JPS62198716A - Vortex flow meter - Google Patents

Vortex flow meter

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JPS62198716A
JPS62198716A JP4042686A JP4042686A JPS62198716A JP S62198716 A JPS62198716 A JP S62198716A JP 4042686 A JP4042686 A JP 4042686A JP 4042686 A JP4042686 A JP 4042686A JP S62198716 A JPS62198716 A JP S62198716A
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JP
Japan
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obstacle
vortex
frequency
tube body
fluid
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JP4042686A
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Japanese (ja)
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Hajime Onoda
元 小野田
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Abstract

PURPOSE:To measure a flow rate with high accuracy over a wide range by sectioning rectangularly a tube body where fluid flows, providing an obstacle which has a rectangular surface in the tube body, and generating a stable vortex street. CONSTITUTION:The tube body 11 is sectioned rectangularly, the obstacle 16 which has the rectangular surface for reducing the fluid in area to both right and left sides is arranged in the tube body, and an exciter 19 is fitted through an arm 20. Area reduction parts 18L and 18R formed on both right and left sides of the obstacle 16 are made rectangular having constant width (d) without reference to their positions and the obstacle 16 is vibrated by the exciter 19 as shown by an arrow 10 to vary the width (d) of the area reduction part 18L and 18R finely. Consequently, the condition of vortex street generation is the same at the center part and upper and lower end parts of the obstacle 1 and the stable vortex street is generated at its downstream side. Further, the vibration of the obstacle 16 is controlled automatically by using the output of a vortex detector 17 to make the vibration frequency resonate with the generation frequency of the vortex street, thereby generating the large vortex street.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、流体の流れる管体内に障害物を配置しその両
側に交互に渦列を発生させて、その渦列の周波数を検出
することにより流山を測定する渦流量計に関する。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention is a method of arranging an obstacle in a pipe through which fluid flows, generating vortex trains alternately on both sides of the obstacle, and detecting the frequency of the vortex train. This paper relates to a vortex flow meter for measuring flow mountains.

(従来の技術) 渦流l計は可動部品がなく、部品点数も少なく、且つ構
造が簡単である。
(Prior Art) An eddy current meter has no moving parts, has a small number of parts, and has a simple structure.

第4図は従来知られている渦流量計の構造を示す。31
は断面が円形の管体であり、その両端に7ランジ32.
33が設けられて、測定すべき流体が流れる配管の途中
に挿入されるようになっている。管体31の中央部には
、この内部を流れる流体を左右両側に絞るための障害物
34が配置されている。35は障害物34の下流に発生
する渦列周波数を検出する渦検知器である。
FIG. 4 shows the structure of a conventionally known vortex flowmeter. 31
is a tube with a circular cross section, and has 7 flange 32 at both ends.
33 is provided so as to be inserted in the middle of the pipe through which the fluid to be measured flows. An obstacle 34 is arranged at the center of the tube body 31 to restrict the fluid flowing inside the tube body 31 to the left and right sides. 35 is a vortex detector that detects the vortex street frequency generated downstream of the obstacle 34.

第5図(a)’(b)はこの渦流量計の動作原理を説明
するための図である。図に矢印で示すように流体37が
流れた時、障害物34の位置で流体は左右両側に絞られ
る。この左右の絞り部36L36I?を通った流体は障
害物34の背後に交互に渦〈カルマン渦と呼ばれる)を
形成する。このようにして形成される渦列の周波数をf
とし、絞り部36L、36Rでの流体の流速をV、障害
物34の幅をβとすると、fはv−1に比例する。
FIGS. 5(a) and 5(b) are diagrams for explaining the operating principle of this vortex flowmeter. When the fluid 37 flows as shown by arrows in the figure, the fluid is constricted to both the left and right sides at the position of the obstacle 34. These left and right aperture parts 36L36I? The fluid passing through alternately forms vortices (called Karman vortices) behind the obstacle 34. The frequency of the vortex street formed in this way is f
Assuming that the flow velocity of the fluid at the throttle portions 36L and 36R is V, and the width of the obstacle 34 is β, then f is proportional to v-1.

