JPS58160814A - 渦離脱型流量測定 - Google Patents

渦離脱型流量測定

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JPS58160814A
JPS58160814A JP57218536A JP21853682A JPS58160814A JP S58160814 A JPS58160814 A JP S58160814A JP 57218536 A JP57218536 A JP 57218536A JP 21853682 A JP21853682 A JP 21853682A JP S58160814 A JPS58160814 A JP S58160814A
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JP
Japan
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vortex
displacement
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bluff
bluff body
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JP57218536A
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JPS635687B2 (ja
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ジエイムズ・ケイ・ヌ−ドセン
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Babcock and Wilcox Co
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Babcock and Wilcox Co
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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
    • G01F1/325Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl
    • G01F1/3259Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl for detecting fluid pressure oscillations
    • G01F1/3266Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl for detecting fluid pressure oscillations by sensing mechanical vibrations

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野と背景 本発明は、一般に、流量測定および流量針(二関し、特
に、渦離脱源流量測定のための新規な有用な方法に関す
る。
渦層脱漏流量測定は、流体流れの経路内に配置されたブ
ラフ物体(mれに対する先行端が平らで幅広になってい
る物体)またはストラットと称される障害物から発生し
、離脱する渦を基準として測定を行うものである。流体
の流れがブラフ物体に接触すると、流れの表面層がブラ
フ物体の両側から分離し、渦となる。この渦の離脱は、
ブラフ物体の両側に交互に生じる。渦の発生頻度は、ブ
ラフ物体に対して流れる流体の流速に比例する。
周知のt4111脱装置においては、渦の離脱によって
惹起される圧力差をいろいろな単安定のアナpグ素子に
よって検出するようになされている。そのような素子の
例としては、圧力差に比例して撓みまたは偏向するダイ
ヤフラムを用いるものがある。あるいは、圧力差(圧力
降下)によって生じるブラフ物体自体または副物体の撓
みまたは偏向、あるいは圧力差によって誘起される流体
の流れを検出する場合もある。しかし、このような検出
手段の1つの欠点は、渦発生の頻度が流量たけてはなく
、圧力差パルスの大きさにも比例することである。従っ
て、低い流量においてはアナログ検出器の出力は低過ぎ
て測定することができない場合がある。
発明の概要 本発明によれば、双安定の機械的素子を用いて渦の発生
離脱を検出する。更に、この素子は、双安定のダイヤフ
ラムまたは双安定の検出器を作動させるダイヤプラムで
あることが好ましく、非常に小さい入力に対しても比較
的大きな変位置でもって応動するようにするために、1
1M範囲内で動作するように拘束する。
かくして、本発明によれば、渦離脱#A洩鰍計において
、双安定素子と、該双安定素子を、その2つの安定状態
の閏の還移範囲内で渦の離脱に応答して動くように拘束
するための拘束手段と、双安定素子の撓みまたは変位量
を測定するための測定手段とから成ることを特徴とする
流量針が提供される。
本発明は、また、流鳳測定に当って渦の離脱を検出する
方法において、双安定素子を遷移領域内で動作させるよ
うに拘束し、双安定素子の撓みを一定することから成る
検出方法を提供する。
本発−の上記およびその他の目的ならびに利点は、以下
に添付図を参照して記述する実施例の説明から一層明ら
か4二なろう。
