JPH0569451B2 - - Google Patents

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JPH0569451B2
JPH0569451B2 JP62239099A JP23909987A JPH0569451B2 JP H0569451 B2 JPH0569451 B2 JP H0569451B2 JP 62239099 A JP62239099 A JP 62239099A JP 23909987 A JP23909987 A JP 23909987A JP H0569451 B2 JPH0569451 B2 JP H0569451B2
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    • G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はコリオリの原理で作動する質量流れ測
定器であつて、支持管、両端で緊定された直状の
少なくとも１つの測定管を備え前記支持管内に軸
方向に配置された機械的な振動系、測定管の中央
に曲げ振動を与える振動発生器及びこの振動発生
器の両側から同じ間隔で機械的な振動を検出する
ための振動センサを備えている形式のものに関す
る。
従来の技術 コリオリの原理で作動するこの種の質量流れ測
定器では、振動する直状の測定管内を流れる測定
媒体がコリオリ力を生じ、これが各測定管の両端
において機械的な振動相互の位相のずれを生じる
という原理に基づいて質量流れの測定が行なわれ
る。この位相のずれの大きさは質量流れの尺度で
ある。位相のずれは両方の振動センサによつて測
定される。振動センサはこれによつて検出した振
動を電気的なセンサ信号に変換し、このセンサ信
号が振動の位相の関係を表わす。
本発明が解決しようとする問題点 その場合の問題点は、両端部で緊定された機械
的な振動系が、支持管及び接続導管へ振動エネル
ギを伝達してしまうことにある。さらに、周囲温
度によつて温度を異にする測定媒体の質量流れの
測定ではそうであるように測定管と支持管との温
度が相違すると、温度に依存した機械的な応力が
生じる。このような温度に依存した応力は機械的
な振動系の振動のふるまいを変化させ、従つて、
測定誤差を回避するためには補償もしくは修正が
必要である。
そこで本発明の課題は、機械的な振動系が支持
体から機械的に良好に隔絶されていると共に、温
度に依存する機械的な応力が削減されるような冒
頭に述べた形式のコリオリの原理で作動する質量
流れ測定器を提供することにある。
問題点を解決するための手段 上記課題を解決した本発明の要旨は機械的な振
動系が各端部で環状のダイヤフラムによつて支持
管内に自由に懸架されていることにある。
本発明の作用効果 本発明に基づく質量流れ測定器では機械的な振
動系が、両端部に配置された環状のダイヤフラム
によつてのみ支持管に結合されている。このダイ
ヤフラムは振動系を支持管及び接続導管から機械
的に良好に隔絶する。さらにこのダイヤフラムは
支持管と機械的な振動系との温度に依存した長さ
変化の違いを補償する。
振動系の少なくとも測定管、有利には両ダイヤ
フラム及び場合によつては分配部材を含む振動系
全体がチタンから成つていれば一層効果的であ
る。直状の振動する測定管を備えた、コリオリの
原理で作動するすべての質量流れ測定器において
は以下の問題点が生じる。すなわち、十分大きな
測定信号を得るためには振動センサのところに振
動の大きな振幅が生じなければならない。振動の
振幅は測定管が長いほど大きい。他面において、
振動系の固有共鳴周波数は測定管が長いほど低
い。振動系は固有共鳴振動に励起されるため、振
動系の固有共鳴周波数は稼働周波数が低いほど、
制御不能な妨害振動が著しく生じ、この妨害振動
が測定振動に重さなる。それゆえ、質量流れ測定
器の可能な限り高い稼働周波数が望まれる。
測定管又は有利には振動系全体がチタンから成
つていれば、鋼から成る振動系に比して著しく短
い測定管で十分大きな測定信号を得ることができ
る。それゆえ、同じ大きさの測定信号を得る場
合、チタンから成るこのような振動系の固有共鳴
周波数は鋼製の振動系の固有共鳴周波数に比して
著しく高い。チタンから成る振動系を備えた質量
流れ測定器の比較的高い稼働周波数では不都合な
妨害振動が実際に排除される。その上、質量流れ
測定器の全長が短いことは構造上極めて有利であ
る。
本発明の有利な実施態様が特許請求の範囲の従
属項に記載されている。
実施例 第１図に部分的に断面して示されかつ第２図で
第１図のＡ−Ｂ線に沿つて断面して示された質量
流れ測定器１０は支持管１１を備えており、その