従ってこの渦列の周波数fを測定することにより、流量
を求めることができる。
Therefore, by measuring the frequency f of this vortex street, the flow rate can be determined.

渦検知器35としては、サーミスタを用いたもの、歪み
ゲージを用いたもの、超音波センサを用いたもの等が知
れている。サーミスタを用いた検知器は、渦の発生→差
圧の発生→流速の変化→サージ29表面温度の変化→サ
ーミスタの抵抗変化を利用する。そのためには、管体3
1に差圧を検出するためのバイパスを設けて、このバイ
パス内にサーミスタを配置することが行われる。歪みゲ
ージを用いた検知器は、渦の発生→差圧の発生→力の変
化→歪みの発生→歪みゲージの抵抗変化を利用する。超
音波を用いた検知器は、管体31を貫通して超音波を照
射し、渦発生による流速の変化の結果として受信超音波
の位相が変調されることを利用する。
As the vortex detector 35, those using a thermistor, those using a strain gauge, those using an ultrasonic sensor, etc. are known. A detector using a thermistor utilizes the following: generation of vortex → generation of differential pressure → change in flow velocity → change in surge 29 surface temperature → change in resistance of the thermistor. To do this, pipe body 3
1 is provided with a bypass for detecting differential pressure, and a thermistor is disposed within this bypass. A detector using a strain gauge uses the following phenomena: generation of vortex → generation of differential pressure → change in force → generation of strain → change in resistance of the strain gauge. A detector using ultrasonic waves irradiates ultrasonic waves through the tubular body 31 and utilizes the fact that the phase of the received ultrasonic waves is modulated as a result of changes in flow velocity due to vortex generation.

第5図(a)は障害物34を1字形とした場合を示した
が、第5図(b)に示すようにΔ形とするものも知られ
ている。
Although FIG. 5(a) shows the case where the obstacle 34 is single-shaped, it is also known that the obstacle 34 is Δ-shaped as shown in FIG. 5(b).

(R明が解決しようとする問題点) 上述した従来の渦流量計では、実際には第5図に示すよ
うなきれいな渦列は発生しない。また管体の左右に交互
に発生する渦がそのまま管体に沿って直進する訳ではな
く、実際には第5図(a)に破線矢印で示すように進む
。従って渦列の周波数を正確に測定することは難しく、
広範囲の流量についての高精度の流量測定は難しいもの
であった。
(Problems to be solved by R-mei) In the conventional vortex flowmeter described above, a clean vortex array as shown in FIG. 5 is not actually generated. Furthermore, the vortices that are generated alternately on the left and right sides of the tube do not move straight along the tube, but actually move as shown by the broken line arrows in FIG. 5(a). Therefore, it is difficult to accurately measure the frequency of the vortex street.
Accurate flow measurement over a wide range of flow rates has been difficult.

従来の渦流量計において安定な渦列が形成されない理由
の一つは、断面円形の管体内に矩形面を持つ障害物を配
置しているため、流体の絞り部の幅が一定でないことに
ある。即ち第6図に示すように、障害物34と管体31
の管壁の間に形成される絞り部36L、36Rは、幅が
中央部ではdlと大きく、上下の周辺ではd2のように
小さくなっている。幅d1の部分と幅62部分では当然
渦発生の条件は異なっており、このため安定な渦列の発
生が難しいのである。
One of the reasons why a stable vortex train is not formed in conventional vortex flowmeters is that the width of the fluid constriction part is not constant because obstacles with rectangular surfaces are placed inside the tube with a circular cross section. . That is, as shown in FIG.
The narrowed portions 36L and 36R formed between the tube walls have a width as large as dl at the center and as small as d2 at the upper and lower peripheries. Naturally, the conditions for vortex generation are different between the width d1 portion and the width 62 portion, which makes it difficult to generate a stable vortex array.

本発明は、上記した点に鑑みなされたもので、安定な渦
列の発生を可能とし、もって広範囲にわたって高精度の
流量測定を可能とした渦流量計を提供することを目的と
する。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a vortex flow meter that enables stable generation of vortex rows and thereby enables highly accurate flow measurement over a wide range.

