JPS6142813B2 - - Google Patents

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JPS6142813B2
JPS6142813B2 JP54024379A JP2437979A JPS6142813B2 JP S6142813 B2 JPS6142813 B2 JP S6142813B2 JP 54024379 A JP54024379 A JP 54024379A JP 2437979 A JP2437979 A JP 2437979A JP S6142813 B2 JPS6142813 B2 JP S6142813B2
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JP
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rod
torque
sensor
land
housing
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JP54024379A
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JPS552984A (en
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Jii Hofusutetsutaa Junia Edowaado
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SPX Technologies Inc
Original Assignee
General Signal Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by General Signal Corp filed Critical General Signal Corp
Publication of JPS552984A publication Critical patent/JPS552984A/ja
Publication of JPS6142813B2 publication Critical patent/JPS6142813B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G01N11/10Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material
    • G01N11/14Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material by using rotary bodies, e.g. vane

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流動学的動特性測定装置に係り、特に
コンシステンシー送信器に係る。
本発明は、ブレード型センサを用いた形式のコ
ンシステンシー送信器や回転型センサを用いた形
式のコンシステンシー送信器に適用するのに特に
適している。
ブレード型センサを用いたコンシステンシー送
信器は媒体によつて感知ブレードに課せられる抗
力を感知することによつてコンシステンシーを測
定する。この媒体は、例えば、紙原料フアイバで
ある。センサは撓み性装着体に枢着され、そして
その位置は空気圧トルク変換器によつて検出され
る。空気圧アクチユエータを備えたフイードバツ
ク系がブレード型センサの位置を保持しようとす
る。この様なブレード型センサ式のコンシステン
シー送信器は米国ミネソタ州のDezurik Corpo―
ration of Sartellより入手でき、1968年9月付の
ブルテン91.001号に説明されている。空気圧式の
力平衡装置はDezurikの特許第3285266号に開始
されており、General Signal Corpの製品であ
る。別のブレード型センサ式のコンシステンシー
送信器が1968年1月23日付の米国特許第3364730
号に開始されている。コンシステンシー送信器は
