JPH08136312A - Vibration-type measuring instrument - Google Patents

Vibration-type measuring instrument

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Publication number
JPH08136312A
JPH08136312A JP27686394A JP27686394A JPH08136312A JP H08136312 A JPH08136312 A JP H08136312A JP 27686394 A JP27686394 A JP 27686394A JP 27686394 A JP27686394 A JP 27686394A JP H08136312 A JPH08136312 A JP H08136312A
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JP
Japan
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vibration
measuring
support mechanism
pipe
measuring instrument
Prior art date
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Pending
Application number
JP27686394A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hironobu Yao
博信 矢尾
Osamu Kashimura
修 鹿志村
Yukihiro Takano
幸裕 高野
Susumu Murata
進 村田
Michihiko Tsuruoka
亨彦 鶴岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Publication of JPH08136312A publication Critical patent/JPH08136312A/en
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Abstract

PURPOSE: To obtain a high vibration Q by fully utilizing the advantages of a straight pipe and at the same time preventing vibration energy from being leaked externally. CONSTITUTION: In a vibration-type measuring instrument for measuring the mass flow rate or density of fluid consisting of support mechanisms (3a, 3b, and 4) for supporting a measurement pipe 2, a vibration generator 5 for vibrating the measurement pipe 2, vibration sensors 6a and 6b for detecting the vibration of the measurement pipe 2, an entrance conduit 7a for leading measurement fluid to the measurement pipe 2, an exit conduit 7b for leading the measurement fluid from the measurement pipe 2, and a housing 8 for including the elements, the stiffness of the support mechanisms and additional masses 11a-11d are adjusted and the node of vibration is formed in the support mechanisms, thus preventing vibration energy from being leaked externally and obtaining a high vibration Q.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、加振される少なくと
も1本の直管状測定管内を流れる流体の質量流量に基づ
き発生するコリオリ力を利用して質量流量を測定する質
量流量計、または測定管内の流体の密度変化に応じて変
わる測定管の共振周波数の変化から測定管内の流体の密
度を測定する振動式の密度計、若しくはこれら双方の機
能を有する振動型測定器、特に直管状測定管を支持する
支持機構のハウジングに対する結合方法を改良した振動
型測定器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mass flow meter for measuring a mass flow rate by utilizing a Coriolis force generated based on a mass flow rate of a fluid flowing in at least one straight tubular measuring pipe to be vibrated, or a measurement. A vibrating densimeter that measures the density of the fluid in the measuring tube from the change in the resonance frequency of the measuring tube that changes according to the change in the density of the fluid in the tube, or a vibrating measuring instrument having both functions, especially a straight tube The present invention relates to a vibration type measuring instrument having an improved method of connecting a support mechanism for supporting a housing to a housing.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から良く知られているように、コリ
オリ式質量流量計は振動する測定管の中を流れる流体の
質量流量に比例して発生するコリオリ力に基づいて流体
の質量流量を測定する直接測定型の質量流量計であるた
め、質量流量の高精度な測定が可能である。また、測定
の安定化や測定管駆動エネルギーの低減化のため、通常
は測定管をその共振周波数で駆動する。したがって、そ
の共振周波数の変化により測定管内流体の密度を同時に
測定することができる。すなわち、流体の質量流量と密
度とを同一の検出器により同時に測定できる、多重機能
を持つ振動型測定器を得ることが可能となる。
As is well known in the prior art, a Coriolis mass flowmeter measures the mass flow rate of a fluid based on the Coriolis force generated in proportion to the mass flow rate of the fluid flowing in an oscillating measuring tube. Since it is a direct measurement type mass flow meter, the mass flow rate can be measured with high accuracy. Further, in order to stabilize the measurement and reduce the driving energy of the measuring tube, the measuring tube is usually driven at its resonance frequency. Therefore, the density of the fluid in the measuring pipe can be simultaneously measured by the change of the resonance frequency. That is, it becomes possible to obtain a vibration type measuring device having multiple functions, which can simultaneously measure the mass flow rate and the density of a fluid with the same detector.

【0003】この種の振動型測定器としては、大別して
U字型またはS字型等の曲線状の測定管を持つものと、
直管状の測定管を持つものとがある。また、振動する測
定管を2本とし、測定流体を分流して2本の測定管に導
いたり、あるいは2本の測定管を連続的に接続する構成
として、その2本の測定管を共振させる構造にしたも
の、さらには測定管を1本にしたものなどもある。
Vibration-type measuring instruments of this type are roughly classified into those having a U-shaped or S-shaped curved measuring tube,
Some have a straight measuring tube. Further, the number of vibrating measuring tubes is two, and the measuring fluid is branched and guided to the two measuring tubes, or the two measuring tubes are continuously connected to resonate the two measuring tubes. There are those with a structure and those with a single measuring tube.

