has overwhelmingly high sensitivity compared to a meter.
電磁パイブレークによってのみ生じるyoは導管の中央部分りの節セクションで 消え、一方、移動する流体の対流慣性力によって生じるylは、節セクションD において最大になることがわかる。したがって、節セクションDの曲げ振動の振 幅が質量流量に比例するので、質量流量は第1図に示したモーション検知器14 または第2図に示したモーション検知器27の出力の振幅によって決定すること ができる。質量流量は、第1図に示した2つのモーション検知器12.13と第 2図に示した2つのモーション検知器25.26によってそれぞれ測定される2 つの曲げ振動の間の振幅の差によって決定されることも指摘すべきであろう、さ もなければ、質量流量は、3つの異ったモーション検知器12.13.14もし くは25.26.27の3つの異った出力のすべてを組合せて決定することがで きる。The yo caused only by electromagnetic pie-breaks occurs at the nodal section in the middle of the conduit. yl, which is caused by the convective inertia of the moving fluid, disappears, while yl, which is caused by the convective inertia of the moving fluid, is in the nodal section D It can be seen that the maximum value is reached at . Therefore, the bending vibration of node section D Since the width is proportional to the mass flow rate, the mass flow rate is Or determined by the amplitude of the output of the motion detector 27 shown in FIG. Can be done. The mass flow rate is determined by the two motion detectors 12.13 and 12.13 shown in Figure 1. 2 respectively measured by the two motion detectors 25 and 26 shown in Figure 2. It should also be pointed out that the difference in amplitude between the two bending vibrations If not, the mass flow rate is determined by the three different motion detectors 12.13.14. or 25.26.27 can be determined by combining all three different outputs. Wear.
第4図は、第1図の実施例と略同じ構造を有し、同じ原理で作動する質量流量計 の別の実施例を示す、この実施例では、導管の2つの略真直ぐのセクション28 .29の相対的曲り振動は、導管の2つの固定された端部の間の中間平面の2つ の反対側にそれぞれ配設された一対の電磁パイプレーク30.31によって起さ れる。R管の2つの略真直ぐのセクション28.29の曲げ振動は、それぞれモ ーション検知器32.33によって測定される。Figure 4 shows a mass flowmeter that has approximately the same structure as the embodiment shown in Figure 1 and operates on the same principle. In this example, two generally straight sections 28 of the conduit are shown. .. 29 relative bending vibrations occur in the two intermediate planes between the two fixed ends of the conduit. A pair of electromagnetic pipe rakes 30 and 31 are placed on opposite sides of the It will be done. The bending vibrations of the two substantially straight sections 28,29 of the R-tube are each measurement by motion detectors 32.33.
一方、導管の節セクション、即ち中央セクションの曲げ振動は、モーション検知 器34によって測定される。質量流量計のこの図およびこのあとの図では、モー ション検知器から延長している電線は図の簡略化のために省略されている。On the other hand, bending vibrations in the nodal or central section of the conduit can be detected by motion detection. measured by the instrument 34. In this and subsequent figures of the mass flow meter, the motor Electrical wires extending from the sensor have been omitted to simplify the diagram.
第5図は、1つの例外を除いて第1図で示した実施例と基本的に同じ構造の質量 流量計を示す、この1つの例外とは、導管の2つの略真直ぐのセクション37. 38の曲げ振動の絶対速度を測定する加速度計タイプの一対のモーション検知器 35.36を有することである。第1図のモーション検知器12.13と第2図 のモーション検知器25.26と第4図のモーション検知器32.33は、固定 された端部に対するあるいは導管のループ・セクションに対する略真直ぐのセク ションの曲げ振動の速度を測定する。FIG. 5 shows a mass of a structure that is basically the same as the embodiment shown in FIG. 1 with one exception. The one exception to this is that the flow meter shows two generally straight sections of conduit 37. A pair of accelerometer-type motion detectors that measure the absolute velocity of 38 bending vibrations. 35.36. Motion detector 12.13 in Figure 1 and Figure 2 The motion detectors 25, 26 and 32, 33 in FIG. a substantially straight section to a looped end or to a looped section of conduit. Measuring the velocity of bending vibration of the tion.
