JPH06331407A - 高粘性流体の流量測定方法 - Google Patents
高粘性流体の流量測定方法Info
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- JPH06331407A JPH06331407A JP11867493A JP11867493A JPH06331407A JP H06331407 A JPH06331407 A JP H06331407A JP 11867493 A JP11867493 A JP 11867493A JP 11867493 A JP11867493 A JP 11867493A JP H06331407 A JPH06331407 A JP H06331407A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 溶融プラスチック等の高粘性流体の実用的か
つ精密的な流量測定方法を得ること。 【構成】 背圧流によって流量の容積効率が変化する容
積形ポンプ或はこれに準じるスクリュポンプの回転数Ｎ
と、そのポンプの入口側圧力Ｐ1 及び出口側圧力Ｐ2 を
測定し、これらの測定値を使用し、下記式によってポン
プを通過する流体の流量Ｑを算定する。 Ｑ＝αＮ−β／μ・△Ｐ ここで、αは△Ｐ＝０の状態におけるポンプ１回転当り
の理論吐出量、Ｎはポンプの回転数、βは背圧流係数、
μは流体の平均見かけ粘度、△Ｐ＝Ｐ2 −Ｐ1。
つ精密的な流量測定方法を得ること。 【構成】 背圧流によって流量の容積効率が変化する容
積形ポンプ或はこれに準じるスクリュポンプの回転数Ｎ
と、そのポンプの入口側圧力Ｐ1 及び出口側圧力Ｐ2 を
測定し、これらの測定値を使用し、下記式によってポン
プを通過する流体の流量Ｑを算定する。 Ｑ＝αＮ−β／μ・△Ｐ ここで、αは△Ｐ＝０の状態におけるポンプ１回転当り
の理論吐出量、Ｎはポンプの回転数、βは背圧流係数、
μは流体の平均見かけ粘度、△Ｐ＝Ｐ2 −Ｐ1。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は溶融プラスチック等の高
粘性流体の流量測定方法に関する。
粘性流体の流量測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高粘性流体の流量Ｑは、一般に流路中に
設けられたノズルやダイ等の圧損すなわち上記ノズル等
の入口側圧力と出口側圧力との差圧△Ｐを測定し、次式
によって算定することが行なわれている。
設けられたノズルやダイ等の圧損すなわち上記ノズル等
の入口側圧力と出口側圧力との差圧△Ｐを測定し、次式
によって算定することが行なわれている。
【０００３】 Ｑ＝△Ｐ／μＫ （１） 但し、μ：流体の平均見かけ粘度 Ｋ：流路の抵抗係数
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の測定方法では、その測定感度係数λが低く、ノズル
の影響を受け易く無視できないくらいの測定誤差を生じ
る等の問題がある。
来の測定方法では、その測定感度係数λが低く、ノズル
の影響を受け易く無視できないくらいの測定誤差を生じ
る等の問題がある。
【０００５】すなわち、上記（１）式によれば、流量Ｑ
は流体の平均見かけ粘度に反比例し、差圧△Ｐに比例す
るが、上記見かけの粘度μは流体の分子量、組成、温
度、或はせん断速度によって絶えず変化し、この流体の
平均見かけ粘度の変動が最大のノイズとなる。また、直
接測定量となる差圧△Ｐも粘度に追従して変化する。し
たがって、上記流量測定系は例え流量Ｑが一定であって
もその流量が変化したものと見なされ、測定誤差が生じ
る。
