JPS59722B2 - flow generator - Google Patents

flow generator

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JPS59722B2
JPS59722B2 JP7098478A JP7098478A JPS59722B2 JP S59722 B2 JPS59722 B2 JP S59722B2 JP 7098478 A JP7098478 A JP 7098478A JP 7098478 A JP7098478 A JP 7098478A JP S59722 B2 JPS59722 B2 JP S59722B2
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JP
Japan
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signal
pneumatic
valve seat
output
section
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JP7098478A
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JPS54163283A (en
Inventor
仁 猪又
晃朗 藤田
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Hokushin Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yokogawa Hokushin Electric Corp filed Critical Yokogawa Hokushin Electric Corp
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  • Supply Devices, Intensifiers, Converters, And Telemotors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気入力信号に対応して、気体出力流量を発生
する流量発生器に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a flow generator that generates a gas output flow rate in response to an electrical input signal.

従来より気体の所要流量を得る装置としてはたとえば第
1図に示すようなものがある。
As a conventional device for obtaining the required flow rate of gas, there is one shown in FIG. 1, for example.

図において、1は流体入力、2は調節弁、3は流量に対
し、その両端における差圧、即ち、流量−差圧特性の分
っている、たとえばオリフィス(毛細管、ベンチュリー
管等でもよい)。
In the figure, 1 is a fluid input, 2 is a control valve, and 3 is an orifice (capillary tube, venturi tube, etc.) whose flow rate-differential pressure characteristic is known, that is, the differential pressure at both ends of the flow rate.

4はオリフィス30両側に接続された差圧計、5は流体
出力である。
4 is a differential pressure gauge connected to both sides of the orifice 30, and 5 is a fluid output.

このようなものにおいては、所要流量に対応した差圧を
示すように、差圧計を監視しながら調節弁を操作して所
要流量を得ている。
In such devices, the required flow rate is obtained by operating a control valve while monitoring a differential pressure gauge so as to indicate a differential pressure corresponding to the required flow rate.

しかしながら、このような装置においては精度の高いも
のが得難い。
However, it is difficult to obtain high precision in such devices.

また、臨界ノズルを使用したような装置においては、一
般に、大気圧を供給圧とし、臨界ノズルの出口を負圧に
して、適切な出口断面積を有する臨界ノズルを選択して
、所要流量を得ている。
In addition, in devices that use critical nozzles, generally the supply pressure is atmospheric pressure, the exit of the critical nozzle is set to negative pressure, and a critical nozzle with an appropriate exit cross-sectional area is selected to obtain the required flow rate. ing.

このようなものにおいては操作が非常に煩雑であり、し
かも、所要流量が連続的に変化するものには用いること
ができない。
In such a device, the operation is very complicated, and furthermore, it cannot be used in a device where the required flow rate changes continuously.

本発明はこれらの問題点を解決したものである。The present invention solves these problems.

本発明の目的は高精度で、電気入力信号に対応した出力
流量の得られ流量レンジアビリティの大きい流量発生器
を提供するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a flow generator that is highly accurate, provides an output flow rate corresponding to an electrical input signal, and has a large flow range capability.