導管の節セクション、即ち中央セクションの曲げ振動は、常に加i缶ニー j )タイプのモーション検知器によって測定される。即ち、第11,2図の実施例 にそれぞれ使用されているモーション検知器14.27並びにモーション検知器 39の場合である。Bending vibrations in the nodal or central section of the conduit are always accompanied by ) type of motion detector. That is, the embodiment of FIGS. 11 and 2 Motion detector 14.27 and motion detector respectively used in This is the case of 39.
第に図は、2つの端部41.42を剛性のあるフレーム43に固定しンこ単一の 導管40を有する質量流量計の実施例である。こc−X管は片持ち梁の取付法で 2つの固定された端部41.42からそれぞれ延長し、2つの反対の方向へ曲る ループ角が360’以下″″12つのループ・セクションを持つ導管のループ・ セクション によって互いに接続されている2つの略真直ぐなセクション44. 45を有する。導管のループ・セクション44の中央部分は、導管の2つの略真 直ぐなセクション44.45の間の空間を通る。導管の2つの固定された端部4 1.42の間の中間平面に配設された電磁パイプレーク47は、導管の略真直ぐ なセクション44.45を振動させる。一対のモーション検知器48.49は、 それぞれ2つの略真直ぐなセクション44.45の曲げ振動を測定する。第9図 に示した特殊な形状の導管を有する質量流量針の別の実施例では、要素48.4 9はモーション検知器ではなく一対の電磁パイプレークを使用してよい、また要 素47は、導管の節セクション、即ち中央セクションで導管の曲げ振動を測定す るモーション検知器でよい、第6図に示した実施例の2つのタイプは、第1、第 2、第3図に関して説明したのと同じ原理で作動する。The second figure shows a single rod with two ends 41, 42 fixed to a rigid frame 43. 2 is an example of a mass flow meter having a conduit 40; This c-X tube is installed using a cantilever beam. Extending from two fixed ends 41, 42 respectively and bending in two opposite directions Conduit loops with loop angles less than or equal to 360″″ with 12 loop sections two generally straight sections connected to each other by a section 44. It has 45. The central portion of the loop section 44 of the conduit is located between two generally straight lines of the conduit. It passes through the space between the straight sections 44, 45. two fixed ends of the conduit 4 The electromagnetic pipe rake 47 arranged in the intermediate plane between 1.42 and 42 vibrate section 44.45. A pair of motion detectors 48.49 are The bending vibrations of two substantially straight sections 44,45 are each measured. Figure 9 In another embodiment of a mass flow needle with a specially shaped conduit as shown in FIG. 9 may use a pair of electromagnetic pipe rakes instead of a motion detector, and is also required. Element 47 measures the bending vibration of a conduit at the nodal section, i.e. the central section of the conduit. There are two types of motion detectors in the embodiment shown in FIG. 2. It operates on the same principle as explained with respect to FIG.
