JPS6219937Y2 - - Google Patents
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- JPS6219937Y2 JPS6219937Y2 JP1981007189U JP718981U JPS6219937Y2 JP S6219937 Y2 JPS6219937 Y2 JP S6219937Y2 JP 1981007189 U JP1981007189 U JP 1981007189U JP 718981 U JP718981 U JP 718981U JP S6219937 Y2 JPS6219937 Y2 JP S6219937Y2
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Description
【考案の詳細な説明】
本考案は流路中に配設した渦発生体によつて、
その横方向に生じるカルマン渦のため渦発生体に
生じるねじり歪を光学的に検出して流体の流速乃
至流量を検出する装置に関する。[Detailed description of the invention] This invention uses a vortex generator placed in the flow path to
The present invention relates to a device that detects the flow velocity or flow rate of a fluid by optically detecting the torsional strain caused in a vortex generating body due to the Karman vortices generated in the lateral direction.
被測定流体の流路内に流体の流れに抗する物体
を配置すると、ある条件の下ではカルマン渦列が
発生する。このカルマン渦の発生周波数はある一
定のレイノルズ数の範囲で流体の流速に比例す
る。したがつて、単位時間内に発生する渦数を検
出すれば流体の流速更には流量が測定できる。渦
の発生は、この渦により生じる流体内圧力変化或
いは流体内流速変化等を介して検出し得るが、こ
の際個々の渦によるこれら流体の状態変化を確実
に識別して検出する必要がある。 When an object that resists the flow of the fluid is placed in the flow path of the fluid to be measured, a Karman vortex street is generated under certain conditions. The generation frequency of this Karman vortex is proportional to the fluid flow velocity within a certain Reynolds number range. Therefore, by detecting the number of vortices generated within a unit time, the flow velocity and furthermore the flow rate of the fluid can be measured. The occurrence of a vortex can be detected through a change in the pressure within the fluid or a change in the flow velocity within the fluid caused by the vortex, but in this case, it is necessary to reliably identify and detect changes in the state of the fluid due to individual vortices.
従来、渦発生体により生起された渦列による流
体内圧力変化に応じて生ずる渦発生体自体の一方
向での振動乃至渦発生体近傍に設けられたダイヤ
フラムの振動を、静電容量、電気抵抗、波の反射
方向等の周期的変化として検出する検出装置は知
られている。しかし、上記の検出装置は、他の振
動に対して誤動作を起こしやすかつたり、検出回
路が複雑になつたり、被測定流体の化学的性質乃
至温度が限定されたりする欠点を有する。 Conventionally, vibrations in one direction of the vortex generator itself or vibrations of a diaphragm installed in the vicinity of the vortex generator, which occur in response to changes in fluid pressure due to the vortex row generated by the vortex generator, have been evaluated using capacitance and electrical resistance. , a detection device that detects periodic changes in the direction of wave reflection, etc., is known. However, the above-mentioned detection device has disadvantages in that it is susceptible to malfunction due to other vibrations, the detection circuit is complicated, and the chemical properties or temperature of the fluid to be measured are limited.
本考案は上記諸点に鑑みなされたものであり、
その目的とするところは、温度の高い流体でも比
較的高感度で流速乃至流量を検出しうる流速、流
量検出装置を提供することにある。 This invention was made in consideration of the above points,
The purpose is to provide a flow rate/flow rate detection device that can detect the flow rate or flow rate with relatively high sensitivity even in high temperature fluids.
