JPH05133787A - Bi-directional flow meter - Google Patents
Bi-directional flow meterInfo
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- JPH05133787A JPH05133787A JP3294191A JP29419191A JPH05133787A JP H05133787 A JPH05133787 A JP H05133787A JP 3294191 A JP3294191 A JP 3294191A JP 29419191 A JP29419191 A JP 29419191A JP H05133787 A JPH05133787 A JP H05133787A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、流体の質量流量を瞬
時に測定することができる流量計に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flow meter capable of instantaneously measuring the mass flow rate of a fluid.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、流体の流量を測定する流量計とし
て図４に示すようなものがある(米国特許第３,９５３,
８１９号)。図４において、流路を流れる流体は、その
流速に応じた角度でベーン２をトーションスプリング５
のばね力に抗して回転させる。上記ベーン２の回転軸３
はポテンショメータ４のスライダーに固定されており、
上記ベーン２の回転角度に応じた電気信号をリード線６
より取り出すことができるようになっている。したがっ
て、この流量計１は体積流量をベーン２の回転角度の関
数として測定することができるのである。2. Description of the Related Art Conventionally, there is a flow meter as shown in FIG. 4 for measuring the flow rate of a fluid (US Pat. No. 3,953,
819). In FIG. 4, the fluid flowing through the flow path is divided into the vane 2 and the torsion spring 5 at an angle corresponding to the flow velocity.
Rotate against the spring force of. Rotating shaft 3 of the vane 2
Is fixed to the slider of potentiometer 4,
An electric signal corresponding to the rotation angle of the vane 2 is supplied to the lead wire 6
It can be taken out more. Therefore, the flow meter 1 can measure the volume flow rate as a function of the rotation angle of the vane 2.
【０００３】しかしながら、上記流量計１においては、
ベーン２を通過する際の通過抵抗をベーン２の両側の流
体の圧力差(ベーン２の回転角度)で測定しているため、
測定される流量は体積流量であって、質量流量を計るこ
とができない。つまり、キャビテーションが発生する流
れや気泡を含む流れ等の正確な流量測定ができないので
ある。また、流体の通過抵抗は温度変化による粘度変化
の影響を受けるため、温度が不安定な環境下での正確な
流量測定もできない。However, in the above flow meter 1,
Since the passage resistance when passing through the vane 2 is measured by the pressure difference between the fluids on both sides of the vane 2 (the rotation angle of the vane 2),
The measured flow rate is a volume flow rate and cannot measure a mass flow rate. That is, it is impossible to accurately measure the flow rate such as the flow in which cavitation occurs or the flow including bubbles. Further, since the passage resistance of the fluid is affected by the viscosity change due to the temperature change, it is not possible to measure the flow rate accurately in an environment where the temperature is unstable.
【０００４】そこで、本発明者は、先に流体の運動量
(モーメンタム)の変化を測定して質量流量を求める流量
計(以下、このような流量計をモーメンタム流量計と称
する)を提案した。このモーメンタム流量計は図５に示
すような断面形状を有している。ここで、上記モーメン
タム流量計の説明に先立って、上記モーメンタム流量計
による質量流量計測の原理について説明する。Therefore, the present inventor firstly investigated the momentum of the fluid.
A flow meter (hereinafter, such a flow meter is referred to as a momentum flow meter) for measuring the mass flow rate by measuring the change in (momentum) was proposed. This momentum flowmeter has a sectional shape as shown in FIG. Here, prior to the description of the momentum flowmeter, the principle of mass flow rate measurement by the momentum flowmeter will be described.
【０００５】任意の検査面内における流体の運動量の式
は、 [外力] ＝ [質量で表わした流量] × [速度変化] と表わすことができる。すなわち、例えば、任意の検査
面へ流入する流体の一定方向に対する流入角をθ1、上
記検査面から流出する流体の上記一定方向に対する流出
角をθ2、上記検査面への流体の流入速度をＶ1、検査面
からの流体の流出速度をＶ2、上記検査面へ流入して流
出する流体の流量をＱ、流体密度をρとする。そうする
と、定常状態での上記検査面の一定方向における上記運
動量の式は次のように表わすことができる。 Ｆ＝ρ・Ｑ(Ｖ2cosθ2−Ｖ1cosθ1) …(１)The equation of the momentum of the fluid in an arbitrary inspection plane can be expressed as [external force] = [flow rate expressed in mass] × [speed change]. That is, for example, an inflow angle of a fluid flowing into an arbitrary inspection surface in a certain direction is θ 1 , an outflow angle of a fluid flowing out of the inspection surface in the certain direction is θ 2 , and an inflow velocity of the fluid to the inspection surface is Let V 1 be V 2 , the outflow rate of the fluid from the inspection surface, Q be the flow rate of the fluid flowing in and out of the inspection surface, and ρ be the fluid density. Then, the equation of the momentum in the constant direction of the inspection surface in the steady state can be expressed as follows. F = ρ · Q (V 2 cos θ 2 −V 1 cos θ 1 ) (1)
【０００６】ここで、上記検出体へ流体を導くための流
入通路の流入口の断面積をＡ1、検出体より流体を流出
させるための流出通路の流出口の断面積をＡ2とする。
そして、Ｖ1＝Ｑ/Ａ1,Ｖ2＝Ｑ/Ａ2と仮定すると、式
(１)は、 Ｆ＝ρ・Ｑ(Ｑ/Ａ2・cosθ2＋Ｑ/Ａ1・cosθ1) …(２) となる。さらに、θ1＝θ2, Ａ1＝Ａ2とすると、 Ｆ＝２cosθ・ρ/Ａ・Ｑ2＝２cosθ・{(ρ・Ｑ)2/ρ・Ａ} …(３) となる。Here, the sectional area of the inlet of the inflow passage for guiding the fluid to the detection body is A 1 , and the sectional area of the outlet of the outflow passage for letting the fluid out of the detection body is A 2 .
Assuming that V 1 = Q / A 1 and V 2 = Q / A 2 ,
(1) is F = ρ · Q (Q / A 2 · cos θ 2 + Q / A 1 · cos θ 1 ) ... (2) Further, if θ 1 = θ 2 and A 1 = A 2 , then F = 2cos θ · ρ / A · Q 2 = 2cos θ · {(ρ · Q) 2 / ρ · A} (3)
【０００７】したがって、質量流量(ρ・Ｑ)は、θ,Ａ,
ρを定数とした検出体の軸方向の力Ｆの関数で表わすこ
とができ、この力Ｆを適切な手段によって検出すれば質
量流量を測定することができるのである。Therefore, the mass flow rate (ρ · Q) is θ, A,
It can be expressed by a function of the axial force F of the detector with ρ as a constant, and the mass flow rate can be measured by detecting this force F by an appropriate means.
【０００８】図５に示すモーメンタム流量計１１は、本
体１２に嵌合されたスリーブの孔１２aに摺動自在に嵌
合する円筒形の検出体１３によって、次のようにして質
量流量を測定する。図５において、モーメンタム流量計
１１の本体１２に供給された流体は、本体１２内に設け
られた流入通路１４,１４,…を介して一定の流入角度θ
で上記検査面である検出体１３の摺動面内に導かれる。
そして更に、検出体１３の一端側に軸に沿って設けられ
て検出体プラグ１５によって密閉された孔１３a内でそ
の方向を転じた後、検出体１３の外部と孔１３aとを連
通する流出通路１６,１６,…によって、一定の流出角度
θで上記本体１２内(すなわち、上記摺動面外)に導かれ
る。The momentum flowmeter 11 shown in FIG. 5 measures the mass flow rate by the cylindrical detector 13 slidably fitted in the hole 12a of the sleeve fitted in the main body 12 as follows. .. In FIG. 5, the fluid supplied to the main body 12 of the momentum flowmeter 11 passes through the inflow passages 14, 14, ...
Is introduced into the sliding surface of the detection body 13, which is the inspection surface.