第7図では、2つの端部51.52を剛性のあるフレームに固定した単一の導管 50を有する質量流量計の実施例を示す、この導管は、万一バハングの取付法で それぞれ導管の2つの端部51.52から延長し、それぞれ2つの反対の方向へ 曲る2つの360゜ループ・セクションを持つ導管のループ・セクションによっ て互いに接続された略真直ぐなセクション53.54を有する。2つの固定され た端部51.52の間の中間平面に配設されたtitttバイブレータ56は、 導管の2つの略真直ぐなセクション53.54を相対的に振動させる。一対のモ ーション検知器57.58は、それぞれ導管50の2つの略真直ぐなセクション 53.54の曲げ振動を測定する。質量流量は、2つのモーション検知器57. 58によってそれぞれ測定される2つの曲げ振動の差によって決定される。この 差とは、位相角の差もしくは振幅の差でよい、第1、第4、第5、第6図に示し た実施例に使用された導管の2つの略真直ぐなセクションは、導管のループ・セ クションに略垂直な面に配設されており、それらの相対的曲げ振動はその平面で 起る。一方、第7図に示した実施例における2つの略真直ぐなセクションは、導 管のループ・セクションに略平行な平面に配設され、その平面上で相対的に振動 する。In Figure 7, a single conduit with its two ends 51, 52 fixed to a rigid frame is shown. This conduit shows an example of a mass flow meter having a each extending from the two ends 51 , 52 of the conduit, each in two opposite directions. The loop section of the conduit has two 360° loop sections that bend. It has generally straight sections 53, 54 connected to each other. two fixed The tittt vibrator 56 is arranged in the intermediate plane between the ends 51 and 52. The two substantially straight sections 53,54 of the conduit are vibrated relative to each other. A pair of moss tion detectors 57,58 each detect two generally straight sections of conduit 50. Measure the bending vibration of 53.54. The mass flow rate is detected by two motion detectors 57. It is determined by the difference between two bending vibrations, each measured by 58. this The difference may be a difference in phase angle or a difference in amplitude, as shown in Figures 1, 4, 5, and 6. The two generally straight sections of conduit used in the example described above were used in the conduit loop section. The relative bending vibrations occur in that plane. It happens. On the other hand, the two substantially straight sections in the embodiment shown in FIG. placed in a plane approximately parallel to the loop section of the tube and vibrating relative to that plane do.
第8図は、2つの端部60.61が互いに一直線に並び、剛性のあるフレームに 固定された単一の導管を有する質量流量針の実施例を示す。この導管は、それぞ れ2つのコイルから一列に並んで延長している入口脚と出口層60.61に略平 行な軸に同軸に配設された2つの360′″ループを有する。入口脚と出口層6 0.61と直径を介して反対側の位置に設けられた電磁バイブレータ64は、2 つの360°ループ・セクション62.63を相対的に振動させる。入口脚と出 口層60,61と電磁パイプレークを含む平面に略垂直な平面上の2つの直径を 介して正反対の位置に設けられた一対のモーション検知器65.66が2つの直 径を介して正反対の位置の、2つの360°ループ・セクションの間の曲げ振動 を測定する。導管590節点、即ち中央部分に設けられた第3のモーション検知 器67は、節点における導管の曲げ振動を測定する。第6図に示した質量流量計 は、第1、第2、第3図に関連して説明したのと同じ原理で作動する。Figure 8 shows that the two ends 60, 61 are in line with each other and are attached to a rigid frame. Figure 3 shows an example of a mass flow needle with a fixed single conduit. This conduit is The inlet leg and outlet leg 60,61 extending in line from the two coils are generally flat. has two 360'' loops arranged coaxially to the horizontal axis.The inlet leg and the outlet layer 6 The electromagnetic vibrator 64 provided at a position diametrically opposite to 0.61 is The two 360° loop sections 62, 63 are vibrated relative to each other. entrance leg and exit Two diameters on a plane approximately perpendicular to the plane containing the mouth layers 60 and 61 and the electromagnetic pipe lake. A pair of motion detectors 65 and 66 installed at opposite positions through the Bending vibration between two 360° loop sections at diametrically opposite locations Measure. Third motion detection provided at the conduit 590 node, i.e. the central portion Instrument 67 measures the bending vibration of the conduit at the node. Mass flow meter shown in Figure 6 operates on the same principles as described in connection with FIGS. 1, 2, and 3.
第9図は、1つの例外を除いて第2図で示した実施例と基本的に同じ構造を有し 、同じ原理で作動する質量流量計の実施例を示す、この実施例では、導管のそれ ぞれ2つの略真直ぐで平行なセクション70.71の曲げ振動を測定する一対の モーション検知器68.69と節セクションの導管の曲げ振動を測定するモーシ ョン検知器72とは、第2図で示した実施例で使用した誘導タイプや容量タイプ のモーション検知器25.26とは異り、加速器タイプである。FIG. 9 has basically the same structure as the embodiment shown in FIG. 2 with one exception. , showing an example of a mass flow meter that operates on the same principle, in this example, that of a conduit. A pair of sections 70, 71 each measuring bending vibrations in two substantially straight and parallel sections 70, 71. Motion detector 68.69 and motion sensor for measuring bending vibration of conduit in nodal section. The ion detector 72 is the inductive type or capacitive type used in the embodiment shown in FIG. Unlike the motion detectors 25 and 26 of , this is an accelerator type.
