JPS6046367B2 - 流速流量測定装置 - Google Patents
流速流量測定装置Info
- Publication number
- JPS6046367B2 JPS6046367B2 JP56019807A JP1980781A JPS6046367B2 JP S6046367 B2 JPS6046367 B2 JP S6046367B2 JP 56019807 A JP56019807 A JP 56019807A JP 1980781 A JP1980781 A JP 1980781A JP S6046367 B2 JPS6046367 B2 JP S6046367B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vortex generator
- electrode
- recess
- measuring device
- vortex
- 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.)
- Expired
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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
- G01F1/20—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 detection of dynamic effects of the flow
- G01F1/32—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 detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
- G01F1/3209—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 detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters using Karman vortices
- G01F1/3218—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 detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters using Karman vortices bluff body design
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、カルマン渦を利用した流速流量測定装置に
関するものである。
関するものである。
本発明の主な目的は、構造堅牢にして、耐熱、耐圧、
耐久力を増し、特に管路の振動の影響を受けないこの種
の流量測定装置を実現することにある。
耐久力を増し、特に管路の振動の影響を受けないこの種
の流量測定装置を実現することにある。
第１図は、本願出願人が先に特願昭５５−７３１４号
（特開昭５６−１０４２５訝公報）で提案した本願装
置の基本となる装置を一部断面で示す構成斜視図、第２
図は第１図の要部断面図、第３図は第１図装置に用いら
れている電極部斜視図である。
（特開昭５６−１０４２５訝公報）で提案した本願装
置の基本となる装置を一部断面で示す構成斜視図、第２
図は第１図の要部断面図、第３図は第１図装置に用いら
れている電極部斜視図である。
これらの図において、１は被測定流体が流れる管路、
２はこの管路内に配置され管路内に渦を発生させる渦発
生体で、渦の生成を検出する検出手段としての役目をも
している。
２はこの管路内に配置され管路内に渦を発生させる渦発
生体で、渦の生成を検出する検出手段としての役目をも
している。
この渦発生体２の一方の端は、管壁にネジ３によつて固
定され、ま’た他方の端は管路外に延長され、フランジ
４において例えばネジあるいは溶接によつて固定されて
いる。渦発生体２の一方の端には、その軸方向に延びる
凹部２１が形成されており、この凹部２１に電極部５が
渦発生体２の一方の端から凹部の側壁と僅かな間隔を隔
てて挿入配置されている。この電極部５は、第３図にそ
の斜視図を示すように、フランジ５３をもつた円柱状部
材で構成されており、円柱表面に軸方向に平行して並ふ