本考案によれば、前記目的は流体流路を形成す
るハウジング内に配置された渦発生体と、該渦発
生体の重心を通る軸線を中心として当該渦発生体
をその一端側に設けられた一方の軸を介して回動
自在に支承すべく、前記ハウジングの一端に設け
た第一の軸受部と、前記一端と対向すると共に前
記軸線とハウジングとの交差する部位に設けられ
ており、前記第一の軸受部と協働して渦発生体を
その他端側に設けられた他方の軸を介して前記軸
線を中心として回動自在に支承する第二の軸受部
と、前記軸線に沿つて前記部位からハウジングの
外方に伸長する支持部と、前記軸線上に中心軸を
有すると共に前記支持部内に配置されており、一
方の端部が前記他方の軸の一端部に固定され、他
方の端部が前記支持部の頂面に固定された水晶体
と、該水晶体の一方の端部又は他方の端部のいず
れか一方の端面に対向配置された光照射手段と、
前記渦発生体に加わるねじり力に対応して変化す
る前記水晶体からの透過光量を検出すべく、前記
水晶体の他方の端面に対向配置された検出手段と
からなり、該検出手段から得られる信号により流
体の流速流量を測定する流速流量検出装置により
達成される。 According to the present invention, the object is to provide a vortex generator disposed in a housing forming a fluid flow path, and a vortex generator disposed at one end of the vortex generator centered on an axis passing through the center of gravity of the vortex generator. a first bearing provided at one end of the housing to be rotatably supported via one shaft; a second bearing part that cooperates with the first bearing part to support the vortex generator rotatably about the axis via the other shaft provided at the other end; a supporting portion extending outward from the housing from the portion, and having a central axis on the axis and being disposed within the supporting portion, one end of which is fixed to one end of the other shaft; a crystalline lens whose end portion is fixed to the top surface of the support portion; a light irradiation means disposed opposite to one end surface of the crystalline lens or the other end portion;
a detection means disposed opposite to the other end surface of the crystalline lens in order to detect the amount of transmitted light from the crystalline lens that changes in response to the torsional force applied to the vortex generator, and a signal obtained from the detection means This is achieved by a flow rate detection device that measures the flow rate of the fluid.
以下、図面を参照して本考案を更に詳細に説明
する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
まず、本考案をよりよく理解するために、第１
図を用いて渦発生体を有する流速流量検出装置の
原理的構成及び動作を説明する。図中１は下端を
自由端とし、上端を片持梁方式で固定した渦発生
体である。渦発生体の材料としては被測定流体に
対して化学的に安定でかつヤング率が比較的大き
くずれ応力に対する弾性限度の比較的大きい材料
が用いられる。渦発生体１の形状は目的に応じ選
択できるが、たとえば渦発生体の長手方向に直角
な方向での断面形状が二等辺三角形乃至長方形で
渦発生体１の長手方向にたわみにくい柱状の形状
が用いられる。渦発生体１は、そのフランジ部１
Ａで流路２を形成するためのハウジング４に取り
付けられる。また、実質的にハウジング４側の部
材として機能する固定部材４Ａが前記フランジ部
１Ａを介してハウジング４に固定されている。カ
ルマン渦の発生によつて渦発生体１の両側におけ
る差圧のため渦発生体に与えられるねじり力を検
出するため、透明水晶体３が渦発生体１の芯棒１
Ｂの上端と前記固定部材４Ａとに夫々各端を固定
されて設けられる。さらに、透明水晶体の上面か
らは発光ダイオードなどを使用した発光素子５か
らオプテイカルフアイバ６でガイドされた光を照
射し、水晶体の下面からその透過光を取り、オプ
テイカルフアイバ７でガイドし受光素子８で検知
する。上記水晶体３は、目的によつては他の透明
結晶体を使用してもよい。上記の構成にすると、
渦発生体に加わるねじり力は透明水晶体に結晶変
位を与えるため、その変位のため透過光は光散乱
され、透過光量に変化が生じる。したがつて、光
透過量を測定することによりねじり力の変化、換
言すれば渦発生周波数を検出できる。もちろん、
発光素子である発光ダイオード５の発光光強度を
一定に維持するため、発光ダイオードに供給する
電流を一定にするため定電流回路９を介して励起
することが好ましい。また、受光素子８で受ける
光信号は極めて僅かな変化であるから増巾回路１
０、トリガ回路１１、出力増巾回路１２等を介し
て増巾して検出する必要がある。 First, in order to better understand the present invention,
The basic configuration and operation of a flow rate detection device having a vortex generator will be explained using the drawings. In the figure, 1 is a vortex generator whose lower end is free and whose upper end is fixed in a cantilevered manner. As the material of the vortex generator, a material that is chemically stable with respect to the fluid to be measured, has a relatively large Young's modulus, and has a relatively large elastic limit against shear stress is used. The shape of the vortex generator 1 can be selected depending on the purpose, but for example, the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the vortex generator is an isosceles triangle or a rectangle, and the vortex generator 1 has a columnar shape that is difficult to bend in the longitudinal direction. used. The vortex generator 1 has a flange portion 1
It is attached to the housing 4 for forming the flow path 2 at A. Further, a fixing member 4A that essentially functions as a member on the housing 4 side is fixed to the housing 4 via the flange portion 1A. In order to detect the torsional force applied to the vortex generator 1 due to the differential pressure on both sides of the vortex generator 1 due to the generation of Karman vortices, the transparent crystalline lens 3 is connected to the core rod 1 of the vortex generator 1.
