JPH03501407A - 非対称変位フローメータ - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 非文丁称笈位フローメータ ！！ユｊ巨贋１ｉ互 本発明は河川、パイプおよび閉じられた導管における水流の速度および深さを正 確に測定するための液体フロー測定装置に関する。

良胆旦１■ フローメータは通常、パイプや河川における流速を測定するために水、油および ガス産業に使用される。単一回転のプロペラ、タービンおよびベーン型と共に比 較的値段が安く、複雑な超音波、電磁流体発電および差動圧力型のものが得られ るが、開放された河川では、しばしば化学希釈溶液あるいは既知の断面型に関す る水深測定器よって測定される。

本え■旦１且 非対称変位フローメータは単純で値段が安いという利点を有しており、パイプな どの閉じられた導管、川や小川などの開放されたチャネルにおける流速の測定お よび様々な液体に多数の異なる形で使用され得る。その敏感度、正確さおよび強 さは地理条件に合わせて簡単に調節できる。パイプの流れに関しては、該フロー メータはパイプを取り除かずに現存するパイプの口から挿入されるようにその直 径が小さく形成されており、同時にパイプの最大幅に渡って流れを測定できるよ うになっている。又、電子送信器と接続して使用される際には、該フローメータ はパイプの口をはずしたり又はその形を変えたすせずに内側から取り付けること ができる。開放されたチャネルの流れに関しては、該フローメータは、水流の速 度および深さを同時に測定できるように構成されているので断面の形を知る必要 がなく、測定された情報を表示する視覚および遠隔手段の両方を備えることがで きる。

本発明によれば、非対称変位フローメータは、凸状で半球状の基部を備え、その 基部の軸を中心に角度が変えられる直円錐形で流線型の本体、くさび口付近の軸 を中心に角度が変えられる流線型のベーン、互いに連接し、装置の広い先端付近 の軸を中心に角度が変えられる二つ以上の流線型物体の組合せからなり、該本体 又は装置が液体中で単独に浮き沈みし、回転軸を通して延びるシャフトを介して 液体の流れに応じて静止し、該回転軸は液体の流れの方向におよそ垂直に維持さ れ、該回転軸からは短い振子が本体の内部あるいは流れの影響力を受けないとこ ろにぶらさがり、重力で作動して垂直面を示し、一方、液体の流速は軸を中心に 本体に作動する非対材覇な摩擦力による振子のアームからの本体の角変位によっ て示され、液体の深さはシャフト軸に接続する既知の長さの延長部のアンカース トラップの角変位によって示され得る非対称フローメータが提供される。

図１日と１里Ｕ吸 以下、本発明の特定な実施態様を添付の図面を参照しながら実施例を用いて説明 する： 図面１１５の第１図は開放されたチャネルに適用されるシングルボディフローメ ータの側面図を示す。

