JPS62259016A - 流量測定装置 - Google Patents

流量測定装置

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JPS62259016A
JPS62259016A JP9651186A JP9651186A JPS62259016A JP S62259016 A JPS62259016 A JP S62259016A JP 9651186 A JP9651186 A JP 9651186A JP 9651186 A JP9651186 A JP 9651186A JP S62259016 A JPS62259016 A JP S62259016A
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JP
Japan
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flow rate
reynolds number
flow
given
differential pressure
Prior art date
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Pending
Application number
JP9651186A
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English (en)
Inventor
Takeshi Ando
毅 安藤
Akio Mito
水戸 昭夫
Kazuyuki Kihara
木原 和幸
Hirotoshi Nakao
裕利 中尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Keiki Inc
Original Assignee
Tokyo Keiki Co Ltd
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Publication date
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Priority to DE19873713542 priority patent/DE3713542C2/de
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、油圧機器等における流体流量を測定する流量
測定装置に関する。
(従来技術) 従来、この種の流量測定装置としては、例えば電磁式、
超音波式、タービン式、ギア式、オーバル式、差圧式等
の各種の装置が知られている。
例えば高速応答性を有する最も一般的なものとして知ら
れたギア式流量測定装置を例にとると、流体流路に一対
のギアでなるギアポンプを介在させて通過流量に応じた
ギア回転を得るようにしており、ギア回転の検出はパル
スジェネレータによってギアの1歯が通過するごとに1
パルスを発生し、パルスジェネレータで得られたパルス
周波数を電圧信号に変換してに変換して流吊流母を指示
するようにしている。この周波数−電圧変換は、例えば
パルスジェネレータのパルス間隔を計測して電圧信号に
変換するもの、あるいは単位時間当りに得られるパルス
数を計数して電圧信号に変換するもの等が知られている
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来のギア式流母測定装置に
あっては、ギア部におりるリーク防止のために高い加工
精度が要求されてコスト的に高価であり、更にパルス信
号の周期や数を計測してアナログ電圧に変換する回路を
必要とし、更にまた、低流量時には発生パルス間隔が広
くなるために、このパルス間隔内での流量変化を検出す
ることができず、低流星時の測定精度に限界があった。
このにうな問題は流体流路に回転部材を配置したタービ
ン式及びオーバル式についても同様であり、更に電磁式
及び超音波式は大流量の測定を対象としており、油圧機
器に使用する程度の流量測定には向いていない。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、高圧高速流体であっても簡単な構成で精度良く流
量を測定できるようにしたコスト的にも安価な流量測定
装置を提供することを目的とする。
この目的を達成するため本発明におっては、入口ボート
と出口ボートを結ぶ流路の途中に通過流星に応じた開度
変位を生ずるポペット弁等の弁部材を備えた流量検出機
構を有し、この流量検出機構における弁部材の前後差圧
ΔPと変位量(ストローク)Xに基づいて通過流ff1
Qを演算して求めるようにしたものである。
更に通過流量の演算については、弁部材の前後差圧ΔP
及び変位♀Xから流量係数Cを演算し、この流量計数C
の演算については演算過程で得られるレイノルズ数Re
が極大値に達するまではレイノルズ数Reに応じたf、
量係数Cを演算し、レイノルズ数Reが所定の極大値に
達したときには、リミッタ回路により流量係数Cを定数
として流量演停を行なうようにしたものである。
(実施例) 第1図は本発明で用いる流量検出機構の一実施例を示し
た断面図である。
まず構成を説明すると、1は本体ボディであり、本体ボ
ディ1の右側に液体の流入を受ける入口ポート2を形成
すると共に、側方に出口ポート3を形成しており、入口
ポート2と出口ポート3の間に弁′a、横の弁座を構成
するシート部材4を装着している。このシート部材4に
対しては本体ボディ1内に軸方向に摺動自在に設けたカ
ートリッジ部材5の先端に一体の形成したポペット弁体
6がスプリング7の抑圧を受けて当接されており、−ポ
ペット弁体6の背1多のスプリング7の収納部に対して
は連通穴8をもって出口ポー1〜3の液圧を導入してい
る。スプリング7で支持されたポペット弁体6は通過流
量Qに対し入口ポート2と出口ポート3との間の前後差