【0004】測定管を直管状にしたもの、換言すれば振
動型測定器全体の構成として流体の流入部と流出部とを
含めた測定器内の測定流体流路が1本の直管状に構成さ
れるものは流体抵抗が小さく、即ち圧力損失を小さくで
き、また、検出部内部に液溜まりがなく、測定管内の洗
浄も容易である。さらに、曲管状の測定管や複数の測定
管を持つ構成に比べて構造の簡単化、すなわち製作コス
トが低減するなどのメリットを有している反面、以下の
ようなデメリットがある。
A straight tube-shaped measuring tube, in other words, the vibration-type measuring apparatus as a whole has a measuring fluid flow path in the measuring instrument including a fluid inflow portion and an outflow portion which is one straight tubular shape. The fluid resistance is small, that is, the pressure loss can be reduced, and there is no liquid pool inside the detection part, and the inside of the measuring tube can be easily cleaned. Further, in comparison with the curved tubular measuring tube or the configuration having a plurality of measuring tubes, the structure is simplified, that is, the manufacturing cost is reduced, but on the other hand, there are the following disadvantages.

【0005】1)測定管の振動エネルギーが、測定管の
固定部を介して外部へ漏れるため高い振動のQが得られ
ない。その結果、振動周波数が不安定となり、例えば流
量計として使用する場合、零点が不安定になる。 2)測定管と測定管を支持する支持機構間の相対振動を
検出するため、外部振動の影響を受け易い。このため、
従来から様々な工夫がなされている。
1) Since the vibration energy of the measuring pipe leaks to the outside through the fixed portion of the measuring pipe, a high Q of vibration cannot be obtained. As a result, the vibration frequency becomes unstable, and when used as a flow meter, for example, the zero point becomes unstable. 2) Since the relative vibration between the measuring pipe and the support mechanism that supports the measuring pipe is detected, it is easily affected by external vibration. For this reason,
Various innovations have been made in the past.

【0006】1本の測定管のメリットを生かしつつ測定
管の振動特性を確保をするため、例えば米国特許第4,
823,614号明細書(第1従来例)では、1本の直
管状測定管を剛性の十分に高い支持機構を用いてリジッ
ドに固定している。このように構成することで、測定管
の支持部の変位は小さくなり、いわゆる振動の節の状態
に近づくため、振動のQが比較的高い振動系を構成する
ことができる。
In order to ensure the vibration characteristics of the measuring pipe while making the most of the merit of one measuring pipe, for example, US Pat.
In the specification of No. 823,614 (first conventional example), one straight tubular measuring tube is rigidly fixed by using a supporting mechanism having sufficiently high rigidity. With this configuration, the displacement of the support portion of the measuring tube becomes small, and the state approaches a so-called vibration node state, so that a vibration system having a relatively high Q of vibration can be configured.

【0007】しかしながら、現実に使用する場合を考え
ると、支持機構の剛性を上げるにも重量や大きさに限界
がある。つまり、振動の節に近づくだけで理想的な振動
の節を形成することができず、その結果、振動エネルギ
ーの漏れが存在することになる。なお、このような構成
で、比較的短い配管材により、つまり比較的固く(リジ
ッドに)外部配管などにフランジ等を用いて接続する
と、振動エネルギーの損失が大きくなって振動のQが低
下し、安定な振動が得られなくなることが、実験により
確認されている。
However, considering practical use, there is a limit in weight and size in increasing the rigidity of the support mechanism. In other words, it is not possible to form an ideal vibration node just by approaching the vibration node, and as a result, there is a leakage of vibration energy. In addition, with such a structure, when connecting with a relatively short pipe material, that is, with a relatively rigid (rigid) external pipe using a flange or the like, the loss of vibration energy increases and the Q of vibration decreases, It has been confirmed by experiments that stable vibration cannot be obtained.

【0008】上記第1従来例に対する改良策として、例
えば特開平3−41319号公報(第2従来例)に示す
ものがある。この例では共振体を別に設け、振動エネル
ギーを外部に漏れ難くするような工夫をしている。しか
し、このような構造としても、大きく2つの問題があ
る。1つは、測定管内の流体の密度は常に一定ではなく
変化すること、または全く異なる密度を持つ流体の計測
を行なう場合もあるため、測定流体を含めた測定管の共
振周波数は変化する。ところが、共振体内部には測定流
体を導かないため、測定流体による共振周波数の変化は
ない。このため、測定管と共振体の共振状態が一定に保
たれず、特性が安定しないという点である。
As an improvement measure for the first conventional example, there is, for example, one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-41319 (second conventional example). In this example, a resonator is separately provided to prevent vibration energy from leaking to the outside. However, even with such a structure, there are two major problems. One is that the density of the fluid in the measuring tube is not always constant and changes, or the fluid having a completely different density may be measured, so that the resonance frequency of the measuring tube including the measuring fluid changes. However, since the measurement fluid is not introduced into the resonator, the measurement fluid does not change the resonance frequency. Therefore, the resonance state of the measuring tube and the resonator is not kept constant, and the characteristics are not stable.