Further, after the direction is changed in a hole 13a which is provided on one end side of the detection body 13 along the axis and is sealed by a detection body plug 15, an outflow passage for communicating the outside of the detection body 13 with the hole 13a. , 16 are guided into the main body 12 (that is, outside the sliding surface) at a constant outflow angle θ.
【０００９】そのとき、上記検出体１３は上記流体の上
記摺動面(検査面)内における運動量の変化によって力を
受ける。したがって、この力をロードセル１７によって
検出することによって流体の運動量の変化を測定するこ
とができる。こうして、流体の運動量の変化を測定する
ことによって、上記式(３)から質量流量を求めることが
できるのである。At this time, the detection body 13 receives a force due to a change in momentum of the fluid in the sliding surface (inspection surface). Therefore, by detecting this force with the load cell 17, the change in the momentum of the fluid can be measured. Thus, the mass flow rate can be obtained from the above equation (3) by measuring the change in the momentum of the fluid.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記モ
ーメンタム流量計１１においては、上記摺動面内に一定
の流入角度θで流体を導くための流入通路は流入通路１
４ただ一つだけである。また、出口ポート１９から入口
ポート１８に向かって逆方向に流体を流した場合には、
θ＝９０°となり、検出体１３が流体の運動量の変化に
よって受ける力は“０"となる。つまり、出口ポート１
９から入口ポート１８に向かって逆に流れる流体の質量
流量は測定できない。したがって、上記モーメンタム流
量計１１は、入口ポート１８から出口ポート１９に向か
って一方向に流れる流体の質量流量しか計測できないと
いう欠点がある。However, in the momentum flowmeter 11, the inflow passage for guiding the fluid into the sliding surface at the constant inflow angle θ is the inflow passage 1.
4 There is only one. Further, when the fluid is flowed in the opposite direction from the outlet port 19 toward the inlet port 18,
θ = 90 °, and the force that the detector 13 receives due to the change in the momentum of the fluid becomes “0”. That is, exit port 1
The mass flow rate of the fluid flowing backwards from 9 to the inlet port 18 cannot be measured. Therefore, the momentum flowmeter 11 has a drawback that it can measure only the mass flow rate of the fluid flowing in one direction from the inlet port 18 toward the outlet port 19.
【００１１】そこで、この発明の目的は、双方向流を有
する流体の質量流量を正確に測定することができる双方
向流量計を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a bidirectional flowmeter capable of accurately measuring the mass flow rate of a fluid having a bidirectional flow.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明の双方向流量計は、図１に例示
するように、内部に筒状の室２３aを有する本体と、上
記室２３a内に摺動自在に嵌合する検出体２４と、上記
本体内に設けられて上記検出体２４の軸に対して一定角
度で上記検出体２４に流体を導く第１通路２５,２５,…
と、上記本体内に設けられて上記検出体２４の軸に対し
て一定角度で上記検出体２４に流体を導く第２通路２
６,２６,…と、上記第１通路２５,２５,…または第２通
路２６,２６,…のいずれか一方によって上記検出体２４
に導かれ、さらに上記検出体２４から上記第１通路２
５,２５,…または第２通路２６,２６,…のいずれか他方
に流出する流体によって上記検出体２４が受ける力を測
定する荷重測定手段を備えたことを特徴としている。In order to achieve the above object, the bidirectional flowmeter of the invention according to claim 1 has a main body having a cylindrical chamber 23a therein, as illustrated in FIG. The detection body 24 slidably fitted in the chamber 23a and the first passages 25, 25, which are provided in the main body and guide the fluid to the detection body 24 at a constant angle with respect to the axis of the detection body 24. …
And a second passage 2 that is provided in the main body and guides the fluid to the detection body 24 at a constant angle with respect to the axis of the detection body 24.
6 and 26 and one of the first passages 25, 25, ... Or the second passages 26, 26 ,.
To the first passage 2 from the detection body 24.
.. or the second passages 26, 26, .. The load measuring means for measuring the force received by the detection body 24 by the fluid flowing out to the other side.
【００１３】また、請求項２に係る発明の双方向流量計
においては、請求項１に係る発明の双方向流量計におい
て、上記荷重測定手段は、上記検出体２４が受ける力を
その力に応じた検出体２４の変位に変換する変換手段
と、上記変換手段によって変換された上記検出体２４の
変位量を測定する変位量測定手段２７で構成されて、流
体によって上記検出体２４が受けた力を、上記検出体２
４の変位量として測定することを特徴としている。Further, in the bidirectional flowmeter of the invention according to claim 2, in the bidirectional flowmeter of the invention according to claim 1, the load measuring means responds to the force received by the detection body 24 according to the force. And a displacement amount measuring unit 27 for measuring the displacement amount of the detection body 24 converted by the conversion unit. The force received by the detection body 24 by the fluid. The above-mentioned detection body 2
It is characterized in that it is measured as a displacement amount of 4.
【００１４】また、請求項３に係る発明の双方向流量計
においては、請求項２に係る発明の双方向流量計におい
て、上記変換手段は、上記検出体２４の両端面を付勢し
て検出体２４を所定位置に保持するセンタリングスプリ
ング５５,５６であることを特徴としている。Further, in the bidirectional flowmeter of the invention according to claim 3, in the bidirectional flowmeter of the invention according to claim 2, the conversion means detects by urging both end surfaces of the detection body 24. It is characterized by centering springs 55 and 56 for holding the body 24 at a predetermined position.
【００１５】ここで、この発明における流体の質量流量
測定原理について、図２に従って説明する。図２に示す
作用系は、任意の検査面内に流入する流体の一定方向に
対する流入角は一定であるが、上記検査面から流出する
流体の上記一定方向に対する流出角度はランダムである
ような系である。したがって、この作用系においては、
上記検査面から流出する流体は検査面内における流体の
運動量に影響を及ぼさないである。Here, the principle of measuring the mass flow rate of a fluid in the present invention will be described with reference to FIG. In the working system shown in FIG. 2, the inflow angle of a fluid flowing into an arbitrary inspection surface with respect to a certain direction is constant, but the outflow angle of the fluid flowing out from the inspection surface with respect to the certain direction is random. Is. Therefore, in this system of action,
The fluid flowing out of the inspection surface does not affect the momentum of the fluid in the inspection surface.
【００１６】上述のような作用系において、検出体１０
４に作用する流体力をＦf、流体密度をρ、流体の流量
をＱ、流体の検査面１０３への流入速度をＶ、流体の検
査面１０３への流入角度(通路１０１,１０２の傾斜角)
をθ、検査面１０３における両通路１０１,１０２間の
距離をＬ、検出体１０４に沿った流路にある流体の質量
をｍfとし、通路１０１から通路１０２へ向かう流れを
正にとるものとする。そうすると、検査面１０３内にお
ける運動量の式は、 [外力] ＝ [質量で表わした流量] × [速度変化] であるから、 Ｆf＝ρ・Ｑ・Ｖ・cosθ＋ρ・Ｌ・Ｑ′−ρ・ｍf・ｘ″ …(１１) となる。 但し、 Ｑ′：dＱ/dt ｘ ：検出体１０４の変位量 ｘ″：d2ｘ/dt2 In the above operating system, the detecting body 10
4, the fluid force acting on 4 is the fluid density, the fluid density is ρ, the flow rate of the fluid is Q, the inflow velocity of the fluid to the inspection surface 103 is V, the inflow angle of the fluid to the inspection surface 103 (the inclination angle of the passages 101 and 102).