第10図は、2つの端部74.75を剛性のあるフレームに固定した単一の導管 を有する質量流量計の実施例を示す、この導管は、オーバハングの取付は方で、 それぞれ導管の2つの固定された端部74.75から延長しており、360°の ループ角を持つ導管のループ・セクションによって互いに接続された2つの略真 直ぐで、かつ平行なセクション76.77を有している。導管の2つの略真直ぐ なセクション76.77のオーバハングした端部に設けられている電磁パイプレ ーク79は、これらのセクションを振動させる。一対のモーション検知器80. 81は、それぞれ絶対的な形で、あるいは第3のモーション検知器82が設けら れている導管の交点、即ち中央部分に対する相対的な形における2つの略真直ぐ なセクション76.77の曲げ振動を測定する。もちろん、モーション検知器8 2は、曲げ振動の振幅が導管を通る流体の質量流量と比例する交点における導管 の曲げ振動を測定する。導管73の一対の略真直ぐで、かつ平行なセクション7 6.77は、導管のループ・セクション78に略垂直な平面上に設けられており 、その平面上で互いに相対的関係において振動させられる。質量流量計のこの実 施例は、第1、第2、第3図との関係で説明したのと同じ原理によって作動する 。Figure 10 shows a single conduit with its two ends 74, 75 fixed to a rigid frame. This conduit shows an example of a mass flow meter having an overhang installation; each extends from the two fixed ends 74, 75 of the conduit and has a 360° Two approximately straight lines connected to each other by a loop section of conduit with a loop angle It has straight and parallel sections 76,77. Two approximately straight lines of conduit The electromagnetic pipe plate provided at the overhanging end of section 76.77 arc 79 causes these sections to vibrate. A pair of motion detectors 80. 81 respectively in absolute form or when a third motion detector 82 is provided. the intersection of the conduits, i.e. two approximately straight lines relative to the center Measure the bending vibration of section 76,77. Of course, motion detector 8 2 is the conduit at the point of intersection where the amplitude of the bending vibration is proportional to the mass flow rate of the fluid through the conduit. Measuring the bending vibration of A pair of substantially straight and parallel sections 7 of conduit 73 6.77 is provided in a plane substantially perpendicular to the loop section 78 of the conduit. , are made to vibrate in relation to each other on that plane. This fruit of mass flow meter The embodiment operates according to the same principles as explained in connection with Figures 1, 2 and 3. .
第11図は、それぞれ導管の2つの固定された端部から延長しており、360° に近いループ角を持つ導管のループ・セクションによって互いに接続されている 導管85の2つの略真直ぐで、平行なセクション83.84を有する質量流量計 の別の実施例を示す、導管の2つの略真直ぐなセクション83.84の端部に設 けられた電磁パイプレーク89は、これらのセクションを互いに相対的な関係で 振動させる。一対のモーション検知器90.91は、それぞれ絶対的な形の、も しくは導管のループ・セクション88に対する相対的な関係における略真直ぐな セクション83.84の曲げ振動を測定する。質量流量計のこの実施例は、第1 、第2、第3図に関連して説明したのと同じ原理で作動する。FIG. 11 each extends from two fixed ends of the conduit and extends 360 connected to each other by loop sections of conduit with loop angles close to Mass flow meter having two substantially straight, parallel sections 83, 84 of conduit 85 installed at the ends of two generally straight sections 83, 84 of the conduit, illustrating another embodiment of the The cut electromagnetic pipe rake 89 connects these sections relative to each other. make it vibrate. A pair of motion detectors 90 and 91 each have an absolute shape and a or substantially straight in relation to the loop section 88 of the conduit. Measure bending vibrations in section 83.84. This embodiment of the mass flow meter , operates on the same principle as described in connection with FIGS.
