JPS5967420A - 可動絞り流量計 - Google Patents
可動絞り流量計Info
- Publication number
- JPS5967420A JPS5967420A JP17697282A JP17697282A JPS5967420A JP S5967420 A JPS5967420 A JP S5967420A JP 17697282 A JP17697282 A JP 17697282A JP 17697282 A JP17697282 A JP 17697282A JP S5967420 A JPS5967420 A JP S5967420A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow
- movable
- flowmeter
- restrictors
- end surface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring 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
- G01F1/34—Measuring 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 measuring pressure or differential pressure
- G01F1/36—Measuring 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 measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
- G01F1/40—Details of construction of the flow constriction devices
Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
流量計に用いられる絞り機構は、大きい径の管路から小
さい径の管に流れる装置である。絞り機構による流量計
の測定原理は、ベルヌイの定理に基いて得られ、大径部
と小径部との圧力の差によって流量が知られる。
さい径の管に流れる装置である。絞り機構による流量計
の測定原理は、ベルヌイの定理に基いて得られ、大径部
と小径部との圧力の差によって流量が知られる。
大径部と小径部とをもつ可動管をベローズなどで固定管
路に連結して可動絞り流量計が構成される。
路に連結して可動絞り流量計が構成される。
可動絞り流量計の測定原理は運動法則に基いて得られる
。
。
ベルヌイの定理は、本来、粘性が無視されるときの法則
であるから、それに基く流量計では、粘性が無視されな
いときに誤差があるので、流量係数を導入してその誤差
を補正する。流量係数は校正によって知られる。
であるから、それに基く流量計では、粘性が無視されな
いときに誤差があるので、流量係数を導入してその誤差
を補正する。流量係数は校正によって知られる。
これに対して、運動法則は粘性に無関係であるから、そ
れに基く測定原理の可動絞シ流量計には、粘性による誤
差はない。そこで、運動法則によって、流量を知る理論
式をイ４る際に仮定された諸条件が全部溝たされていれ
ば、その式で算出された流量は正しい。すなわち、この
流量計によって流、−二の絶対測定ができ、また、他の
流量計の校正に利用することができる。
れに基く測定原理の可動絞シ流量計には、粘性による誤
差はない。そこで、運動法則によって、流量を知る理論
式をイ４る際に仮定された諸条件が全部溝たされていれ
ば、その式で算出された流量は正しい。すなわち、この
流量計によって流、−二の絶対測定ができ、また、他の
流量計の校正に利用することができる。
本発明は、流量の絶対測定ができる可動絞り流量計を提
供する。
供する。
本発明の可動絞り流量計には、現在事実上不可能と考え
られている大流量用の流量計の校正ができるもの、及び
、微小流量の測定ができるものがある。絶対測定ができ
る流量計であるためには、測定原理が明確なものでなけ
れば々らない。
られている大流量用の流量計の校正ができるもの、及び
