JPH06103199B2 - Open / close valve with flow meter - Google Patents

Open / close valve with flow meter

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JPH06103199B2
JPH06103199B2 JP1096055A JP9605589A JPH06103199B2 JP H06103199 B2 JPH06103199 B2 JP H06103199B2 JP 1096055 A JP1096055 A JP 1096055A JP 9605589 A JP9605589 A JP 9605589A JP H06103199 B2 JPH06103199 B2 JP H06103199B2
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JP
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valve
flow rate
valve shaft
flow meter
vortex
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守 永瀬
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Tlv Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、流体通路を開閉する開閉弁がその弁を通過
する流体の流量を測定できる流量計を具備するようにし
た開閉弁に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an on-off valve in which an on-off valve that opens and closes a fluid passage is equipped with a flow meter that can measure the flow rate of fluid passing through the valve.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

管路を通して送られる流体の量を把握してその流体の供
給量又は排出量等を制御する場合に、流量を測定する流
量計と管路を開閉する弁とが用いられる。従来、一般的
には、例えば第5図に示すように、管路41に流量計42及
び弁43を直列に設け、流量計42で測定される流量に基い
て弁43をオン・オフ制御又は比例制御するものがある。
また、より具体的には、第6図に示すように、蒸気を消
費する装置44に対して供給する蒸気量を制御する場合に
流量計45、オン・オフ又は比例制御弁46、減圧弁47が蒸
気供給管48に直列に設けられる。図中49はスチーム・ト
ラップである。いずれにしても流量計と弁とは別個に形
成してある。
A flow meter for measuring a flow rate and a valve for opening and closing the pipe are used when grasping the amount of the fluid sent through the pipe to control the supply amount or the discharge amount of the fluid. Conventionally, generally, for example, as shown in FIG. 5, a flowmeter 42 and a valve 43 are provided in a line 41 in series, and the valve 43 is controlled to be turned on or off based on the flow rate measured by the flowmeter 42. There is something that controls proportionally.
Further, more specifically, as shown in FIG. 6, when controlling the amount of steam supplied to the device 44 that consumes steam, a flow meter 45, an on / off or proportional control valve 46, and a pressure reducing valve 47. Are provided in series with the steam supply pipe 48. In the figure, 49 is a steam trap. In any case, the flow meter and the valve are formed separately.

別に、従来の流出計の一つに渦流量計(又はカルマン渦
流量計)が知られている。その概略は、流れの中に置か
れた物体の下流側に規則的に発生するカルマン渦の発生
数から流速を求め、これに流体の通過面積(断面積)を
乗じて流量を求めるようにしたものである。具体的に
は、管路中に設置される渦発生体と、渦周波数を検出す
るセンサと、演算及び表示部とで構成されている。
Separately, a vortex flowmeter (or Karman vortex flowmeter) is known as one of the conventional outflow meters. The outline is that the flow velocity is calculated from the number of generated Karman vortices regularly generated on the downstream side of the object placed in the flow, and this is multiplied by the passage area (cross-sectional area) of the fluid to calculate the flow rate. It is a thing. Specifically, it is composed of a vortex generator installed in the pipeline, a sensor for detecting the vortex frequency, and a calculation and display unit.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

流量計と弁とが別個に形成されていることから、管に順
次接続する必要があり、配管作業は管に接続する器具の
数が多いほど手間がかかり、配管も長くなる。また、蒸
気配管においては特に配管を短くして熱損失を防止する
ことも必要である。
Since the flowmeter and the valve are formed separately, it is necessary to sequentially connect the pipes, and the piping work becomes more troublesome as the number of instruments connected to the pipes increases, and the pipe becomes longer. Further, in the steam piping, it is necessary to shorten the piping in particular to prevent heat loss.

この発明は、流量計と弁とを一体に形成することを課題
とする。
An object of the present invention is to integrally form a flow meter and a valve.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

この発明の手段は、ボール・バタフライ弁のボール弁体
を回動可能に支持していて開弁状態においてボール弁体
の弁孔を横切って流れの中に位置する弁軸を、渦発生体
とし、渦発生による振動を上記弁軸に設けた振動センサ
で検知し、その検知した振動数に基いて算出される流速
と上記弁の開口面積とにより弁通過流量を測定するよう
に構成されていることを特徴とする。
According to the means of the present invention, the ball shaft of the ball butterfly valve is rotatably supported, and the valve shaft positioned in the flow across the valve hole of the ball valve body in the open state is defined as a vortex generator. The vibration generated by the vortex is detected by the vibration sensor provided on the valve shaft, and the valve passage flow rate is measured by the flow velocity calculated based on the detected vibration frequency and the opening area of the valve. It is characterized by

〔作用〕[Action]

前記手段によれば、弁軸を渦発生体として用いるもので
あるから渦発生体を別に設ける必要がなく、弁軸の存在
により発生した渦周波数fを弁軸に設けた振動センサで
感知して取出し、次式(1)、(2)から流量Qを算出
できる。
According to the above means, since the valve shaft is used as the vortex generator, it is not necessary to separately provide the vortex generator, and the vortex frequency f generated by the existence of the valve shaft is detected by the vibration sensor provided on the valve shaft. After taking out, the flow rate Q can be calculated from the following equations (1) and (2).