この目的を達成するために、出力空気圧信号に対応して
電気信号に変換する空電変換部と、該空電変換部よりの
電気信号と入力電気信号とを差動的に増幅する差動アン
グ部と、該差動アンプ部の出力により駆動されるサーボ
モータ部と、該サーボモータ部の回転に対応して空気圧
信号を発生する弁機構と、前記空気圧信号が導入される
臨界ノズルとを具え、前記弁機構は先細部分と直管部分
と拡大端側か閉じられた末広部分よりなりベンチュリー
管形状をなす弁座と、前記末広部分の拡大端側の弁座に
設けられた供給管と、前記弁座の軸線にほぼ直交方向に
設けられた出力管と、前記先細部分側より弁座に接離自
由に挿入されるほぼ錐状の弁体とを具備してなる流量発
生器を構成して、ブリードタイプのベンチュリー管形状
をなす弁座を有する弁機構が、入力電気信号に対応して
発生する流体圧力信号に基づいて臨界ノズルの内圧を制
御するようにしたので、高精度で、電気入力信号に対応
した出力流量の得られ、流量レンジアビリティを大きく
できるようにしたものである。
In order to achieve this purpose, a pneumatic converter converts an output pneumatic signal into an electric signal in response to an output pneumatic signal, and a differential amplifier differentially amplifies an electric signal from the pneumatic converter and an input electric signal. a servo motor section driven by the output of the differential amplifier section, a valve mechanism that generates a pneumatic signal in response to rotation of the servo motor section, and a critical nozzle into which the pneumatic signal is introduced. , the valve mechanism includes a valve seat in the shape of a Venturi tube, which includes a tapered part, a straight pipe part, and a diverging part whose enlarged end is closed; a supply pipe provided in the valve seat on the enlarged end of the divergent part; The flow generator comprises an output pipe provided in a direction substantially perpendicular to the axis of the valve seat, and a substantially conical valve body inserted into the valve seat from the tapered portion side so as to freely move toward and away from the valve seat. The valve mechanism, which has a valve seat in the shape of a bleed-type venturi tube, controls the internal pressure of the critical nozzle based on the fluid pressure signal generated in response to the input electrical signal. The output flow rate corresponding to the input signal can be obtained and the flow rate rangeability can be increased.

以下、実施例について説明する。Examples will be described below.

一般に、臨界ノズルに於てはその流量GadはPl、P
2:入出口の圧力 v1フv2:入出口の比容積 T 1 t T 2 :入出口の温度 a2 :出口の断面積 Wl、W2:入出口の流速 に−I W1′ t 2gRT□ に:比熱比(=Cp/Cv cp :定圧比熱Cv:
定容比熱) とすると、臨界ノズルは原理的に第2図の如(表わせ、
流量Gad は Gad=a2−んU7耳ン習「J7二■4ミ7咥1L壺
弓ΣP2 F朽−Pl −ψ(に、−2X)a2−ψ・a2・屁。
Generally, in a critical nozzle, the flow rate Gad is Pl, P
2: Pressure at the inlet and outlet v1fv2: Specific volume at the inlet and outlet T1 t T2: Temperature at the inlet and outlet a2: Cross-sectional area Wl at the outlet, W2: Flow rate at the inlet and outlet -I W1' t 2gRT□: Specific heat Ratio (=Cp/Cv cp: Specific heat at constant pressure Cv:
(constant volume specific heat), the critical nozzle is theoretically as shown in Figure 2 (represented by
The flow rate Gad is Gad=a2-n U7 ears ``J7 2 ■ 4 mi 7 mouth 1L pot bow ΣP2 F rot-Pl -ψ (ni, -2X) a2-ψ・a2・fart.

P 1 v 1 となり、入口の状態と圧力比のみの関数となる( T
I = const とする)。
P 1 v 1 and is a function only of the inlet state and pressure ratio (T
I = const).

而して、実際の状態においては、臨界圧力比P c/’
P 1以下になると臨界ノズルの流量は出口の圧力P2
に影響されないことが一般に知られている。
Therefore, in the actual state, the critical pressure ratio P c/'
When P1 or less, the critical nozzle flow rate becomes the outlet pressure P2.
It is generally known that it is not affected by

即ちI Gad−ψeon8j°a2°M= となる。That is, I Gad−ψeon8j°a2°M= becomes.

本発明は上記の入口の圧力P1を制御することにより、
入力電気信号に対応した出力流量を精度よく得られるよ
うにしたものである。
The present invention provides the following effects by controlling the above-mentioned inlet pressure P1.
The output flow rate corresponding to the input electrical signal can be obtained with high accuracy.

第3図は本発明の一実施例の構成説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of the configuration of an embodiment of the present invention.