撓み性装着体に支持された回転型センサを有して
もよい。コンシステンシーが変化すると、感知素
子を回転するモータ用の筐体自身が撓み性装着体
に於いて回転する。筐体のこの回転移動は空気圧
式のトルク変換器によつて検出されそして力平衡
フイードバツク構成体が前記した様に用いられ
る。回転型センサ式のコンシステンシー送信器の
更に詳細な事柄についてはDezurikの特許第
3285057中並びにOstrootの特許第3285058号を参
照されたい。
空気圧式のトルク変換器及び力平衡フイードバ
ツク系を用いたコンシステンシー送信器自身の作
動は全く充分なものであるが、変換器及びフイー
ドバツク系を電子的に実施することが所望され
る。然し乍ら、工業的な運転条件の下で正確で且
つ信頼性のある測定を行なうという厳しい要求が
あるために、コンシステンシー送信器を電子的に
作動するという問題は容易に解消できない。コン
システンシーの変化に応じたセンサの動きは非常
にわずかなものである。電子装置は、本来、温度
や圧力の変動に敏感であり、これはコンシステン
シーの変化に対する応答を打ち消し勝ちであり、
従つて測定精度や信頼性を下げることになる。そ
の上、センサ用の撓み性装着体によつて補償され
ているが摩擦力によつてコンシステンシーの測定
が影響を受ける。電子センサでの実施では装着体
に影響を及ぼそしてコンシステンシーの測定にエ
ラーを招く。
流れ及びその他の流体作用を検出するために色
色な形式の電子変換器、特に歪計が提案されてい
る(例えば、米国特許第2805574号、第3098384
号、第3115777号、第3147612号、第3238773号、
第3287971号、第3338093号、第3796088号、第
3908458号及び第27354号参照)。然し乍ら、これ
らの中で、コンシステンシーの変化を電子的に感
知しそしてこの様な変化に応じたトルクを平衡し
て、コンシステンシーの正確で且つ信頼性のある
測定値を与えるものは皆無である。更に、これま
でに提案された解決策はどれもコンシステンシー
センサの装着体に対する悪影響を回避するという
問題に関するものではない。
そこで本発明の主たる目的は、電子手段を用い
て流動学的測定、特にコンシステンシーの測定を
行なう改良された装置を提供することである。
本発明の更に別の目的は、作動が正確で且つ信
頼性のある改良された電子作動式のコンシステン
シー送信器を提供することである。
本発明の更に別の目的は、コンシステンシーセ
ンサの撓み性装着体に悪影響を及ぼさず然もコン
システンシーの変化に応じたセンサの回転移動に
対して信頼性のある装着体を与える様な改良され
た電子作動式のコンシステンシー送信器を提供す
ることである。
本発明のもう1つの目的は、温度や圧力の変動
による測定エラーを最少にした改良された電子作
動式のコンシステンシー送信器を提供することで
ある。
簡単に説明すれば、本発明の好ましい実施例に
よるコンシステンシー送信器は、コンシステンシ
ーの測定を行なうべき液体媒体の流路に配置され
るセンサを備えている。電子変換器は、センサの
ための撓み性装着体をなし、そして撓み部材を備
えている。この撓み部材はその長手方向に延びる
ねじれ軸を形成する様にその両端で支持される。
着即ちスリーブがねじれ軸のまわりに回転可能に
装着されそして撓み部材のまわりに配置される。
撓み部材及びスリーブ並びにセンサは互いにトク
伝達関係に取り付けられる。スリーブは、液体媒
体のコンシステンシーの変化に応じたねじれ軸の
まわりでのセンサの回転移動を変化させてしまう
モーメント乃至はトルクや摩擦力等を与えること
なく、強力で且つ信頼性のある装着体として働
く。撓み部材のねじれはセンサの枢着移動の関数
となり、ひいては液体媒体のコンシステンシーの
関数となる。歪計素子の様な手段が撓み部材に取
り付けられ、撓み部材のねじれを電気信号に変換
する。これらの信号はトルクモータを備えた力平
衡系に用いられ、トルクモータは撓み部材のねじ
れ軸とは偏心してセンサのトルクアーム又はセン
サに結合される。撓み部材からの信号(これはセ
ンサに固定された歪計素子を含むブリツジ回路か
ら導出される)に応答する電子回路は、コンシス
テンシーの変化により生じた撓み部材のねじれを
打ち消して平衡する方向に撓み部材にトルクを与
