JPH04502666A - ノズルの制御横断面積を測定する方法 - 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】 ノズルの制御横断面積を測定する方法 従来の技術 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念に記載の形式のノズルの制御横断面積を 測定する方法がら出発する。このような測定のために従来では、臨界値を超える 圧力比ＰＡ／　Ｐ、　＝０．５２　（空気のため）を以ってノズルを流通せしめ られるいわゆるロタメータ（Ｒｏｔａ）・法が利用された。このばあい、ＰＩ！ 又はＰＡが大気空気圧に等しいかに応じて、浮子体・流量計が被検体の前方もし くは後方に配置される（負圧法もしくは過圧法）、このような方法の欠点は、比 較的時間を要ししかも正確ではなく、がっ、あらゆるノズルタイプのために多く の熟練を必要とししがち自動化し難くいということにある。更に、例えば熱的な 流量計によって質量流を測定することが公知である。このばあい付加的に流入媒 体（つまり被検体の高圧側への）の圧力及び温度が測定されねばならないがもし くは適当にコンスタントに維持されねばならない。このような測定法も比較的面 倒でかつ緩慢である。

発明の利点 請求の範囲第１項に記載の本発明の方法の利点は、測定時間を極めて短くできか っ圧力測定を行わずに済むということにある０本発明の方法は臨界値を超える流 通の物理学的な利点を利用しかつこれによってエラー作用が減少される請求めら れる制御横断面積を確認するために必要な測定値の数は主要な測定値にのみ、即 ち、体積流の測定値にのみ減少させられる。つまり温度は修正項のためにのみ必 要にされるに過ぎない。

更に本発明の方法によって、直線的な特性曲線が得られ、かつ測定範囲を拡大さ れひいては藺単にチェックできる。

本発明の詳細な説明 本発明の方法を、概略的に測定装置を図示した第１図及び第１ａ図並びに第２図 及び第２ａ図に基づき説明する。

負圧法が利用される第１図による測定装置では符号１０で真空ポンプが、符号１ １で被検体（ノズル）がかつ符号１２で体積流測定に役立つ差圧受容部材１３を 有する層流区間が示されている０層流区間１２は有利には並列された多数の管を 有していて、この管は真空ポンプに接続された導管１４に接続されている０層流 区間１２の入口部では大気空気圧Ｐ　が支配し、フィルタ１９内で圧力勾配だけ 減少させられて被検体の手前で圧力Ｐ６がかつ被検体の後方で圧力Ｐ　が支配す る。縦軸で絶対圧力Ｐ　をバールで示した第１ａ図から明らかなように、層流区 間１２における差圧は極めて小さく例えば０．００５パールである。

第２図による測定装置は過圧法を利用している。第２図の測定装置は第１図の測 定装置とは異なって、導管１４内で層流区間１２の手前でかっこの層流区間１２ の手前に配置された圧力調整器１７の手前で圧力ＰＨが支配する。被検体１１の 後方では圧力ＰＡ＝Ｐｏ（大気空気圧）である。

被検体１１の手前には弁１５並びに温度測定装置１６を配置できる。被検体１１ の前後には第１図及び第２図の実施例では２つの又は１つの圧力計１８を配置で き、この圧力計１８は、臨界値を超える圧力比のための最低条件が確実に維持さ れるように運転圧力ＰＡ及びＰ、が（真空ポンプ１０もしくは圧力調整器１７に よって）調節されるようにするのに役立つ。

上記測定装置から明らかなように、測定値は被検体の入口側（高圧側）での体積 流である。後で述べるように、臨界値を超える圧力比の安全範囲を越える圧力測 定は行わずに済む、更に、決められた目標値からの検査媒体の温度偏差に基づく 検査値のエラーは修正ファクタによって除かれる。温度修正は、決められた目標 値（例えば２０度Ｃ）からＩＯＫ以上の温度偏差が生じたばあいに初めて必要で ある。

被検体の臨界値を超えた流通のばあい質量流冑のために次の式が当て嵌まる。即 ち、 このばあい Ｋｏｎｓｔｏ　＝使用されるガス種（空気）の物質値Ａ　＝ノズルの横断面積 ＰＥ　−人口圧力 Ｔ、　ｚ被検体の入口側の温度（絶対）つまり質量流は入口圧力にのみ比例して いてかつ、臨界値を下回る流通のばあいのように、圧力差ＰｌニーＰＡの根には 比例しない、しかしながら質量流は種々の理由から最良の値には成り得ない。

上記式から検査媒体の圧力、密度及び温度の関連性を考慮して（理想的なガス組 成）次の式が得られる。

即ち、 このばあい 、／Ｅ、　ｐ、、　”Ｅは（被検体の高圧側の）可変な運転状態Ｅにおける検査 媒体の密度、圧力、（絶対温度）であり、かつ　ｆ。、　Ｐｏ、　Ｔｏは基準条 件における検査媒体の密度、圧力、（絶対）温度、つまり決められたコンスタン トな値である。