【0009】第2は、測定管を1本にして構造の簡単化
を図っているにも関わらず、共振体を設けることで、複
数の測定管を有する場合と同じように構造が複雑化し、
製作コストを低減できなくなるという点である。このよ
うな、問題に対処するものとして、特開昭58−178
217号公報(第3従来例),米国特許第5,287,
754号明細書(第4従来例)などが提案されている。
Secondly, despite the fact that the structure is simplified by using only one measuring tube, by providing a resonator, the structure becomes complicated as in the case of having a plurality of measuring tubes.
The point is that manufacturing costs cannot be reduced. As a means for dealing with such a problem, Japanese Patent Laid-Open No. 58-178
No. 217 (third conventional example), US Pat. No. 5,287,
No. 754 specification (fourth conventional example) is proposed.

【0010】第3従来例では、測定管はその両端部で内
部ベースに固く結合され、内部ベースは、ゴム等で作ら
れたO−リングで両端を柔らかく支持したフレキシブル
な継ぎ手を通して、入口部と出口部で外部管路と結合さ
れた外側ベースに結合されている。このような構造とす
ることで外側ベースと内部ベースを振動的に分離し、測
定管の振動エネルギーが漏れないようにするとともに、
外部配管からの外乱の進入を防止している。したがっ
て、振動のQが高い振動系を実現でき、かつ外乱の影響
を受け難い特性を持たせるようにしている。
In the third conventional example, the measuring tube is firmly connected to the inner base at both ends thereof, and the inner base is connected to the inlet through a flexible joint whose both ends are softly supported by O-rings made of rubber or the like. It is connected at the outlet to an outer base which is connected to the external conduit. With such a structure, the outer base and the inner base are vibrationally separated to prevent the vibration energy of the measuring tube from leaking, and
Disturbances are prevented from entering through external piping. Therefore, it is possible to realize a vibration system having a high Q of vibration and to have characteristics that are not easily affected by disturbance.

【0011】上記第3従来例では、O−リングのような
有機物を用いて柔らかく支持しているので、材料の弾性
や粘性が経時変化し易く、長期にわたって特性を保証す
るのは困難である。また、第3従来例では、内部ベース
と外側ベースを柔らかく支持しているので、輸送中など
において衝撃的な外力が加わると、継ぎ手に強い力が加
わって継ぎ手やO−リングが変形を起こすため、内部ベ
ースをO−リングで外側ベースに支持するようにしてい
るわけである。しかし、この場合も上述の理由と同様
に、弾性体の特性が経時的に変化して硬化すると、今度
は外部振動が伝わり易くなってしまうという問題が発生
する。
In the third conventional example, since the organic material such as the O-ring is used to support it softly, the elasticity and viscosity of the material easily change with time, and it is difficult to guarantee the characteristics for a long time. In addition, in the third conventional example, since the inner base and the outer base are softly supported, if a shocking external force is applied during transportation, a strong force is applied to the joint and the joint and the O-ring are deformed. , The inner base is supported on the outer base by an O-ring. However, also in this case, similarly to the above-mentioned reason, when the characteristics of the elastic body change with time and harden, external vibration is likely to be transmitted this time.

【0012】第3従来例を改良したのが第4従来例で、
ここでは測定管が直管ではないが、直管の場合にも適用
可能なものである。すなわち、ここでは測定流体を流す
コリオリ導管を第3従来例と同じく、それより共振周波
数の高い支持機構で測定管の両端を固定するとともに、
この支持機構を金属性の入口導管と出口導管でハウジン
グに直接接続して支持する構成となっている。そして、
支持機構および入口導管,出口導管からなる検出部の共
振周波数を、支持機構の共振周波数よりも十分小さくす
る、すなわち支持機構を柔らかく支持するようにしてい
る。
The fourth conventional example is an improvement of the third conventional example.
Although the measuring pipe is not a straight pipe here, it is also applicable to the case of a straight pipe. That is, here, the Coriolis conduit for flowing the measurement fluid is fixed at both ends of the measurement tube by a support mechanism having a higher resonance frequency than that of the third conventional example.
The support mechanism is configured to be directly connected to and supported by the housing through a metallic inlet conduit and outlet conduit. And
The resonance frequency of the detection unit including the support mechanism and the inlet conduit and the outlet conduit is made sufficiently smaller than the resonance frequency of the support mechanism, that is, the support mechanism is supported softly.

【0013】このようにすることにより、その弾性的特
性の経時変化を殆ど無視することができ、長期間にわた
って安定な特性を保証できる利点がある一方で、前記O
−リング等のゴム材料独特の減衰作用がないので、上記
検出部の共振周波数に近い外乱が作用すると共振を生
じ、入口導管や出口導管が破損するおそれがある。この
ため、第3従来例で内部ベースを外側ベース上に支持す
るO−リングと同様に、支持および支えバネで支持機構
を支持する例が示されているものの、これを含めた振動
系の共振周波数と等しい周波数の外乱が作用すればやは
り共振を起こし、入口導管や出口導管に加わる応力が問
題となる。
By doing so, changes over time in its elastic properties can be almost ignored, and while there is the advantage that stable properties can be guaranteed over a long period of time, the above-mentioned O
-Because there is no damping action peculiar to rubber materials such as rings, resonance may occur when disturbance near the resonance frequency of the detection section acts, causing damage to the inlet conduit and the outlet conduit. Therefore, although the third conventional example shows an example in which the supporting mechanism is supported by the supporting and supporting springs like the O-ring that supports the inner base on the outer base, resonance of the vibration system including this is shown. When a disturbance having a frequency equal to the frequency acts, resonance also occurs, and the stress applied to the inlet conduit and the outlet conduit becomes a problem.