Q=F・u ……(2) ここでStは管内ストローハル数、uは流体の渦発生体を
通過するときの流速、dは渦発生体幅(円柱の場合は直
径)、Fは流体通過面積である。
Q = F · u (2) where St is the number of Strouhal in the pipe, u is the flow velocity of the fluid passing through the vortex generator, d is the vortex generator width (diameter in the case of a cylinder), and F is the fluid. The passing area.

〔実施例〕〔Example〕

第1実施例を第1図によって説明する。1はボール・バ
タフライ弁であり、2部分2a、2bからなる本体2、弁座
3、3、弁体4、弁軸5、ハンドル6等で構成されてい
る。弁体4は球体に流体通路としての円孔10を穿設さ
れ、円孔10の方向に直角に弁軸5が貫通してその弁体4
を固着されている。そしてその弁体4は本体2内に設け
た弁座3、3に弁軸5と共に回転するように支持されて
おり、弁軸5の上端に結合されたハンドル6を操作して
90度の範囲で回転し、その片側の回転位置で円孔10が弁
座3、3の夫々の内孔3a、3aに一致して連通し、他の片
側の回転位置で円孔10の方向が90度変化して内孔3a、3a
間を閉じた状態となる。図中11は座金、12は皿ばね、13
はOリング、14は本体の部分2aに螺合している弁軸ホル
ダ、15は皿ばね、16はガスケット、17はパッキン、18は
シールである。以上の構成は従来のボール・バタフライ
弁の構成と同じであり、従来と異なる点は、弁軸5の上
端に結合されるハンドル6の結合部と弁軸ホルダ14との
間に、本体の部分1aと弁軸5を軸方向に延長した形で空
間部19を設けると共に弁軸5内にも空間部20を設けてあ
り、空間部20内の底に振動センサ21として圧電素子を設
置し、信号用導線22を外部へ引き出してある点である。
図中23、24は導線引き出し孔、25はゴム・ブッシュであ
る。
A first embodiment will be described with reference to FIG. Reference numeral 1 denotes a ball butterfly valve, which is composed of a main body 2 including two parts 2a and 2b, valve seats 3, 3, a valve body 4, a valve shaft 5, a handle 6 and the like. The valve body 4 is formed with a circular hole 10 as a fluid passage in a spherical body, and a valve shaft 5 penetrates at a right angle to the direction of the circular hole 10 so that the valve body 4
Has been stuck. The valve body 4 is supported by valve seats 3 and 3 provided in the main body 2 so as to rotate together with the valve shaft 5, and a handle 6 connected to the upper end of the valve shaft 5 is operated.
It rotates in the range of 90 degrees, and at its rotating position on one side, the circular hole 10 communicates with the inner holes 3a, 3a of the valve seats 3 and 3, respectively, and the direction of the circular hole 10 at the rotating position on the other side. Changes by 90 degrees and the inner holes 3a, 3a
The space is closed. In the figure, 11 is a washer, 12 is a disc spring, 13
Is an O-ring, 14 is a valve shaft holder screwed to the body portion 2a, 15 is a disc spring, 16 is a gasket, 17 is packing, and 18 is a seal. The above configuration is the same as that of the conventional ball butterfly valve, and the difference from the conventional configuration is that between the coupling portion of the handle 6 coupled to the upper end of the valve shaft 5 and the valve shaft holder 14, the portion of the main body. 1a and the valve shaft 5 are provided with a space portion 19 in an axially extended form, and a space portion 20 is also provided inside the valve shaft 5, and a piezoelectric element is installed as a vibration sensor 21 at the bottom of the space portion 20, The point is that the signal conductor 22 is drawn to the outside.
In the figure, 23 and 24 are conducting wire drawing holes, and 25 is a rubber bush.

導線22の外方端は演算・表示部26に接続してある。演算
・表示部26は、前記式(1)、(2)に従う演算をする
ことができ、演算によって得られる流量Qの値を表示で
きるようにしたものである。
The outer end of the conductor 22 is connected to the calculation / display unit 26. The calculation / display unit 26 is capable of performing the calculation according to the equations (1) and (2) and displaying the value of the flow rate Q obtained by the calculation.