添付図を参照すると、′IIM1図には流体導管14内
に配置された、上流端から下流端に向ってテーパした形
状を有するブラフ物体10が示されている。流体が矢印
12で示される方向にブラフ物体10の上流端から下流
端へ流れるにつれて、渦16がブラフ一体10の両側に
生じ、両側から交互1二離脱する。
本発明によれば、このブラフ物体10に、例えばダイヤ
プラムのような双安定の素子18を装着し、この双安定
素子をその2つの安定状態の間の遷移領域内において動
作するように拘束する。構造上は、そのような拘束は、
例えば双安定素子18をレーザー溶接、電子ビーム溶接
、ティグ(TIC)溶接などの周知の溶接法によってブ
ラフ物体に付設し、双安定素子がブラフ物体の両側の間
にシールを形成するように構成すること:二よって設定
することができる。双安定素子の動作を遷移領域に拘束
するため(二双安定嵩子ζ二1lli接させて構造物支
持部材3も付設する。流体導管14から電気信号を導出
する手段として、例えばグラスシール・プロダクツ・イ
ンコーiレーテッド社カら販売されている、ガラスでシ
ールされた導゛一体1(部品AT!120/20FBB
E)をブラフ物体内に配設する。電気信号は、変位トラ
ンスジューサ8内に生じさせる。トランスジューサ8は
、例えばBLHエレクトロニクス・コーボレーシ曹ンに
よって製造されているJ14図に例示したような歪ゲー
ジ(部品AFAES4−44−555X )、または圧
電クリスタル、磁気近接検出器、キャパシタンス変位検
出器、あるいは双安定素子の運動を検出するように双安
定素子またはその拘束支持部材に取付けたLVDT型検
出器であってよい。
変位トランスジューt8は、不活性流体(例えばダウコ
ーニング200)を満たされ、例えばリー・カンパニ族
のプラグ7(m品Aptcム1250020)で密封さ
れた空洞6内に封入し、低ばね率で、高容積キャパシタ
ンスのダイヤ7フム5と検出用ダイヤフラム18との間
に配置することができる。あるいは、変位トランスジュ
ーサ8は、ある種の非剛性の封入剤(例えばG、 E、
のシリコーンゴム糸接着封止剤RTV126)でカムセ
ル封入することもできる。あるいは、また、トランスジ
ューサには、めっき、クチラドまたは溶接によりブラフ
物体10と同様な組成の金属コーチングを蒸着または被
覆してもよい。これらの手段は、いずれも、導管14内
を流れるプロセス流体からトランスジューすを保護する
ためのものであるO この渦検出組立体は、別個の外被体内に組立て、それを
ブラフ物体内に挿入するか、あるいは#接や、締着具な
どによりブラフ物体に結合することができる。
ダイヤ7フム18はその2つの安定位置の間の遷移領域
においてのみ動作するように拘束(制限)されているの
で、極めて小さな圧力差であっても、ダイヤプラムに大
きな撓み(変位)を生じさせるのに必要な力を創生ずる
ことができる。なぜなら、遷移領域の中央位置において
はどちらかの方向への細く僅かな力であっても、双安定
ダイヤプラムをその2つの安定状態のうちのどちらか一
方の方に向って移動させるからである。しかも、その変
位の量は、入力される力の大きさに厳密に左右されるこ
とがない。この双安定検出器18の大きな撓みは、BH
Lエレクトレニクス・コーポレーション朧のFAg84
−44−155型歪ゲージのような変位トランスジュー
サを用いて容易に測定することができる。このダイヤプ
ラム型歪ゲージは、その変位によってダイヤプラムに惹
起される歪に比例して抵抗値を変える。
その変位量を電気信号に変換させて直接的な周波数出力
として使用してもよく、あるいは信号間msへ入力させ
るようにしてもよい。変位量を電気信号に変換するため
の囲路は周知である。例えば、横河電機製作所発行の説
明書には、渦式流量測定に関連した電流制御および信号
調整のための電気配線図が示されている。
本発明の構成は、流量に応じて変化する検出パルスの大
きさの変動を小さくするとともに、流量計を従来可能で
あったよりはるかに低い流量においても使用することを
可能にする。
第3図は、縦軸に入力されるカをとり、本発明に従って
拘束された双安定ダイヤフラム検出素子の変位量を横軸
にと−た力対変位量のグツ・であ   ′□′る。いわ
ゆる遷移領域においては、ばね率(カ/変位量)は、そ
の素子の遷移即ち「油缶」領域での変位量に比例して減
少する。これは、油缶の底壁を一方に押込んで放すと、
底壁が自動的に反対方向に弾性的に戻る動作に類比させ
て説明することができる。本発明の双安定検出器18は
、その変位範囲を制御するか、あるいは検出器を「油缶
」領域に維持する外部復元力を設けることによって遷移
領域内で動作するように拘束する。検出器は、遷移領域
内で動作する場合は、非常に小さい入力に対しても比較
的大きい変位量でもって反応する。
従って、双安定ダイヤフラム、または双安定検出器を作
動させるダイヤフラムは、流体流れ内に置かれたブラフ
物体の周りに生じる渦によって惹起される圧力差を検出
することができる。
双安定検出器の変位量を制限するために外部復元力を用
いることができ、それによって検出器の遷移領域での作
動を保証する。そのような復元力は、検出器ζ二機械的
に連結したばねによって、あるいは、双安定検出ダイヤ
フラムに液圧的に連結した適当なばね率のダイヤフラム
によって付与するようにすることができる。
双安定素子は、渦発生の頻度に対応する頻度で状態が交
互に変化し、それによって低い信号レベルでの入力信号