は流体の平均見かけ粘度に反比例し、差圧△Ｐに比例す
るが、上記見かけの粘度μは流体の分子量、組成、温
度、或はせん断速度によって絶えず変化し、この流体の
平均見かけ粘度の変動が最大のノイズとなる。また、直
接測定量となる差圧△Ｐも粘度に追従して変化する。し
たがって、上記流量測定系は例え流量Ｑが一定であって
もその流量が変化したものと見なされ、測定誤差が生じ
る。
【０００６】また、上記従来の流量測定方法において
は、簡便な計器校正方法すなわち測定感度係数λの同定
方法がない等の問題がある。計器校正自体は、別の手段
を用いて流量Ｑとこの流量Ｑに対応する差圧△Ｐを測定
することによって行なうことができるが、手間と時間が
かかる。特に、前述のように、見かけ粘度μが流体の種
類やせん断速度によって異なるので、計器校正は運転条
件を変える度に実行しなければならない。このため上記
流量測定方法は必ずしも経済的でない。
は、簡便な計器校正方法すなわち測定感度係数λの同定
方法がない等の問題がある。計器校正自体は、別の手段
を用いて流量Ｑとこの流量Ｑに対応する差圧△Ｐを測定
することによって行なうことができるが、手間と時間が
かかる。特に、前述のように、見かけ粘度μが流体の種
類やせん断速度によって異なるので、計器校正は運転条
件を変える度に実行しなければならない。このため上記
流量測定方法は必ずしも経済的でない。
【０００７】本発明はこのような点に鑑み、溶融プラス
チック等の高粘性流体の実用的かつ精密な流量測定方
法、すなわちＳ／Ｎ比（Signal／Noise ）が高くしかも
計器校正を簡便に行なうことができる流量測定方法を得
ることを目的とする。
チック等の高粘性流体の実用的かつ精密な流量測定方
法、すなわちＳ／Ｎ比（Signal／Noise ）が高くしかも
計器校正を簡便に行なうことができる流量測定方法を得
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本願第１の発明は、背圧
流によって流量の容積効率が変化する容積形ポンプ或は
これに準じるスクリュポンプの回転数Ｎと、そのポンプ
の入口側圧力Ｐ1 及び出口側圧力Ｐ2 を測定し、これら
の測定値を使用し、下記式によってポンプを通過する流
体の流量Ｑを算定することを特徴とする。
流によって流量の容積効率が変化する容積形ポンプ或は
これに準じるスクリュポンプの回転数Ｎと、そのポンプ
の入口側圧力Ｐ1 及び出口側圧力Ｐ2 を測定し、これら
の測定値を使用し、下記式によってポンプを通過する流
体の流量Ｑを算定することを特徴とする。
【０００９】Ｑ＝αＮ−β／μ・△Ｐ 但し、α：△Ｐ＝０の状態におけるポンプ１回転当りの
理論吐出量（ｃｍ3 ） Ｎ：ポンプの回転数 β：背圧流係数（ｃｍ3 ） μ：流体の平均見かけ粘度（ｋｇｆ−ｓ／ｃｍ2 ） △Ｐ＝Ｐ2 −Ｐ1 （ｋｇｆ／ｃｍ2 ） また、第２の発明は、上記流量の演算式に於けるパラメ
ータαを前記ポンプの設計時の仕様値又は△Ｐ＝０等の
所定条件下での実測値とし、パラメータβ／μを次式に
よって算定することを特徴とする。
理論吐出量（ｃｍ3 ） Ｎ：ポンプの回転数 β：背圧流係数（ｃｍ3 ） μ：流体の平均見かけ粘度（ｋｇｆ−ｓ／ｃｍ2 ） △Ｐ＝Ｐ2 −Ｐ1 （ｋｇｆ／ｃｍ2 ） また、第２の発明は、上記流量の演算式に於けるパラメ
ータαを前記ポンプの設計時の仕様値又は△Ｐ＝０等の
所定条件下での実測値とし、パラメータβ／μを次式に
よって算定することを特徴とする。
【００１０】β／μ＝−１／α・（△Ｐａ−△Ｐｂ）／
（Ｎａ−Ｎｂ） 但し、△Ｐａ：ポンプ回転数Ｎａ時におけるポンプ出口
側圧力と入口側圧力との差圧 △Ｐｂ：ポンプ回転数Ｎｂ時におけるポンプ出口側圧力
と入口側圧力との差圧。