(問題点を解決するための手段) 本発明にかかる渦流量計は、流体を流す管体断面形状を
角形とし、且つこの管体内に長方形の面を持つ障害物を
配置して、その障害物の両側に幅一定の流体絞り部が形
成されるようにする。同時に、管体内の障害物に流体絞
り部の幅が微少変化するように振動を与える加振器を備
え、渦検知器により検出された渦列の周波数と所定関係
を保つ振動周波数を得る制御回路を備える。
(Means for Solving the Problems) The vortex flowmeter according to the present invention has a tube through which fluid flows, whose cross-sectional shape is rectangular, and an obstacle having a rectangular surface is arranged inside the tube. A fluid constriction portion with a constant width is formed on both sides of the At the same time, a control circuit is equipped with an exciter that vibrates the obstruction in the tube so that the width of the fluid constriction part slightly changes, and obtains a vibration frequency that maintains a predetermined relationship with the frequency of the vortex street detected by the vortex detector. Equipped with.

(作用) 本発明によれば、障害物の両側の絞り部が一定幅の角形
に形成されるため、安定な渦列の発生が可能となる。ま
た障害物に振動を与える加振器を設けて、且つその振動
周波数を検知された渦列発生周波数と所定関係を保つよ
うに自動的に制御する回路を設けて、撮動と渦列の発生
とを共振させることができ、これにより安定した強い渦
列を発生させることができる。
(Function) According to the present invention, since the constricted portions on both sides of the obstacle are formed in a rectangular shape with a constant width, stable vortex rows can be generated. In addition, an exciter that vibrates the obstacle is installed, and a circuit is installed that automatically controls the vibration frequency to maintain a predetermined relationship with the detected vortex street generation frequency. This allows a stable and strong vortex train to be generated.

(実施例) 以下、本発明の詳細な説明する。(Example) The present invention will be explained in detail below.

第1図は一実施例の渦流量計を示す、11は断面が長方
形または正方形等の角形の管体である。
FIG. 1 shows an example of a vortex flowmeter. Reference numeral 11 is a tube having a rectangular or square cross section.

この管体11の両端には、これを円形の開口とすべく形
状変換部12.13を介して、通常断面が円形である流
体の配管に接続するための7ランジ14.15が設けら
れている。管体11の内部中央部には、流体を左右両側
に絞るための長方形の面を持つ障害物16が配置されて
いる。障害物16の上下にはアーム20が取付けられ、
このアーム20は管体11の側壁を貫通して外部に気密
に導出されている。そしてこのアーム2oに加振器19
が取付けられ、この加振器19により障害物16に横方
向の微少振動を与えるようになっている。17は障害物
の下流側に発生する渦列の発生周波数を検出するための
渦検知器である。渦検知器17は、従来より知られてい
るサーミスタセンサ、歪みゲージセンサ、超音波センサ
等どのような形式のものでもよい。例えば測定すべき流
体が気体の場合は一般にサーミスタセンサ、超音波セン
サなどが適しており、歪みゲージセンサは気体、液体い
ずれにも適用することができる。
Seven flanges 14.15 are provided at both ends of the tubular body 11 to connect it to a fluid piping, which normally has a circular cross section, through a shape converting portion 12.13 so as to make it a circular opening. There is. An obstacle 16 having a rectangular surface is arranged in the center of the interior of the tube body 11 to restrict the fluid to both the left and right sides. Arms 20 are attached above and below the obstacle 16,
This arm 20 passes through the side wall of the tubular body 11 and is led out to the outside in an airtight manner. And an exciter 19 is attached to this arm 2o.
is attached, and the vibrator 19 is configured to apply a slight lateral vibration to the obstacle 16. Reference numeral 17 denotes a vortex detector for detecting the generation frequency of a vortex train generated on the downstream side of an obstacle. The vortex detector 17 may be of any type known in the art, such as a thermistor sensor, strain gauge sensor, or ultrasonic sensor. For example, when the fluid to be measured is gas, a thermistor sensor, ultrasonic sensor, etc. are generally suitable, and strain gauge sensors can be applied to both gas and liquid.