内部に機械的な振動系１２が配置されている。支
持管１１は管片１３から成り、これは両端で終端
ブツシユ１４，１５に溶接されている。各終端ブ
ツシユには接続管片１６，１７がねじ固定されて
おり、接続管片はフランジ１８，１９を支持して
いる。このフランジ１８，１９によつて質量流れ
測定器は測定媒体を流す導管内に挿入され、導管
内の質量流れが測定される。支持管１１は薄板ケ
ーシング２０によつて取囲まれている。
機械的な振動系１２は２つの平行な測定管２
１，２２から成り、測定管はそれぞれ両端で分配
部材を介して互いに接続されており、かつ流体技
術的に並列に接続されている。測定管２１，２２
は管片１３の全長にわたつて延びており、かつ分
配部材は終端ブツシユ１４，１５の内部に位置し
ている。両方の分配部材はまつたく同形に形成さ
れかつ配置されており、第１図には終端ブツシユ
１４の内部に位置する一方の分配部材２３だけが
図示されている。分配部材２３の以下の記載は振
動系の他方の端部に配置された分配部材について
も同様に当てはまる。
分配部材２３は著しく厚い円形の板から成り、
この板は流れ通路２４の内部に収容されており、
接続管片１６を通つて到来する流れを両方の測定
管２１，２２へ均一に分配する。他方の端部に設
けられた分配部材は両方の測定管内の流れを合流
し、合流された流れは接続管片１７を通して流出
する。流れ方向を逆転させてもよいのはいうまで
もない。
支持管１１の中央に振動発生器２５（第２図）
が配置されており、これは両方の測定管２１，２
２に互いに逆向きの曲げ振動を与える。その振動
平面は両方の測定管の共通の１平面内に在り、要
するに第１図の図平面に対して垂直に位置する。
振動発生器２５は管片１３の壁に固定された電磁
石２６から成り、これに、測定管２１に固定され
た可動子２７が対向して位置している。電磁石２
６のコイルに交流電流が印加されると、電磁石２
６と可動子２７との間の吸着力が交互に生じるこ
とによつて測定管が曲げ振動にさらされる。この
曲げ振動は分配部材２３を介して測定管２２へ伝
達され、その結果、最終的に両方の測定管２１，
２２は位相の逆転した曲げ振動を行なう。交流電
流は電子的な発振回路から到来し、この発振回路
は薄板ケーシング２０に固定された制御回路ケー
シング２８内に配置されており、かつその回路板
２９によつて示されている。発振回路は振動系１
２が固有共鳴振動に励振されるように構成されて
いる。
この種の質量流れ測定器での質量流れの測定
は、振動する測定管２１，２２内を通れる測定媒
体がコリオリ力を生じ、これが各測定管の両方の
端部のところで機械的な振動の相互の位相のずれ
を生じることによつて行なわれる。この位相のず
れの大きさは質量流れの尺度となる。位相の測定
のために、振動発生器２５の両側に、この振動発
生器から等間隔で２つの振動センサ３０，３１が
設けられている。振動センサ３０，３１は測定管
２１，２２の機械的な振動を検出してこれを電気
的なセンサ信号に変換する。このセンサ信号は検
出された振動の位相の関係を表わす。このセンサ
信号は電子的な評価回路に供給される。評価回路
は同様に制御回路ケーシング２８内に設けられ、
回路板３２で示されている。評価回路は印加され
たセンサ信号の位相差から質量流れを検出する。
図示の質量流れ測定器の特徴は支持管１１内の
機械的な振動系１２の懸架形式の点にある。分配
部材２３に短い管状の付加部３４が一体成形され
ており、この付加部は環状のダイヤフラム３５の
内壁に結合されている。ダイヤフラム３５の外縁
は保持リング３６に結合されており、この保持リ
ングは終端ブツシユ１４内に緊定されて、接続管
片１６の内向きに突出した端面に軸方向で支持さ
れている。これによつて振動系１２はダイヤフラ
ム３５と、他方の端部に設けた相応のダイヤフラ
ムとによつて軸方向で支持管１１内で懸架され
る。分配部材２３は終端ブツシユ１４の内部の中
空室に比して小さな横断面を有しており、そのた
め、分配部材の周りにはその外周面と終端ブツシ
ユ１４の内面との間に中間室３７が生じている。
それゆえ、振動系１２と支持管１１との間の唯一
の接点は、両端に設けられたダイヤフラム３５か
ら成る。
環状の付加部３４、ダイヤフラム３５及び保持
リング３６は分配部材２３と一体に製作できる。
ダイヤフラム３５はその場合簡単に分配部材２３
の材料からの薄い壁から成り、かつ負荷時に変形
できるように薄く形成される。ダイヤフラムは別
体に製作されてもよく、その場合、その外縁が別
体の保持リングによつて、かつその内縁が結合部
材によつて適当に密に、例えば溶着によつて結合
される。いずれにしろ、これらの構成部材群は、
一面においては一方の測定管から他方の測定管へ
の結合がソリツドな分配部材によつて可能な限り