Is θ, the distance between the passages 101 and 102 on the inspection surface 103 is L, and the mass of the fluid in the flow passage along the detection body 104 is mf, the flow from the passage 101 to the passage 102 is positive. .. Then, the formula of the momentum in the inspection surface 103 is [external force] = [flow rate expressed by mass] × [speed change], so that Ff = ρ · Q · V · cos θ + ρ · L · Q′−ρ · mf X '... (11) where Q': dQ / dt x: displacement amount of the detector 104 x ": d 2 x / dt 2
【００１７】ここで、両通路１０１,１０２夫々の本数
をｎ、両通路１０１,１０２の直径をｄ、両通路１０１,
１０２の総断面積をＡ(＝ｎ・πｄ2/４)、両通路１０１,
１０２の流量係数をＣdとすると、式(１１)は、 Ｆf＝ρ・Ｑ・│Ｑ│/Ｃd/Ａ・cosθ＋ρ・Ｌ・Ｑ′−ρ・ｍf・ｘ″ …(１２) と変形できる。Here, the number of each passage 101, 102 is n, the diameter of both passages 101, 102 is d, both passages 101, 102
102 total cross-sectional area A (= n · πd 2/ 4) of both passages 101,
When the flow coefficient of 102 is Cd, the equation (11) can be transformed into Ff = ρ · Q · | Q | / Cd / A · cos θ + ρ · L · Q′−ρ · mf · x ″ (12).
【００１８】ここで、上記流量係数Ｃdは短管絞りで近
似し、次式で表せるものとする。 Ｃd＝{１.５＋１３.７４(ｌ/ｄ/Ｒ)1/2}-1/2 (ｄ・Ｒ/ｌ＞５０) または ＝{２.２８＋６４(ｌ/ｄ/Ｒ)}-1/2 (ｄ・Ｒ/ｌ＜５０) 但し、Ｒ＝ｄ・Ｑ/ν/Ａ (ν：粘性係数/ρ)Here, the flow coefficient Cd is approximated by a short pipe throttle and can be expressed by the following equation. Cd = {1.5 + 13.74 (l / d / R) 1/2 } -1/2 (d · R / l> 50) or = {2.28 + 64 (l / d / R)} -1/2 (d · R / l <50) where R = d · Q / ν / A (ν: viscosity coefficient / ρ)
【００１９】さらに、上記検出体１０４がばね１０５,
１０６の弾性力や検出体１０４に沿った流路にある流体
の慣性力や粘性力等に抗してｘだけ変位する場合の力Ｆ
は、 Ｆ＝(ｍ＋ｍf)・ｘ″＋ｂ・ｘ′＋(ｋ1＋ｋ2)ｘ−ρ・ｍf・ｘ″ …(１３) である。 但し、 ｍ：検出体１０４の質量 ｂ：粘性係数 ｋ1：ばね１０５のばね定数 ｋ2：ばね１０６のばね定数Further, the detection body 104 is composed of the spring 105,
Force F in the case of displacing by x against the elastic force of 106 or the inertial force or viscous force of the fluid in the flow path along the detection body 104.
Is F = (m + mf) · x ″ + b · x ′ + (k 1 + k 2 ) x−ρ · mf · x ″ (13). However, m: mass of the detector 104 b: viscosity coefficient k 1 : spring constant of the spring 105 k 2 : spring constant of the spring 106
【００２０】上記作用系においては、Ｆf＝Ｆであるか
ら、式(１２)と式(１３)とから式(１４)が成立する。 (ｍ＋ｍf)・ｘ″＋ｂ・ｘ′＋(ｋ1＋ｋ2)ｘ ＝ρ・Ｑ・│Ｑ│/Ｃd/Ａ・cosθ＋ρ・Ｌ・Ｑ′ …(１４)In the above operating system, since Ff = F, the equation (14) is established from the equations (12) and (13). (m + mf) · x ″ + b · x ′ + (k 1 + k 2 ) x = ρ · Q · │Q│ / Cd / A · cos θ + ρ · L · Q ′ (14)
【００２１】上記式(１５)から、定常状態における検出
体１０４の変位量ｘは、 ｘ＝ρ・Ｑ・│Ｑ│/{Ｃd・Ａ・(ｋ1＋ｋ2)}・cosθ …(１５) となる。すなわち、質量流量(ρ・Ｑ)は、Ｃd,Ａ,ｋ1,ｋ
2,ρを定数とした検出体の軸方向の変位量ｘの関数で表
わすことができ、この変位量ｘを適切な手段によって検
出すれば質量流量(ρ・Ｑ)を測定することができるので
ある。From the above equation (15), the displacement amount x of the detection body 104 in the steady state is x = ρ · Q · | Q | / {Cd · A · (k 1 + k 2 )} · cos θ (15) Becomes That is, the mass flow rate (ρ · Q) is Cd, A, k 1 , k
2 and ρ can be expressed as a function of the displacement x in the axial direction of the detector, and if the displacement x is detected by an appropriate means, the mass flow rate (ρ · Q) can be measured. is there.
【００２２】[0022]
【作用】請求項１に係る発明では、例えば、本体内に設
けられた第１通路２５,２５,…に流体が供給されたとす
る。そうすると、上記第１通路２５,２５,…に供給され
た流体は、上記第１通路２５,２５,…によって一定の流
入角度で検出体２４に導かれ、さらに、上記検出体２４
のあらゆる方向から上記本体内に設けられた第２通路２
６,２６,…に導かれる。その際に、上記検出体２４は上
記第１通路２５,２５,…から第２通路２６,２６,…へ流
れる流体の運動量の変化によって力を受ける。In the invention according to claim 1, for example, it is assumed that the fluid is supplied to the first passages 25, 25, ... Provided in the main body. Then, the fluid supplied to the first passages 25, 25, ... Is guided to the detection body 24 by the first passages 25, 25 ,.
The second passage 2 provided in the main body from all directions
Guided to 6,26, .... At that time, the detection body 24 receives a force due to a change in momentum of the fluid flowing from the first passages 25, 25, ... To the second passages 26, 26 ,.
【００２３】一方、上記本体内に設けられた第２通路２
６,２６,…に流体が供給されたとする。そうすると、上
記第２通路２６,２６,…に供給された流体は、上記第２
通路２６,２６,…によって一定の流入角度で検出体２４
に導かれ、さらに、上記検出体２４のあらゆる方向から
上記本体内の第１通路２５,２５,…に導かれる。その際
にも、上記検出体２４は上記第２通路２６,２６,…から
第１通路２５,２５,…へ流れる流体の運動量の変化によ
って力を受ける。On the other hand, the second passage 2 provided in the main body
It is assumed that fluid is supplied to 6, 26, .... Then, the fluid supplied to the second passages 26, 26, ...
The detection body 24 is formed at a constant inflow angle by the passages 26, 26, ....
, And from all directions of the detection body 24 to the first passages 25, 25, ... In the main body. Also at that time, the detection body 24 receives a force due to a change in momentum of the fluid flowing from the second passages 26, 26, ... To the first passages 25, 25 ,.
【００２４】こうして上記第１通路２５,２５,…または
第２通路２６,２６,…から第２通路２６,２６,…または
第１通路２５,２５,…に向かって流体が流れた際に上記
検出体２４が受けた力は荷重測定手段によって測定さ
れ、この測定された上記検出体２４が受けた力に基づい
て、所定のルールで流体の運動量の変化が求められる。
その結果、上記測定された流体の運動量の変化に基づい
て、流体の質量流量が求められるのである。Thus, when the fluid flows from the first passage 25, 25, ... Or the second passage 26, 26, ... To the second passage 26, 26, ... Or the first passage 25, 25 ,. The force received by the detection body 24 is measured by the load measuring means, and based on the measured force received by the detection body 24, the change in the momentum of the fluid is determined by a predetermined rule.
As a result, the mass flow rate of the fluid is obtained based on the change in the measured momentum of the fluid.
【００２５】また、請求項２に係る発明では、上記第１
通路２５,２５,…または第２通路２６,２６,…から第２
通路２６,２６,…または第１通路２５,２５,…に向かっ
て流体が流れた際に上記検出体２４が受けた力が、変換
手段によって、上記受けた力に応じた検出体２４の変位
に変換される。そして、この検出体２４の変位量が変位
量測定手段によって測定される。こうして、上記流体に
よって検出体２４が受けた力が上記検出体２４の変位量
として測定される。Further, in the invention according to claim 2, the first
From the passage 25, 25, ... Or the second passage 26, 26 ,.