（Ｎａ−Ｎｂ） 但し、△Ｐａ：ポンプ回転数Ｎａ時におけるポンプ出口
側圧力と入口側圧力との差圧 △Ｐｂ：ポンプ回転数Ｎｂ時におけるポンプ出口側圧力
と入口側圧力との差圧。
【００１１】
【作用】α，β／μが既知であれば直接即定量Ｎ，△Ｐ
から演算によって流量Ｑを容易に測定することができ、
しかも測定感度係数が桁違いに大きく、高精度の測定が
可能である。また、パラメータβ／μを−１／α・（△
Ｐａ−△Ｐｂ）／（Ｎａ−Ｎｂ）によって演算するの
で、Ｑ一定のままポンプ速度をわずかに変えてポンプ入
口側圧力と出口側圧力の差圧を測定し、これらの数値を
演算装置にインプットさせるだけで、きわめて容易に計
器の校正を行なうことができる。
から演算によって流量Ｑを容易に測定することができ、
しかも測定感度係数が桁違いに大きく、高精度の測定が
可能である。また、パラメータβ／μを−１／α・（△
Ｐａ−△Ｐｂ）／（Ｎａ−Ｎｂ）によって演算するの
で、Ｑ一定のままポンプ速度をわずかに変えてポンプ入
口側圧力と出口側圧力の差圧を測定し、これらの数値を
演算装置にインプットさせるだけで、きわめて容易に計
器の校正を行なうことができる。
【００１２】
【実施例】図１は、本発明が適用される復合押出装置の
概略構成を示すブロック図であり、２軸混練押出機１，
ギヤポンプ２，フィルタ３及びダイ４が順次配列されて
いる。この種装置においは、生産量或は生産物の厚さ等
を長時間にわたって安定させるために、２軸混練押出機
１に供給される原料の供給量変化すなわちフィーダの特
性変化を検出し補正する必要がある。
概略構成を示すブロック図であり、２軸混練押出機１，
ギヤポンプ２，フィルタ３及びダイ４が順次配列されて
いる。この種装置においは、生産量或は生産物の厚さ等
を長時間にわたって安定させるために、２軸混練押出機
１に供給される原料の供給量変化すなわちフィーダの特
性変化を検出し補正する必要がある。
【００１３】そこで、本発明は上記ギヤポンプ前後の差
圧△Ｐによってフィーダ供給量の変化を精密に検知する
ようにしたものである。すなわち、△Ｐ＝０の状態にお
けるポンプ１回転当りの理論吐出量をα，ポンプの回転
数をＮ，ポンプの背圧流係数をβ，流体の平均見かけ粘
度をμ，ポンプの入口側圧力をＰ1 ，出口側圧力を
Ｐ2 ，その差圧を△Ｐ，ポンプの流量をＱとした場合、
ギヤポンプの特性は Ｑ＝αＮ−β／μ・（Ｐ2 −Ｐ1 ）＝αＮ−β／μ・△Ｐ （２） で表わすことができる。
圧△Ｐによってフィーダ供給量の変化を精密に検知する
ようにしたものである。すなわち、△Ｐ＝０の状態にお
けるポンプ１回転当りの理論吐出量をα，ポンプの回転
数をＮ，ポンプの背圧流係数をβ，流体の平均見かけ粘
度をμ，ポンプの入口側圧力をＰ1 ，出口側圧力を
Ｐ2 ，その差圧を△Ｐ，ポンプの流量をＱとした場合、
ギヤポンプの特性は Ｑ＝αＮ−β／μ・（Ｐ2 −Ｐ1 ）＝αＮ−β／μ・△Ｐ （２） で表わすことができる。
【００１４】したがって、α，β／μが既知であれば、
直接計測量Ｎ，△Ｐから演算によって流量を測定するこ
とができる。
直接計測量Ｎ，△Ｐから演算によって流量を測定するこ
とができる。
【００１５】ところで、上記（２）式の特性は図２に示
すように等価モデル図によって表わすことができる。こ
の等価モデル図によれば、バイパスを流れる流量Ｑ2 は
全体の流量Ｑに比べ非常に小さく、また流量Ｑの変動量
δＱは全てバイパス側に流されると考えられる。すなち
わ、Ｑ2 ／Ｑは一般に１〜５％、多くても１〜１５（容
積効率９９〜８５％）である。そして、上述のように流
量Ｑの変動量δＱが全てバイパス側に流されることか
ら、バイパスの流動変動率δＱ／Ｑ2 は非常に大きな値