二個の電極５１、５２が形成されている。６１、６２は
電極５１、５２に接続されるリード線で、円柱状部材の
内部を通つて外部に導びかれている。
定され、ま’た他方の端は管路外に延長され、フランジ
４において例えばネジあるいは溶接によつて固定されて
いる。渦発生体２の一方の端には、その軸方向に延びる
凹部２１が形成されており、この凹部２１に電極部５が
渦発生体２の一方の端から凹部の側壁と僅かな間隔を隔
てて挿入配置されている。この電極部５は、第３図にそ
の斜視図を示すように、フランジ５３をもつた円柱状部
材で構成されており、円柱表面に軸方向に平行して並ふ
二個の電極５１、５２が形成されている。６１、６２は
電極５１、５２に接続されるリード線で、円柱状部材の
内部を通つて外部に導びかれている。
この電極部５は、渦発生体の凹部に電極５１と５２とが
流れ方向に対して左右対称に配置されるように挿入され
、凹部２１の側壁と各電極５１、５２との間でコンデン
サを形成する。 このように構成した装置の動作は次の
通りである。
流れ方向に対して左右対称に配置されるように挿入され
、凹部２１の側壁と各電極５１、５２との間でコンデン
サを形成する。 このように構成した装置の動作は次の
通りである。
管路１内に流体が流れると、渦発生体２の両側からカル
マン渦が交互に規則的に発生し、この渦の発生に伴つて
渦発生体２はその方向が交互に変る揚力を受ける。渦発
生体２が揚力を受けると、渦発生体２は第４図に示すよ
うにこの揚力に対応して僅かに変化する。渦発生体２の
揚力に伴う変位置δは、渦発生体２の形状、凹部側壁の
肉厚、片側固定か両側固定か等、種々の設計条件で変わ
るが、実用上は０．０２μｍ程度といつた僅かな変位置
が得られればよい。渦発生体２が、このように揚力によ
つて変位すると、凹部の側壁は電極５１，５２の面に対
して変位し、側壁と各電極５１，５２間の距離が変わつ
てその容量が変化する。ここで、電極部５は各電極５１
，５２が第２図に示すように被測定流体の流れ方向に対
して左右対称に配置されるように凹部５１に挿入されて
いるので、電極５１と側壁との間で形成される容量Ｃ１
と、電極５２と側壁との間で形成される容量Ｃ２とは、
渦発生体２のカルマン渦の揚力による変位（流れ方向と
直角な方向の変位）に対して互に差動的に変化すること
となり、この変位数を計数すれば流量又は流速を知るこ
とができる。ところで、このように構成した装置は、流
れ方向と同じ方向の振動ノイズ等による変位に対しては
各容量Ｑ，Ｃ２が同相的に変化することとなり、その影
響を受けることはないが、流れ方向と直角な方向の振動
に対しては、容量Ｑ，Ｃ２が変化してその影響を受ける
という問題点がある。ここにおいて、本発明は前記した
先願に係る装置を改良し、外部振動に対する影響を除去
した流速流量測定装置を実現することを主たる目的とす
る。
マン渦が交互に規則的に発生し、この渦の発生に伴つて
渦発生体２はその方向が交互に変る揚力を受ける。渦発
生体２が揚力を受けると、渦発生体２は第４図に示すよ
うにこの揚力に対応して僅かに変化する。渦発生体２の
揚力に伴う変位置δは、渦発生体２の形状、凹部側壁の
肉厚、片側固定か両側固定か等、種々の設計条件で変わ
るが、実用上は０．０２μｍ程度といつた僅かな変位置
が得られればよい。渦発生体２が、このように揚力によ
つて変位すると、凹部の側壁は電極５１，５２の面に対
して変位し、側壁と各電極５１，５２間の距離が変わつ
てその容量が変化する。ここで、電極部５は各電極５１
，５２が第２図に示すように被測定流体の流れ方向に対
して左右対称に配置されるように凹部５１に挿入されて
いるので、電極５１と側壁との間で形成される容量Ｃ１
と、電極５２と側壁との間で形成される容量Ｃ２とは、
渦発生体２のカルマン渦の揚力による変位（流れ方向と
直角な方向の変位）に対して互に差動的に変化すること
となり、この変位数を計数すれば流量又は流速を知るこ
とができる。ところで、このように構成した装置は、流
れ方向と同じ方向の振動ノイズ等による変位に対しては
各容量Ｑ，Ｃ２が同相的に変化することとなり、その影
響を受けることはないが、流れ方向と直角な方向の振動
に対しては、容量Ｑ，Ｃ２が変化してその影響を受ける
という問題点がある。ここにおいて、本発明は前記した
先願に係る装置を改良し、外部振動に対する影響を除去
した流速流量測定装置を実現することを主たる目的とす
る。
また、本発明の他の目的は、渦発生体の頭部に電気信号