第12図は、2つの端部92.93を剛性のあるフレームに固定した単一の導管 を有する質量流量計の実施例を示す、この導管は、それぞれオーバハングの取付 方で導管の2つの固定された端部から互いに相手方に向って延長すると共に、導 管のループ・セクション96によって互いに接続されている2つの略真直ぐなセ クション94.95を有している。導管のループ・セクション2つの半休は、こ の導管の2つの半休の間の重なる点を含む平面を中心にしてそれぞれ導管の2つ の略真直ぐなセクション94.95に対して対称をなす2つの略真直ぐなセクシ ョン97.98を有している0重なり点に設けられた電磁バイブレータ99は、 導管の2つの半体を互いに相対的に振動させる。導管の4つの略真直ぐなセクシ ョン94.97.98.95にそれぞれ取付けられている4つのモーション検知 器101.102.103.104は、導管の4つの略真直ぐなセクションの曲 げ振動を測定する。導管の中央部分に隣接する2つの略真直ぐなセクション97 .98のオーバハングした端部は、剛性のあるフレーム104に固定されてよい 、質量流量は、いずれかの2つのモーション検知器、即ち、100と101.1 02と103.101と103または100と102等の組合せによってそれぞ れ測定された2つの曲げ振動の間の差によって決定される。あるいはモーション 検知器の二対以上の組合せについての上記の差を平均することによって決定され る。Figure 12 shows a single conduit with its two ends 92,93 fixed to a rigid frame. This conduit shows an example of a mass flow meter having a respective overhang installation. extending towards each other from the two fixed ends of the conduit; Two generally straight sections connected to each other by a loop section 96 of tubing. 94.95. The loop section of the conduit has two half-holes in this each of the two halves of the conduit, centered on the plane containing the overlapping point between the two halves of the conduit. Two substantially straight sections symmetrical to a substantially straight section 94.95 of The electromagnetic vibrator 99 provided at the 0 overlap point has a voltage of 97.98. The two halves of the conduit are vibrated relative to each other. Four almost straight sexy conduits 4 motion detectors installed on each version 94, 97, 98, 95 Containers 101, 102, 103, 104 are curves of four generally straight sections of conduit. Measure vibration. two generally straight sections 97 adjacent to the central portion of the conduit; .. The overhanging end of 98 may be secured to a rigid frame 104. , the mass flow rate of any two motion detectors, i.e. 100 and 101.1 By the combination of 02 and 103, 101 and 103 or 100 and 102 etc. is determined by the difference between the two measured bending vibrations. Or motion Determined by averaging the above differences for two or more pair combinations of detectors. Ru.
第13図は、平行接続によってそれぞれ入口層と出口層107.108に接続さ れた一対の平行導管を有する質量流量計の実施例を示す、互いに反対側の端にあ る2つの導管105.106の第1の端部109.110は剛性のあるフレーム 111に固定される。一方、第2の端部112.113は、これらの端部におけ る2つの導管の曲げ変位を促進するループ・セクション114.115を有して いる。2つの導管の中央部分に設けた電磁パイプレーク116は2つの導管を相 対的に振動させる。2つの導管の中央部分を中心にして対称的に配設された一対 のモーション検知器117.118は、それぞれ2つの平行な導管の2つの半体 の間の相対的振動を測定する。質量流量は、2つのモーション検知器117.1 18によってそれぞれ測定される相対的曲げ振動の間の差によって決定される。Figure 13 is connected to the inlet and outlet layers 107 and 108 respectively by parallel connections. illustrating an embodiment of a mass flow meter having a pair of parallel conduits at opposite ends. The first ends 109,110 of the two conduits 105,106 are connected to a rigid frame. It is fixed at 111. On the other hand, the second ends 112, 113 are loop sections 114 and 115 to facilitate bending displacement of the two conduits. There is. An electromagnetic pipe rake 116 provided in the center of the two conduits connects the two conduits. make it vibrate in contrast. A pair arranged symmetrically around the center of the two conduits The motion detectors 117 and 118 each have two halves of two parallel conduits. Measure the relative vibration between. The mass flow rate is determined by two motion detectors 117.1 is determined by the difference between the relative bending vibrations measured by 18 respectively.