える様にモータを作動する。モータの出力トルク
即ちモータを駆動する電気信号がコンシステンシ
ーの尺度であり、これが計器や記録器やプロセス
制御器の様な利用装置に印加される。
本発明の前記目的及び他の目的、特徴並びに効
果は添付図面を参照した以下の詳細な説明より理
解されよう。
さて添付図面の第1図乃至第4図を参照すれば
コンシステンシー送信器12が装着されたパイプ
管路10が示されている。送信器12の筐体14
はスカート状のフランジ16によつてパイプ管路
10に支持され、フランジ16はパイプ管路に溶
接される。パイプ管路10に沿つて矢印18で示
した方向に流れる原料フアイバの様な液体媒体の
コンシステンシーが送信器12によつて測定され
る。
送信器12のブレード型センサ20はシヤフト
24に固定されたブレード型感知素子22より成
る。シヤフト24はトルクアームでもある。セン
サ20は撓み性装着体26に枢着される。この装
着体即ち撓み体26はねじれの変換器でもあり、
これはコンシステンシーの変化に応じたセンサ2
0の枢着移動を電気信号に変換する。これらの信
号を送るリード線28(第4図)は図示明瞭化の
ため第1図、第2図及び第3図には示されていな
い。装着体のねじれ軸は撓み部材30の長手軸で
ある。好ましくはアルミニウムのロツドが部材3
0をなす。ロツド30の両端は装着ブロツク36
及び38のクランプ区分32及び34にクランプ
される。
支持管即ちスリーブ40がロツド30のまわり
に配置されている。これはロツド30を中心とし
て配置される。スリーブ40の両端はベアリング
42及び44に回転可能に装着される。装着ブロ
ツク36及び38のベアリング区分46及び48
がこれらのベアリング42及び44を保持する。
これらのベアリングは撓み性装着体26の摩擦力
を少なくするためボーベアリングであるのが好ま
しい。
シヤフト24を貫通する横方向穴50が撓み性
装着体を受け入れる。シヤフトの軸線は装着体の
ねじれ軸(即ちロツド30の軸)に垂直である。
ロツド30、スリーブ40及びシヤフト24はト
ルク伝達関係にある。この関係はネジクランプ5
2によつて確立され、このネジクランプはシヤフ
ト24、スリープ40を通してロツド30と係合
する様に延びる。ロツドのトルクはパイプ管路に
流れる流体媒体の流れによつて生じそしてロツド
をねじれ状態にする。
ロツドがこの様なねじれ状態に対してより敏感
である様にするため、ロツドにはランドとグルー
プとが交互に形成される。中央のランド54及び
両端のランド56,58がグループ60及び62
によつて分離されている。ランド54,56,5
8はV字型のノツチ64,66,68を有してい
る。リード線28は左に出されているから、ノツ
チ64及び66のみが使用されている。他方のノ
ツチ68はリード線がロツド30の反対端から出
される場合に使用される(第4図)。
グループ60及び62の中央には、R1乃至R4
と示された歪計素子の対が固定されている。素子
R1及びR2は互いに直径方向に対向してグループ
60に配置される。他方の素子対R3乃至R4も互
いに直径方向に対向してグループ62に配置され
る。これらの素子対はそれらのグループの長さの
中央に配置される、これらの素子をグループ60
及び62に於いてロツドに固定するために接着剤
が用いられてもよい。又、リード線をロツドに固
定するのに接着剤が用いられてもよい。リード線
は端子ストリツプ69へもつて行かれそしてそこ
からノツチ64を経て外部へもつていかれてもよ
い。端子ストリツプと歪計素子との間に接続され
たリード線には細いマグネツトワイヤが使用さ
れ、そして端子ストリツプ69からロツド30の
外部へは太いワイヤが使用されてもよい。ロツド
の表面から持ち上つた物質70として素子のまわ
りに示された接着剤はエポキシ接着剤であるのが
適当である。接着剤の層は薄いのが好ましい。
スリーブ40は中央ランド54を包囲しそして
グルーブ60及び62上に延び、歪計素子を包囲
する。ねじれのみが歪計素子によつて感知され
る。温度や圧力による寸法変化はリニアな変化で
あり、ロツドにねじれ歪を課すことはない。歪計
素子に於けるこのリニアな寸法変化は、これらの
素子が第5図に示した様にブリツジ回路72に配