【0014】特に、この種の流量計が設置される配管系
では200Hz以下の低周波が支配的(必要ならば、例
えば「横河技報」Vol.34,No.1,1990,
pp49〜52参照)であるため、上記のように何らの
減衰要素も持たせずに、低い共振周波数を持たせる構成
には、問題があることが分かる。
Particularly, in a piping system in which this type of flow meter is installed, a low frequency of 200 Hz or less is dominant (if necessary, for example, "Yokogawa Technical Report", Vol. 34, No. 1, 1990,
pp49-52), it can be seen that there is a problem in the configuration in which a low resonance frequency is provided without providing any damping element as described above.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】以上、詳述したことか
らも明らかなように、この発明の課題は直管式の長所で
ある低圧損,洗浄容易性および単純構造を生かしつつ
も、測定管の振動エネルギーが漏れないようにし、振動
のQが高い振動系を実現することで高い周波数安定性と
それ自身のフィルタ効果により外乱の影響を防止し、低
周波の外乱や輸送中の衝撃にともなう大きな変位を無く
して、入口導管,出口導管の破損を防止できる、信頼性
の高い振動型測定器を提供することにある。
As is apparent from the above-mentioned detailed description, the object of the present invention is to make use of the advantages of the straight pipe type, such as low pressure loss, easiness of cleaning, and simple structure, while at the same time measuring pipe. By preventing the vibration energy from leaking and realizing a vibration system with a high Q of vibration, the influence of disturbance is prevented by the high frequency stability and its own filter effect, and it is possible to avoid low-frequency disturbance and shock during transportation. It is an object of the present invention to provide a highly reliable vibration measuring instrument capable of preventing damage to the inlet conduit and the outlet conduit by eliminating large displacement.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、請求項1の発明では、加振される少なくとも1
本の直管状測定管内を流れる流体の質量流量または密度
の少なくとも一方の測定が可能な振動型測定器におい
て、前記測定管を支持する支持機構と、測定管を加振す
る振動発生器と、測定管の振動を検出する少なくとも1
つの振動センサと、測定流体を測定管に導く入口導管
と、測定流体を測定管から導出する出口導管と、前記各
要素を内包するハウジングと、前記振動の節点位置を前
記支持機構内に形成する節点形成手段とを設け、この節
点位置で前記支持機構を結合部材を介して前記ハウジン
グに固定または支持することを特徴としている。
In order to solve such a problem, in the invention of claim 1, at least one vibration is applied.
In a vibration type measuring instrument capable of measuring at least one of a mass flow rate and a density of a fluid flowing in a straight tubular measuring tube of a book, a supporting mechanism for supporting the measuring tube, a vibration generator for exciting the measuring tube, and a measurement At least 1 to detect tube vibration
Two vibration sensors, an inlet conduit for guiding the measuring fluid to the measuring pipe, an outlet conduit for guiding the measuring fluid from the measuring pipe, a housing containing each of the elements, and a nodal position of the vibration are formed in the support mechanism. Nodal point forming means is provided, and the support mechanism is fixed or supported at the nodal point position to the housing via a coupling member.

【0017】上記請求項1の発明では、前記振動の節点
位置を前記支持機構の剛性と支持機構に加える付加質量
にて調整することができ(請求項2の発明)、この請求
項2の発明では、前記付加質量を前記支持機構の振動振
幅が最大となる位置に加えることができる(請求項3の
発明)。また、これら請求項2または3の発明では、前
記付加質量の質量調節機構を設けることができ(請求項
4の発明)、請求項1ないし4の発明では、前記振動の
節点位置を前記支持機構の両端部位置に形成することが
でき(請求項5の発明)、請求項2ないし5の発明で
は、前記支持機構と付加質量とを一体成形することがで
きる(請求項6の発明)。
In the invention of claim 1, the nodal position of the vibration can be adjusted by the rigidity of the support mechanism and the additional mass added to the support mechanism (invention of claim 2). Then, the additional mass can be added to the position where the vibration amplitude of the support mechanism is maximum (the invention of claim 3). Further, in the invention of claim 2 or 3, a mass adjusting mechanism for the additional mass can be provided (invention of claim 4), and in the inventions of claims 1 to 4, the node position of the vibration is set to the support mechanism. Can be formed at both end positions (invention of claim 5), and in the inventions of claims 2 to 5, the support mechanism and the additional mass can be integrally formed (invention of claim 6).

【0018】[0018]

【作用】支持機構の剛性と付加質量を調整することで、
ハウジングなどに対して相対的に変位のない振動の節点
を形成し、その位置で支持機構をハウジングなどに結合
する。節点は変位のない点であるため、節点で固定また
は支持した場合、支持部材に作用する力は小さく、した
がってエネルギーのロスが小さくなる。このため、高い
振動のQを実現することができる。
[Function] By adjusting the rigidity and the added mass of the support mechanism,
A vibration node having no displacement relative to the housing or the like is formed, and the support mechanism is coupled to the housing or the like at that position. Since the nodal point is a point without displacement, when fixed or supported at the nodal point, the force acting on the supporting member is small, and therefore the energy loss is small. Therefore, high vibration Q can be realized.