硬く、他面においては支持管への振動系の結合が
ダイヤフラムによつて可能な限り軟く行なわれる
ように構成される。それゆえ、ダイヤフラムによ
る振動系の懸架は支持管１１及び接続管片１６か
ら機械的な曲げ振動を十分に隔絶する。さらに、
測定管２１，２２及び支持管１１の種々異なる熱
膨張がダイヤフラム３５によつて補償される。な
ぜならばダイヤフラムは軸方向の負荷時に弾性変
形できるからである。このことのために必要な分
配部材２３の軸方向運動は中間室３７が存在する
ために妨げられない。
第１図に示す実施例では、環状のダイヤフラム
３５が平らたくかつ測定媒体の流れ方向に対して
垂直に配置されている。この配置はダイヤフラム
の最良の作用を生じるが、しかしダイヤフラムが
流れ横断面内に垂直に突入するため不所望な流れ
のふるまいを生じる。要するに質量流れ測定器の
入口側に急激な狭窄部が生じ、出口側に流れ横断
面の急激な拡張部が生じる。
第３図に示す実施例はダイヤフラムの形状の点
でのみ第１図に示す実施例と異なついる。その他
の構成部分は同じである。同じ構成部分は同じ符
号を以つて示されている。それゆえ、第２図の断
面図は第３図の質量流れ測定器の断面図をも示し
ている。
第３図の実施例のダイヤフラム４０は平らでな
く、円錐状に形成されており、保持リング３６か
ら分配部材２３へ向かつてテーパしている。これ
によつて、入口側では流れ横断面が徐徐に減少
し、出口側では徐々に増大し、これによつて流れ
の条件が第１図の実施例に比して著しく改善され
る。
第３図の実施例のダイヤフラム４０は円錐状で
あるため、第１図の実施例の平らたいダイヤフラ
ム３５に比して硬いが、しかし、ダイヤフラム３
５によつて補償すべき、振動系１２と支持管１１
との相対運動はわずかであり、それゆえ、第３図
の実施例でも、支持管及び導管系からの振動運動
の良好な隔絶が得られる。
第１図に示す実施例と同様に、第３図に示す実
施例でも、ダイヤフラム４０は分配部材２３及び
保持リングと一体に成形されてもよい。第４図は
第３図に示す振動系１２の両終端部を拡大図示し
た部分破断平面図であり、これから判るように両
終端部は同形に形成されている。
質量流れ測定器の振動系のダイヤフラムによる
懸架は、図示の実施例のように２つの互いに平行
な直状の測定管を備えた振動系に制約されず、分
配部材によつて流体技術的に並列に接続された３
つ以上の互いに平行な直状の測定管を備えた質量
流れ測定器並びに１つの直状の測定管を備えた振
動系を有する質量流れ測定器にも適している。測
定管が１つの場合には、この測定管が分配部材を
介することなくじかにダイヤフラムに結合され
る。
少なくとも各測定管、有利には分配部材及びダ
イヤフラムを含む機械的な振動系全体がチタンか
ら成つていればこの種の質量流れ測定器の著しい
改善が得られる。チタン製にすることによつて、
鋼製の振動系を備えた質量流れ測定器で生じる制
約及び欠点が排除される。
チタン製の振動系を使用すると、特に鋼製の振
動系を使用した場合に比して著しく短い測定管に
よる十分大きな測定信号を得ることができる。こ
れによつて、振動系の比較的高い固有共鳴周波数
の利点が得られる。なぜならば固有共鳴周波数は
測定管が短くなるにつれて上昇するからである。
機械的な振動系が固有共鳴振動へ励起されるた
め、チタン製の振動系は同じ大きさの測定信号を
発する鋼製の振動系に比して著しく高い周波数で
稼働する。図示した構造の質量流れ測定器におい
て鋼製の測定管をほぼ100〜200Hzの周波数で稼働
しなければならないとすれば、チタン製の測定管
を備えた同種の質量流れ測定器は全長が短縮され
ると共に、同じ大きさの測定信号を発するために
1000Hzの著しい高い周波数で稼働する。このよう
に高い稼働周波数では不所望の機械的な妨害振動
を無視することができる。この種の妨害振動は稼
働周波数が低いほど著しく生じる。妨害振動は測
定信号と重なり、測定結果を誤まる。
チタン製の振動系のこの有利な特性は、チタン
がこの目的のために比重及び弾性率の最良の組合
わせを有することによつて生じる。その上、チタ
ンは効果的な熱膨張係数を有しており、従つて、
チタン製の振動系及び鋼製の支持管を備えた質量
流れ測定器は大きな温度範囲での測定に適してい
る。さらに、チタンは耐食性に富み、従つてこの
種の質量流れ測定器は化学的に攻撃性の測定媒体
の測定にも適している。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１実施例の部分縦断面図、
第２図は第１図及び第３図のＡ−Ｂ線に沿つた断
面図、第３図は本発明の第２実施例の部分縦断面
図、第４図は第３図の振動系の部分破断平面図で
ある。 １０……質量流れ測定器、１１……支持管、１