図面１１５の第２図は開放されたチャネルに適用されるフローメータの水深測定 付属部品の立面図を示す。

図面２１５の第３図は開放されたチャネル用フローメータの水深調節の詳細を示 す。

［１２１５の第４図はマルチボディフローメータの側面図を示す。

図面３１５の第５図は閉じられた導管用フローメータの横断面図を示す。

図面３１５の第６図は閉じられた導管用フローメータの中央縦断面図を示す。

図面３１５の第７図は閉じられた導管用フローメータの縦断端面図を示す。

図面４１５の第８図は閉じられた導管用折りたたみ式フローメータの横断面図を 示す。

図面４１５の第９図は閉じられた導管用折りたたみ式フローメータの詳細を示す 。

図面５１５の第１０図はフロートで支持され開放されたチャネルフローメータの 立面図を示す。

図面１１５から５１５を参照すると、フローメータは以下に示す６つの主な形態 のうちの一つを取り得る。

タイプＡ　開放されたチャネルの流れ用シングルボディ型 タイプＢ　開放されたチャネルの流れ用マルチボディ型 タイプＣ閉じられた導管用シングルボディ型タイプＤ　閉じられた導管用マルチ ボディ型（図に示されていない） タイプＥ　閉じられた導管用シングルボディ折りたたみあるいは延長型 タイプＦ　開放されたチャネルの流れ用フロート支持型 日を　る　゛の−細な言日 図面１１５の第１図において、タイプＡのフローメータは、上半分が凸状の半円 形をしており、例えばゴムパツキンクツネジを用いて外せるように直円錐形低部 の半分に固定及びシールされ、並びに上部に円形外部測定器２が取り付けられた 中空のボディｌを備えている。このボディは液体３に浮くが、もしくは沈められ 、頂部４は重力によって一般に下を向いており、チャネル底面５に応じて、アン カーと浮いているボディがおよそ一直線に維持されるように、一般に軽く摩擦抵 抗が小さく、長さが調節可能または一定である既知の長さの連結ＩＩ７に取り付 けた錨６もしくは他の連結手段によって固定される。連結線７は次に、ボディ１ の上部を通っているシャフト（図示されていない）に取り付けられた軸９の回り で自由に角度が変えられる照準アーム８の下端に取り付けられる。

照準アーム１０の上端は連結線７の長さ、もしくは所望されるならば装置の長さ に従って目盛りをつけられた内部測定器１１上で、チャネル底面からフローメー タまでの深さを指す。

重力のため振子１３上で常に頂点にある照準１２、及び内部測定器１１と一体と なった照準アッセンブリは軸９の回りで自由に角度を変え、液体等のタイプに従 って目盛りを付けられた外部測定器２上で液体の流速を指す。速度測定の有効範 囲及び感度は、円錐の縦軸に沿ってねじで止められ、及び測定器の目盛りを付け る前に固定され、それによって軸９の回りの液体の非対称摩擦力による頂点から のボディ１の傾きの度合を変えることができる可動性の塊１４を用いることによ り調節可能である。速度１２を減衰させると、照準の振動が、振子チャネル１５ に満たされた液体中の振子１３の動きに対する摩擦抵抗によって達成される。開 放されたチャネルフロー中でフローメータが安定するように、ボディｌの下流側 に外部誘導用のひれ状舵を取り付けることも可能である。

深度及び速度の遠隔転送は、オプトメトリックソニック（ｏｐｔｏ＋ｎｅｔｒｉ ｅ　５ｏｎｉｃ）のような従来の技術によって、もしくはコンデンサ又は電磁器 的に類似したタイプの技術によって、これらの測定値を電子パルスもしくはアナ ログ測定値に変換することによって可能となり、センサーは、深度を測定するた めに照準１０に、及び照準ベース１７上に取り付けられた発光器等を用いて速度 を測定するために上部ボディ１６に接続される。温度及び電源の変化に対する補 償は電子的に与えられ、液体濁度の変化に対するオプトメトリック系による補償 の場合には、主システムにフィードバックする遠隔距離を感知する固定されたも しくは調節可能な発光器の利用も包含される。

マルチボディ型のタイプＢをこえるタイプＡのフローメータの主な利点は、形が より複雑ではないので残骸や藻等を集めにくいことである。一般に様々な速度範 囲に対するフローメータの感度は使用されたボディの全体の相対的な密度に依存 し、重いものほど速い流れに適している。

図面１１５の第２図においては、タイプＡもしくはＢによる深度測定は、チャネ ルフローの深さの大きな変化を考慮に入れて、ばね秋春連結線７を含むことによ って有効に高められ得る。ばね状連結線７は下方照準アーム８に取り付けられた ローラ１８間を通って回転止め２０の付いたスプリングドラム１９に巻かれてい る。回転止め２０は、照準１０に取り付けられたスプリング２１によって押圧さ れているが、連結線７の張力及び連結線が垂直方何となす角度を考慮に入れて深 度を示す照準２２を直接動かす。