第2図はこの渦流量計を管体11の障害物16の上流側
で切断して示した図である。図示のように管体11が角
形であるため、障害物16の左右両側に形成される絞り
部18L、18Rは位置によらず一定幅dの長方形であ
る。モして加振器19により障害物16に矢印10で示
す振動を与えることにより、流体絞り部18L、18R
の幅dは微少変化させられるようになっている。
FIG. 2 is a diagram showing this vortex flowmeter cut away on the upstream side of the obstruction 16 of the tube body 11. As shown in the figure, since the tubular body 11 is rectangular, the constricted portions 18L and 18R formed on both the left and right sides of the obstacle 16 are rectangular with a constant width d regardless of their position. By applying the vibration shown by the arrow 10 to the obstacle 16 using the vibrator 19, the fluid restricting portions 18L and 18R are
The width d can be slightly changed.

加振器19により障害物16に与えられる振動の周波数
は、病死の発生周波数と所定の関係を保つように、好ま
しくは病死発生周波数と共振するように自動的に制御さ
れる。これにより安定した強い病死を発生させるためで
ある。
The frequency of the vibration applied to the obstacle 16 by the vibrator 19 is automatically controlled so as to maintain a predetermined relationship with the frequency of occurrence of illness and death, preferably to resonate with the frequency of occurrence of illness and death. This is to cause stable and strong death from disease.

第3図はこの様な加振器19による振動周波数の制御回
路を示す。この制御回路は、渦検知器17により得られ
る渦列発生周波数f里を周波数/電圧変換器21.利得
可変増幅器22.電圧/周波数変換器23によって一定
比率だけシフトさせた周波数f2の信号を得、これを加
振器19の振動発生器に導いて周波数で2に比例した振
動を発生させるものである。即ち、渦検知器17の出力
周波数f1は先ず、周波数/電圧変換器21により電圧
V1に変換される。この電圧■1は利得可変増幅器22
でに倍され、これが電圧/周波数変換器23により周波
数f2に変換される。そしてこの周波数f2の信号が電
力増幅器24により増幅されて、加振器19の振動発生
器、図の場合円柱状永久磁石にコイルを巻回したもの、
に導かれて、周波数f2に比例した振動を発生するよう
に構成されている。
FIG. 3 shows a vibration frequency control circuit using such a vibrator 19. This control circuit converts the vortex street generation frequency f obtained by the vortex detector 17 into the frequency/voltage converter 21. Variable gain amplifier 22. A signal with a frequency f2 shifted by a certain ratio is obtained by the voltage/frequency converter 23, and this is guided to the vibration generator of the vibrator 19 to generate vibration proportional to 2 in frequency. That is, the output frequency f1 of the eddy detector 17 is first converted into a voltage V1 by the frequency/voltage converter 21. This voltage 1 is the variable gain amplifier 22
The voltage/frequency converter 23 converts this into the frequency f2. This signal of frequency f2 is then amplified by the power amplifier 24, and the vibration generator 19, in the case of the figure, is a cylindrical permanent magnet with a coil wound around it.
It is configured to generate vibration proportional to the frequency f2.

この実施例の構成によれば、障害物16の中央部でも上
下端部でも病死発生の条件は同じであり、従って障害物
16の下流側に安定した病死が形成される。また障害物
16に与える振動は、渦検知器17の出力を用いて自動
的にl1lJ allされるから、振動周波数を病死の
発生周波数と容易に共振させることができる。この結果
、より強い病死の発生が可能になり、従って病死の周波
数を検出することによって広い21I量範囲に1って高
精度の流量測定を行うことができる。
According to the configuration of this embodiment, the conditions for the occurrence of disease and death are the same both in the center and at the upper and lower ends of the obstacle 16, so that stable disease and death are formed on the downstream side of the obstacle 16. Further, since the vibration applied to the obstacle 16 is automatically adjusted using the output of the vortex detector 17, the vibration frequency can be easily made to resonate with the frequency at which disease and death occur. As a result, a stronger occurrence of disease and death is possible, and therefore, by detecting the frequency of disease and death, highly accurate flow rate measurement can be performed over a wide 21I amount range.