置されているという点で自動的に補償される。一
方、素子のねじれは、ブリツジの同じ側にある素
子例えばR1及びR5の歪を増加し、そしてそれと
反対側にある素子例えばR2及びR4の歪を減少
し、従つてねじれを歪に対して最大である出力を
ブリツジの検出アームから与える。それに対し
て、ロツドのリニアな寸法変化は全ての声素子
R1乃至R4に同じ歪を生じる。従つてこの様なリ
ニアな変化は補償され、ブリツジ72の検出アー
ムからの出力に反映されることはない。第5図に
示した様に、歪歪計素子の各対はブリツジ対向し
た辺を形成する。即ちR1及びR2はブリツジの1
方の辺を形成しそしてR5及びR4はブリツジの他
方の辺を形成する。
流れによるトルクを打ち消しそれによつてパイ
プ管路10の液体のコンシステンシーの変化を感
知するための力平衡系は直流トルクモータ74よ
り成る。このトルクモータは筐体14の上部に取
り付けられた鋳物76の筐体にしつかりと固定さ
れる。鋳物は、測定に影響を及ぼすことのある振
動に対してモータを保護するので、鋳物を用いる
のが好ましい。シヤフトにより与えられるトルク
アームとモータとの間には偏心結合体78が用い
られる。この結合体はモータシヤフト82に設け
られた調整可能なブロツク80と、シヤフト24
の上端に取り付けられたピン84とで構成され
る。モータ74はフイードバツクループに於いて
増加器86を経てブリツジ回路72の検出アーム
に接続される。この増巾器86は、ブリツジが不
平衡である時にブリツジからの出力電圧を増中す
る様に差動増巾器モードで接続された演算増巾器
である。第5図の点線88は、モータ74のシヤ
フト82から、偏心結合体78と、シヤフト24
の上端のトルクアームとを経て、ねじれロツド3
0へ至りそしてブリツジの歪計素子R1乃至R4
と戻る結合を示している。モータ74は、ロツド
の長手軸のまわりでねじれを生じさせるトルクを
付与する様に作動される。増巾器86の作動点
は、ループの静止即ち静的状態(即ち、パイプ管
路10に流れがないか、又は或る平均的な即ち定
常流がパイプ管路10に流れる状態)中にロツド
30にトルクが与えられてロツド30がねじれ状
態におかれる様にセツトされるのが好ましい。こ
れはブレードに初期バイアスを与える。装置はこ
のバイアスを受け容れる様に校正される。パイプ
管路10の液体のコンシステンシーが変化する
と、ブリツジからの電気信号出力もそれに対応し
て変化する。この変化はモータにより生じたトル
クによつて打ち消される。このトルクは増巾器8
6で増巾されるブリツジからの電気信号の関数で
ある。電流の形態であるこの信号はモータ74の
作動巻線に直列な抵抗90に流れる。この抵抗9
0間に発生された電圧は増巾器92で増巾され、
パイプ管路10に流される流体のコンシステンシ
ーを表わす出力を与える。この出力信号は記録器
やプロセス制御器の様な利用装置に因加される。
例えばプロセス制御器は、パイプ管路に流れるパ
ルプ原料又はその他の流体の希釈度を変えて、そ
のプリセツトされたコンシステンシーを維持する
様に働く。
回転型センサ式のコンシステンシー送信器94
がパイプ管路96に装着されて第6図に示されて
いる。送信器94は筐体98を有している。回転
センサ100は、モータ106により一定の速度
で回転されるシヤフト104に接続された感知デ
イスク102によつて与えられる。モータ筐体1
08は送信器筐体98の撓み性装着体110及び
112によつて支持される。撓み性装着体110
は撓み性装着体26に類似している。装着体11
0に於いては、第1図乃至第4図のロツド30及
びスリーブ40の支持について述べたのと同様
に、装着ブロツク114及び116が撓みロツド
及びスリーブの両端を支持する。モータ筐体10
8の上端にはボス118が形成され、このボスは
第1図乃至第4図について説明した様にスリーブ
及びロツドの中心で、装着体100のスリーブ及
び撓みロツドとトルク伝達関係に結合される。上
方の装着ブロツク114は送信器筐体98の屋根
120に取り付けられる。送信器筐体98の1部
であつたモータ筐体108の開口を通して延びる
スパイダ122は、下方の装着ブロツク116の
支持体をなす。
下方の撓み性装着体112は、前記した