となる。例えば、Ｑ2 ／Ｑ＝２％（容積効率９８％）で
δＱ／Ｑ＝２％なら、δＱ／Ｑ2 は１００％にも達す
る。したがって、わずかの流量変化δＱによってギヤポ
ンプ前後の差圧量δ（△Ｐ）が大きな値を示すことによ
り、上記流量計測方法によれば非常に感度の良い軽量計
測が可能となる。
すように等価モデル図によって表わすことができる。こ
の等価モデル図によれば、バイパスを流れる流量Ｑ2 は
全体の流量Ｑに比べ非常に小さく、また流量Ｑの変動量
δＱは全てバイパス側に流されると考えられる。すなち
わ、Ｑ2 ／Ｑは一般に１〜５％、多くても１〜１５（容
積効率９９〜８５％）である。そして、上述のように流
量Ｑの変動量δＱが全てバイパス側に流されることか
ら、バイパスの流動変動率δＱ／Ｑ2 は非常に大きな値
となる。例えば、Ｑ2 ／Ｑ＝２％（容積効率９８％）で
δＱ／Ｑ＝２％なら、δＱ／Ｑ2 は１００％にも達す
る。したがって、わずかの流量変化δＱによってギヤポ
ンプ前後の差圧量δ（△Ｐ）が大きな値を示すことによ
り、上記流量計測方法によれば非常に感度の良い軽量計
測が可能となる。
【００１６】一方、前記（２）式から △Ｐ＝β／μ・（αＮ−Ｑ） （３） そこで、測定感度係数をλとすると、（３）式から
【００１７】
【数１】 が得られる。したがって、前記ギヤポンプの特性式を測
定感度係数の関数として表すために、式（２）にλ＝−
μ／βを代入すれば、 Ｑ＝αＮ＋１／λ・△Ｐ （５） となる。しかして、Ｎ及び△ＰからＱを測定（算定）す
るためには、２つの未知数α，λを精度良く同定する必
要がある。
定感度係数の関数として表すために、式（２）にλ＝−
μ／βを代入すれば、 Ｑ＝αＮ＋１／λ・△Ｐ （５） となる。しかして、Ｎ及び△ＰからＱを測定（算定）す
るためには、２つの未知数α，λを精度良く同定する必
要がある。
【００１８】そこで、上記αはギヤポンプ固有の定数で
あり、数値も大きいので、メーカの仕様書の数値をその
まま設定してよい。一方、背圧流係数βの値は、αに比
べ非常に小さく、歯車とケーシング間の隙間によってば
らつき易い。またλは、流体粘度によって異なるので運
転条件を変える度に、精度良く同定しなければならな
い。
あり、数値も大きいので、メーカの仕様書の数値をその
まま設定してよい。一方、背圧流係数βの値は、αに比
べ非常に小さく、歯車とケーシング間の隙間によってば
らつき易い。またλは、流体粘度によって異なるので運
転条件を変える度に、精度良く同定しなければならな
い。
【００１９】このようなことから本発明においては、Ｑ
一定のまま、異なる２つの回転数Ｎａ，Ｎｂに対応する
差圧△Ｐａ，△Ｐｂを測定する。すなわち、 Ｑ＝αＮａ＋１／λ・△Ｐａ （６） Ｑ＝λＮｂ＋１／λ・△Ｐｂ （７） 上記（６）式、（７）式からλを求めると、 λ＝−１／λ・（△Ｐａ−△Ｐｂ）／（Ｎａ−Ｎｂ） （８） となり、上記（８）式によってλ＝−μ／βを演算で
き、このλを前記流量測定に利用できる。したがって、
Ｑ一定のまま、ギヤポンプ速度をわずかに変えポンプの
入口側及び出口側圧力の差圧を検出し、それらの値によ
って、（８）式によりλを演算するだけで簡単に計器校
正を行なうことができる。上記計器校正のフローチャー
トを図３に示す。
一定のまま、異なる２つの回転数Ｎａ，Ｎｂに対応する
差圧△Ｐａ，△Ｐｂを測定する。すなわち、 Ｑ＝αＮａ＋１／λ・△Ｐａ （６） Ｑ＝λＮｂ＋１／λ・△Ｐｂ （７） 上記（６）式、（７）式からλを求めると、 λ＝−１／λ・（△Ｐａ−△Ｐｂ）／（Ｎａ−Ｎｂ） （８） となり、上記（８）式によってλ＝−μ／βを演算で
き、このλを前記流量測定に利用できる。したがって、
Ｑ一定のまま、ギヤポンプ速度をわずかに変えポンプの