図面２１５の第３図において、フローメータの作動深度の調節は、フローメータ のボディに水を満たすことにより、もしくは、フローメータの両側に対称に取り 付けられ、軸の回りを自由に回転できる補助フロートセル２３を使用することに より可能となる。フロートセルは部分的に液体で満たされ、その程度は可撓性を 有する軽量の中空チューブ２５によってフロートセルに接続された浮き水槽２４ 内の液面の高さによって決定される。水槽２４内の液面の高さは、バルブ２６の 開放によって低められ、いずれかの適切な容器やパイプから直接溝たすことによ って高められる。水槽２４内の目盛りは主体となる液体の表面３から沈んでいる フローメータまでの深度を測定するために使用され得る。外側に取り付けられた 測定器はこのタイプのメータではもはや必要ではなく、取り除かれるが、それに 応じてより大きなおもり１３及び１４が備えられる。ｌＯ及び１６にある電子セ ンサは深度及び速度の情報をそれぞれ中継するために使用される。また、フロー トセルもしくはフローメータ本体内の水量は、手押しポンプを用いて入れられた 圧縮空気によって、もしくはフローメータの沈入深度を示すために圧力読取値が 得られる浮きボールを使用することによって、調節される。

図面２１５の第４図において、タイプＢのフローメータはタイプＢのメータには 必要のない内部感度調節用塊１４以外は、前述したタイプＡのフローメータとす べて同じ付属物をもつ主要上部ボディを備えている。しかし、タイプＢのフロー メータは、主ボディ１から張り出し、固定もしくは取り外し可能な固定をされた 、なめらかな又は螺刻されたアーム２７と、ネジもしくは他の締め付は具を用い てアームに沿ってあらゆる位置に固定あるいは取り外し可能な固定をされ得る一 つまたは複数の下方流線ボディ２８とを備えている。この下方ボディ２８は液体 ３の流れる方向に沿うようにその軸２９配されるように回転可能でも不可能でも よい。照準１２による速度測定の感度は、付加したおもり１４によってもしくは 下方ボディ２８に水が入るようにすることによって低減され得る。

図面３１５の第５図において、タイプＣのフローメータは比較的小さな断面を持 っており、存在する閉じた導管に開けた穴を通して容易に取り付は得る。流線型 形の断面を持つベーンボディは、内部で液体が流動し垂直面にある水平軸を自由 に回転できる導管の水平に横切る幅３０に取り付けられ、各々の端もしくは片端 にベアリング３１及び３２を通して取り付けられたシャフトと一体化するか、又 は固定されたシャフトの回りを回転することができる。ボディ１は一定のコード 長３３もしくは、その代わりに導管の中心からの距離と対称に変化し転送機３５ の出力信号が導管内の平均流度に比例するように作られたコード長３４を持って いる。流速Ｏの状態では、重力の影響でベーンボディ１は垂直に下がっているが 、導管の水平でない縦断面のために、振子１３は、ベーンボディ１が流れのない 状態で導管軸に垂直になるように、ベーンシャフトの外部端に角度を持って調整 される。振子１３のアームは、導管の外側に取り付けられ、感度のために容易に 調整される粘りのある液体バス３６に沈入することによって制することが可能で ある。図面３／４の第６図において、垂直位置３７から下向き位置３８へのベー ンボディ１の動きは図示された液体の流れる方向に起因する。もしボディ１がシ ャフト９と一体となるまたは固定されるタイプの場合、流速は第５図において照 準４０によって指されるように外部に取り付けられた測定器３９から直接読み取 ることができる。

逆流のために、対応するものを測定器上で偏向的及び否定的読み取りに置き換え ることも可能である。図面３／４の第７図において、流速の遠隔転送が、タイプ Ａ及びタイプＢのフローメータにおいて説明したような電子技術を用いることに よって可能となる。例えば、この場合には、エンドベアリング３２の近傍におい て移動ベーン１に磁石４１が配され、ホール効果ダイオード４２が固定ベアリン グシェルの内部に配される。これによって、ベーン１が流れの無い位置にある場 合には、ピーク電流が得られる。ダイオード４２からのケーブルは、スケール穴 ４３を介して導管の壁を貫通し、第５図のインバータ／コンバータ及び転送器３ ５に接続されている。

温度及び電源の補償が行われることが可能であり、流量に比例する得られた信号 はパルス又はアナログの形で総計器、データロガ−１記録装置等に送られ得る。

タイプＤのフローメータは、タイプＢのフローメータに示されているように移動 ベーンボディが、１個を上回る数を実質的に相互連結したユニットによって構成 されていること以外はタイプＣのフローメータに全ての点で類似している。タイ プＤのフローメータは、調整方法が限られているために、閉じた導管の場合は一 般的に有用ではないが、第５図及び第６図に示されているようにコードの長さを 変化させることができるような、実験用に使用される場合には有用である。