Each end is fixed to the upper end of B and the fixing member 4A. Further, light guided by an optical fiber 6 is emitted from a light emitting element 5 using a light emitting diode or the like from the upper surface of the transparent crystalline lens, and the transmitted light is taken from the lower surface of the crystalline lens and guided by an optical fiber 7 to a light receiving element. Detected at 8. As the crystalline lens 3, other transparent crystals may be used depending on the purpose. With the above configuration,
The torsional force applied to the vortex generator causes crystal displacement to the transparent crystalline lens, and the transmitted light is scattered due to this displacement, causing a change in the amount of transmitted light. Therefore, by measuring the amount of light transmission, changes in torsional force, in other words, the vortex generation frequency can be detected. of course,
In order to maintain the emitted light intensity of the light emitting diode 5, which is a light emitting element, constant, it is preferable to excite the light through a constant current circuit 9 in order to keep the current supplied to the light emitting diode constant. In addition, since the optical signal received by the light receiving element 8 has an extremely small change, the amplification circuit 1
0, it is necessary to amplify and detect the signal through the trigger circuit 11, output amplification circuit 12, etc.
また、本考案は、流速流量検出渦発生体１の断
面形状を、第２図に示すごとく三角柱体にし、そ
の下部に軸受１３Ａにより渦発生体１の軸線Ａ−
Ａの回りに回転自在に支承されている。 Further, in the present invention, the cross-sectional shape of the flow rate detection vortex generator 1 is made into a triangular prism as shown in FIG.
It is rotatably supported around A.
渦発生体１は流体の流路２中に配置され、軸線
Ａ−Ａの左右に交互に発生するカルマン渦による
交番力のために渦発生体１は軸線Ａ−Ａを中心と
して第２図に示すごとくＢ方向乃至Ｃ方向に交互
に回動される。 The vortex generator 1 is arranged in a fluid flow path 2, and due to the alternating force caused by the Karman vortices that are generated alternately on the left and right sides of the axis A-A, the vortex generator 1 rotates around the axis A-A in FIG. As shown, it is rotated alternately in the B direction and the C direction.
第３図は本発明の一具体例である。 FIG. 3 is a specific example of the present invention.
渦発生体１の上端及び下端には、渦発生体１の
軸線Ａ−Ａ上に中心軸を有する軸１６及び１７が
それぞれ設けられている。 Shafts 16 and 17 having central axes on the axis A-A of the vortex generator 1 are provided at the upper and lower ends of the vortex generator 1, respectively.
軸受１３Ａとして軸受部としてのピボツト玉軸
受を用いる。 A pivot ball bearing as a bearing portion is used as the bearing 13A.
渦発生体１の軸線Ａ−Ａが渦発生体の重心上に
あり、且つ渦発生体１が軸線Ａ−Ａを中心にねじ
り変形されていない際、渦発生体１が、軸線Ａ−
Ａと流体の流れの方向に沿つた線とにより作られ
る平面に関して対称な形状を有することが好まし
い。しかし、渦発生体１の形状及び軸線Ａ−Ａの
位置は必ずしも上記に限定されるものではない。
渦発生体は検出器本体１４に固定されたもう一つ
の軸受部としての軸受１３Ｂにより軸１６を介し
て回動自在に支承される。軸１６の上端には、軸
線Ａ−Ａ上に中心軸を有して配置された円筒状の
透明水晶体３が固定される。この透明水晶体の上
面（又は下面）にオプテイカルフアイバ６を介し
て発光素子からの光を透明水晶体にガイドする。
一方、この透明水晶体を透過した光信号は、透明
水晶体３の下面（又は上面）に配置したオプテイ
カルガイド７を介して、受光素子８にガイドす
る。もちろん、発光素子の発光を定常に維持し、
受光素子に受ける微弱な光信号を増巾するために
は発光素子および受光素子にそれぞれ定電流回路
９、増巾回路１０、トリガー回路１１、出力増巾
回路を使用することが望ましい。 When the axis A-A of the vortex generator 1 is on the center of gravity of the vortex generator and the vortex generator 1 is not torsionally deformed about the axis A-A, the vortex generator 1 is located on the center of gravity of the vortex generator 1.
It is preferable to have a shape that is symmetrical with respect to a plane formed by A and a line along the direction of fluid flow. However, the shape of the vortex generator 1 and the position of the axis A-A are not necessarily limited to the above.