、微小流量の測定ができるものがある。絶対測定ができ
る流量計であるためには、測定原理が明確なものでなけ
れば々らない。
本発明の可動絞り流量言１の測定原理を、第１図に示さ
れている構造のものを例にとって説明するが、他の形の
可動絞シ流量計でも同様である。
れている構造のものを例にとって説明するが、他の形の
可動絞シ流量計でも同様である。
１はベンチュリ管の下流側の圧力取出口の位置で切断さ
れた上流側の部分と同形のもの、２は１に固定された同
形の短管、３はベローズで１及び２を固定管４ に連結
して、１．２及び３で可動部ある。なお、ベローズの弾
性力を測定する装置およびＡ、Ｈの圧力差を測定する装
置が使用されるが図１には示されていない。Ａ、Ｂの面
積を５ＡＳＳＢとし、その比をβ２とする。Ｓ人＝＝π
Ｒλ、ＳＢ＝πＲＢこの管路に密度ρ、体積流量Ｑの液
体の定常流が流れているとする。
れた上流側の部分と同形のもの、２は１に固定された同
形の短管、３はベローズで１及び２を固定管４ に連結
して、１．２及び３で可動部ある。なお、ベローズの弾
性力を測定する装置およびＡ、Ｈの圧力差を測定する装
置が使用されるが図１には示されていない。Ａ、Ｂの面
積を５ＡＳＳＢとし、その比をβ２とする。Ｓ人＝＝π
Ｒλ、ＳＢ＝πＲＢこの管路に密度ρ、体積流量Ｑの液
体の定常流が流れているとする。
可動部とその中の液体とを可動体系として、それに、「
任意の物体系に及ぼされている外力の着力点を同一点に
移しての合力は、その体系の運動量の増加の時間的の割
合に等しい」という形の運動法則を適用する。この法則
は、力および運動量なるベクトル量についての法則であ
るから、任意の方向の成分について成立つ。管軸方向で
流れの向きを正とする方向の成分を取扱うことにする。
任意の物体系に及ぼされている外力の着力点を同一点に
移しての合力は、その体系の運動量の増加の時間的の割
合に等しい」という形の運動法則を適用する。この法則
は、力および運動量なるベクトル量についての法則であ
るから、任意の方向の成分について成立つ。管軸方向で
流れの向きを正とする方向の成分を取扱うことにする。
管路の一直断面を単位時間当シに通過する運動量Ｍを、
その直断面の運動量流量ということにする。
その直断面の運動量流量ということにする。
運動量の増加の時間的割合は、定常流では、単位時間当
りの運動量の増加に等しい。
りの運動量の増加に等しい。
可動体系に及ぼされている外力はベローズの弾性力Ｆと
圧力による力ＦＰとであり、単位時間当りの運動量の増
加は、直断面ＢとＡとの運動量流量の差に等しいので、
運動量法則により、Ｆ ＋ Ｆｐ ＝ ＭＢ −ＭＡ
−−−−−−−（１）である。
圧力による力ＦＰとであり、単位時間当りの運動量の増
加は、直断面ＢとＡとの運動量流量の差に等しいので、
運動量法則により、Ｆ ＋ Ｆｐ ＝ ＭＢ −ＭＡ
−−−−−−−（１）である。
通例の絞り機構による流量針の理論では、直断面Ａ、Ｈ
において、圧力および流速が一様であると仮定する。し
かし、これらの仮定が正しくないことは、たとえば、直
断面Ａの最も高い位置と最も低い位置とでは２Ｒ人だけ
の高さの差があること、および、管壁に接している液体
部分の流速はＯであるべきであることからでも知られる
。
において、圧力および流速が一様であると仮定する。し
かし、これらの仮定が正しくないことは、たとえば、直
断面Ａの最も高い位置と最も低い位置とでは２Ｒ人だけ
の高さの差があること、および、管壁に接している液体
部分の流速はＯであるべきであることからでも知られる
。
水平に置かれている半径’ｔｔの直円管に、液体の定常
流が流れているとする。管への流入端から十分離れだ任
意の位置での直断面では、流速の方向は管軸の方向であ
り、流速の大きさは管軸からの距離ｒの関数Ｖ、である
Ｑ ｖｒは であると 表 １ １ＬＤの関数であり、その関係は表１に示されている。
流が流れているとする。管への流入端から十分離れだ任
意の位置での直断面では、流速の方向は管軸の方向であ
り、流速の大きさは管軸からの距離ｒの関数Ｖ、である
Ｑ ｖｒは であると 表 １ １ＬＤの関数であり、その関係は表１に示されている。
流速分布が式（２）あるいは（３）であるときに、流向