The force received by the detection body 24 when the fluid flows toward the passages 26, 26, ... Or the first passages 25, 25, ... Is displaced by the conversion means according to the received force. Is converted to. Then, the displacement amount of the detection body 24 is measured by the displacement amount measuring means. In this way, the force received by the detection body 24 by the fluid is measured as the displacement amount of the detection body 24.
【００２６】また、請求項３に係る発明では、両端面を
センタリングスプリング５５,５６によって付勢されて
所定位置に保持されている上記検出体２４が、上記第１
通路２５,２５,…または第２通路２６,２６,…から第２
通路２６,２６,…または第１通路２５,２５,…に向かっ
て流体が流れた際に受けた力によって、この受けた力に
応じた変位量だけ上記センタリングスプリング５５,５
６のバネ力に抗して変位する。こうして、上記流体によ
って検出体２４が受けた力が上記検出体２４の変位量に
容易に変換される。Further, in the invention according to claim 3, the detection body 24, which is held at a predetermined position by being urged by the centering springs 55 and 56 at both end surfaces, is the first detection means.
From the passage 25, 25, ... Or the second passage 26, 26 ,.
The centering springs 55, 5 are displaced by the force received when the fluid flows toward the passages 26, 26, ... Or the first passages 25, 25 ,.
It is displaced against the spring force of 6. In this way, the force applied to the detection body 24 by the fluid is easily converted into the displacement amount of the detection body 24.
【００２７】[0027]
【実施例】以下、この発明を図示の実施例により詳細に
説明する。図１は本実施例におけるモーメンタム流量計
の断面図である。このモーメンタム流量計は、検査面内
に作用する力の一定方向成分を荷重測定手段を構成する
センタリングスプリングで検査面内に在る検出体の変位
に変換し、この検出体の変位を荷重測定手段を構成する
作動トランスで測定することによって双方向流を有する
流体の質量流量を測定するものである。The present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a momentum flow meter according to this embodiment. In this momentum flowmeter, a constant direction component of a force acting on the inspection surface is converted into a displacement of a detection object present on the inspection surface by a centering spring which constitutes the load measurement means, and the displacement of the detection object is measured by the load measurement means. Is used to measure the mass flow rate of a fluid having a bidirectional flow.
【００２８】このモーメンタム流量計２１は、図１に示
すように、内部に軸に沿って設けられた円筒形の孔２２
aを有する本体２２と、この孔２２a内に嵌合するスリー
ブ２３と、スリーブ２３の孔２３aに摺動自在に嵌合す
る上記検出体としての可動子２４と、上記可動子２４に
作用する力を軸方向の変位に変換するセンタリングスプ
リング５５,５６と、可動子２４の軸方向の変位量を検
出する作動トランス２７と、スリーブ２３の孔２３aを
塞ぐカバー２８,２９とで概略構成されている。As shown in FIG. 1, the momentum flowmeter 21 has a cylindrical hole 22 provided inside along an axis.
a main body 22 having a, a sleeve 23 fitted in the hole 22a, a movable element 24 as the detecting body slidably fitted in the hole 23a of the sleeve 23, and a force acting on the movable element 24. Is composed of centering springs 55, 56 for converting the axial displacement into an axial displacement, an operating transformer 27 for detecting the axial displacement of the mover 24, and covers 28, 29 for closing the hole 23a of the sleeve 23. ..
【００２９】上記可動子２４は流体の運動量の変化を力
として取り出す部分である。この可動子２４は、スリー
ブ２３の孔２３aより小径の円筒部２４aとこの円筒部２
４aの両端に設けられてスリーブ２３の孔２３aに摺動自
在に嵌合するフランジ２４b,２４cから成り、糸巻きの
形状を有している。そして、上記円筒部２４aの周壁と
フランジ２４b,２４cの内壁とスリーブ２３の内壁とに
よって囲まれた室４０を形成する。The mover 24 is a portion for taking out the change of the momentum of the fluid as a force. The mover 24 includes a cylindrical portion 24a having a diameter smaller than that of the hole 23a of the sleeve 23 and the cylindrical portion 2a.
4a has flanges 24b and 24c which are provided at both ends and slidably fitted in the holes 23a of the sleeve 23, and have a spool shape. A chamber 40 surrounded by the peripheral wall of the cylindrical portion 24a, the inner walls of the flanges 24b and 24c, and the inner wall of the sleeve 23 is formed.
【００３０】上記スリーブ２３に、上記可動子２４の軸
に向って角度θで貫通する第１通路２５を、周方向に互
いに角度４５°ずつ間隔をあけて８本設ける。同様に、
可動子２４の軸に向って角度−θで貫通する第２通路２
６を、周方向に互いに角度４５°ずつ間隔をあけて８本
設ける。そして、上記８本の第１通路２５の総断面積と
８本の第２通路２６の総断面積とが同じ値“Ａ"になる
ようにしおく。In the sleeve 23, eight first passages 25 penetrating the axis of the mover 24 at an angle θ are provided at intervals of 45 ° in the circumferential direction. Similarly,
Second passage 2 penetrating the axis of the mover 24 at an angle -θ
Eight 6 are provided at intervals of 45 ° in the circumferential direction. Then, the total cross-sectional area of the eight first passages 25 and the total cross-sectional area of the eight second passages 26 are set to the same value "A".
【００３１】上記本体２２の外周面２２bには、本体２
２に嵌合したスリーブ２３の外周面２３bにおける上記
第１通路２５,２５,…の開口部の中心を結ぶ線と交わる
中心を有すると共に、内周面２２aに開口する第１ポー
ト３０を設ける。そして、本体２２の内周面２２aには
上記第１ポート３０の中心の位置に中心を有する環状溝
３１を設けて、第１ポート３０から流入/流出する流体
の総てが第１通路２５,２５,…を通過するようにしてい
る。On the outer peripheral surface 22b of the main body 22, the main body 2
A first port 30 having a center intersecting a line connecting the centers of the openings of the first passages 25, 25, ... On the outer peripheral surface 23b of the sleeve 23 fitted to the second sleeve 23 and opening to the inner peripheral surface 22a is provided. An annular groove 31 having a center at the center of the first port 30 is provided on the inner peripheral surface 22a of the main body 22 so that all of the fluid flowing in / out of the first port 30 can flow through the first passage 25, It passes 25, ...
【００３２】同様に、上記本体２２の外周面２２bに
は、本体２２に嵌合したスリーブ２３の外周面２３bに
おける上記第２通路２６,２６,…の開口部の中心を結ぶ
線と交わる中心線を有すると共に、内周面２２aに開口
する第２ポート３２を設ける。そして、本体２２の内周
面２２aには上記第２ポート３２の中心位置に中心を有
する環状溝３３を設けて、第２ポート３２から流入/流
出する流体の総てが第２通路２６,２６,…を通過するよ
うにしている。Similarly, on the outer peripheral surface 22b of the main body 22, a center line intersecting the line connecting the centers of the openings of the second passages 26, 26, ... On the outer peripheral surface 23b of the sleeve 23 fitted to the main body 22. And has a second port 32 opening to the inner peripheral surface 22a. An annular groove 33 having a center at the center of the second port 32 is provided on the inner peripheral surface 22a of the main body 22 so that all of the fluid flowing in / out of the second port 32 is in the second passages 26, 26. I try to pass through.
【００３３】上記差動トランス２７はカートリッジ３
４,コイル３５および可動鉄心３６等からなる。上記可
動鉄心３６はロッド３７の一端に取り付けられる。そし
て、このロッド３７の他端は可動子２４の端面２４dの
中心に設けられた円柱形の突出部３８に可動子２４と同
軸に取り付けられる。The differential transformer 27 is the cartridge 3
4, coil 35, movable iron core 36 and the like. The movable iron core 36 is attached to one end of a rod 37. The other end of the rod 37 is mounted coaxially with the mover 24 on a cylindrical protrusion 38 provided at the center of the end surface 24d of the mover 24.