その差は、曲げ振動の位相角差もしくは振幅の差でよい。The difference may be a phase angle difference or an amplitude difference of bending vibrations.
第14図は、1つの例外を除いて第13図に示した実施例と基本的には同じ構造 を持ち、同じ原理で作動する質量流量計の別の実施例を示す、その例外とは、第 13図の実施例におけるループ・セクション114.115に代えて2つの平行 導管を含む平面に垂直な平面に配設したS字形導管セフシラン119.120を 有することである。S字形セクション119.120の代りに、2つの平行導管 を含む平面に対して略垂直な平面に設けるU字形オーバハングセクションを使用 してもよい。FIG. 14 shows basically the same structure as the embodiment shown in FIG. 13 with one exception. The exception is the second example, which represents another embodiment of a mass flow meter having a In place of the loop sections 114 and 115 in the embodiment of Figure 13, two parallel An S-shaped conduit Cefsilane 119.120 arranged in a plane perpendicular to the plane containing the conduit. It is to have. Instead of S-shaped sections 119, 120, two parallel conduits using a U-shaped overhang section in a plane approximately perpendicular to the plane containing the You may.
第15図は、1つの例外を除いて第13図に示した実施例と基本的には同じ構造 を持ち、同じ原理で作動する質量流量計のさらに別の実施例を示す、その例外と は、第13図の実施例のループ・セクション114.115に代えてベロー継手 またはたわみ継手120を使用していることである。FIG. 15 shows basically the same structure as the embodiment shown in FIG. 13 with one exception. and its exceptions, showing yet another embodiment of a mass flow meter operating on the same principle. is a bellows joint in place of the loop sections 114 and 115 of the embodiment of FIG. Alternatively, a flexible joint 120 is used.
第16図は、単一の導管123を有する質量流量計の実施例を示す、この導管は 、それぞれ平行なオーバハングの取付は方により入口層と出口層126.127 から延長しており、導管の曲ったセクションによって互いに接続された2つの略 真直ぐなセクション124.125を備えている。2つの略真直ぐなセクション 124.125は、それぞれベロー継手またはたわみ継手129.130によっ て入口層と出口層126.127に接続されている。FIG. 16 shows an embodiment of a mass flow meter having a single conduit 123, which conduit , depending on the installation of parallel overhangs, the inlet layer and the outlet layer 126,127 two abbreviations extending from and connected to each other by a curved section of conduit It has straight sections 124,125. two nearly straight sections 124.125 with bellows or flexural fittings 129.130, respectively. and connected to the inlet layer and outlet layer 126,127.
入口層と出口!j126.127に接続された2つの略真直ぐなセクション12 4.125の端部近くに設けられた電磁バイブレータ131は2つの略真直ぐな セクション124.125を相対的に振動させる。2つの略真直ぐなセクション 124.125にそれぞれ設けられた一対のモーション検知器132.133は 、それぞれのセクションの曲げ振動を測定する。質量流量は、それぞれ2つのモ ーション検知器132.133によって測定される2つの曲げ振動間の差によっ て決定される。その差とは、曲げ振動の位相差もしくは振幅の差でよい。Entrance layer and exit! two substantially straight sections 12 connected to j126.127 4. The electromagnetic vibrator 131 installed near the end of the Sections 124, 125 are vibrated relative to each other. two nearly straight sections A pair of motion detectors 132 and 133 respectively installed at 124 and 125 are , measure the bending vibration of each section. The mass flow rate is The difference between the two bending vibrations measured by vibration detectors 132 and 133 Determined by The difference may be a phase difference or an amplitude difference of bending vibrations.