【0019】[0019]

【実施例】図1はこの発明の第1実施例を示す縦断面
図、図2は同じくその横断面図(図1のA−A断面図)
である。測定装置1は以下のように構成される。すなわ
ち、2は直管状測定管、3a,3bはこの直管状測定管
2の両端部にロウ付けまたは溶接等の手法により固定さ
れる固定材、4はこの固定材3a,3bの直管状測定管
2の振動方向の振動を打ち消すために、固定材3a,3
bが溶接またはネジ止め等の手段によって結合されてい
る円筒ビームである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a lateral sectional view thereof (A-A sectional view of FIG. 1).
Is. The measuring device 1 is configured as follows. That is, 2 is a straight tube measuring tube, 3a and 3b are fixing members fixed to both ends of the straight tube measuring tube 2 by a method such as brazing or welding, and 4 is a straight tube measuring tube of the fixing members 3a and 3b. In order to cancel the vibration in the vibration direction of 2, the fixing members 3a, 3
b is a cylindrical beam connected by means such as welding or screwing.

【0020】5は上記直管状測定管2の中央部に取り付
けられた磁石、および円筒ビーム4に固定されたコイル
よりなり、測定管2を振動させる(加振する)振動発生
器、6a,6bは振動発生器5を挟んで測定管2の対称
な位置に取り付けられた磁石と、円筒ビーム4に取り付
けられコイルとからなり、測定管2の振動を検出する速
度センサ(変位センサまたは加速度センサでも良い)で
ある。なお、この速度センサはここでは1対設けたが、
これは周波数または位相差を利用して流量を計測する場
合を想定したもので、密度の場合は1つで良い。
Reference numeral 5 denotes a magnet attached to the center of the straight tubular measuring tube 2 and a coil fixed to the cylindrical beam 4, and a vibration generator 6a, 6b for vibrating (exciting) the measuring tube 2. Is a velocity sensor (a displacement sensor or an acceleration sensor) that detects the vibration of the measuring tube 2 and is composed of a magnet attached at a symmetrical position of the measuring tube 2 with a vibration generator 5 sandwiched between it and a coil attached to the cylindrical beam 4. Good). Although a pair of speed sensors is provided here,
This is based on the assumption that the flow rate is measured using the frequency or phase difference, and only one is required for the density.

【0021】7a,7bは測定管2と一体的に製造され
る入口導管,出口導管で、これらはそれぞれ外部配管に
接続されるフランジ9a,9bにそれぞれ結合されて測
定流体を導入し、導出する。11a,11b,11c,
11dは円筒ビーム4にネジ止めまたは溶接,ろう付け
等の方法により結合される環状の付加質量で、以上の各
要素により検出部が構成されている。そして、この検出
部を内包するように、フランジ9a,9bに溶接等の手
段によりハウジング8が結合されている。
Reference numerals 7a and 7b denote inlet conduits and outlet conduits integrally manufactured with the measuring pipe 2, which are respectively coupled to flanges 9a and 9b connected to external pipes for introducing and discharging the measuring fluid. . 11a, 11b, 11c,
Reference numeral 11d denotes an annular additional mass that is coupled to the cylindrical beam 4 by a method such as screwing, welding, brazing or the like, and the above-mentioned elements constitute a detecting portion. The housing 8 is joined to the flanges 9a and 9b by means of welding or the like so as to include this detecting portion.

【0022】ここで、円筒ビーム4内に測定管2の共振
周波数に関して振動の節点が形成されるように、付加質
量とその取り付け位置を調整し、その節点で図2に示す
ように、固定材3a,3bおよび円筒ビーム4からなる
支持機構を結合リング10a,10bを介して、結合ピ
ン12a〜12dによりハウジング8に、固定または支
持する構造となっている。また、付加質量の形状は、円
筒ビーム4の曲げ剛性への影響が少なくなるように、接
触面積を小さくしてある。
Here, the additional mass and its mounting position are adjusted so that a node of vibration is formed in the cylindrical beam 4 with respect to the resonance frequency of the measuring tube 2, and at that node, as shown in FIG. The support mechanism composed of 3a, 3b and the cylindrical beam 4 is fixed or supported to the housing 8 by the coupling pins 12a-12d via the coupling rings 10a, 10b. Further, the shape of the additional mass has a small contact area so that the bending rigidity of the cylindrical beam 4 is less affected.

【0023】このような構成において、直管状測定管2
は振動発生器5と駆動回路14により、共振周波数で加
振される。そのときの測定管2の振動を速度センサ6
a,6bによって検出し、その出力をそれぞれ信号処理
回路13に入力し、ここで良く知られている所定の演算
が行なわれ、質量流量または密度信号に変換されること
になる。
In such a configuration, the straight tubular measuring tube 2
Is excited at the resonance frequency by the vibration generator 5 and the drive circuit 14. The vibration of the measuring tube 2 at that time is detected by the speed sensor 6
a, 6b, and outputs are input to the signal processing circuit 13, respectively, and a well-known predetermined operation is performed here to be converted into a mass flow rate or density signal.