【００３４】上記カバー２８は、上記本体２２に当接す
る端面２８aの中心に円柱形の突出部２８bを設け、その
突出部２８bの端面の中心には軸に沿って３段の段付孔
４１を設ける。そして、この段付孔４１の中段には上記
差動トランス２７のカートリッジ３４の基端部３４aを
嵌合してナット４２で固定する。このようにして上記カ
ートリッジ３４を取り付けたカバー２８は、カートリッ
ジ３４の軸に沿って設けられた孔３４bに上記ロッド３
７および可動鉄心３６を通すと共に、スリーブ２３の孔
２３aに突出部２８bを嵌合して、図示しないボルトによ
って可動子２４の軸と可動鉄心３６の軸とが同軸になる
ように、Ｏリング４３で密閉して本体２２に固定され
る。The cover 28 is provided with a cylindrical protrusion 28b at the center of the end face 28a that abuts against the main body 22, and has three stepped holes 41 along the axis at the center of the end face of the protrusion 28b. Set up. Then, the base end portion 34a of the cartridge 34 of the differential transformer 27 is fitted into the middle portion of the stepped hole 41 and fixed by the nut 42. The cover 28 with the cartridge 34 attached in this way has the rod 3 in the hole 34b provided along the axis of the cartridge 34.
7 and the movable iron core 36, and the protrusion 28b is fitted in the hole 23a of the sleeve 23 so that the shaft of the mover 24 and the shaft of the movable iron core 36 are coaxial with each other by a bolt (not shown). It is sealed and fixed to the main body 22.
【００３５】さらに、上記カートリッジ３４には上記差
動トランス２７のコイル３５を摺動自在に設け、上記ナ
ット４２とコイル３５との間に縮装したスプリング４４
で外方向に付勢し、カートリッジ３４の先端のナット４
５によってカラー４６を介して固定している。したがっ
て、上記ナット４５を回転することによってコイル３５
をカートリッジ３４の軸に沿って移動することができ、
上記可動鉄心３６に対するコイル３５の位置を最適位置
に補正することができる。Further, the coil 35 of the differential transformer 27 is slidably mounted on the cartridge 34, and a spring 44 is compressed between the nut 42 and the coil 35.
The nut 4 at the tip of the cartridge 34.
5 is fixed via a collar 46. Therefore, by rotating the nut 45, the coil 35
Can be moved along the axis of the cartridge 34,
The position of the coil 35 with respect to the movable iron core 36 can be corrected to the optimum position.
【００３６】上記カバー２９の一端にＯリング４７を封
入する穴４８を設け、さらに端面の中心には軸に沿って
貫通する段付孔４９を設ける。この段付孔４９には、中
央にＯリング５０を嵌合すると共に、上記可動子２４の
フランジ２４cに面した室５２内に突出する突出部５３a
を有するカバープラグ５３を嵌合してナット５４で固定
する。上記カバー２９は図示しないボルトによって上記
本体２２に固定する。A hole 48 for enclosing the O-ring 47 is provided at one end of the cover 29, and a stepped hole 49 penetrating along the axis is provided at the center of the end face. An O-ring 50 is fitted in the center of the stepped hole 49, and a projecting portion 53a that projects into the chamber 52 facing the flange 24c of the mover 24 is provided.
The cover plug 53 having the above is fitted and fixed with the nut 54. The cover 29 is fixed to the main body 22 with a bolt (not shown).
【００３７】上記可動子２４の端面２４dとカートリッ
ジ３４の基端部３４aとの間、及び、上記カバープラグ
５３と可動子２４のフランジ２４cとの間にセンタリン
グスプリング５５,５６を縮装して、上記可動子２４を
スリーブ２３内の略中央に保持している。したがって、
上記カバープラグ５３を回すことによって可動子２４を
軸に沿って移動することができ、可動子２４の位置をス
リーブ２３に対して最適位置に補正することができる。Centering springs 55 and 56 are contracted between the end surface 24d of the mover 24 and the base end portion 34a of the cartridge 34, and between the cover plug 53 and the flange 24c of the mover 24. The mover 24 is held in the sleeve 23 substantially at the center. Therefore,
By rotating the cover plug 53, the mover 24 can be moved along the axis, and the position of the mover 24 can be corrected to the optimum position with respect to the sleeve 23.
【００３８】また、上記スリーブ２３には可動子２４の
端面２４dに面する室５１に連通する孔５７,５８を設
け、この孔５７,５８を連通する環状溝５９をスリーブ
２３の外周面２３bに設ける。同様に、上記室５２に連
通する孔６０,６１を設け、この孔６０,６１を連通する
環状溝６２をスリーブ２３の外周面２３bに設ける。さ
らに、上記本体２２には、環状溝５９と第２ポート３２
とを連通する連通孔６３を設けると共に、環状溝６２と
第２ポート３２とを連通する連通孔６４を設けて、室５
１,５２に第２ポート３２の流体圧が導かれている。こ
うして、可動子２４の摺動部(フランジ２４b,２４c)に
おける圧力差を少なくして、可動子２４の固着を防止す
るようにしている。Further, the sleeve 23 is provided with holes 57 and 58 communicating with the chamber 51 facing the end surface 24d of the mover 24, and an annular groove 59 communicating with the holes 57 and 58 is formed on the outer peripheral surface 23b of the sleeve 23. Set up. Similarly, holes 60 and 61 communicating with the chamber 52 are provided, and an annular groove 62 communicating the holes 60 and 61 is provided on the outer peripheral surface 23b of the sleeve 23. Further, the body 22 has an annular groove 59 and a second port 32.
A communication hole 63 for communicating with the chamber 5 and a communication hole 64 for communicating the annular groove 62 with the second port 32 are provided.
The fluid pressure of the second port 32 is guided to 1,52. In this way, the pressure difference in the sliding portions (flange 24b, 24c) of the mover 24 is reduced to prevent the mover 24 from sticking.
【００３９】上述のように、本実施例におけるモーメン
タム流量計２１は、そのスリーブ２３に上記可動子２４
の室４０に一定流入角度で流体を流入させることができ
る通路の組を２組設け、夫々の通路の組が異なるポート
に連通されている。したがって、このモーメンタム流量
計２１は夫々のポートのいずれから流体が流入しても同
じように動作する。つまり、このモーメンタム流量計２
１によれば、双方向流れを有する流体の質量流量を測定
できるのである。As described above, the momentum flowmeter 21 in this embodiment has the sleeve 23 and the movable element 24.
Two sets of passages capable of allowing the fluid to flow into the chamber 40 at a constant inflow angle are provided, and each set of passages communicates with different ports. Therefore, the momentum flowmeter 21 operates in the same manner regardless of which port the fluid flows in. In other words, this momentum flow meter 2
1, the mass flow rate of a fluid having bidirectional flow can be measured.
【００４０】上記構成のモーメンタム流量計２１は次の
ようにして流体の流量を測定する。上記第１ポート３０
より流入した流体は、環状溝３１および第１通路２５,
２５,…を通ってスリーブ２３と可動子２４とによって
形成された室４０内に流れ込む。さらに、室４０内で方
向を転じて、第２通路２６,２６,…および環状溝３３を
通って第２ポート３２より流出する。The momentum flowmeter 21 having the above structure measures the flow rate of the fluid as follows. First port 30
The fluid that has flowed in further flows into the annular groove 31 and the first passage 25,
, And flows into the chamber 40 formed by the sleeve 23 and the mover 24. Further, it changes direction in the chamber 40 and flows out from the second port 32 through the second passages 26, 26, ... And the annular groove 33.