この第1実施例のものは、閉弁状態からハンドル6を操
作して開弁状態にすると、流体が弁11を通過するように
なり、そのとき弁軸5の存在により上流から流れてきた
流体は弁軸5と円孔10の内面とで形成される縮流部で加
速され、流速uになり、弁軸5の両側で剥離して渦に巻
き込み、弁軸5の下流側に振動的な後流を生じる。この
後流はカルマン渦の放出周波数fで振動し下流に行くに
従い粘性により減衰し、定常流に戻る。前記振動fが振
動センサ21で検出され、演算・表示部26で流量Qが演算
されて表示される。必要に応じて積算流量を積算して表
示できるようにする。
In the first embodiment, when the handle 6 is operated from the valve closed state to the valve opened state, the fluid passes through the valve 11, and the fluid flowing from the upstream due to the presence of the valve shaft 5 at that time. Is accelerated in a contraction portion formed by the valve shaft 5 and the inner surface of the circular hole 10 to a flow velocity u, separated on both sides of the valve shaft 5 and entrained in a vortex, and vibrating downstream of the valve shaft 5. A wake occurs. This wake oscillates at the emission frequency f of the Karman vortex, attenuates by viscosity as it goes downstream, and returns to a steady flow. The vibration f is detected by the vibration sensor 21, and the calculation / display unit 26 calculates and displays the flow rate Q. If necessary, integrate the integrated flow rate so that it can be displayed.

第2実施例を第2図乃至第4図を用いて説明する。第2
図において、第1図と同等部分は同一図面符号で示して
説明を省略する。第1図と異なる点は、ハンドル6の代
りに電動アクチュエータ30を設け、これに対応して導線
22の引き出し部を形成した点と、コンピュータ31を用い
て流量を積算し、積算流量に従ってボール・バタフライ
弁1を制御するようにした点とである。
A second embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 4. Second
In the figure, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and their explanations are omitted. The difference from FIG. 1 is that an electric actuator 30 is provided in place of the handle 6, and the conductor wire is correspondingly provided.
22 is the point where the drawing portion is formed and the point where the flow rate is integrated by using the computer 31 and the ball butterfly valve 1 is controlled according to the integrated flow rate.

電動アクチュエータ30は、詳細な構造説明を省略する
が、コンピュータ31からの信号により90度ずつ弁軸5を
一方へ回転させて開動作と閉動作とを行うようになって
いる。弁軸5が一定の方向へ回転するために導線22は第
3図に示すように、途中に電気的に接続し回転可能であ
る接続器を介在させられている。その接続器は振動セン
サ21に接続した導線22に接続され弁軸5に固定された摺
動子32と、摺動子32と常に接触し空間部19の内周面に固
定されコンピュータ31に接続した導線22に接続された金
属環33とで構成してある。これによって振動センサ21は
弁軸5が回転しても常にコンピュータ31に接続された状
態となる。
Although detailed description of the structure of the electric actuator 30 is omitted, the electric actuator 30 is configured to open and close by rotating the valve shaft 5 one by 90 degrees in response to a signal from the computer 31. In order for the valve shaft 5 to rotate in a fixed direction, the conductor 22 is provided with a connector which is electrically connected and rotatable in the middle, as shown in FIG. The connector is connected to the conductor 22 connected to the vibration sensor 21 and fixed to the valve shaft 5, and the slider 32 is constantly in contact with the slider 32 and fixed to the inner peripheral surface of the space 19 and connected to the computer 31. And the metal ring 33 connected to the conducting wire 22. As a result, the vibration sensor 21 is always connected to the computer 31 even if the valve shaft 5 rotates.

コンピュータ31は、振動センサ21からの信号により、前
記式(1)、(2)に従った演算による流量Qと、その
流量Qを積算した積算流量とが得られ、積算流量が予め
設定される設定値になると閉弁信号をアクチュエータ30
へ出力し、閉弁後の積算時間、手動入力、あるいはシー
ケンス制御等により開弁信号をアクチュエータ30へ出力
するようになっている。前記流量Q、積算流量は表示部
34に表示される。
The computer 31 obtains the flow rate Q calculated by the equations (1) and (2) and the integrated flow rate obtained by integrating the flow rate Q by the signal from the vibration sensor 21, and the integrated flow rate is set in advance. When the set value is reached, the valve closing signal is sent to the actuator 30.
The valve opening signal is output to the actuator 30 by the integrated time after valve closing, manual input, sequence control, or the like. The flow rate Q and integrated flow rate are displayed on the display
Displayed on 34.