The vortex generator is rotatably supported via a shaft 16 by a bearing 13B, which is another bearing portion fixed to the detector main body 14. A cylindrical transparent crystalline lens 3 is fixed to the upper end of the shaft 16 and is disposed with its central axis on the axis A-A. Light from the light emitting element is guided to the transparent lens via an optical fiber 6 on the upper surface (or lower surface) of the transparent lens.
On the other hand, the optical signal transmitted through the transparent crystalline lens is guided to the light receiving element 8 via an optical guide 7 arranged on the lower surface (or upper surface) of the transparent crystalline lens 3. Of course, the light emission of the light emitting element is maintained steadily,
In order to amplify a weak optical signal received by the light-receiving element, it is desirable to use a constant current circuit 9, an amplification circuit 10, a trigger circuit 11, and an output amplification circuit for the light-emitting element and the light-receiving element, respectively.
また、水晶体３の上端は検出部本体１４の上端
に固定されたキヤツプ１５に固定されている。検
出器本体１４とキヤツプ１５は支持部を構成し、
キヤツプ１５は支持部の頂面を構成する。したが
つて、カルマン渦により渦発生体１が軸線Ａ−Ａ
を中心に左右交互にトルクＮのねじり力を受ける
と、このトルクＮは水晶体３に対して軸線Ａ−Ａ
を中心にＢ方向及びＣ方向に交互にねじれ変形を
起すべく作用する。なお、このトルクＮが渦発生
体１から水晶体３に効果的に伝達されるべく、渦
発生体１と水晶体３とは固定部で横方向にすべり
をおこすことなく十分に固定されていなければな
らない。なお、水晶体３は必ずしも円筒状である
必要はない。 Further, the upper end of the crystalline lens 3 is fixed to a cap 15 fixed to the upper end of the main body 14 of the detection section. The detector main body 14 and the cap 15 constitute a support part,
The cap 15 constitutes the top surface of the support. Therefore, the Karman vortex causes the vortex generator 1 to move along the axis A-A.
When a torsional force of torque N is applied to the left and right alternately around
It acts to cause torsional deformation alternately in the B direction and the C direction around the center. In addition, in order for this torque N to be effectively transmitted from the vortex generator 1 to the crystalline lens 3, the vortex generator 1 and the crystalline lens 3 must be sufficiently fixed at the fixed portion without causing lateral slippage. . Note that the crystalline lens 3 does not necessarily have to be cylindrical.
以上のごとく、本考案の流速流量検出装置は、
渦発生体に透明水晶体を固定し、渦発生のため渦
発生体に加わるねじり力を水晶体に生じる結晶変
位をオプテイカルフアイバを使用して、検出する
ものであるから、危険地帯やノイズの影響を受け
易い場所にも設置でき、また高温の流体にも使用
可能である。 As described above, the flow rate detection device of the present invention has the following features:
A transparent crystalline lens is fixed to the vortex generator, and an optical fiber is used to detect the crystal displacement generated in the crystalline lens by the torsional force applied to the vortex generator due to vortex generation, so it is not affected by dangerous areas or noise. It can be installed in locations that are easily exposed to water, and can also be used with high-temperature fluids.
また、本考案の流速流量検出装置においては、
水晶体の中心軸が渦発生体の重心を通る軸線上に
あり、水晶体の一方の端部は渦発生体の他端側に
設けられた他方の軸の一端部に固定され、また水
晶体の他方の端部は、前記軸線とハウジングとの
交差する部位からハウジングの外方に伸長する支
持部の頂面に固定されているため、ハウジング内
を流れる流体によつて渦発生体が前記軸線を中心
として回転される際に、水晶体にはねじり力が加
わる。このねじり力に対応して変化する水晶体か
らの透過光量を検出するべく、前記水晶体の他方
の端面に対向して検出手段が配置されている。 In addition, in the flow rate detection device of the present invention,
The central axis of the crystalline lens is on the axis passing through the center of gravity of the vortex generator, one end of the crystalline lens is fixed to one end of the other shaft provided at the other end of the vortex generator, and Since the end portion is fixed to the top surface of the support portion extending outward from the housing from the intersection of the axis and the housing, the vortex generating body is caused to rotate around the axis by the fluid flowing inside the housing. When rotated, torsional forces are applied to the crystalline lens. In order to detect the amount of transmitted light from the crystalline lens that changes in response to this torsional force, a detection means is arranged opposite to the other end surface of the crystalline lens.