【００４１】その際に、上記可動子２４のフランジ２４
b,２４cとスリーブ２３との摺接面およびフランジ２４
b,２４cの内壁で囲まれた閉曲面は検査面と考えること
ができる。そして、この検査面内に流入する流体の角度
はθに規制されている一方、上記検査面内から流出する
流体の角度はランダムである。但し、上記検査面内から
流出した後の流体は角度(−θ)で一定方向に流れる。し
たがって、上記検査面に第１通路２５,２５,…から可動
子２４の軸に対して一定角度θで流入し、あらゆる方向
からスリーブ２３に設けられた第２通路２６,２６,…の
開口部に向かって流出する流体の上記検査面内での運動
量の変化は、検査面内の物体(可動子２４)に作用する力
に等しく、上述の式(１１)が適応できることになる。つ
まり、上記可動子２４に作用する力を測定することによ
って、モーメンタム流量計２１内を流れる流体の質量流
量を測定することができるのである。At that time, the flange 24 of the mover 24 is
Sliding surface between b, 24c and sleeve 23 and flange 24
The closed curved surface surrounded by the inner walls of b and 24c can be considered as an inspection surface. The angle of the fluid flowing into the inspection surface is regulated to θ, while the angle of the fluid flowing out of the inspection surface is random. However, the fluid after flowing out from the inspection surface flows in a fixed direction at an angle (-θ). Therefore, the first passages 25, 25, ... Inflow into the inspection surface at a constant angle θ with respect to the axis of the mover 24, and the openings of the second passages 26, 26 ,. The change in the momentum of the fluid flowing toward the inside of the inspection surface is equal to the force acting on the object (movable element 24) in the inspection surface, and the above equation (11) can be applied. That is, by measuring the force acting on the mover 24, the mass flow rate of the fluid flowing in the momentum flow meter 21 can be measured.
【００４２】ここで、上記可動子２４は上述のようにセ
ンタリングスプリング５５,５６によって、スリーブ２
３の略中央に第１通路２５,２５,…の開口と第２通路２
６,２６,…の開口が上記室４０内になるようにして支え
られている。その結果、可動子２４は流体の流れによっ
て受けた力に応じて、上記センタリングスプリング５
５,５６のばね力に抗して変位するのである。したがっ
て、定常状態においては、上記式(１５)に示すように、
質量流量(ρ・Ｑ)は流量係数Ｃd,第１通路２５,２５,…
の総断面積Ａ,センタリングスプリング５５のばね定数
ｋ1,センタリングスプリング５６のばね定数ｋ2,流体密
度ρを定数とした可動子２４の変位量ｘの関数として表
すことができる。Here, the mover 24 is moved to the sleeve 2 by the centering springs 55 and 56 as described above.
The opening of the first passage 25, 25, ...
The openings 6, 26, ... Are supported inside the chamber 40. As a result, the mover 24 moves the centering spring 5 according to the force received by the fluid flow.
It is displaced against the spring force of 5,56. Therefore, in the steady state, as shown in the above equation (15),
The mass flow rate (ρ · Q) is the flow rate coefficient Cd, the first passage 25, 25, ...
The total cross-sectional area A, the spring constant k 1 of the centering spring 55, the spring constant k 2 of the centering spring 56 can be expressed as a function of the displacement x of the movable element 24 in which the fluid density ρ and constant.
【００４３】そこで、上記可動子２４の変位量すなわち
差動トランス２７の可動鉄心３６の変位量をリード線６
５より電気信号として取り出すことによって、第１ポー
ト３０から流入した流体の質量流量を測定できるのであ
る。Therefore, the displacement amount of the mover 24, that is, the displacement amount of the movable iron core 36 of the differential transformer 27 is determined by the lead wire 6.
The mass flow rate of the fluid flowing in from the first port 30 can be measured by taking out as an electric signal from 5.
【００４４】次に、上記第２ポート３２より流入した流
体は、第２通路２６,２６,…を通ってスリーブ２３内の
上記室４０内に流れ込む。そして、室４０内で方向を転
じて第１通路２５,２５,…を通って第１ポート３０より
流出する。その際に、上述のように、上記本体２２,ス
リーブ２３および可動子２４は、第１ポート３０側と第
２ポート３２側とが対象形になるように形成されてい
る。したがって、第２ポート３２から流体が流入した場
合にも、上述の第１ポート３０から流体が流入した場合
と全く同様に、上記検査面に第２通路２６,２６,…から
一定流入角度θで流入して、あらゆる方向からスリーブ
２３に設けられた第１通路２５,２５,…の開口部に向か
って流出する流体の上記検査面内での運動量の変化は、
検査面内の物体(可動子２４)に作用する力に等しくな
る。Then, the fluid flowing from the second port 32 flows into the chamber 40 in the sleeve 23 through the second passages 26, 26, .... Then, it changes direction in the chamber 40 and flows out of the first port 30 through the first passages 25, 25, .... At that time, as described above, the main body 22, the sleeve 23, and the mover 24 are formed so that the first port 30 side and the second port 32 side are symmetrical. Therefore, even when the fluid flows in from the second port 32, just as in the case where the fluid flows in from the first port 30 described above, at a constant inflow angle θ from the second passages 26, 26, ... A change in momentum in the inspection plane of the fluid that flows in and flows out from all directions toward the openings of the first passages 25, 25, ...
It becomes equal to the force acting on the object (movable element 24) in the inspection plane.
【００４５】そこで、上記可動子２４に作用する力をセ
ンタリングスプリング５５,５６によって可動子の変位
量に変換し、この可動子２４の変位量すなわち差動トラ
ンス２７の可動鉄心３６の変位量を電気信号として取り
出すことによって、第２ポート３２から流入した流体の
質量流量を測定できるのである。Therefore, the force acting on the mover 24 is converted into a displacement amount of the mover by the centering springs 55 and 56, and the displacement amount of the mover 24, that is, the displacement amount of the movable iron core 36 of the differential transformer 27 is electrically converted. By taking out as a signal, the mass flow rate of the fluid flowing in from the second port 32 can be measured.
【００４６】図３は、本実施例におけるモーメンタム流
量計２１の第１ポート３０を方向切換弁の一方の出力ポ
ートに接続し、第２ポート３２を他方の出力ポートに接
続してモーメンタム流量計２１に流体を供給した場合に
おける、上記方向切換弁に対する方向切換の指令信号と
モーメンタム流量計２１の出力応答を示す。図３より、
上記指令信号のレベル変動に適確に応答して、過渡的な
振動もなく双方向の流れの質量流量を測定可能であるこ
とが立証された。FIG. 3 shows the momentum flowmeter 21 in which the first port 30 of the momentum flowmeter 21 in this embodiment is connected to one output port of the directional control valve and the second port 32 is connected to the other output port. 2 shows an output response of the momentum flowmeter 21 and a directional switching command signal for the directional switching valve when a fluid is supplied to. From Figure 3,
It has been proved that the mass flow rate of the bidirectional flow can be measured without any transient vibration by appropriately responding to the level fluctuation of the command signal.
【００４７】このように、本実施例においては、モーメ
ンタム流量計２１の本体２２に第１ポート３０および第
２ポート３２の２つのポートを設ける。そして、上記本
体２２の孔２２a内に嵌合されたスリーブ２３には、上
記第１ポート３０とスリーブ２３の孔２３aとを連通す
る傾斜角θの第１通路２５,２５,…を設ける一方、上記
第２ポート３２とスリーブ２３の孔２３aとを連通する
傾斜角−θの第２通路２６,２６,…を設ける。As described above, in this embodiment, the main body 22 of the momentum flowmeter 21 is provided with the two ports of the first port 30 and the second port 32. The sleeve 23 fitted in the hole 22a of the main body 22 is provided with the first passages 25, 25, ... With an inclination angle θ for communicating the first port 30 with the hole 23a of the sleeve 23. The second passages 26, 26, ... Having an inclination angle of −θ that connect the second port 32 and the hole 23a of the sleeve 23 are provided.