図において、1は入力電気信号、2は空気圧信号3に対
応して電気信号に変換する空電変換部で、この場合は、
空気圧信号3を受圧するベロー21とベロー21の変位
を板状のスプリング22を介して電気信号に変換する差
動インダクタンス回路23、該差動インダクタンス回路
23の出力を増幅するプリアンプ24及び系の特性改善
のための位相進み補償回路25(図示せず)より構成さ
れている。
In the figure, 1 is an input electrical signal, and 2 is a pneumatic converter that converts the input electrical signal into an electrical signal in response to the pneumatic signal 3. In this case,
Characteristics of the bellows 21 that receives the air pressure signal 3, the differential inductance circuit 23 that converts the displacement of the bellows 21 into an electrical signal via the plate-shaped spring 22, the preamplifier 24 that amplifies the output of the differential inductance circuit 23, and the system. It is composed of a phase lead compensation circuit 25 (not shown) for improvement.

4は入力電気信号1及び空電変換部2よりの電気信号を
差動的に増幅する差動アンプ部である。
Reference numeral 4 denotes a differential amplifier section that differentially amplifies the input electric signal 1 and the electric signal from the pneumatic conversion section 2.

5は差動アンプ部よりの出力によシ駆動されるサーボモ
ータ51とギア機構52よりなるサーボモータ部である
Reference numeral 5 denotes a servo motor section comprising a servo motor 51 and a gear mechanism 52 driven by the output from the differential amplifier section.

6はサーボモータ部50回転量に対応して、空気出力信
号を発生する弁機構である。
Reference numeral 6 denotes a valve mechanism that generates an air output signal in response to the amount of rotation of the servo motor section 50.

61はギヤ機構52の出力軸に設けられたねじ部521
に螺合されたほぼ円錐状の弁体で先端部分611は、こ
の場合は、弁体の移動に対する開口面積の変化率を適当
に選ぶようにして決定された角度をなして作られている
61 is a threaded portion 521 provided on the output shaft of the gear mechanism 52
The generally conical valve body screwed onto the tip portion 611 is formed at an angle determined in this case by appropriately selecting the rate of change of the opening area with respect to the movement of the valve body.

62はほぼ円筒状の弁座で、621は図の下方向に先細
りとなる円錐状の先細部分、622は直管部分、623
は図の下方向に進むに従って円錐状に拡大した形をした
末広部分である。
62 is a substantially cylindrical valve seat, 621 is a conical tapered part that tapers downward in the figure, 622 is a straight pipe part, 623
is a widening part that expands into a conical shape as it moves toward the bottom of the figure.

63は末広部分の開放端側に設けられた蓋、64は蓋6
3に設けられ、この場合は弁座62の軸上に配置され一
定圧の供給空気圧Psの供給される供給管である。
63 is a lid provided on the open end side of the wide part, 64 is the lid 6
3, in this case, it is a supply pipe arranged on the axis of the valve seat 62 and supplied with a constant supply air pressure Ps.

65は同じく蓋63に設けられ、弁座62の軸に直角に
配置された出力管である。
Reference numeral 65 designates an output pipe that is also provided on the lid 63 and arranged perpendicular to the axis of the valve seat 62.

66は弁体61を弁座62に対して回転することなく引
時するコイル状のスプリングである。
66 is a coiled spring that pulls the valve body 61 without rotating it relative to the valve seat 62.

而して、弁体61はサーボモータ部50回転量に対応し
て、矢印Xの方向に移動するもので、先端部分611は
先細部分621に接離自由に挿入されている。
The valve body 61 moves in the direction of arrow X in response to the amount of rotation of the servo motor section 50, and the distal end portion 611 is inserted into the tapered portion 621 so as to be freely movable towards and away from it.

7は臨界ノズル、8は弁6とベロー21と臨界ノズル7
とを結ぶパイプである。
7 is a critical nozzle, 8 is a valve 6, a bellows 21, and a critical nozzle 7
It is a pipe that connects the

以上の構成において、その動作を説明する。The operation of the above configuration will be explained.

空電変換部2により電気信号に変換された空気圧信号3
は差動アンプ部4に於て、入力電気信号1と比較される
Pneumatic pressure signal 3 converted into an electrical signal by pneumatic converter 2
is compared with the input electrical signal 1 in the differential amplifier section 4.

