JPH10115538A - 円筒状のせき止め部材を備えたうず流センサ - Google Patents

円筒状のせき止め部材を備えたうず流センサ

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JPH10115538A
JPH10115538A JP9222472A JP22247297A JPH10115538A JP H10115538 A JPH10115538 A JP H10115538A JP 9222472 A JP9222472 A JP 9222472A JP 22247297 A JP22247297 A JP 22247297A JP H10115538 A JPH10115538 A JP H10115538A
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JP
Japan
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damming member
eddy current
current sensor
cylindrical
peripheral surface
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JP9222472A
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English (en)
Inventor
Herbert Oertel
エルテル ヘルベルト
Frank Ohle
オーレ フランク
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Endress and Hauser Flowtec AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/20Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
    • G01F1/32Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
    • G01F1/3209Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters using Karman vortices
    • G01F1/3218Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters using Karman vortices bluff body design

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定管内を流れる流体の流れ速度もしくは流
過体積を測定するための、円筒状のせき止め部材を備え
たうず流センサの測定精度を従来のものとは別の手段に
よって高めると同時に、より少ない数のうずセンサエレ
メントしか必要としないようにする。 【解決手段】 うず流センサ(1)が、測定管(2)内
に配置されかつ円形の横断面および少なくとも部分的に
粗面化された周面(41)を有する円筒状のせき止め部
材(4)を備えており、かつうずによって生ぜしめられ
る圧力変動に応働する唯一のうずセンサエレメント
(5)を備えている。粗面は均一にかまたは不均一に周
面上に分布する槽状の凹部(42)によって形成されて
よい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、測定管内を流れる
流体の流れ速度もしくは流過体積を測定するための、円
筒状のせき止め部材を備えたうず流センサに関する。
【0002】
【従来の技術】このような形式のうず流センサの運転に
際しては周知のように、せき止め部材の下流にカルマン
渦列が生じ、このカルマン渦列の圧力変動がうずセンサ
によって電気信号に変換され、この電気信号の周波数は
流過体積に比例している。
【0003】うず流センサにおける円筒状のせき止め部
材は、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第2041
178号明細書に対応する米国特許第3720104号
明細書に示されているように、既にこのようなうず流セ
ンサの初期に記述され、研究されている。しかしなが
ら、技術的な開発は円筒状のせき止め部材から、三角形
もしくは台形のせき止め部材のために向けられた。これ
は恐らく、円筒状のせき止め部材によって達成可能な測
定精度が極めて低かったためである。
【0004】特開平8-5419号明細書ならびにその
英文要約書に示されているように、円筒状のせき止め部
材が再び取り上げられたのは最近のことである。
【0005】前記明細書に記載の、測定管内を流れる流
体の流れ速度もしくは流過体積を測定するためのうず流
センサは次のような形式のものである。すなわち、この
うず流センサは、測定管内に配置された円筒状の、円形
の横断面および滑らかな周面を有するせき止め部材を備
えており、かつ、各軸線が流れ方向に平行で、せき止め
部材の高さにわたって均一に分配された3つの平行な貫
通孔を備えており、かつ、5つのうずセンサエレメント
を備えており、これら5つのうずセンサエレメントのう
ちの3つのうずセンサエレメントはせき止め部材内に配
置され、それぞれ1つの貫通孔に接続されており、別の
2つのうずセンサエレメントはそれぞれ、流れ方向と、
せき止め部材の長手方向軸とに垂直な1つの軸線上でせ
き止め部材の周面に互いに向かい合わせに配置されてい
る。
【0006】このような構成は、一方では低速な流れ速
度において、せき止め部材内に配置された3つのうずセ
ンサエレメントの信号によって測定精度を高め、他方、
急速な流れ速度において、周面に配置された2つのうず
センサエレメントの信号を利用し、従って全体的に測定
を流れ速度の広い範囲で可能にするという目的のために
用いられる。
【0007】せき止め部材内の孔はその内径が僅少なゆ
えに、その内部に、流体内に含まれた物質の沈殿物を形
成してしまうという危険に常にさらされている。このよ
うな沈殿物は時間の経過に伴って孔を覆い、ひいては詰
まらせてしまう。このことは、特開平8-5418号明
細書に記載されている配置のように、うずセンサエレメ
ントが孔に接続されている場合には特に不利となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、円筒状のせき止め部材を備えたうず流センサの測定
精度を従来のものとは別の手段によって高め、同時にう
ずセンサエレメントの前述の数よりも少ない数のうずセ
ンサエレメントしか必要としないようにすることにあ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、うず流センサが測定管内に配置さ
れかつ円筒状で、円形の横断面および周面を有する円筒
状のせき止め部材を備えており、該せき止め部材が少な
くとも部分的に粗面化されており、かつ、うずによって
生ぜしめられる圧力変動に応働する唯一のうずセンサエ
レメントを備えているようにした。
【0010】
【発明の効果】本発明の第1の構成によれば、円筒状の