臨界値を超えた流過のばあい運転状態１における（高圧側の）体積流のための式 は この式は、臨界値を超えた流通のばあい被検体の高圧側で測定された体積流が最 早圧力には関連しない、つまり入口圧力にも出口圧力にも関連しないことを意味 している。従ってこの体積流は制御横断面積Ａを確認するための有利な測定値を 成す。

運転パラメータの作用として比較的わずかな温度関連性（絶対温度の根に関し） が維持されるので、決められた目標値（例えば２０度Ｃ〕からのＩＯＫだけの検 査媒体（空気）の温度偏差によって流通流ひいては横断面積Ａにおいて１．７％ のみのエラーが生ぜしめられる。運転状態Ｅにおいて（被検体の手前で）温度を 検知する（付加的な）温度フィーラ１６を介して前記エラー作用が回避される。

従ってめられる制御横断面積Ａのために（上記式の変換後）次の式が得られる。

即ち、 このばあい に′は、決められた検査媒体（空気）のためのコンスタントな値であり、かつ１ 、＆・　は、被検体の手前の検査媒体の（摂氏）温度である。

体積流への測定はハーゲン・ポアズイユの法則により行われる。即ち、 このばあい ＫＬは、層流で流過される測定区間１２（Ｑ抵抗区間）のキャリブレーションフ ァクタであり、ηは、検査媒体のダイナミックな粘性であり、Δ２は、測定区間 １２に作用する圧力差である。

圧力差Δｐは短い応答時間で差圧受容部材１３によって測定される。このような 機器は市販されている。

体積流測定のための提案された方法では、ガスのばあい（検査媒体のばあい）ダ イナミックな粘性が圧力、本発明では特に運転圧力ＰＥ、とは無関係であるとい う特別な事情が利用される。しかしながら温度とのある程度の関連性も維持され る。つまり検査媒体としての空気のために近似値的に次の式が当て嵌まる。即ち 、ニー［＋−Δｐ　、（、−０，００２５（＆　−２０・ｃ））　Ｂ工）ＥＬ　 Ｅ このばあい に’　は、２０ＲＧでの空気だめの測定区間１２のキヤリブレーションファクタ であり、かつ、夷は、上限を規定された温度である。

最終的にめられる制御横断面積のために両式Ｉ及び■が統合される。即ち、 λ！に°°・ΔＰ・（１−０，００４２（／ンー２０“Ｃ））（エエＩ）コンス タントなファクタに’＝に’、・Ｋ′は検査媒体の物質値及び層流の測定区間の 幾何ファクタを含む。

括弧内の式は温度修正ファクタにアを成す、検査媒体の温度が丁度目榎温度（２ ０度Ｃ）に等しいばあいには、修正ファクタに、　＝　ｌでかつめられる横断面 積Ａと層流の測定区間Δｐにおける測定された差圧との間で極めて単純な直線的 な関連性が生ずる。

被検体の入口部での検査媒体の温度ケが層流の測定区間における検査媒体の温度 ケと合致しないばあいには（例えば空間的な間隔が大きいばあい）、第２の温度 フィーラが必要であり（にνのため）かつ修正り された温度修正を実施する必要がある。

ＫＴ　−（１＋　Ｏ−’０１７　（Ｗ　−２０’Ｃ）　−〇　、ＯＯ５９（１ご ヒー−２０”Ｃ））検査値Ａを確認するために必要な測定値Δｐ及び□　（５） は、第１図及び第２図で図示された構成Ｅ’　Ｌ 要素を有するコンピュータ制御される検査機械内で検出されかつ式ｍにより処理 される。

ＦＩＧ、１ 国際調査報告 国際調査報告 ｎ−−４−ｔｈｅ　ｙ−１１−讃一網噛−ｇ神−１鯛州４Ｗ−哨噂−Ｈ−ｍ−・ 沖噛怜む・−劇１１・輌−賛−−ｉ叩−九に＝＝が；富；：：；；；ご“＝；ニ ーに°二１１１ｓｒ　＋アユー＊Ｉｉｎｌａｒｍ＊。、。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．臨界値を越える圧力比を以って空気力式の流過法によりノズル（１１）の制 御横断面積（Ａ）を測定する方法において、ノズル（１１）を通過する流過流を 体積流（Ｖ）としてノズル入口部で測定することを特徴とする、ノズルの制御横 断面積を測定する方法。
2. ２．体積流（Ｖ）を層流で流過される抵抗区間（１２）において差圧測定によっ て検出することを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. ３．抵抗区間（１２）を１本の管又は並列された多数の管から形成することを特 徴とする、請求項２記載の方法。
4. ４．方法を実施するために真空ポンプ（１０）を用いた負圧法を利用することを 特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. ５．方法を実施するために過圧法を利用することを特徴とする、請求項１から３ までのいずれか１項記載の方法。
6. ６．温度フィーラ（１６）によって目標温度からの検査媒体（■Ｅ）の温度偏差 を検出して、修正ファクタ内で考慮することを特徴とする、請求項１から５まで のいずれか１項記載の方法。
7. ７．測定値、即ち差圧、温度及び必要であれば別の補助値をコンピュータ制卸さ れる検査機械内で検出して、処理することを特徴とする、請求項１から６までの いずれか１項記載の方法。