第17図は、2つの端部135.136が剛性を有するフレームに固定された単 一の導管を有する質量流量計の別の実施例である。この導管は、それぞれ平行の オーバハングの取付は方により導管の固定された端部135.136から延長し つつ、中央部分でベロー継手またはたわみ継手140を含む導管の曲ったセクシ ョン139により互いに接続された2つの略真直ぐなセクション137.138 を備えている。導管の曲ったセクション139の近くに設けられた電磁パイプレ ーク141は、2つの略真直ぐなセクション137.138を相対的に振動させ る。それぞれ2つの略真直ぐなセクション137.138に設けられた一対のモ ーション検知器142.143は、それぞれこれらの真直ぐなセクションの曲げ 振動を測定する。質量流量計のこの実施例は、第10、第11、第16図に示し た実施例と同じ原理で作動する。FIG. 17 shows a unit whose two ends 135, 136 are fixed to a rigid frame. 2 is another embodiment of a mass flow meter with one conduit. This conduit is parallel to each other. The installation of an overhang is done by extending from the fixed end of the conduit 135,136. The curved section of the conduit containing the bellows or flexure fitting 140 in the central portion two substantially straight sections 137, 138 connected to each other by a section 139; It is equipped with An electromagnetic pipe plate located near the curved section 139 of the conduit. arc 141 causes two substantially straight sections 137, 138 to vibrate relative to each other. Ru. A pair of motors each provided in two substantially straight sections 137,138 The bending detectors 142 and 143 detect the bending of these straight sections, respectively. Measure vibration. This embodiment of the mass flow meter is shown in Figures 10, 11 and 16. It operates on the same principle as the embodiment described above.
節点のあるセクションにおける曲げ振動は、パイプラインの振動に関連するノイ ズによっても、振動する導管を通る流体の対流慣性力によっても生じる。したが って、電磁パイブレークを含む導管セクションにおける曲げ振動に対する節点の あるセクションの曲げ振動の振幅の比から質量流量を決定する場合、節点のある セクションに設けたモーション検知器が検出した信号からノイズを差引く必要が ある。ノイズは振動する導管の戦略化に選択したセクションに設けた別のモーシ ョン検知器によって測定することができる。質量流量を決定する場合、電磁パイ ブレークを設けたセクションを中心とする両反対側にそれぞれ設けた2つのモー ション検知器によって測定された2つの曲げ振動間の位相差を用いることが一般 的に望ましい。Bending vibrations in nodal sections are caused by noise associated with pipeline vibrations. This is caused by both convective inertia of the fluid passing through the vibrating conduit. However, Therefore, the nodal When determining the mass flow rate from the ratio of the amplitudes of bending vibrations in a certain section, It is necessary to subtract noise from the signal detected by the motion detector installed in the section. be. Noise can be eliminated by using separate mosiers installed in selected sections to strategize the vibrating conduit. can be measured by a motion detector. When determining the mass flow rate, the electromagnetic pi Two modes are installed on opposite sides of the section with the break in the center. It is common to use the phase difference between two bending vibrations measured by a vibration detector. desirable.
この発明の原理は、示された実施例で既に明らかとなった。この発明を実施する 時の特殊な作業環境および運転条件に特に適合させる構造、配置、割合、要素、 材料の多様な変形例を、発明の原理から逸脱することなく行うことができること は、当業者には明白なことであろう、この発明を以上に示され、説明された特定 の実施例に限定することは望ましくない、したがって、すべての適切な変形例お よび同等物は、以下に述べる特許請求の範囲に定義した発明の範囲内で行うこと ができる。The principles of the invention have already become clear from the illustrated embodiments. carry out this invention structure, arrangement, proportions, elements, particularly adapted to the special working environment and operating conditions of the time; The ability to make various modifications to the material without departing from the principles of the invention. It will be apparent to those skilled in the art that this invention can be modified from the specifics shown and described above. It is not desirable to be limited to the embodiment of and equivalents within the scope of the invention as defined in the following claims. Can be done.
A BCDEF G Fig、 3 Fig、 7 Fig、 12 国際調査報告A BCDEF G Fig, 3 Fig, 7 Fig, 12 international search report
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