入口側及び出口側圧力の差圧を検出し、それらの値によ
って、（８）式によりλを演算するだけで簡単に計器校
正を行なうことができる。上記計器校正のフローチャー
トを図３に示す。
【００２０】次に、非晶性ポリエステル樹脂の押出成形
加工に関する実験結果を示す。この場合、図１に示す装
置校正例と同じものを使用した。なお、使用した非晶性
ポリエステル樹脂の溶融比重γｍは１．１５，みかけ粘
度は約１５００poise であり、ギヤポンプの理論吐出量
αは、α＝２９７，３２８ｃｍ3 であった。
加工に関する実験結果を示す。この場合、図１に示す装
置校正例と同じものを使用した。なお、使用した非晶性
ポリエステル樹脂の溶融比重γｍは１．１５，みかけ粘
度は約１５００poise であり、ギヤポンプの理論吐出量
αは、α＝２９７，３２８ｃｍ3 であった。
【００２１】そこで、フイーダ供給量（流量）Ｑ＝１２
８ｋｇ／Ｈの時、ギヤポンプの回転数Ｎａ＝６．４２ｒ
ｐｍ，Ｎｂ＝６．５２ｒｐｍとし、それぞれに対応する
ギヤポンプ前後の差△Ｐを測定した。そして、その測定
値は△Ｐａ＝２１．９ｋｇｆ／ｃｍ2 ，△Ｐｂ＝３４．
１ｋｇｆ／ｃｍ2 であった。これらの値を式（８）に適
用し、λ＝−２４．６ｋｇｆ−ｓ／ｃｍを得た。これ
ら、流量Ｑの計算式が次のように設定された。
８ｋｇ／Ｈの時、ギヤポンプの回転数Ｎａ＝６．４２ｒ
ｐｍ，Ｎｂ＝６．５２ｒｐｍとし、それぞれに対応する
ギヤポンプ前後の差△Ｐを測定した。そして、その測定
値は△Ｐａ＝２１．９ｋｇｆ／ｃｍ2 ，△Ｐｂ＝３４．
１ｋｇｆ／ｃｍ2 であった。これらの値を式（８）に適
用し、λ＝−２４．６ｋｇｆ−ｓ／ｃｍを得た。これ
ら、流量Ｑの計算式が次のように設定された。
【００２２】 Ｑ＝２９７．３２８Ｎ−△Ｐ／２４．６ （９） これと同一条件のシミュレーションデータを図４に示
す。そこで、フイーダ供給量をステップ状に１％増や
し、本発明による方法によって流量を測定した。結果は
次のとおりである。
す。そこで、フイーダ供給量をステップ状に１％増や
し、本発明による方法によって流量を測定した。結果は
次のとおりである。
【００２３】すなわち、ギヤポンプ前後の差圧は流量が
１２８ｋｇ／Ｈの時は、△Ｐａ＝１７ｋｇｆ／ｃｍ2 で
あったが、流量増加後の１２９．２８ｋｇ／Ｈの時（平
衡状態）は△Ｐｂ＝９．５ｋｇｆ／ｃｍ2 に変化した。
１２８ｋｇ／Ｈの時は、△Ｐａ＝１７ｋｇｆ／ｃｍ2 で
あったが、流量増加後の１２９．２８ｋｇ／Ｈの時（平
衡状態）は△Ｐｂ＝９．５ｋｇｆ／ｃｍ2 に変化した。
【００２４】このシミュレーションデータ及び実際によ
る試験データを図５及び図６に示す。そこで、△Ｐｂを
式（９）に適用した結果、Ｑｂ＝１３０．７ｋｇ／Ｈを
得た。したがって、測定誤差は０．６％であった。
る試験データを図５及び図６に示す。そこで、△Ｐｂを
式（９）に適用した結果、Ｑｂ＝１３０．７ｋｇ／Ｈを
得た。したがって、測定誤差は０．６％であった。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明においては
容積形ポンプ内をながれる高粘性流体の流量を、Ｑ＝α
Ｎ−β／μ・△Ｐによって算定するようにしたので、高
精度でもってその測定を行なうことができ、しかも計器
校正を簡便に行なうことができる。
容積形ポンプ内をながれる高粘性流体の流量を、Ｑ＝α
Ｎ−β／μ・△Ｐによって算定するようにしたので、高
精度でもってその測定を行なうことができ、しかも計器
校正を簡便に行なうことができる。
【図１】本発明が適用される復合押出装置の概略構成を
示すブロック図。
示すブロック図。
【図２】ギヤポンプの特性を表わす等価モデル図。
【図３】計器校正のフローチャート。