【0024】図3は第2の実施例を示す縦断面図、図4
は同じくその横(B−B)断面図である。第1実施例と
の相違点は符号11で示すように、付加質量を1ヵ所に
まとめて円筒ビーム4の中央部、すなわち振動振幅が最
大となる位置に、集中的に設置した点にある。円筒ビー
ム4の剛性は、直管状測定管2の剛性と比較して十分に
大きいため、円筒ビーム4の振動振幅は測定管2に比べ
てかなり小さいが、小振幅で振動している。そして、測
定管2はここでは横振動の基本モードで振動しているた
め、円筒ビーム4もその中央部の振幅が最も大きい。し
たがって、その中央部に集中的に付加質量を加えるのが
効果的であり、振動の節点を同じ位置に形成する場合の
トータルの質量が少なくて済む。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment, and FIG.
Is a lateral (BB) sectional view of the same. The difference from the first embodiment is that, as indicated by reference numeral 11, the additional masses are collected in one place and are collectively installed at the central portion of the cylindrical beam 4, that is, at the position where the vibration amplitude is maximized. Since the rigidity of the cylindrical beam 4 is sufficiently larger than the rigidity of the straight tubular measuring tube 2, the vibration amplitude of the cylindrical beam 4 is considerably smaller than that of the measuring tube 2, but vibrates with a small amplitude. Since the measuring tube 2 is vibrating in the basic mode of lateral vibration here, the cylindrical beam 4 also has the largest amplitude in the central portion. Therefore, it is effective to add the additional mass to the central part in a concentrated manner, and the total mass can be reduced when the vibration nodes are formed at the same position.

【0025】ここで、節点の形成について、図5を参照
して説明する。なお、図5は図3に示す直管状測定管2
をその共振周波数で加振した場合の、支持機構の振動振
幅を示すものである。これは、図3に示す検出部につい
て、有限要素法を用いて振動解析した結果を示すもの
で、支持機構に加えられる付加質量をパラメータにして
支持機構各点での振動振幅がどのように変化するかを示
している。
Now, the formation of the nodes will be described with reference to FIG. Note that FIG. 5 shows the straight tubular measuring tube 2 shown in FIG.
It shows the vibration amplitude of the support mechanism when is excited at its resonance frequency. This shows the result of vibration analysis using the finite element method for the detector shown in FIG. 3, and how the vibration amplitude at each point of the support mechanism changes with the additional mass added to the support mechanism as a parameter. Indicates what to do.

【0026】すなわち、図5の横軸は支持機構の中心を
ゼロとした長手方向の位置を示し、縦軸は支持機構の各
点の振動振幅を示している。同図から、2Kgの付加質
量を支持機構の円筒ビーム4に付けることにより、円筒
ビーム4の中央部の振幅は付加質量を付けない場合の約
4μmから約2μmに減少しており、平均的な振動振幅
も減少していることが分かる。同様に、付加質量を4K
g,6Kgと増やして行くと、振幅の位相が逆転すると
ころ(図5で振幅値が負となるところ)が現れてくる。
この振動振幅を示す曲線が零ラインを横切るところ、す
なわち振動振幅が零のところが振動の節点である。
That is, the horizontal axis of FIG. 5 shows the position in the longitudinal direction when the center of the support mechanism is zero, and the vertical axis shows the vibration amplitude at each point of the support mechanism. From the figure, by adding an additional mass of 2 kg to the cylindrical beam 4 of the support mechanism, the amplitude of the central portion of the cylindrical beam 4 is reduced from about 4 μm without the additional mass to about 2 μm, which is an average value. It can be seen that the vibration amplitude is also decreasing. Similarly, the added mass is 4K
When the g and 6 Kg are increased, a part where the amplitude phase is reversed (a part where the amplitude value becomes negative in FIG. 5) appears.
The point where the vibration amplitude curve crosses the zero line, that is, the vibration amplitude is zero, is the vibration node.

【0027】付加質量は図1のように分散して取り付け
るよりも、図3のように振動振幅の大きな位置に集中的
に取り付ける方が効果的である。このようにするのは、
同じ位置に節点を形成する場合の付加質量を軽くできる
からである。また、図5において、付加質量が4Kgと
6Kgの場合を比較すると、4Kgの方が節点の位置が
支持機構のより端部近くに形成されることから、振動の
節点を支持機構の端部に形成するようにすれば、付加質
量を最も軽くできることが分かる。
It is more effective to collectively attach the added mass to the position where the vibration amplitude is larger as shown in FIG. 3 than to disperse the attached mass as shown in FIG. To do this,
This is because the added mass can be lightened when the nodes are formed at the same position. In addition, in FIG. 5, comparing the cases where the added mass is 4 kg and 6 kg, since the node position of 4 kg is formed closer to the end of the support mechanism, the vibration node is set to the end of the support mechanism. It can be seen that the additional mass can be minimized if it is formed.