この制御部35を設けた弁は、例えば第4図に示すような
フロー図に従って動作させることができる。すなわち、
コンピュータ31に設定流量をキー入力しておくと、振動
センサ21からの渦信号を受信して流量Q及び積算流量を
演算して表示部34に表示し、その積算流量が設定値を越
えると閉弁信号を出力してアクチュエータ30により弁軸
5を90度一方へ回転させて弁1を閉弁させる。閉弁後は
タイマー、手動、シーケンス制御部のいずれかによる開
弁信号が入力されるまで閉弁状態を維持し、開弁信号が
入力されると開弁信号を出力してアクチュエータ30によ
り弁軸5を前記と同じ方向へ90度回転させて最初の開弁
状態に戻り、以下同様な動作を繰返す。
The valve provided with the control unit 35 can be operated, for example, according to the flow chart shown in FIG. That is,
When the set flow rate is keyed in to the computer 31, the vortex signal from the vibration sensor 21 is received, the flow rate Q and the integrated flow rate are calculated and displayed on the display unit 34, and when the integrated flow rate exceeds the set value, it closes. A valve signal is output, and the actuator 30 rotates the valve shaft 5 to one side by 90 degrees to close the valve 1. After the valve is closed, the valve closed state is maintained until a valve open signal is input by any of the timer, manual, and sequence control units, and when the valve open signal is input, the valve open signal is output and the actuator 30 causes the valve shaft to move. 5 is rotated 90 degrees in the same direction as described above to return to the initial valve open state, and the same operation is repeated thereafter.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

この発明の流量計を具備する開閉弁は、ボール・バタフ
ライ弁に本来備わっている弁軸を渦発生体として用いる
ものであるから、弁軸に振動センサを設けるだけで元の
弁の機能を全く損なわないで流量計の機能を付加するこ
とができる。従って従来開閉弁と流量計との二つに別れ
た器具を設けていた流体管路には流量測定機能を有する
この開閉弁を一つ設けるだけでよいから、配管作業がそ
の分容易となる。そして配管の長さも短かくできるか
ら、蒸気配管の場合に熱損失低減の面で有利である。
Since the on-off valve equipped with the flow meter of the present invention uses the valve shaft originally provided in the ball and butterfly valve as the vortex generator, the function of the original valve can be completely achieved only by providing the vibration sensor on the valve shaft. The function of the flow meter can be added without impairing it. Therefore, since it is sufficient to provide only one on-off valve having a flow rate measuring function in the fluid conduit which has conventionally been provided with two separate devices, an on-off valve and a flow meter, the piping work becomes easier. Further, since the length of the pipe can be made short, it is advantageous in the case of steam pipe in terms of reducing heat loss.

また、この開閉弁の開閉駆動部を電気信号によって動作
するアクチュエータとしたときは、コンピュータを使用
し積算流量を算出して流体の供給量を制御するように弁
を開閉させることができるから、単純な構成の流体供給
量の自動制御装置が得られる。
Further, when the opening / closing drive unit of the opening / closing valve is an actuator that operates by an electric signal, the valve can be opened / closed so as to control the fluid supply amount by calculating the integrated flow rate using a computer. It is possible to obtain an automatic control device of fluid supply amount having various configurations.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の第1実施例を示す部分縦断側面図及
びブロック図、第2図はこの発明の第2実施例を示す部
分縦断側面図及びブロック図、第3図は第2図の部分拡
大斜視図、第4図は第2実施例の制御部のフロー図、第
5図は従来の弁と流量計の配管状態を示す配管図、第6
図は従来の蒸気供給装置の配管の1例を示す配管図であ
る。 1……ボール・バタフライ弁、2……本体、4……弁
体、5……弁軸(渦発生体)、6……ハンドル、21……
振動センサ、22……導線、26……演算・表示部、30……
アクチュエータ、31……コンピュータ。
1 is a partial vertical sectional side view and a block diagram showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partial vertical sectional side view and a block diagram showing a second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a partially enlarged perspective view, FIG. 4 is a flow chart of the control unit of the second embodiment, FIG. 5 is a piping diagram showing piping states of a conventional valve and a flow meter, and FIG.
FIG. 1 is a piping diagram showing an example of piping of a conventional steam supply device. 1 …… Ball butterfly valve, 2 …… Main body, 4 …… Valve element, 5 …… Valve shaft (vortex generator), 6 …… Handle, 21 ……
Vibration sensor, 22 ... Lead wire, 26 ... Calculation / display section, 30 ...
Actuator, 31 ... Computer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ボール・バタフライ弁の弁軸を渦発生体と
し、渦発生による振動を上記弁軸に設けた振動センサで
検知し、その検知した振動数に基いて算出される流速と
上記弁の開口面積とにより弁通過流量を測定するように
構成された流量計を具備する開閉弁。
1. A ball-and-butterfly valve having a valve shaft as a vortex generator, and vibration caused by the vortex is detected by a vibration sensor provided on the valve shaft, and the flow velocity calculated based on the detected frequency and the valve. An on-off valve comprising a flow meter configured to measure the flow rate through the valve according to the opening area of the valve.
JP1096055A 1989-04-14 1989-04-14 Open / close valve with flow meter Expired - Lifetime JPH06103199B2 (en)

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