従つて、本考案の流速流量計は、ねじり力を検
出することによつて流体の流速流量を検出するよ
うに構成されているために、振動に対して強く、
測定結果は振動による影響を受え難いという利点
を有している。 Therefore, since the flow rate meter of the present invention is configured to detect the flow rate of fluid by detecting torsional force, it is resistant to vibrations.
It has the advantage that the measurement results are not easily affected by vibrations.
第１図は本考案の流速流量検出装置の原理を示
す図、第２図は本考案の流速流量検出装置に使用
する渦発生体の断面形状を示す図、第３図は本考
案の一具体例の縦断面概略図である。
１……渦発生体、３……透明水晶体、４……ハ
ウジング、４Ａ……固定部材、５……発光素子、
６，７……オプテイカルフアイバ、８……受光素
子、１５……固定キヤツプ。
Figure 1 is a diagram showing the principle of the flow rate detection device of the present invention, Figure 2 is a diagram showing the cross-sectional shape of the vortex generator used in the flow rate detection device of the present invention, and Figure 3 is an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic vertical cross-sectional view of an example. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Vortex generator, 3... Transparent crystalline lens, 4... Housing, 4A... Fixing member, 5... Light emitting element,
6, 7... Optical fiber, 8... Light receiving element, 15... Fixed cap.
Claims (1)
渦発生体と、該渦発生体の重心を通る軸線を中心
として当該渦発生体をその一端側に設けられた一
方の軸を介して回動自在に支承すべく、前記ハウ
ジングの一端に設けた第一の軸受部と、前記一端
と対向すると共に前記軸線とハウジングとの交差
する部位に設けられており、前記第一の軸受部と
協働して渦発生体をその他端側に設けられた他方
の軸を介して前記軸線を中心として回動自在に支
承する第二の軸受部と、前記軸線に沿つて前記部
位からハウジングの外方に伸長する支持部と、前
記軸線上に中心軸を有すると共に前記支持部内に
配置されており、一方の端部が前記他方の軸の一
端部に固定され、他方の端部が前記支持部の頂面
に固定された水晶体と、該水晶体の一方の端部又
は他方の端部のいずれか一方の端面に対向配置さ
れた光照射手段と、前記渦発生体に加わるねじり
力に対応して変化する前記水晶体からの透過光量
を検出すべく、前記水晶体の他方の端面に対向配
置された検出手段とからなり、該検出手段から得
られる信号により流体の流速流量を測定する流速
流量検出装置。 A vortex generator disposed in a housing that forms a fluid flow path, and the vortex generator is rotatable about an axis passing through the center of gravity of the vortex generator via one shaft provided at one end of the vortex generator. a first bearing part provided at one end of the housing to support the housing; a second bearing portion rotatably supporting the vortex generator around the axis via another shaft provided at the other end; and a second bearing portion extending outward from the housing from the portion along the axis. a support part having a central axis on the axis line and disposed within the support part, one end part being fixed to one end part of the other shaft, and the other end part being fixed to the top surface of the support part. a crystalline lens fixed to the crystalline lens; a light irradiation means disposed opposite to one end face of the crystalline lens; A flow velocity/flow rate detection device comprising a detection means disposed opposite to the other end surface of the crystalline lens to detect the amount of light transmitted from the crystalline lens, and measures the flow rate of the fluid based on a signal obtained from the detection means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1981007189U JPS6219937Y2 (en) | 1981-01-20 | 1981-01-20 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1981007189U JPS6219937Y2 (en) | 1981-01-20 | 1981-01-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57120258U JPS57120258U (en) | 1982-07-26 |
| JPS6219937Y2 true JPS6219937Y2 (en) | 1987-05-21 |
Family
ID=29805444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1981007189U Expired JPS6219937Y2 (en) | 1981-01-20 | 1981-01-20 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6219937Y2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH073296Y2 (en) * | 1989-03-07 | 1995-01-30 | オーバル機器工業株式会社 | Vortex detector and vortex detector |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5415222A (en) * | 1977-07-06 | 1979-02-05 | Nobuyuki Usami | Sun visor tool in vehicle |
| JPS5542097A (en) * | 1978-09-15 | 1980-03-25 | Asea Ab | Optical measuring instrument |
-
1981
- 1981-01-20 JP JP1981007189U patent/JPS6219937Y2/ja not_active Expired
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5415222A (en) * | 1977-07-06 | 1979-02-05 | Nobuyuki Usami | Sun visor tool in vehicle |
| JPS5542097A (en) * | 1978-09-15 | 1980-03-25 | Asea Ab | Optical measuring instrument |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57120258U (en) | 1982-07-26 |
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