Dezurikの特許第3285057号に開示された様なシ
ール構成体の1部であるエラストマ物質のリング
によつて与えられる。装着体110のねじれ軸は
センサ100のシヤフト104及び感知デイスク
102の軸と共通直線上にある。
パイプ管路96に流れる液体のコンシステンシ
ーが変化すると、装着体100の撓みロツドのト
ルクがそれに対応して変化する。このねじれはロ
ツドに配置された歪計素子によつて電気信号に変
換される。歪計素子は第4図及び第5図について
述べた様なブリツジ回路に配置される。このトル
クを平衡するため、モータ74に類似した直流ト
ルクモータ124が偏心結合体126によつてモ
ータ筐体108に結合され、これは撓み性装着体
110のロツドの長手軸から半径方向外側の位置
に結合される。従つて、筐体がトルクアームをな
す。又は、撓み性装着体110に結合された別の
トルクアームを使用してもよい。偏心結合体はモ
ータ124のシヤフト130に結合されたピン1
28より成る。このピンはモータ筐体108の上
部に固定されたバー132に係合し、このバーは
モータ筐体から上方に突出している。
撓み性装着体は、コンシステンシー及びコンシ
ステンシーの変化に相当する電気信号を発生する
ねじれトランスジユーサをなす。これらの信号は
トランスジユーサのねじれを平衡するモータ12
4のトルクを制御する。トルクを生じる電流はパ
イプ管路96の液体のコンシステンシーに比例
し、そしてコンシステンシーの変化に正確に応答
する。電気信号は第5図について述べた様に記録
又は利用される。
以上の説明から、流動学的測定を行なうための
改良された装置、特に、コンシステンシーを表わ
す出力を発生してコンシステンシー送信器を制御
するための電子手段を備えた改良されたコンシス
テンシー送信器が提供されたことは明らかであ
る。本発明の好ましい実施例ではブレード型のコ
ンシステンシー送信器について説明したが、本発
明は回転型のコンシステンシー送信器にも適用で
きる。当業者に明らかな様に、以上に述べたコン
システンシー送信器は本発明の範囲内で変更及び
修正がなされ得るから、上記の説明は解説のため
のものに過ぎず本発明をそれに限定するものでは
ないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の好ましい実施例によるブレー
ド型センサのコンシステンシー送信器の簡略化さ
れた断面図、第2図は第1図の2―2線に沿つた
コンシステンシー送信器の断面図、第3図は第1
図及び第2図に示されたコンシステンシー送信器
の1部の拡大斜視図、第4図は第1図乃至第3図
に示された送信器の撓み性装着体の1部であるね
じれ変換器を示した拡大平面図、第5図は第1図
乃至第4図の送信器の電気回路図、第6図は第2
図に類似した断面図であり、本発明による回転型
センサのコンシステンシー送信器を示した図であ
る。 10……パイプ管路、12……コンシステンシ
ー送信器、14……筐体、20……ブレード型セ
ンサ、22……ブレード型感知素子、24……シ
ヤフト、26……撓み性装着体、28……リード
線、30……撓み部材(ロツド)、40……スリ
ーブ、54,56,58……ランド、60,62
……グループ、R1,R2,R3,R4……歪計素子、
72……ブリツジ回路、74……トルクモータ、
78……偏心結合体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 センサと撓み性装着体及びトルク平衡系とを
    有するコンシステンシー送信器において、前記セ
    ンサは、このセンサが動いた時にこのセンサから
    のトルクを受ける撓み性装着体の筐体に支持され
    ており、前記撓み性装着体及びトルク平衡系は、
    前記撓み性装着体をなすねじれ変換器を備え、該
    ねじれ変換器は、長手軸を有したロツドを備え、
    該ロツドは、前記長手軸に沿つて互いに離間され
    た位置で前記筐体及び前記センサに固定されて、
    前記センサからのトルクが前記長手軸のまわりで
    前記ロツドのねじれを生じさせるようになつてお
    り、そして更に前記撓み性装着体及びトルク平衡
    系は、前記位置間で前記記ロツドに固定され前記