入力電気信号1に対して正又は負の偏差のある場合は、
差動アンプ部4によりその偏差量が増幅される。
If there is a positive or negative deviation from the input electrical signal 1,
The difference amount is amplified by the differential amplifier section 4.

差動アンプ部4により増幅された電気信号の極性によっ
て直流サーボモータ51が時計方向又は反時計方向に回
転して、ギヤー機構52が駆動される。
Depending on the polarity of the electrical signal amplified by the differential amplifier section 4, the DC servo motor 51 rotates clockwise or counterclockwise, and the gear mechanism 52 is driven.

ギヤー機構52の回転につれて、弁体61は第1図図示
の矢印Xの方向に動き、弁体61と弁座62の間隙が変
化する。
As the gear mechanism 52 rotates, the valve body 61 moves in the direction of arrow X shown in FIG. 1, and the gap between the valve body 61 and the valve seat 62 changes.

この間隙の変化により、弁座62内の背圧は変化し、こ
の背圧は、パイプ8を経て臨界ノズル70入口の圧力P
1(第2図で説明のPt )となる。
Due to this change in the gap, the back pressure inside the valve seat 62 changes, and this back pressure passes through the pipe 8 to the pressure P at the inlet of the critical nozzle 70.
1 (Pt explained in FIG. 2).

この圧力P1により、臨界ノズル7よりの空気流量が決
定される。
The air flow rate from the critical nozzle 7 is determined by this pressure P1.

以上に於て、各構成要素は入力電気信号1に対し空気圧
信号3が精度よく対応するように構成されている。
In the above, each component is configured so that the pneumatic signal 3 corresponds accurately to the input electrical signal 1.

即ち、たとえば、入力電気信号1に対して、空気圧信号
3が低ければ、サーボモータ51及びギヤー機構52は
弁体61を第1図の図の下方方向に移動するように動作
し、弁体61と弁座62の間隙が小さくなり、空気圧信
号3が増加する。
That is, for example, if the pneumatic signal 3 is lower than the input electric signal 1, the servo motor 51 and the gear mechanism 52 operate to move the valve body 61 in the downward direction in the diagram of FIG. The gap between the valve seat 62 and the valve seat 62 becomes smaller, and the air pressure signal 3 increases.

入力電気信号1に対して、空気圧信号3が高ければ、上
記と逆の動作が行なわれる。
If the pneumatic signal 3 is higher than the input electrical signal 1, the opposite operation is performed.

而して、上述の動作が連続的に繰り返され、入力電気信
号1に対応した空気圧信号3が得られる。
Thus, the above-described operation is continuously repeated, and a pneumatic signal 3 corresponding to the input electrical signal 1 is obtained.

この結果、入力電気信号1に対応した空気流量が臨界ノ
ズル7より得られる。
As a result, an air flow rate corresponding to the input electrical signal 1 is obtained from the critical nozzle 7.

この場合、出力空気流量は、臨界圧力比以下の条件下で
はノズル出口の圧力等に左右されることはなく、微少流
量から大流量まで、連続的に出力することができる。
In this case, the output air flow rate is not affected by the pressure at the nozzle outlet under conditions below the critical pressure ratio, and can be continuously output from a minute flow rate to a large flow rate.

更にまた、出口面積a2を変えることにより、更にレン
ジアビリティの広いものが得られる。
Furthermore, by changing the outlet area a2, a wider range ability can be obtained.

また、高圧の供給空気圧が弁体61に加わった場合に、
弁体61は円錐形をなし、而も、ギヤ機構52に回転的
に保持されているので、弁体が振動することもなく、大
流量を安定に出力することができる。
Furthermore, when high supply air pressure is applied to the valve body 61,
Since the valve body 61 has a conical shape and is rotatably held by the gear mechanism 52, the valve body does not vibrate and can stably output a large flow rate.

なお、前述の実施例においては、空電変換部2はベロー
21、スプリング22、差動インダクタンス回路23と
プリアンプ回路24より構成されていると説明したが、
これにかぎることはなく、空気圧を電気信号に変換する
ようなものであればよい。
In addition, in the above-mentioned embodiment, it was explained that the pneumatic converter 2 was composed of the bellows 21, the spring 22, the differential inductance circuit 23, and the preamplifier circuit 24.
The present invention is not limited to this, and any type that converts air pressure into an electrical signal may be used.