を増幅したり、信号処理するアンプやケース等を搭載さ
せた場合、その影響で渦発生体の固定部にモーメント荷
重がかかつて、渦発生体及び電極部にそれぞれ撓みを生
じ搭載物の共振点付近における耐振性が著しく悪くなる
が、このよ．うな搭載物の振動による影響をも除去する
ことにある。第５図は本考案に係る装置の構成断面図、
第６図は第５図におけるＸ−Ｘ断面図である。
を増幅したり、信号処理するアンプやケース等を搭載さ
せた場合、その影響で渦発生体の固定部にモーメント荷
重がかかつて、渦発生体及び電極部にそれぞれ撓みを生
じ搭載物の共振点付近における耐振性が著しく悪くなる
が、このよ．うな搭載物の振動による影響をも除去する
ことにある。第５図は本考案に係る装置の構成断面図、
第６図は第５図におけるＸ−Ｘ断面図である。
これらの図において、１は管路、１０はこの管路１の管
・軸とほぼ直角な方向に管壁から延びる渦発生体２の取
付部てある。渦発生体２の一方の端にはフランジ２２が
設けてあり、押え金具８を介してネジ９によつて取付部
１０に固定されている。また、渦発生体２の他方の端は
、０リング３０を介してネジ３によつて管壁に固定され
ている。渦発生体２の一方の端から軸方向に延びるよう
に形成された凹部２１は、途中から多少径が小さくなつ
て、中空部２３を形成し、他端付近まで延長されている
。電極部５は、一方の端にフランジ５３が設けられ、渦
発生体２に設けられている凹部に挿入され、フランジ５
３において渦発生体２のフランジ２２に例えば溶接によ
つて固定されている。電極ｊ部５は、ここでは例えば高
熱に耐える円柱状のセラミックが用いられており、この
表面に例えばスパッタ、蒸着、焼付等の手段で電極５１
，５２が形成されている。各電極の表面には必要に応じ
てコーテング層が形成される。７は電極部５の底部に結
合し、渦発生体２の中空部２３内を通つて渦発生体２の
他端支持部とほぼ同一箇所で支持された接続棒であつて
、例えは剛体で構成されている。
・軸とほぼ直角な方向に管壁から延びる渦発生体２の取
付部てある。渦発生体２の一方の端にはフランジ２２が
設けてあり、押え金具８を介してネジ９によつて取付部
１０に固定されている。また、渦発生体２の他方の端は
、０リング３０を介してネジ３によつて管壁に固定され
ている。渦発生体２の一方の端から軸方向に延びるよう
に形成された凹部２１は、途中から多少径が小さくなつ
て、中空部２３を形成し、他端付近まで延長されている
。電極部５は、一方の端にフランジ５３が設けられ、渦
発生体２に設けられている凹部に挿入され、フランジ５
３において渦発生体２のフランジ２２に例えば溶接によ
つて固定されている。電極ｊ部５は、ここでは例えば高
熱に耐える円柱状のセラミックが用いられており、この
表面に例えばスパッタ、蒸着、焼付等の手段で電極５１
，５２が形成されている。各電極の表面には必要に応じ
てコーテング層が形成される。７は電極部５の底部に結
合し、渦発生体２の中空部２３内を通つて渦発生体２の
他端支持部とほぼ同一箇所で支持された接続棒であつて
、例えは剛体で構成されている。
このように構成した装置における動作を次に第７図を参
照しながら説明する。
照しながら説明する。
なお、第７図では、説明を簡単にするために、渦発生体
２と電極部及び接続部の支持点（固定点）は両者とも同
じ位置にあるものとして示してある。渦の発生に伴つて
渦発生体に生ずる揚力変化は、この渦発生体２の管路１
内にある柱状部に作用するのて、渦発生体だけが変位し
、電極部５は揚力変化にかかわらず常に中立位置に置か
れる。したがつて、電極５１，５２と凹部２１の側壁と
の間で形成される容量Ｑ，Ｃ２が揚力変化に対応して差
動的に変化し、第１図装置と同様に容量Ｑ，Ｃ２の変化
数を計数することによつて、流速又は流量を知ることが
できる。これに対して、渦発生体２の頭部にアンプやケ
ースを搭載させた場合、渦発生体２の固定面にこの搭載
物によるモーメント荷重がかかり、渦発生体２は第７図
の曲線Ｅｖに示すように、たわみを生ずる。
２と電極部及び接続部の支持点（固定点）は両者とも同
じ位置にあるものとして示してある。渦の発生に伴つて
渦発生体に生ずる揚力変化は、この渦発生体２の管路１
内にある柱状部に作用するのて、渦発生体だけが変位し
、電極部５は揚力変化にかかわらず常に中立位置に置か
れる。したがつて、電極５１，５２と凹部２１の側壁と
の間で形成される容量Ｑ，Ｃ２が揚力変化に対応して差