    ロツドのねじれに応答する複数個の歪計素子と、
    前記ロツドに固定され前記長手軸のまわりで前記
    ロツドのねじれを生じさせるように前記ロツドに
    トルクを与えるためのトルク付与手段と、前記歪
    計素子に接続され前記ロツドのねじれに相当しコ
    ンシステンシーを表す電気出力を発生する回路手
    段と、前記筐体に取り付けられ前記電気出力に応
    答して前記センサからのトルクを平衡させるよう
    に前記トルク付与手段を作動させるモータとを備
    えることを特徴とするコンシステンシー送信器。 2 前記ロツドは、前記長手軸に沿つて交互に配
    置された複数個のランド及びグループを有し、前
    記センサ及びトルク付与手段は、前記ランドの第
    1のものに固定され、前記ロツドは、前記ランド
    の第2のものにおいて前記筐体に固定され、前記
    歪計素子は、前記第1ランドと第2ランドとの間
    に配置された前記グループの少なくとも1つにお
    いて前記ロツドに固定される特許請求の範囲第1
    項記載のコンシステンシー送信器。 3 前記ロツドは、前記ランドの第3のものにお
    いても前記筐体に固定され、前記第3ランド及び
    第2ランドは、前記第1ランドの両側にあり、前
    記歪計素子は、前記第1ランドと第3ランドとの
    間に配置された第2の前記グルーブにおいても前
    記ロツドに固定される特許請求の範囲第2項記載
    のコンシステンシー送信器。 4 第1対の前記歪計素子は、前記第1グルーブ
    において互いに直径方向に対向して配置され、第
    2対の前記歪計素子は、前記第2グループにおい
    て互いに直径方向に対向して配置され、前記第1
    対及び第2対の歪計素子は、ブリツジ回路の対向
    辺を形成するように互いに接続される特許請求の
    範囲第3項記載のコンシステンシー送信器。 5 内径が前記ランドの直径にほぼ等しくそして
    長さが前記第1グルーブ、第1ランド及び第2グ
    ルーブに亘る前記ロツドの長さにほぼ等しいよう
    な管が、前記第1グルーブ、前記第1ランド及び
    前記第2グルーブに対して前記ロツドのまわり配
    置され、前記第1ランドは、前記管とトルク伝達
    関係で固定され、前記管は、前記センサ及び前記
    トルク付与手段とトルク伝達関係で固定される特
    許請求の範囲第4項記載のコンシステンシー送信
    器。 6 前記センサは、前記送信器筐体に第2の筐体
    を備え、前記ロツドは、前記送信器筐体と前記第
    2の筐体との間に配置されて前記第2筐体を支持
    し、更に前記センサは、前記第2筐体に第2のモ
    ータを備え、該第2モータのシヤフトは、前記ロ
    ツドと反対方向に前記第2筐体から延び、前記シ
    ヤフトの端には、コンシステンシー感知デイスク
    が固定され、前記シヤフト及びデイスクの軸と前
    記長手軸とは共通直線上にあり、前記ロツドにト
    ルクを付与する前記トルク付与手段は、前記長手
    軸から半径方向に離間された位置で前記筐体に固
    定される特許請求の範囲第1項記載のコンシステ
    ンシー送信器。 7 前記センサは、感知ブレードと、該ブレード
    に固定されたシヤフトとを備え、該シヤフトの軸
    線は、前記ロツドの前記長手軸に垂直であり、前
    記ロツド及びシヤフトは、前記ロツドがねじれて
    撓む時に前記シヤフト及びブレードが前記長手軸
    のまわりで枢軸回転するように互いに固定され、
    前記シヤフトの1部は、前記ブレードから離れる
    方向に延びてトルクアームを形成し、そして更に
    前記センサは、前記トルクアームと前記モータと
    を駆動関係に結合する手段を備えている特許請求
    の範囲第1項記載のコンシステンシー送信器。
JP2437979A 1978-06-19 1979-03-02 Rheological measuring device Granted JPS552984A (en)

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