【００４８】また、上記スリーブ２３の孔２３a内に
は、糸巻き形状を有する可動子２４のフランジ２４b,２
４cを摺動可能に嵌合する。そして、この可動子２４を
両側からセンタリングスプリング５５,５６によって支
持して、可動子２４とスリーブ２３とで形成される室４
０に第１ポート３０および第２ポート３２が連通される
ようにする。つまり、上記室４０内に第１ポート３０あ
るいは第２ポート３２から所定角度θ(−θ)で流体が流
入し、室４０内のあらゆる方向からの流体が第２ポート
３２あるいは第１ポート３０に向かって流出するように
するのである。Further, in the hole 23a of the sleeve 23, the flanges 24b, 2 of the mover 24 having a spool shape are formed.
4c is slidably fitted. The mover 24 is supported from both sides by centering springs 55 and 56, and the chamber 4 formed by the mover 24 and the sleeve 23 is formed.
The first port 30 and the second port 32 are connected to 0. That is, the fluid flows into the chamber 40 from the first port 30 or the second port 32 at a predetermined angle θ (−θ), and the fluid from any direction in the chamber 40 enters the second port 32 or the first port 30. Let it flow out.
【００４９】そして、上記可動子２４の先端には、ロッ
ド３７を介して差動トランス２７の可動鉄心３６を取り
付けて、第１ポート３０あるいは第２ポート３２から所
定角度θで流入して第２ポート３２あるいは第１ポート
３０へ流出する流体の質量流量の変化を可動子２４の変
位に変換して測定するようにしている。Then, the movable iron core 36 of the differential transformer 27 is attached to the tip of the mover 24 via the rod 37, and the movable iron core 36 flows in from the first port 30 or the second port 32 at a predetermined angle .theta. The change in the mass flow rate of the fluid flowing out to the port 32 or the first port 30 is converted into the displacement of the mover 24 for measurement.
【００５０】したがって、本実施例のモーメンタム流量
計２１によれば、第１ポート３０から流入した流体の質
量流量でも第２ポート３２から流入した流体の質量流量
でも測定でき、双方向流を有する流体の質量流量を測定
することができる。Therefore, according to the momentum flowmeter 21 of the present embodiment, both the mass flow rate of the fluid flowing in from the first port 30 and the mass flow rate of the fluid flowing in from the second port 32 can be measured, and the fluid having a bidirectional flow can be measured. Mass flow rate can be measured.
【００５１】また、この実施例では可動子２４の両端側
に位置する室５１,５２が第２ポート３２に連通されて
いるので摺動部の圧力差が少なく、長時間使用してもハ
イドロリックロック現象は生じない。なお、この場合、
室５１,５２は第１ポート３０に連通しても同じ効果が
得られる。Further, in this embodiment, since the chambers 51 and 52 located at both ends of the mover 24 are communicated with the second port 32, the pressure difference in the sliding portion is small and the hydraulic pressure is maintained even when used for a long time. The lock phenomenon does not occur. In this case,
Even if the chambers 51 and 52 communicate with the first port 30, the same effect can be obtained.
【００５２】上記実施例においては、上記第２通路２
６,２６,…の可動子２４の軸に対する傾斜角を−θとし
て、第１通路２５,２５,…と第２通路２６,２６,…とを
対象に配置している。しかしながら、この発明はこれに
限定されるものではなく、第２通路２６,２６,…の可動
子２４の軸に対する傾斜角をθとして、第１通路２５,
２５,…と第２通路２６,２６,…とを平行に配置しても
何等差し支えない。In the above embodiment, the second passage 2
The first passages 25, 25, ... And the second passages 26, 26 ,. However, the present invention is not limited to this, and the inclination angle of the second passages 26, 26, ... With respect to the axis of the mover 24 is θ, and the first passages 25,
.. and the second passages 26, 26, ... Can be arranged in parallel with each other.
【００５３】上記実施例においては、検査面内における
流体の運動量変化によって可動子２４に生ずる力を可動
子２４の変位に変換して取り出し、流体の質量流量を測
定するようにしている。しかしながら、この発明はこれ
に限定されるものではなく、流体の運動量変化によって
可動子２４に生ずる力を直接検出して流体の質量流量を
測定するようにしてもよい。その場合の一例としては、
上記カバー２８には差動トランス２７ではなくロードセ
ルをその検出面が室５１を覗くように取り付ける。そし
て、スプリング５５を除去して可動子２４の端面２４d
に取り付けられた円柱形の突出部３８の先端を上記ロー
ドセルの上記検出面に当接させればよいのである。In the above embodiment, the force generated in the mover 24 due to the change of the momentum of the fluid in the inspection plane is converted into the displacement of the mover 24 and taken out, and the mass flow rate of the fluid is measured. However, the present invention is not limited to this, and the force generated in the mover 24 due to the change in the momentum of the fluid may be directly detected to measure the mass flow rate of the fluid. As an example of that case,
The load cell, not the differential transformer 27, is attached to the cover 28 so that the detection surface thereof looks into the chamber 51. Then, the spring 55 is removed and the end surface 24d of the mover 24 is removed.
It suffices to bring the tip of the cylindrical protrusion 38 attached to the above into contact with the detection surface of the load cell.
【００５４】上記各実施例においては、可動子２４と本
体２２との間にスリーブ２３を介在せしめ、このスリー
ブ２３に第１通路２５,２５,…および第２通路２６,２
６,…等を設けている。しかしながら、この発明はこれ
に限定されるものではなく、スリーブ２３を用いずに、
本体２２に直接第１通路２５,２５,…および第２通路２
６,２６,…等を設けても何ら差し支えない。また、上記
各実施例においては、可動子１４とスリーブ２３との摺
動面である検査面内への第１通路２５,２５,…の流入角
と第２通路２６,２６,…の流入角、あるいは、第１通路
２５,２５,…の総断面積と第２通路２６,２６,…の総断
面積とを同一の値になるようにしているが、この発明は
これに限るものでは無い。In each of the above embodiments, the sleeve 23 is interposed between the mover 24 and the main body 22, and the first passage 25, 25, ... And the second passage 26, 2 are provided in the sleeve 23.
6, etc. are provided. However, the present invention is not limited to this, and without using the sleeve 23,
The first passage 25, 25, ... And the second passage 2 directly on the main body 22
There is no problem even if 6, 26, ... Are provided. Further, in each of the above-described embodiments, the inflow angle of the first passages 25, 25, ... And the inflow angle of the second passages 26, 26, ... Into the inspection surface which is the sliding surface between the mover 14 and the sleeve 23. , Or the total cross-sectional area of the first passages 25, 25, ... And the total cross-sectional area of the second passages 26, 26, ... Have the same value, but the present invention is not limited to this. ..
【００５５】また、上述の各実施例においては、上記可
動子２４が受ける力を検出する荷重測定手段として、セ
ンタリングスプリング５５,５６および差動トランス２
７、あるいは、ロードセルを用いている。しかしなが
ら、他によって構成しても何ら差し支えない。In each of the above-mentioned embodiments, the centering springs 55 and 56 and the differential transformer 2 are used as load measuring means for detecting the force received by the mover 24.
7, or a load cell is used. However, there is no problem even if it is configured by another.
【００５６】[0056]
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１に係
る発明の双方向流量計は、本体内の筒状の室内に検出体
を摺動自在に嵌合し、上記本体には検出体の軸に対して
一定の流入角度で検出体に流体を導く第１通路および第
２通路を設け、上記検出体に作用する力を測定する荷重
測定手段を設けたので、上記第１通路または第２通路か
ら上記検出体に流入して上記第２通路または第１通路に
向かって流出する流体の運動量の変化に伴って上記検出
体に作用した力を測定できる。その結果、上記第１通路
または第２通路のいずれか一方からいずれか他方に向か
う流体の運動量の変化を検出体に作用する力として測定
することができる。したがって、この発明によれば、双
方向流を有する流体であっても流体の運動量の変化より
質量流量を求めることができる。As is apparent from the above, in the bidirectional flowmeter of the invention according to claim 1, the detection body is slidably fitted in the cylindrical chamber in the main body, and the detection body is attached to the main body. Since the first passage and the second passage for guiding the fluid to the detection body are provided at a constant inflow angle with respect to the axis of and the load measuring means for measuring the force acting on the detection body is provided, the first passage or the first passage It is possible to measure the force acting on the detection body according to the change in the momentum of the fluid flowing into the detection body from the two passages and flowing out toward the second passage or the first passage. As a result, the change in the momentum of the fluid from one of the first passage and the second passage to the other can be measured as the force acting on the detection body. Therefore, according to the present invention, the mass flow rate can be obtained from the change in the momentum of the fluid even if the fluid has a bidirectional flow.