２……振動系、１３……管片、１４，１５……終
端ブツシユ、１６，１７……接続管片、１８，１
９……フランジ、２０……薄板ケーシング、２
１，２２……測定管、２３……分配部材、２４…
…流れ通路、２５……振動発生器、２６……電磁
石、２７……可動子、２８……制御回路ケーシン
グ、２９……回路板、３０，３１……振動セン
サ、３２……回路板、３４……付加部、３５……
ダイヤフラム、３６……保持リング、３７……中
間室、４０……ダイヤフラム。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ コリオリの原理で作動する質量流れ測定器で
    あつて、支持管、両端で緊定された直状の少なく
    とも１つの測定管を備え前記支持管内に軸方向に
    配置された機械的な振動系、測定管の中央に曲げ
    振動を与える振動発生器及びこの振動発生器の両
    側から同じ間隔で機械的な振動を検出するための
    振動センサを備えている形式のものにおいて、機
    械的な振動系が各端部で環状のダイヤフラムによ
    つて支持管内に自由に懸架されていることを特徴
    とするコリオリの原理で作動する質量流れ測定
    器。 ２ ダイヤフラムの外縁が支持管に緊定されてお
    り、かつ、ダイヤフラムの内縁が機械的な振動系
    に結合されている特許請求の範囲第１項記載の質
    量流れ測定器。 ３ ダイヤフラムの外縁が、支持管内に緊定され
    た保持リングに結合されている特許請求の範囲第
    ２項記載の質量流れ測定器。 ４ 機械的な振動系が少なくとも２つの互いに平
    行な測定管を有しており、各測定管が各端部で分
    配部材によつて流体技術的に並列に接続されてお
    り、かつ、各ダイヤフラムの内縁が、測定管の同
    じ側の端部に配置した分配部材に結合されている
    特許請求の範囲第２項又は第３項記載の質量流れ
    測定器。 ５ ダイヤフラムが所属の分配部材と一体に形成
    されている特許請求の範囲第４項記載の質量流れ
    測定器。 ６ 各ダイヤフラムが平らたく形成されている特
    許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１
    項記載の質量流れ測定器。 ７ 各ダイヤフラムが円錐状に形成されている特
    許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１
    項記載の質量流れ測定器。 ８ 測定管がチタンから成る特許請求の範囲第１
    項から第７項までのいずれか１項記載の質量流れ
    測定器。 ９ ダイヤフラム及び場合により分配部材を含む
    機械的な振動系全体がチタンから成る特許請求の
    範囲第８項記載の質量流れ測定器。
JP62239099A 1986-09-26 1987-09-25 コリオリの原理で作動する質量流れ測定器 Granted JPS63158419A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3632851.0 1986-09-26
DE19863632851 DE3632851A1 (de) 1986-09-26 1986-09-26 Nach dem coriolisprinzip arbeitendes massendurchflussmessgeraet

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Publication Number Publication Date
JPS63158419A JPS63158419A (ja) 1988-07-01
JPH0569451B2 true JPH0569451B2 (ja) 1993-10-01

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JP62239099A Granted JPS63158419A (ja) 1986-09-26 1987-09-25 コリオリの原理で作動する質量流れ測定器

Country Status (5)

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US (1) US4793191A (ja)
EP (1) EP0261436B1 (ja)
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DE (3) DE3632851A1 (ja)
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