を増幅するので、作動可能範囲を従来のものより低い流
量にまで拡大することができる。また、入力信号レベル
がいろいろに異る場合でも、出力は比較的一定の大きさ
に維持される。
ダイヤフラムとして適当な部材は、例えばステンレス鋼
またはニッケル合金で構成することができ、7〜li@
(455〜254fi)の範囲の直径およびα0011
m(α0254■)の厚さを有し、α00011m(1
002541111)の変位ヲ生シル部材とすることが
できる。
この方式を用いた場合、パイプの直径りを基準としてブ
ラフ物体の寸法を314〜6図に例示したような寸法と
することができる。ただし、この寸法は、製造技術の能
力によって制限されるものであり、約α5 in (1
2,7m)または11m(25,4−)から& Oi 
−(2012ms )または12.01n(304,8
■)のバイブ直径から得られるものとし、流体の速度は
、1 f t/see (α!5O481a/秒)以下
、あるいはおそらくα1ft/s@e(α0504m7
秒)から最高33ft/asC(1αo s 84)l
/秒)の範囲まで測定することができる。      
   ′
【図面の簡単な説明】
給1図は流体導管内に配置されたブラフ物体の概略図、
第2図はダイヤプラムのいろいろな状態を示す撓み図、
Is s図は、js2図のダイヤプラムが安定状態ムお
よびBならびに状態人とBの間のM移領域にあるときの
該ダイヤ7テムの負荷を示す力対変位量のグラフである
。 10ニブラフ物体 14:導管 16:渦 18:双安定素子(ダイヤプラム) 5:支持部材 8:変位トランスジューサ 図面の浄書(内容に変更ない IG j IG 2 手続補正書(方式) %式% 事件の表示 昭和57年特 願第218556号発明の
名称 渦層脱型流量測定 補正をする者 事件との関係          特許出願人代理人 補IEの対象 願書の発明者刈15願人の欄 、−一一′−一 委任状及びその訳文            各1通図
面          1通 明細書の図面の簡単な説明の欄 補正の内容  別紙の通り 図面の浄書(内容に変更なし) 明細畜牛図面の簡単な説明の項を下記の通り補正します
。 t 明細書第11頁11行において「グラフ」とある次
&:「、第4図は本発明のブラフ物体の下流端から観た
一部除去の端面図、第5図は第4図のブラフ物体のV−
V@に依る断面図、第6図は第4図のブラフ物体の底面
図」を挿入します。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)流体流れ内に配置されるブラフ物体を有する型式の
    mat脱製流量針において、前記ブラフ本体に連結され
    た双安定素子と、該双安定素子を前記ブラフ物体の周り
    に発生する渦に応答してj!#領域内において変位する
    ように拘束するための拘束手段と、該素子の変位量を測
    定するための測定手段とから成る検出器。 2)  H記拘束手段は前記素子の変位範顕を制限する
    ための手段から成るものである特許請求の範囲第1項記
    載の検出器。 3)前記拘束手段は、前記素子を遷移領域内に維持する
    ように該素子に外部復元力を与えるための手段から成る
    ものである特許請求の範囲tIh1項紀載“0検出器。 4)渦離脱型流量測定に当って渦発生流れを検出する方
    法において、双安定の素子を渦の発生に応答して11移
    領域内で変位させるように拘束し、該素子の変位量を測
    定することから成る検出方法。
JP57218536A 1981-12-15 1982-12-15 渦離脱型流量測定 Granted JPS58160814A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/331,057 US4453416A (en) 1981-12-15 1981-12-15 Vortex shedding flow measurement
US331057 1981-12-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58160814A true JPS58160814A (ja) 1983-09-24
JPS635687B2 JPS635687B2 (ja) 1988-02-04

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ID=23292452

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JP57218536A Granted JPS58160814A (ja) 1981-12-15 1982-12-15 渦離脱型流量測定

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CA (1) CA1186916A (ja)

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Publication number Publication date
CA1186916A (en) 1985-05-14
JPS635687B2 (ja) 1988-02-04
US4453416A (en) 1984-06-12

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