【００５７】また、請求項２に係る発明の双方向流量計
は、流体の運動量の変化に伴って上記検出体に作用した
力を測定する荷重検出手段を、上記検出体が受ける力に
応じた検出体の変位に変換する変換手段と、上記検出体
の変位量を測定する変位量測定手段で構成したので、上
記第１通路または第２通路のいずれか一方からいずれか
他方に向かう流体の運動量の変化を検出体の変位量とし
て測定することができる。したがって、この発明によれ
ば、双方向流を有する流体であっても流体の運動量の変
化より質量流量を求めることができる。The bidirectional flowmeter according to the second aspect of the present invention uses the load detecting means for measuring the force acting on the detecting body according to the change of the momentum of the fluid, in accordance with the force received by the detecting body. Since the conversion means for converting the displacement of the detection body and the displacement amount measuring means for measuring the displacement of the detection body are used, the momentum of the fluid flowing from one of the first passage and the second passage to the other. Can be measured as the amount of displacement of the detection body. Therefore, according to the present invention, the mass flow rate can be obtained from the change in the momentum of the fluid even if the fluid has a bidirectional flow.
【００５８】また、請求項３に係る発明の双方向流量計
は、上記検出体が受ける力に応じた検出体の変位に変換
する変換手段を、上記検出体の両端面を付勢して上記検
出体を所定位置に保持するセンタリングスプリングで構
成したので、上記第１通路または第２通路のいずれか一
方からいずれか他方に向かう流体の運動量の変化によっ
て上記検出体が受ける力を、簡便な方法で上記検出体の
変位量に変換できる。したがって、この発明によれば、
双方向流を有する流体の質量流量を簡単に求めることが
できる。Further, in the bidirectional flowmeter according to a third aspect of the present invention, the conversion means for converting the displacement of the detection body according to the force received by the detection body is urged on both end faces of the detection body, and Since the detection body is constituted by the centering spring that holds the detection body at a predetermined position, the force exerted on the detection body due to the change in the momentum of the fluid flowing from one of the first passage and the second passage to the other is reduced by a simple method. Can be converted into the amount of displacement of the detection body. Therefore, according to the present invention,
The mass flow rate of a fluid with bidirectional flow can be easily determined.
【図１】この発明の双方向流量計における一実施例を示
す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a bidirectional flow meter of the present invention.
【図２】この発明の双方向流量計による質量流量測定の
原理の説明図である。FIG. 2 is an explanatory view of the principle of mass flow rate measurement by the bidirectional flow meter of the present invention.
【図３】図１に示す双方向流量計へ供給される流体の流
路を切り替える切換弁に対する方向切換の指令信号と上
記双方向流量計の出力応答を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a direction switching command signal for a switching valve that switches a flow path of a fluid supplied to the bidirectional flowmeter shown in FIG. 1 and an output response of the bidirectional flowmeter.
【図４】従来の体積流量を測定する流量計の一例を示す
図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a conventional flowmeter for measuring a volumetric flow rate.
【図５】従来のモーメンタム流量計の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional momentum flow meter.
２１…モーメンタム流量計、 ２２…本体、２
３…スリーブ、 ２４…可動子、２５…第１通
路、 ２６…第２通路、２７…差動
トランス、 ３０…第１ポート、３２…
第２ポート、 ５５,５６…センタリ
ングスプリング。21 ... Momentum flow meter, 22 ... Main body, 2
3 ... Sleeve, 24 ... Mover, 25 ... 1st passage, 26 ... 2nd passage, 27 ... Differential transformer, 30 ... 1st port, 32 ...
2nd port, 55, 56 ... Centering spring.
Claims (3)
と、 上記室(２３a)内に摺動自在に嵌合する検出体(２４)
と、 上記本体内に設けられて、上記検出体(２４)の軸に対し
て一定角度で上記検出体(２４)に流体を導く第１通路
(２５,２５,…)と、 上記本体内に設けられて、上記検出体(２４)の軸に対し
て一定角度で上記検出体(２４)に流体を導く第２通路
(２６,２６,…)と、 上記第１通路(２５,２５,…)または第２通路(２６,２
６,…)のいずれか一方によって上記検出体(２４)に導か
れ、さらに、上記検出体(２４)から上記第１通路(２５,
２５,…)または第２通路(２６,２６,…)のいずれか他方
に流出する流体によって、上記検出体(２４)が受ける力
を測定する荷重測定手段を備えたことを特徴とする双方
向流量計。1. A body having a cylindrical chamber (23a) therein, and a detector (24) slidably fitted in the chamber (23a).
And a first passage provided in the main body for guiding fluid to the detection body (24) at a constant angle with respect to the axis of the detection body (24).
(25, 25, ...) And a second passage provided in the main body for guiding fluid to the detection body (24) at a constant angle with respect to the axis of the detection body (24).
(26,26, ...) and the first passage (25,25, ...) or the second passage (26,2)
6, ...) to the detection body (24), and further from the detection body (24) to the first passage (25,
25, ...) Or the second passages (26, 26, ...), the bidirectional flow comprising a load measuring means for measuring the force received by the detection body (24) by the fluid flowing out to the other. Flowmeter.
て、上記荷重測定手段は、 上記検出体(２４)が受ける力をその力に応じた検出体
(２４)の変位に変換する変換手段と、 上記変換手段によって変換された上記検出体(２４)の変
位量を測定する変位量測定手段(２７)で構成されて、 流体によって上記検出体(２４)が受けた力を上記検出体
(２４)の変位量として測定することを特徴とする双方向
流量計。2. The bidirectional flowmeter according to claim 1, wherein the load measuring means is configured to detect a force received by the detector (24) according to the force.
(24) The conversion means for converting into the displacement, and the displacement amount measuring means (27) for measuring the displacement amount of the above-mentioned detection body (24) converted by the above-mentioned conversion means. ) Receives the force
A bidirectional flowmeter characterized by being measured as the displacement amount of (24).
て、 上記変換手段は、上記検出体(２４)の両端面を付勢して
上記検出体(２４)を所定位置に保持するセンタリングス
プリング(５５,５６)であることを特徴とする双方向流
量計。3. The bidirectional flowmeter according to claim 2, wherein the conversion means urges both end surfaces of the detection body (24) to hold the detection body (24) at a predetermined position. A two-way flow meter characterized by being (55,56).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3294191A JPH05133787A (en) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | Bi-directional flow meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3294191A JPH05133787A (en) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | Bi-directional flow meter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05133787A true JPH05133787A (en) | 1993-05-28 |
Family
ID=17804497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3294191A Pending JPH05133787A (en) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | Bi-directional flow meter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05133787A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117824596A (en) * | 2024-03-05 | 2024-04-05 | 中交第一航务工程勘察设计院有限公司 | Voltage proportional fixed-point ocean current observation device and method |
-
1991
- 1991-11-11 JP JP3294191A patent/JPH05133787A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117824596A (en) * | 2024-03-05 | 2024-04-05 | 中交第一航务工程勘察设计院有限公司 | Voltage proportional fixed-point ocean current observation device and method |
| CN117824596B (en) * | 2024-03-05 | 2024-05-17 | 中交第一航务工程勘察设计院有限公司 | Voltage proportional fixed-point ocean current observation device and method |
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