動的に変化し、第１図装置と同様に容量Ｑ，Ｃ２の変化
数を計数することによつて、流速又は流量を知ることが
できる。これに対して、渦発生体２の頭部にアンプやケ
ースを搭載させた場合、渦発生体２の固定面にこの搭載
物によるモーメント荷重がかかり、渦発生体２は第７図
の曲線Ｅｖに示すように、たわみを生ずる。
一方、内部電極部５は、接続棒７を介して、渦発生体２
とほぼ同様位置においてその先端が支持されていること
から、そのたわみ曲線は、傾向として渦発生体２のたわ
み曲線′ｖとほぼ同じような曲線となる。そして、接続
棒７の曲げ剛性を適当に選定することによつて、このた
わみ曲線をＥｌ，′２に示すように僅かに変えることが
でき、このたわみ曲線が、電極範囲で渦発生体２のたわ
み曲線Ｅｖにほぼ同一となるような特性（曲線ｅ１）に
選定する。このように、搭載物のモーメント荷重による
渦発生体２のたわみ曲線と、電極部５のたわみ曲線とを
同一にすると、搭載物の振動、特に共振周波数における
振動は、渦発生体２と電極部５とを同じようにたわませ
る。
とほぼ同様位置においてその先端が支持されていること
から、そのたわみ曲線は、傾向として渦発生体２のたわ
み曲線′ｖとほぼ同じような曲線となる。そして、接続
棒７の曲げ剛性を適当に選定することによつて、このた
わみ曲線をＥｌ，′２に示すように僅かに変えることが
でき、このたわみ曲線が、電極範囲で渦発生体２のたわ
み曲線Ｅｖにほぼ同一となるような特性（曲線ｅ１）に
選定する。このように、搭載物のモーメント荷重による
渦発生体２のたわみ曲線と、電極部５のたわみ曲線とを
同一にすると、搭載物の振動、特に共振周波数における
振動は、渦発生体２と電極部５とを同じようにたわませ
る。
この結果、電極５１，５２と凹部２１の側壁との間で形
成されるギャップは、搭載物の振動に対して一定に保た
れ、容量Ｃｌ，Ｃ２はこのような振動に影響されること
なしに、常に一定値に維持させることができ、その影響
を受けることはない。同様に管路を伝わつてくる機械振
動に対しても、その影響を除去することができる。第８
図は渦発生体２と接続棒７の他端付近における他の例を
示す要部断面図である。
成されるギャップは、搭載物の振動に対して一定に保た
れ、容量Ｃｌ，Ｃ２はこのような振動に影響されること
なしに、常に一定値に維持させることができ、その影響
を受けることはない。同様に管路を伝わつてくる機械振
動に対しても、その影響を除去することができる。第８
図は渦発生体２と接続棒７の他端付近における他の例を
示す要部断面図である。
この例では、接続棒７の他端は、ダイヤフラム７０を介
して渦発生体２の他端に支持されている。なお、ダイヤ
フラム７０を介して、壁に支持させるようにしてもよい
。したがつて、渦発生体２の渦による揚力変化振動は、
ダイヤフラム７０によつて吸収され、接続棒７側に伝え
られることはない。なお、ここでは、接続棒７の支持点
Ｐ１と、渦発生体２の支持点Ｐ２とが多少異なつている
が、この距離ｄは僅かであつて、実用上無視できる。な
お、上記の各実施例では、凹部および電極部の断面形状
をいずれも円形としたものであるが、矩形状あるいは他
の形状でもよい。
して渦発生体２の他端に支持されている。なお、ダイヤ
フラム７０を介して、壁に支持させるようにしてもよい
。したがつて、渦発生体２の渦による揚力変化振動は、
ダイヤフラム７０によつて吸収され、接続棒７側に伝え
られることはない。なお、ここでは、接続棒７の支持点
Ｐ１と、渦発生体２の支持点Ｐ２とが多少異なつている
が、この距離ｄは僅かであつて、実用上無視できる。な
お、上記の各実施例では、凹部および電極部の断面形状
をいずれも円形としたものであるが、矩形状あるいは他
の形状でもよい。
また、凹部２１中空部２３内を真空に維持するか、ある
いはＨｅ，Ａｒ等の不活性ガスを封入するようにしても
よい。以上説明したように、本発明によれば、外部振動
や搭載物の振動等の影響を受けず、そのうえ検出感度の
高い流速流量測定装置が実現できる。
いはＨｅ，Ａｒ等の不活性ガスを封入するようにしても
よい。以上説明したように、本発明によれば、外部振動
や搭載物の振動等の影響を受けず、そのうえ検出感度の
高い流速流量測定装置が実現できる。
第１図は本願装置の基本となる装置を一部断面で示す構
成斜視図、第２図は第１図の要部断面図、第３図は第１
図装置に用いられている電極部斜視図、第４図は第１図
装置の動作説明図、第５図は本発明にかかわる装置の構