【図４】計器校正のシミュレーションデータを示す図。
【図５】流量変化の測定のシミュレーションデータを示
す図。
す図。
【図６】同上試験データを示す図。
Claims (2)
- 【請求項１】背圧流によって流量の容積効率が変化する
容積形ポンプ或はこれに準じるスクリュポンプの回転数
Ｎと、そのポンプの入口側圧力Ｐ1 及び出口側圧力Ｐ2
を測定し、これらの測定値を使用し、下記式によってポ
ンプを通過する流体の流量Ｑを算定することを特徴とす
る高粘性流体の流量測定方法。 Ｑ＝αＮ−β／μ・△Ｐ 但し、α：△Ｐ＝０の状態におけるポンプ１回転当りの
理論吐出量（ｃｍ3 ） Ｎ：ポンプの回転数 β：背圧流係数（ｃｍ3 ） μ：流体の平均見かけ粘度（ｋｇｆ−ｓ／ｃｍ2 ） △Ｐ＝Ｐ2 −Ｐ1 （ｋｇｆ／ｃｍ2 ） - 【請求項２】上記流量の演算式に於けるパラメータαを
前記ポンプの設計時の仕様値又は△Ｐ＝０等の所定条件
下での実測値とし、パラメータβ／μを次式によって算
定することを特徴とする、請求項１記載の高粘性流体の
流量測定方法。 β／μ＝−１／α・（△Ｐａ−△Ｐｂ）／（Ｎａ−Ｎ
ｂ） 但し、△Ｐａ：ポンプ回転数Ｎａ時におけるポンプ出口
側圧力と入口側圧力との差圧 △Ｐｂ：ポンプ回転数Ｎｂ時におけるポンプ出口側圧力
と入口側圧力との差圧。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11867493A JP3236407B2 (ja) | 1993-05-20 | 1993-05-20 | 高粘性流体の流量測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11867493A JP3236407B2 (ja) | 1993-05-20 | 1993-05-20 | 高粘性流体の流量測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06331407A true JPH06331407A (ja) | 1994-12-02 |
| JP3236407B2 JP3236407B2 (ja) | 2001-12-10 |
Family
ID=14742403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11867493A Expired - Fee Related JP3236407B2 (ja) | 1993-05-20 | 1993-05-20 | 高粘性流体の流量測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3236407B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102160408B1 (ko) * | 2019-04-15 | 2020-10-05 | 한국생산기술연구원 | 차압조절 및 유량적산 기능을 갖는 용적식 수차 |
-
1993
- 1993-05-20 JP JP11867493A patent/JP3236407B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102160408B1 (ko) * | 2019-04-15 | 2020-10-05 | 한국생산기술연구원 | 차압조절 및 유량적산 기능을 갖는 용적식 수차 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3236407B2 (ja) | 2001-12-10 |
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