せき止め部材の周面に槽状の凹部が設けられている。
【0011】本発明の第1の別の構成によれば、槽状の
凹部は互いに同じ形状を有し、かつ周面上に均一に分布
している。
【0012】本発明の第2の別の構成によれば、槽状の
凹部は互いに同じ形状を有し、かつ周面上に不均一に分
布している。
【0013】本発明の第3の別の構成によれば、槽状の
凹部はもっぱら、せき止め部材の、運転中に流れを受け
る側に設けられている。
【0014】本発明の第3の別の構成の変化構成によれ
ば、槽状の凹部はもっぱら、180゜よりも小さい角度
の横断面を有する周壁セクタに設けられている。
【0015】本発明の第1の変化構成によれば、せき止
め部材は、その外周に沿って測定管の内壁に固着結合さ
れている。
【0016】本発明の第2の変化構成によれば、せき止
め部材がその外周に沿って、測定管の内壁に取り付けら
れたペデスタルに結合されている。
【0017】本発明の第3の変化構成によれば、せき止
め部材の各端面に縮小された円筒状の端部が設けられて
おり、該端部はその外周に沿って測定管の内壁に結合さ
れる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。
【0019】図1の実施例において、うず流センサ1が
概略的に縦断面で示してある。このうず流センサ1は、
測定管2を備えており、この測定管2内に測定しようと
する流体、例えば液体、ガスまたは蒸気、特に水蒸気
が、矢印3によって示すように所定の流れ方向に流れて
いる。
【0020】測定管2内には、せき止め部材4が、特に
測定管2の内壁にせき止め部材を溶接することによって
固定されている。せき止め部材4は、カルマン渦列を生
ぜしめるために用いられ、円筒状である。さらにせき止
め部材4は円形の横断面および周面41を有し、この周
面41は本発明に基づき粗面化されているので、所定の
あらさを有している。このことは、しかしながら、図1
には図面を見やすくするために示されていない。
【0021】図1の実施例において、せき止め部材4の
下流でうずセンサエレメント5が測定管2の壁に配置さ
れており、このうずセンサエレメント5はうずによって
流体に生ぜしめられる圧力変動に応働する。うずセンサ
エレメント5としては、うず流センサにおける通常の形
式の、圧力に応働する電気機械的な変換器、例えば容量
性、圧電形または誘導性、特にエレクトロダイナミック
的な変換器が用いられる。
【0022】せき止め部材4の下流にうずセンサエレメ
ント5を配置する代わりに、センサエレメントが周面4
1に配置されてよく、特にうずセンサエレメント5を周
面41に同列に密に設置することが可能で、この場合、
うずセンサエレメント5の電気導線は、流体に接続して
いない、せき止め部材4の孔に案内される。
【0023】周面41のあらさは、周面41の製作中
に、例えば研削砥石による研削によって生ぜしめること
ができ、研削砥石の粒子の大きさは、所望のあらさ度に
関連して選択されてよい。
【0024】図2において、円筒状のせき止め部材4の
周面41のあらさの有利な構成が平面で示してあり、こ
の周面はすなわち槽状の凹部42を有している。これら
槽状の凹部42は、互いに同じ形状を有し、周面41上
に均一に分布しているのが有利であり、さらに互いに接
触していないか、または互いに移行し合っていない。
【0025】図3において、円筒状のせき止め部材4の
周面41のあらさの別の有利な構成が平面で示してあ
り、この場合の周面も互いに同じ形状の槽状の凹部42
を有しているが、しかしながら周面41上に不均一に分
布しているのが有利である。これらの槽状の凹部42も
互いに接触していないか、または互いに移行し合ってい
ない。この場合、凹部が確率的に分布していると特に有
利である。
【0026】図4に示すように、粗面もしくは凹部42
は、周面41全体を覆う必要はない。凹部42はもっぱ
ら、せき止め部材4が運転中に、流体の流れを受ける側
に凹部42が設けられていると十分である。従ってこの
場合、周面41の、流体の流れを受ける側の半部が粗面
もしくは凹部42を有する。
【0027】しかしながら、180゜よりも小さい角度
αの横断面を有し、かつ流れの中心線44に対して対称
的に位置する周壁セクタ43が粗面化されているだけで
も十分である。
【0028】槽状の凹部42について補足すると、これ
ら凹部42は球面状であるのが合目的であり、従って浅
い球冠の形状であってよい。
【0029】本発明の課題として前述した測定精度の改
良は、凹部42によって、以下のメカニズムに基づいて
達成される。表面が滑らかなせき止め部材では、この表
面上においてうずの剥離点はその位置が恒常的ではなく
不規則に変動し、このことにより、うずの剥離周期が変
動する。これに対して本発明に基づき粗面化された表
面、特に槽状の凹部は規定された乱流を生ぜしめ、この
乱流はせき止め部材の表面上の剥離点を安定させるの
で、うずは常に同じ位置で剥離する。
【0030】図5において、本発明の変化実施例が図示
してあり、せき止め部材4の各端面に縮小された円筒状
の端部45が設けられている。この端部45は、その外
周に沿って測定管2の内壁に結合されている。図5で
は、図面を見やすくするために1つの端部45のみが図
示されており、ここでも周面41の粗面は省略されてい
る。
【0031】図6において、本発明の別の変化実施例が
図示してあり、このせき止め部材4はその各端面の外周
に沿って、測定管2の内壁に取り付けられたペデスタル
(Podest)46に結合されている。図6では、図面を見
やすくするために1つのペデスタル46のみが図示され
ており、ここでも周面41の粗面は省略されている。
【0032】縮小された端部45もしくはペデスタル4
6は、測定精度の向上に鑑みて、測定管2の内壁の近傍
における流れの一部を、流れの中央部に近接する部分か
ら分離させるのに用いられる。せき止め部材4と内壁と
の結合個所において生じるかもしくはそこで指数的に惹
起せしめられる流れの妨害は、流れの中央部ではなくて
内壁の方向へ逸らされ、ひいてはもはや測定の基準とな
るうずに影響を及ぼすことはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、円筒状のせき止め部材を備えたうず流
センサの概略的な縦断面図である。
【図2】図2は、粗面として均一に分布している槽状の
凹部を備えたせき止め部材の周面の平面図である。
【図3】図3は、粗面として不均一に分布している槽状
の凹部を備えたせき止め部材の周面の平面図である。
【図4】図4は、周面の一部にのみ槽状の凹部を備えた
せき止め部材の概略的な横断面図である。
【図5】図5は、縮小された端部を備えたせき止め部材
の概略図である。
【図6】図6は、端部側にペデスタルを備えたせき止め
部材の概略図である。
【符号の説明】
1 うず流センサ、 2 測定管、 3 矢印、 4
せき止め部材、 41周面、 42 凹部、 43 周
壁セクタ、 44 中心線、 45 端部、46 ペデ
スタル、 5 うずセンサエレメント、 α 角度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランク オーレ ドイツ連邦共和国 シュタイネン アム ヴァイエル 11