また、弁機構6において、出力管65は蓋63に設けら
れていると説明したが、先細部分621、直管部分62
2あるいは末広部分623に設けられてもよいことは勿
論である。
Furthermore, in the valve mechanism 6, although it has been explained that the output pipe 65 is provided in the lid 63, the tapered part 621 and the straight pipe part 62
Of course, it may be provided in the second or the widest part 623.

以上説明したように、本発明によれば、電気入力信号に
対応した出力流量の得られ流量レンジアビリティの大き
な流量発生器を実現することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a flow rate generator that can obtain an output flow rate corresponding to an electrical input signal and has a large flow rate range ability.

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

第1図は従来より一般に用いられている流量発生装置の
構成説明図、第2図は臨界ノズルの原理説明図、第3図
は本発明の一実施例の構成説明図である。 1・・・・・・入力電気信号、2・・・・・・空電変換
部、3・・・・・・空気圧信号、4・・・・・・差動ア
ンプ部、5・・・・・・サーボモータ部、6・・・・・
・弁機構、61・・・・・・弁体、62・・・・・・弁
座、621・・・・・・先細部分、622・・・・・・
直管部分、623・・・・・・末広部分、63・・・・
・・蓋、64・・・・・・供給管、65・・・・・・出
力管、7・・・・・・臨界ノズル。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the configuration of a conventionally commonly used flow rate generator, FIG. 2 is an explanatory diagram of the principle of a critical nozzle, and FIG. 3 is an explanatory diagram of the configuration of an embodiment of the present invention. 1...Input electric signal, 2...Pneumatic conversion section, 3...Pneumatic pressure signal, 4...Differential amplifier section, 5... ...Servo motor section, 6...
・Valve mechanism, 61... Valve body, 62... Valve seat, 621... Tapered part, 622...
Straight pipe part, 623... Wide end part, 63...
... Lid, 64 ... Supply pipe, 65 ... Output pipe, 7 ... Critical nozzle.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 出力空気圧信号に対応して電気信号に変換する空電
変換部と、該空電変換部よりの電気信号と入力電気信号
とを差動的に増幅する差動アンプ部と、該差動アンプ部
の出力により駆動されるサーボモータ部と、該サーボモ
ータ部の回転に対応して空気圧信号を発生する弁機構と
、前記空気圧信号が導入される臨界ノズルとを具え、前
記弁機構は先細部分と直管部分と拡大端側か閉じられた
末広部分よりなりベンチュリー管形状をなす弁座と、前
記末広部分の拡大端側の弁座に設けられた供給管と、前
記弁座の軸線にほぼ直交方向に設けられた出力管と、前
記先細部分側より弁座に接離自由に挿入されるほぼ錐状
の弁体とを具備してなる流量発生器。
1. A pneumatic conversion section that converts an output pneumatic pressure signal into an electric signal, a differential amplifier section that differentially amplifies the electric signal from the pneumatic conversion section and an input electric signal, and the differential amplifier. a servo motor section driven by the output of the servo motor section, a valve mechanism that generates a pneumatic signal in response to rotation of the servo motor section, and a critical nozzle into which the pneumatic signal is introduced, the valve mechanism having a tapered section. a valve seat in the shape of a venturi tube consisting of a straight pipe portion and a widened portion closed on the enlarged end side; a supply pipe provided in the valve seat on the enlarged end side of the widened portion; A flow generator comprising an output pipe provided in orthogonal directions, and a substantially conical valve body inserted into the valve seat from the tapered portion side so as to freely move toward and away from the valve seat.
JP7098478A 1978-06-14 1978-06-14 flow generator Expired JPS59722B2 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60118612U (en) * 1984-01-20 1985-08-10 ソニー株式会社 packaging box

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS60118612U (en) * 1984-01-20 1985-08-10 ソニー株式会社 packaging box

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JPS54163283A (en) 1979-12-25

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