図面４１５の第８図及び第９図において、タイプＥのフローメータは、折りたた み可能な、又は、シャフト軸に沿って配され得るベーンを有しており、これによ って、やや小さい直径を有するタッピングを介しての導管の壁内への挿入が簡単 に行われ得る。閉じた導管への挿入に従ってベーンの位置が外側から調整され得 る設計が図示されており、これにおいて、内側の先端にワームギヤ４７が備えら れたシャフト４６の軸回りに回転することによって、駆動ギヤ４９が備えられた ベーン１が、流れに対する正確な位置に回転するようにされる。シャフト及びギ ヤのアッセンブリ全体は、好ましくは、その長さのほぼ全体に渡って、流線型の チューブ５０に入れられなければならない。シャフト軸に対するベーンの位置は 、外側に取り付けられたローレット付きナツト４４によって手動で調整され得る 。ローレット付きナツト４４は、第９図のシャフト４６を回転させ、第２のナツ ト４５によって口・ツクされ得る。ギヤ及びシャフトは、砲金又はナイロンなど の腐食しない材料のものでなければならない。シャフトは、低摩擦水中ベアリン グ５１に取り付けられる。圧力セル４８が、シャフトヘッド近傍に、ベーンに働 く力を転送するために速度表示の代替方法としてさらに備えられ得る。タイプＥ のフローメータにおいては、また、ベーンの方向偏差の程度がシャフト軸に対す るベーンの角度によって決定されるため、感度調整の方法が提供され、これによ って、標準寸法のフローメータが広範囲のバイブ流速の測定に使用されるべく開 発され得ることに留意されたい。

図面５１５の第１０図において、開放されたチャネルフローのためのタイプＦの フローメータは、固定テールフィン５２を備えた浮き流線型ボディ１を備えてい る。流線型ボディの中央には、図示しない縦型スロットが通っている。剛直な台 形フレーム５３がボディに固定されるか又は取り外し自在に取り付けられており 、２個の振子１３、アンカーアーム８及び円形又は流線型の断面を有する引き摩 擦アームを支持している。これらは全て上端で蝶番式に自由に移動可能に取り付 けられている。アンカーアーム８は、ボディスロットを貫通し、そして、その下 端においてアンカ一連結線７に取り付けられ、これによって、チャネル底面５に 配されたアンカー６に取り付けられることになる。このアッセンブリは、チャネ ルの深度により左右される振子１３に対する角変位を利用するものである。摩擦 アーム２７もまた、ボディスロットを貫通し、チャネル内の液中に入り、振子に 対しである角度を形成する。その角度は、フロートに対する液の流速に左右され る。アンカーアーム８と摩擦アーム２７との双方は、弱い螺旋圧縮ばね５４のそ れぞれに蝶番式に取り付けられており、圧縮ばね５４は、それぞれ、荷重セル５ ５に蝶番式に取り付けられている。荷重セル５５は、２個の振子１３に固定され るか又は取り外し自在に取り付けられている。これによって、一方の荷重セルに よりアーム２７の速度変位による荷重が測定され、他方の荷重セルによりアーム ８の深度変位による荷重が測定される。荷重セルは、線形速度及び深度の読み出 しを行うための適切なソフトウェアが使用され得るコンビ二一夕の入力部に、又 は、さらに分析を行うためにデータ格納装置に、発信器を介して配線により接続 された、電子デジタル測定器により構成されても好適である。上記のシステムは 、タイプＡのフローメータに比べて低流速に対する感度が低いが、維持及び操作 が簡単である。

上記の詳細な説明は、明瞭に理解されるためだけのものであり、いくつかの変形 例が当業者に明かであるように、不必要な限定をするものではない。

Ｌ策二二２旦 非対称変位フローメータは、水産業において、永久測定ステーションの建設が困 難な場所、又は、すぐにあるいは短期間のうちに測定値が必要な場合に、川の流 速の測定に使用され得る。閉じた導管型、特に折りたたみ式のベーン付きのもの は、既存の配管設備の除去又は取り替えが必要な他のフローメータが、狭いため に使用不可能であるような、既存の水道設備における測定に最適である。

浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、６ ＦＩＧ、　８ ＦＩＧ、　？０ 手続補正書（方式） ％式％ ２、発明の名称 非対称変位フローメータ ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　イギリス国　パツキンガムシャー。

パツキンガム、ストウ。

オックスフォード　ロッジ。

“トレウエサ”　（番地なし） 氏名　チャツプマン９マイケル　ジョン　レイ４、代理人 住所　〒５４０大阪府大阪市中央区域見６、補正の対象 委任状（訳文添付）および図面翻訳文（企図）７、補正の内容 委任状については別紙のとおり。

図面（図面の中の説明に限る）の翻訳文の浄書（内容に変更なし） 国際調査報告 、Ａ、、、１．、Ｉｌ、ＰＣＴ／ＧＢ　８９１００２２３国際調査報告 ＧＢ　８９００２２３ Ｓ＾　２７５３８

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．閉じられた導管に取り付けられる際にはコードの長さが５０ｍｍより小さい 比較的短いタイプ若しくは折りたたみ式である流線型の本体、又はシングルボデ ィとして作動するサブユニットの同様に流線型のアセンブリからなる、液体を含 む開放されたチャネル又は閉じられた導管において液体の流速および深さを測定 するための液体フロー測定装置であって、該本体がシャフトを中心とし旋回し、 その先端が可撓性連結線の柔軟性のあるアンカーストラップによって開放された チャネルに位置されるか、又は閉じられた導管の一つの若しくは複数の壁内若し くは壁を通して径方向に設置され、該本体の先端を通る軸を形成し、該本体は単 独に浮き沈みする液体の流速に応じて変化する角度だけ傾き、移動する液体中の 摩擦力、動的圧力および該本体の自重による重力の回復力によって作動し、それ によって該本体の縦軸が流れのない状態で導管軸に対しておよそ垂直な位置に静 止する液体フロー測定装置。
2. ２．流れのない状態での一定参照点、又は液体の流れの方向に対する垂直線を示 すか、若しくは流れのない状態での参照点を提供する重力若しくは磁力によって 作動する移動可能な参照振子が設けられた請求項１に記載の測定装置。
3. ３．液体の流速に対する角度の感度の調節が傾斜軸によってなされる請求項１に 記載の測定装置。
4. ４．アンカーあるいは連結位置が前記チャネルの底面に設けられ、既知の長さの 連結線がこの位置から前記フローメータ本体の該傾斜軸まで延び、該チャネルの 底面と該フローメータの該軸との間の液体の深さの測定が核垂直振子からの該連 結線の角変位によって見積ることができる、特に開放されたチャネルの流れ用に 構成された請求項１に記載の測定装置。
5. ５．前記フローメータが、水を満たされることができ、排水されることができ、 又は該フローメータが設置された浮遊性の液体貯水漕の目盛りによって、若しく は本体、若しくはフロートセル、若しくはそれらに接続されるライン、若しくは コンテナー内の空気圧センサからの伝送によって示される既知の深さまでフロー メータを浮き沈みさせるように浮き沈みされ得るフロートセルに設置される請求 項１に記載の測定装置。
6. ６．現存するあるいは新しい導管に開けられた直径５０ｍｍ以下の穴に嵌合する 長さの短いコードを有する可動ベーンを有し、一方あるいは両方の方向の流速を 測定できる、閉じられた導管に設置するように構成された請求項１に記載の測定 装置。
7. ７．設置後に、外部操作によって開かれ、延長又は調節されるベーンを有し、直 径の小さな口から閉じられた導管に設置されるように構成された請求項１に記載 の測定装置。
8. ８．液体の流速および／または液体あるいはチャネルの深さが直接観察できるよ うに目盛りおよび指針が核本体および振子アセンブリ又は他の参照点に取り付け られた請求項１に記載の測定装置。
9. ９．液体の流速、深さ又は圧力に関するデータを遠隔電送するのに使用され、電 源、液体の温度あるいは濁度の変化に対する補償の有無にかかわらず、音波、磁 気、近接、圧力、熱又は光が電子センサを作動させる請求項１に記載の測定装置 。
10. １０．添付の図面１／５から５／５の図１から図１０を参照すれば実質的にここ に記載されている測定装置。