を、ｘ＋ｈ、ｙとし、Ｘとｘ＋ｄｘ、ｈとｈ＋ｄｈ。
を、ｘ＋ｈ、ｙとし、Ｘとｘ＋ｄｘ、ｈとｈ＋ｄｈ。
ｙとｙ＋ｄｙとで限られた微小六面体の中の液体を考え
ると、鉛直方向の加速度は０であるから、圧力をｐとす
ると、 （ｐｈ Ｐｈ＋ｄｈ ）ｄｘｄ）’−ρｇｄｘｄｙｄ
ｈ＝０であるから、 ｐ− ｍ−−ρｇ、 ｐ＝ｐｏ−ρｇｈ・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（４）ｈ である。管軸をｈ＝ｏとすると、ｐｏは管軸上の圧力で
ある。式（４）は圧力分布を表わしている。式（４）に
よって、直断面での平均圧力ｔはＰ”ｐａであることが
知られる。それで、ベローズの有効面積をＳＡとすると
、圧力による力Ｆ、は ＦＰ””ＳＡ （ＰＯＡ Ｐ、Ｂ）（５）である。
ると、鉛直方向の加速度は０であるから、圧力をｐとす
ると、 （ｐｈ Ｐｈ＋ｄｈ ）ｄｘｄ）’−ρｇｄｘｄｙｄ
ｈ＝０であるから、 ｐ− ｍ−−ρｇ、 ｐ＝ｐｏ−ρｇｈ・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（４）ｈ である。管軸をｈ＝ｏとすると、ｐｏは管軸上の圧力で
ある。式（４）は圧力分布を表わしている。式（４）に
よって、直断面での平均圧力ｔはＰ”ｐａであることが
知られる。それで、ベローズの有効面積をＳＡとすると
、圧力による力Ｆ、は ＦＰ””ＳＡ （ＰＯＡ Ｐ、Ｂ）（５）である。
運動量流ｔＭは、流速が正常分布であるときには、であ
る。面積はＳ−πＲ２である。
る。面積はＳ−πＲ２である。
■）流れが層０１しならば、
１１ ）流れが乱流ならば、
である。
一方、体積床置Ｑは
であるから、
ｌ）流れが層流ならば、
１［）流れが乱流ならば、
である。
式（１０） 、（１１）で得られるＶ。をそれぞれ式（
７）、（８）にとなる。この両式はいずれも ） の形に書くことができ、Ｋは ルズ数によるので、Ｋはレイノルズ数による。
７）、（８）にとなる。この両式はいずれも ） の形に書くことができ、Ｋは ルズ数によるので、Ｋはレイノルズ数による。
となるので、体積流星Ｑは
である。
ＲＩ）Ａ＝β”ＤＢであるから、Ａにおいて乱流であれ
はＢにおいても乱流であシ、Ｂにおいて層流であればＡ
においても層流である。特殊の場合に、Ｂでは乱流、Ａ
では層流であることがあるが、Ｂで層流、Ａで乱流であ
る場合はない。Ｂで乱流、Ａで層流の族１合にも式（１
６）は成立つが、ここでは、その場合は省略する。
はＢにおいても乱流であシ、Ｂにおいて層流であればＡ
においても層流である。特殊の場合に、Ｂでは乱流、Ａ
では層流であることがあるが、Ｂで層流、Ａで乱流であ
る場合はない。Ｂで乱流、Ａで層流の族１合にも式（１
６）は成立つが、ここでは、その場合は省略する。
直断面Ａ、Ｈのいずれにおいても層流であるとする。こ
のときには、式（１６）は、 となる。
のときには、式（１６）は、 となる。
直断面Ａ、Ｂのいずれにおいても乱流であるとする。Ｋ
が】に近く、ＫＢ−ＫＡが小さいので、であるから、式
（１６）は となる。ＫＢを知るにはレイノルズ数１ＩＤＢが必要で
あるが、概略値で足シる。
が】に近く、ＫＢ−ＫＡが小さいので、であるから、式
（１６）は となる。ＫＢを知るにはレイノルズ数１ＩＤＢが必要で
あるが、概略値で足シる。
向直断面Ａ、Ｂにおいて流速が正常分布であれば、可動
絞り流量計で流量の絶対測定ができる。
絞り流量計で流量の絶対測定ができる。
すなわち、可動絞り流量計で流量の絶対測定のできるだ
めの必要で十分な条件は、Ａ、Ｈにおいて流速が正常分
布であることである。
めの必要で十分な条件は、Ａ、Ｈにおいて流速が正常分
布であることである。
この両条件が満たされる可動絞り流量計を作るには、最
初に、細管部の長さλを変えても、等しい流量Ｑについ
てのＦ十５Ａ（ＰｏＡ−ＰｏＢ）が変わらない長さを求
め、つぎに、可動部の長さｔを変えてもＦ＋５Ａ（Ｐｏ
Ａ−ＰｏＢ）が変わらないｔを求める。
初に、細管部の長さλを変えても、等しい流量Ｑについ
てのＦ十５Ａ（ＰｏＡ−ＰｏＢ）が変わらない長さを求
め、つぎに、可動部の長さｔを変えてもＦ＋５Ａ（Ｐｏ
Ａ−ＰｏＢ）が変わらないｔを求める。