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定管(2)内を流れる流体の流れ速度
    もしくは流過体積を測定するための、円筒状のせき止め
    部材を備えたうず流センサ(1)において、 測定管(2)内に配置されかつ円形の横断面および周面
    (41)を有する円筒状のせき止め部材(4)を備えて
    おり、該せき止め部材が少なくとも部分的に粗面化され
    ており、かつ、 うずによって生ぜしめられる圧力変動に応働する唯一の
    うずセンサエレメント(5)を備えていることを特徴と
    する、円筒状のせき止め部材(4)を備えたうず流セン
    サ。
  2. 【請求項2】 円筒状のせき止め部材(4)の周面(4
    1)に槽状の凹部(42)が設けられている、請求項1
    記載のうず流センサ。
  3. 【請求項3】 槽状の凹部(42)が互いに同じ形状を
    有し、周面(41)上に均一に分布している、請求項2
    記載のうず流センサ。
  4. 【請求項4】 槽状の凹部(42)が互いに同じ形状を
    有し、周面(41)上に不均一に、特に確率的に分布し
    ている、請求項2記載のうず流センサ。
  5. 【請求項5】 槽状の凹部(42)がもっぱら、せき止
    め部材(4)の、運転中に流れを受ける側に設けられて
    いる、請求項2記載のうず流センサ。
  6. 【請求項6】 槽状の凹部(42)がもっぱら、180
    ゜よりも小さい角度(α)の横断面を有する周壁セクタ
    (43)に設けられている、請求項5記載のうず流セン
    サ。
  7. 【請求項7】 せき止め部材(4)が、せき止め部材
    (4)の各端面の外周に沿って測定管(2)の内壁に結
    合されている、請求項1記載のうず流センサ。
  8. 【請求項8】 せき止め部材(4)が、せき止め部材
    (4)の各端面の外周に沿って、測定管(2)の内壁に
    取り付けられたペデスタル(46)に結合されている、
    請求項1記載のうず流センサ。
  9. 【請求項9】 せき止め部材(4)の各端面に、外周に
    沿って測定管(2)の内壁に結合される、縮小された円
    筒状の端部(45)が設けられている、請求項1記載の
    うず流センサ。
JP9222472A 1996-08-21 1997-08-19 円筒状のせき止め部材を備えたうず流センサ Pending JPH10115538A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
EP96113383 1996-08-21
DE97810520.3 1997-07-22
DE96113383.2 1997-07-22
EP97810520A EP0825421A3 (de) 1996-08-21 1997-07-22 Wirbel-Strömungsaufnehmer mit einem zylindrischen Staukörper

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JPH10115538A true JPH10115538A (ja) 1998-05-06

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JP9222472A Pending JPH10115538A (ja) 1996-08-21 1997-08-19 円筒状のせき止め部材を備えたうず流センサ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014528587A (ja) * 2011-10-05 2014-10-27 サウジ アラビアン オイル カンパニー 脈動流量計

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EP0825421A2 (de) 1998-02-25
EP0825421A3 (de) 1998-07-15

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