成断面図、第６図は第５図におけるＸ−Ｘ断面図、第７
は渦発生体の一方の支持点付近にモーメント荷重がかか
つた場合の渦発生体及び電極部のたわみ曲線、第８図は
渦発生体と接続棒の他端付近における他の例を示す要部
断面図である。 １・・・管路、２・・・渦発生体、２１・・・凹部、２
３・・中空部、５・・・電極部、７・・・接続棒、８・
・・押え金具。
成斜視図、第２図は第１図の要部断面図、第３図は第１
図装置に用いられている電極部斜視図、第４図は第１図
装置の動作説明図、第５図は本発明にかかわる装置の構
成断面図、第６図は第５図におけるＸ−Ｘ断面図、第７
は渦発生体の一方の支持点付近にモーメント荷重がかか
つた場合の渦発生体及び電極部のたわみ曲線、第８図は
渦発生体と接続棒の他端付近における他の例を示す要部
断面図である。 １・・・管路、２・・・渦発生体、２１・・・凹部、２
３・・中空部、５・・・電極部、７・・・接続棒、８・
・・押え金具。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 被測定流体が流れる管路、少なくとも一部が前記被
測定流体中に配置されその両端が支持された渦発生体、
この渦発生体の一方の端から渦発生体の軸方向に延びる
ように形成された凹部内のギャップを隔てて２個の電極
が被測定流体の流れ方向に対して左右対称になるように
配置され一端において支持される電極部、一端が前記電
極部の底部に結合し他端が前記凹部の底面から渦発生体
の他方の端付近まで形成された中空部を通つて渦発生体
の支持点とほぼ同一位置において支持されている接続棒
を具備し、前記渦発生体の一方の支持点付近にモーメン
ト荷重がかかつた場合、前記渦発生体と前記電極部のた
ゆみ曲線が電極範囲においてほぼ同じ傾向を示すように
し、前記凹部壁と２個の電極との間で形成される容量を
差動的に検出するようにした流速流量測定装置。 ２ 接続棒の他端はダイヤフラムを介して渦発生体の他
端又は管壁に支持されている特許請求の範囲第１項記載
の流速流量測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56019807A JPS6046367B2 (ja) | 1981-02-13 | 1981-02-13 | 流速流量測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56019807A JPS6046367B2 (ja) | 1981-02-13 | 1981-02-13 | 流速流量測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57133318A JPS57133318A (en) | 1982-08-18 |
| JPS6046367B2 true JPS6046367B2 (ja) | 1985-10-15 |
Family
ID=12009599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56019807A Expired JPS6046367B2 (ja) | 1981-02-13 | 1981-02-13 | 流速流量測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6046367B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4520678A (en) * | 1983-09-13 | 1985-06-04 | The Foxboro Company | Small line-size vortex meter |
| JPH037780Y2 (ja) * | 1984-11-09 | 1991-02-26 | ||
| CN108955783B (zh) * | 2018-07-30 | 2020-03-31 | 广州仪控自动化仪表有限公司 | 一种封堵装置及使用该封堵装置的涡街流量计 |
-
1981
- 1981-02-13 JP JP56019807A patent/JPS6046367B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57133318A (en) | 1982-08-18 |
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