【0028】以上では、節点を形成するに当たり、支持
機構に加える付加質量の質量を変化させる方法について
説明したが、図1や図3に示す固定材3a,3bおよび
円筒ビーム4からなる支持機構の剛性、すなわちその材
質,肉厚および径等によっても変化させることができ
る。ただし、支持機構は強度等を考慮して設計する必要
があること、また製造時のパラツキを調整するのは付加
質量を調整する場合よりも厄介であるため、剛性を調整
するよりかは付加質量を調整する方が有利といえる。い
ずれにしても、支持機構の剛性と付加質量の調整によ
り、支持機構内に振動の節点を形成できるようにすれば
良いわけである。
In the above, the method of changing the mass of the additional mass applied to the support mechanism in forming the nodes has been described. However, the support mechanism including the fixing members 3a and 3b and the cylindrical beam 4 shown in FIGS. It can also be changed by the rigidity, that is, the material, the wall thickness, the diameter, and the like. However, it is necessary to design the support mechanism in consideration of strength, etc., and it is more difficult to adjust the variation during manufacturing than to adjust the additional mass. It can be said that it is advantageous to adjust. In any case, the vibration node may be formed in the support mechanism by adjusting the rigidity and the additional mass of the support mechanism.

【0029】なお、上記のようにした場合、入口導管,
出口導管の剛性は振動的には低い方が好ましく、そのた
めには例えばダイアフラム,ベローズ等の力を伝達し難
いもので構成することが望ましい。また、振動型測定器
としては、測定流体の圧力や測定流体に対する耐蝕性を
考慮して、材質や構造を設計すべきである。このように
することで、入口導管,出口導管の接続部からのエネル
ギーの漏れを最小にすることができる。
In the above case, the inlet conduit,
The rigidity of the outlet conduit is preferably low in terms of vibration, and for that purpose, it is desirable that the outlet conduit be made of a material such as a diaphragm or bellows, which is difficult to transmit the force. Further, the vibration type measuring device should be designed in terms of material and structure in consideration of the pressure of the measuring fluid and the corrosion resistance to the measuring fluid. In this way, energy leakage from the connection between the inlet and outlet conduits can be minimized.

【0030】図6は第3実施例を示す横断面図である。
これは、図2,図4に示すものに対して、調整可能な質
量15a 15bが付加されている点が特徴である。こ
れにより、製造時のバラッキを調整することが可能とな
る。なお、その他の点は図2,図4と同じなので説明は
省略する。
FIG. 6 is a cross sectional view showing the third embodiment.
This is characterized in that adjustable masses 15a and 15b are added to those shown in FIGS. This makes it possible to adjust the variation during manufacturing. Since the other points are the same as those in FIGS. 2 and 4, description thereof will be omitted.

【0031】図7は第4実施例を示す横断面図である。
これは、図2,図4に示すものに対し、振動の節点を円
筒ビーム4の両端部に形成した点が特徴である。図5の
シミュレーション結果からも明らかなように、円筒ビー
ム4内に振動の節点を形成する場合、円筒ビーム4の両
端部に形成されるよう付加質量を調整した方が、質量を
最も軽くできることに着目したものと言える。
FIG. 7 is a cross sectional view showing the fourth embodiment.
This is characterized in that the nodes of vibration are formed at both ends of the cylindrical beam 4 in contrast to those shown in FIGS. As is clear from the simulation result of FIG. 5, when the nodes of vibration are formed in the cylindrical beam 4, it is possible to make the mass lightest by adjusting the additional mass so as to be formed at both ends of the cylindrical beam 4. It can be said that it paid attention.

【0032】なお、以上いずれの実施例においても、付
加質量と円筒ビームとを鋳物,ダイキャスト等の方法に
より一体的に制作することができる。こうすれば、部品
点数を少なくできるだけでなく、付加質量を取り付ける
ための工程を省略でき、コストダウンを図ることが可能
となる。
In any of the above embodiments, the additional mass and the cylindrical beam can be integrally manufactured by a method such as casting or die casting. By doing so, not only the number of parts can be reduced, but also the step for attaching the additional mass can be omitted, and the cost can be reduced.

【0033】[0033]

【発明の効果】この発明によれば、測定管,支持機構,
入口導管および出口導管などからなる振動系(検出部)
における支持機構の剛生と付加質量を調整することによ
り、支持機構内に振動の節点を形成し、この節点位置で
ハウジングに固定または支持するようにしたので、高い
振動のQを得ることが可能となるとともに、外乱や衝撃
力によって検出部が大きく動かされないので、入口導
管,出口導管での破損を防止することができる。さら
に、振動のQを高くできるので振動周波数が安定し、そ
の結果、零点の安定化が得られるという利点が得られ
る。加えて、振動エネルギーの損失が小さいので、測定
管を駆動するためのエネルギーを小さくできるという利
点もある。
According to the present invention, the measuring tube, the support mechanism,
Vibration system (detection part) consisting of inlet conduit and outlet conduit
By adjusting the rigidity of the support mechanism and the additional mass in the support mechanism, a vibration node is formed in the support mechanism, and the node is fixed or supported by the housing at this node position, so that a high Q of vibration can be obtained. In addition, since the detecting portion is not largely moved by disturbance or impact force, it is possible to prevent damage to the inlet conduit and the outlet conduit. Furthermore, since the Q of the vibration can be increased, the vibration frequency is stabilized, and as a result, the zero point can be stabilized. In addition, since the loss of vibration energy is small, there is also an advantage that the energy for driving the measuring tube can be reduced.