なお本発明は上記実施例に限られるものではない。例え
ば障害物は下流側の形状はT字形、Δ形等いかなるもの
でもよく、要は一定幅の角形の絞り部が形成されればよ
い。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments. For example, the downstream shape of the obstacle may be any shape such as a T-shape or a Δ-shape, as long as it is a rectangular constriction portion with a constant width.

また本発明の渦流量計は熱量計に応用することができる
。周知のように流体の入側と出側の温度を測定してこれ
と流量とを演算すれば、熱量が求まるからである。
Further, the vortex flowmeter of the present invention can be applied to a calorimeter. This is because, as is well known, the amount of heat can be determined by measuring the temperature at the inlet and outlet sides of the fluid and calculating this and the flow rate.

(発明の効果) 以上述べたように本発明によれば、安定した強い病死の
発生を可能とし、従って広範囲に亙って高精度の流量測
定を可能とした渦流量計を提供することができる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, it is possible to provide a vortex flowmeter that enables stable and severe disease and death, and therefore enables highly accurate flow measurement over a wide range. .

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

第1図は本発明の一実施例の渦流m計の構成を示す図、
第2図はその要部を切断して示す図、第3図は同じく振
動周波数llllK1回路部の構成を示す図、第4図は
従来の渦流量計の一例を示す図、第5図(a)(b)は
その動作原理を説明するための図、第6図は同じくその
問題点を説明するための図である。 11・・・管体、12.13・・・形状変換部、14゜
15・・・7ランジ、16・・・障害物、17・・・渦
検知器、18L 、 18R・・・絞り部、19・・・
加振器、2o・・・アーム、21・・・周波数/電圧変
換器、22・・・利得可変増幅器、23・・・電圧/周
波数変換器、24・・・電力増幅器。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第2図 第3図 第4図
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an eddy current meter according to an embodiment of the present invention,
Figure 2 is a diagram showing the main part cut away, Figure 3 is a diagram showing the configuration of the vibration frequency lllllK1 circuit section, Figure 4 is a diagram showing an example of a conventional vortex flowmeter, and Figure 5 (a )(b) is a diagram for explaining the principle of operation, and FIG. 6 is a diagram for explaining the problem. DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... Pipe body, 12.13... Shape conversion part, 14° 15... 7 lunges, 16... Obstacle, 17... Vortex detector, 18L, 18R... Throttle part, 19...
Exciter, 2o... Arm, 21... Frequency/voltage converter, 22... Variable gain amplifier, 23... Voltage/frequency converter, 24... Power amplifier. Applicant's representative Patent attorney Takehiko Suzue Figure 2 Figure 3 Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 流体を流す断面角形の管体と、この管体中央部に配置さ
れ、その両側に形成される流体絞り部の形状を位置によ
らず幅が一定の角形として両側の流体絞り部の下流に渦
列を発生させる障害物と、前記渦列の発生周波数を検出
する渦検知器と、前記障害物にその両側の流体絞り部の
幅が微少変化するように振動を与える加振器と、この加
振器を前記渦検知器の出力を用いて制御して検知された
渦列の発生周波数と所定関係を保つ振動周波数を得るた
めの制御回路とを備えたことを特徴とする渦流量計。
A tube body with a rectangular cross section through which fluid flows, and a fluid constriction section located at the center of the tube body and formed on both sides are square in shape with a constant width regardless of the position, and a vortex is generated downstream of the fluid constriction sections on both sides. an obstacle that generates a row, a vortex detector that detects the generation frequency of the vortex row, an exciter that vibrates the obstacle so that the width of the fluid constriction portion on both sides of the obstacle changes slightly; A vortex flow meter comprising: a control circuit for controlling a vibrator using the output of the vortex detector to obtain a vibration frequency that maintains a predetermined relationship with the frequency of occurrence of a detected vortex street.
JP4042686A 1986-02-27 1986-02-27 Vortex flow meter Pending JPS62198716A (en)

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JP2007101284A (en) * 2005-10-03 2007-04-19 Oval Corp Oscillatory karman vortex flowmeter
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