λ、ｔを求めた値以上にしておけばよい。
等しい流量Ｑであることは、校正されていない流量計で
でも確認することができる。
でも確認することができる。
細管部の長さλが十分であるとすると、ｔが十分である
かどうかは、つぎのようにして調べることができる。
かどうかは、つぎのようにして調べることができる。
流れの向きを逆にし′Ｃも、Ａ、Ｂで流速が正常分布で
あれば、式（１９）が成立つことが韻−明される。
あれば、式（１９）が成立つことが韻−明される。
しかし、流れがＡからＢへの向きであるときに、Ａにお
いてυ１し速が正常であっても、流れがＢがらＡに向う
ときには、まだ正常分布となっていないこともある。そ
のときには、Ａの位置を変えて（ｔを大きくして）試験
して、流れの向きによらないようにする、流れの向きを
逆にしても、等しい流量についてＦ十Ｓ： （Ｐ、Ａ−
Ｐ、Ｂ）が等しいならば、その可動絞り流Ｉ計で、床置
の絶対測定ができる。
いてυ１し速が正常であっても、流れがＢがらＡに向う
ときには、まだ正常分布となっていないこともある。そ
のときには、Ａの位置を変えて（ｔを大きくして）試験
して、流れの向きによらないようにする、流れの向きを
逆にしても、等しい流量についてＦ十Ｓ： （Ｐ、Ａ−
Ｐ、Ｂ）が等しいならば、その可動絞り流Ｉ計で、床置
の絶対測定ができる。
正しい流量が知られる流量計と比較することができるな
らば、流れの向きを逆にしての試験を行う必要はない。
らば、流れの向きを逆にしての試験を行う必要はない。
なお、第１図のようにベンチュリ管に類似のものでなく
、第２図のような、可動オリフィスといえるものでも同
様である。
、第２図のような、可動オリフィスといえるものでも同
様である。
第１図は本発明の可動絞り流量用の一実施例を示す説明
図、第２図は他の実施例を示す説明図である。 ２・・・・・・・・・・・・１と同径の短管２′・・・
・・・・・・・・・１ｔと同径の短管３・・・・・・・
・・・・・ベローズ ４・・・・・・・・・・・・固定管 特許出願人 株式会社 シサヵ 研究所代 理 人（７
５２４）最上正太部
図、第２図は他の実施例を示す説明図である。 ２・・・・・・・・・・・・１と同径の短管２′・・・
・・・・・・・・・１ｔと同径の短管３・・・・・・・
・・・・・ベローズ ４・・・・・・・・・・・・固定管 特許出願人 株式会社 シサヵ 研究所代 理 人（７
５２４）最上正太部
Claims (1)
- 可動部の長さおよびその絞シの細管部分の長さが十分で
、流入端面および流出端面での流速がいずれも正常分布
となっていて、流出端面と間隙を隔てて、その絞りと同
形同大のものを流出端面との間隙の中央面について対称
の位置に固定した構造の可動絞り流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17697282A JPS5967420A (ja) | 1982-10-09 | 1982-10-09 | 可動絞り流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17697282A JPS5967420A (ja) | 1982-10-09 | 1982-10-09 | 可動絞り流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5967420A true JPS5967420A (ja) | 1984-04-17 |
Family
ID=16022925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17697282A Pending JPS5967420A (ja) | 1982-10-09 | 1982-10-09 | 可動絞り流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5967420A (ja) |
-
1982
- 1982-10-09 JP JP17697282A patent/JPS5967420A/ja active Pending
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