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

【図1】この発明の第1実施例を示す縦断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第1実施例を示す横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the first embodiment of the present invention.

【図3】この発明の第2実施例を示す縦断面図である。FIG. 3 is a vertical sectional view showing a second embodiment of the present invention.

【図4】この発明の第2実施例を示す横断面図である。FIG. 4 is a cross sectional view showing a second embodiment of the present invention.

【図5】この発明の動作原理を説明するための説明図で
ある。
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the operation principle of the present invention.

【図6】この発明の第3実施例を示す横断面図である。FIG. 6 is a transverse sectional view showing a third embodiment of the present invention.

【図7】この発明の第4実施例を示す横断面図である。FIG. 7 is a cross sectional view showing a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…測定装置、2…直管状測定管、3a,3b…固定
材、4…円筒ビーム、5…振動発生器、6a,6b…振
動センサ、7a…入口導管、7b…出口導管、8…ハウ
ジング、9a,9b…フランジ、10a,10b…結合
リング、11,11a,11b,11c,11d…付加
質量、12a,12b,12c,12d…結合ピン、1
3…信号処理回路、14…駆動回路、15a,15b…
調整質量。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Measuring device, 2 ... Straight tubular measuring tube, 3a, 3b ... Fixing material, 4 ... Cylindrical beam, 5 ... Vibration generator, 6a, 6b ... Vibration sensor, 7a ... Inlet conduit, 7b ... Outlet conduit, 8 ... Housing , 9a, 9b ... Flange, 10a, 10b ... Coupling ring, 11, 11a, 11b, 11c, 11d ... Additional mass, 12a, 12b, 12c, 12d ... Coupling pin, 1
3 ... Signal processing circuit, 14 ... Driving circuit, 15a, 15b ...
Adjusted mass.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 進 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 鶴岡 亨彦 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Susumu Murata 1-1 Tanabe Nitta, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Fuji Electric Co., Ltd. No. 1 within Fuji Electric Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 加振される少なくとも1本の直管状測定
管内を流れる流体の質量流量または密度の少なくとも一
方の測定が可能な振動型測定器において、 前記測定管を支持する支持機構と、測定管を加振する振
動発生器と、測定管の振動を検出する少なくとも1つの
振動センサと、測定流体を測定管に導く入口導管と、測
定流体を測定管から導出する出口導管と、前記各要素を
内包するハウジングと、前記振動の節点位置を前記支持
機構内に形成する節点形成手段とを設け、この節点位置
で前記支持機構を結合部材を介して前記ハウジングに固
定または支持することを特徴とする振動型測定器。
1. A vibrating measuring instrument capable of measuring at least one of a mass flow rate and a density of a fluid flowing in at least one straight tubular measuring pipe to be vibrated, a supporting mechanism for supporting the measuring pipe, and a measuring device. A vibration generator that vibrates the pipe, at least one vibration sensor that detects vibration of the measurement pipe, an inlet conduit that guides the measurement fluid to the measurement pipe, an outlet conduit that guides the measurement fluid from the measurement pipe, and the above-mentioned elements. And a nodal point forming means for forming a nodal point position of the vibration in the supporting mechanism, and fixing or supporting the supporting mechanism to the housing via a coupling member at the nodal point position. Vibration type measuring instrument.
【請求項2】 前記振動の節点位置を前記支持機構の剛
性と支持機構に加える付加質量にて調整することを特徴
とする請求項1に記載の振動型測定器。
2. The vibration measuring instrument according to claim 1, wherein the nodal position of the vibration is adjusted by the rigidity of the support mechanism and the additional mass added to the support mechanism.
【請求項3】 前記付加質量を前記支持機構の振動振幅
が最大となる位置に加えることを特徴とする請求項2に
記載の振動型測定器。
3. The vibration measuring instrument according to claim 2, wherein the additional mass is added to a position where the vibration amplitude of the support mechanism is maximized.
【請求項4】 前記付加質量の質量調節機構を備えたこ
とを特徴とする請求項2または3のいずれかに記載の振
動型測定器。
4. The vibration measuring instrument according to claim 2, further comprising a mass adjusting mechanism for adjusting the additional mass.
【請求項5】 前記振動の節点位置を前記支持機構の両
端部位置に形成することを特徴とする請求項1ないし4
のいずれかに記載の振動型測定器。
5. The vibration nodal points are formed at both ends of the support mechanism.
The vibration type measuring instrument according to any one of 1.
【請求項6】 前記支持機構と付加質量とを一体成形す
ることを特徴とする請求項2ないし5のいずれかに記載
の振動型測定器。
6. The vibration measuring instrument according to claim 2, wherein the support mechanism and the additional mass are integrally molded.
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