圧ΔPをスプリング力に見合う値とするように作動する
一方、入口ポート2と出口ポート3の各液圧をPi 、
P2を検出するため本体ボディ1に対しては圧力センサ
9,10が設けられており、圧力センサ9,10の検出
圧力は後の説明で明らかにする流量演算部に与えられる
。また、カートリッジ部材5と一体の形成されたポペッ
ト弁体6の背1多には、ロッド11の先端がネジ込みに
より固定され、ロッド11の他端は0リング等のシール
を介してボディ外部に取り出されており、このロッド1
1の他端にはフレーム12内に支持された位置センサ1
5の、検出ロッド16がネジ込みにより固定されている
。位置センサ15はロッド11、検出[1ツド16を介
して受りるポペット弁体6の軸方向の移動量(ストロー
ク)Xを検出して、後の説明で明らかにする流量演算部
に出力するようにしている。
第2図は第1図の流量検出機構に設りた圧力センサ9,
10及び位置セン号15からの検出出力に基づいて通過
流ff1Qを演算するための流■演算手段の一実施例を
示したブロック図である。
この第2図に示す流量演算手段の演算原理は次のにうに
なる。
まず、第1図に示した流量検出機構からは入口ポート2
及び出口ポート3の圧力pl 、 p2 、更にポペッ
ト弁体6の変位量(ストローク)Xが検出されることか
ら、ポペット弁体6の前後差圧△PをΔP=P1−P2
とすると、通過流量Qは次式で与えられる。
Q=C−yr−D−x−5inO−’is  /万・・
・(1) 10し、Cは流量係数 りはシート径 θはポペット弁円錐角 Xはポペット弁ストローク ΔPは前後差圧 ρは流体密度 この第(1)式にお()る流量係数Cはレイノルズ数R
eにより変化する値を持ち、 C=k (Re > ”n=・(2> 但し、Reはレイノルズ数、kは定数、nは弁の形状で
決まる定数 となり、更にレイノルズ数Reは、 Rc=((A−n了可下)/ν)110・・・(3)但
し、νは動粘度 で与えられるようになる。
第3図は前記第(3)式で与えられるレイノルズ数Re
と前記第(2)式で与えられる流量係数Cの関係を示し
たグラフ図であり、一般に流量係数Cはレイノルズ数R
eのある値までは前記第(2)式に応じて変化するよう
になるが、その後はレイノルズ数Reが増加しても一定
値を保つようになる。そこで本発明に市ってはりミッタ
回路を設け、レイノルズ数Reがある極大値をもつまで
はレイノルズ数Reに応じて流Ur ’Iff数Cを変
化させるが、その後はリミッタ回路により一定値となる
ようにしている。
第4図は流量係数Cを一定にした時の基準流量に対する
測定流量の関係を示したグラフ図であり、流量が低い時
に実線で示すように直線性が低下しており、この直線性
が低下した領域がレイノルズ数Reによって流量係数C
が変化する領域となる。
一般的な用途にあっては、このレイノルズ数Reによっ
て流量係数Cが変化する領域の直線性の低下は無視して
こb差し支えないが、本発明にあっては非常に精密な流
量測定及び流量測定に基づく制御を対象としていること
から、レイノルズ数Reがある値に達して流量係数Cが
一定になるまではレイノルズ数Reに応じて流量係数C
を演算するようになる。
そこで前記第(1)〜(3)式に基づいて、通過流量Q
を演算する第2図の装置]14成を説明すると次のよう
になる。
まず、圧力センサ9,10よりの検出圧力は増幅部18
.19で増幅され、減算器20においてその前後差圧Δ
PがΔP=P1−P2として求められる。減算器20で
演算された前後差圧ΔPは演算部21に与えられ、演算
部21に対しては増幅部22より位置センサ15で検出
した変位量(ストローク)Xが与えられており、演算部
21で前記第(1)式及び第(3)式における演算パラ
メータ X−10 が演算される。演算部21の出力は動粘度νが定数とし
て与えられた演算部23に与えられ、前記第(3)式に
基づいたレイノルズ数Reの演算が行なわれる。演算部
23で演算されたレイノルズ数Reはリミッタ回路24
に与えられており、リミッタ回路24はレイノルズ数R
eがある値に達するまでは演算部23で演算された値を
そのまま出力しており、ある値を越えるとレイノルズ数
Reを一定として出力するリミッタ機能を有する。
演算部25はリミッタ回路24を介して得られたレイノ
ルズ数Reと演算部21で演算された演算パラメータ X−F7NF7万 とを掛は合わす掛算器であり、更に演算部26において
前記第(1)式における定数として与えられるπ、[)
、sinθ、2から得られる定数にと掛tプ合わすこと
で最終的に通過流ff1Qを出力するようになる。
この第2図に示した本発明の流量演算手段によれば、演
峰部23で演算されるレイノルズ数tteがリミッタ回
路24に設定したある値に達するまではレイノルズ数R
eの変化に応じた流量係数Cを求めていることから、第
4図に示した流m特性において流量が低い時の実線で示
す直線性の低下した部分が正しい流星係数Cの演算をも
って点線で示ずように直線的な流量測定特性とすること
ができ、通過流ω全域について非常に精密な流星の測定
結果を1qることができる。
尚、上記の実施例にあっては第2図の演算部に設けた減
算器20により前後差圧ΔPを演算するようにしている
が、第1図に示した流量検出機1Mに入口液圧と出口液
圧との液圧差を検出する外圧検出器を設け、この差圧検
出器による前後差圧ΔPを第2図の演算部21に直接与
えるようにしても良い。また、第2図に示した通過流ω
Qの演算処理はアナログ演算処理、デジタル演算処理の
いずれであっても良い。
(発明の効果) 以上説明してきたように本発明によれば、入口ポー1〜
と出口ポートを結ぶ流路の途中に通過流量に応じた開度
変位を生ずるポペット弁等の弁部材を備えた流量検出機
構を有し、この流量検出機、)14におりる弁部材の前
後差圧ΔPと変位量(ストローク)Xに基づいて通過流
IQを演算し、更に通過流量の演算については弁゛部材
の前後差圧ΔP及び変位量Xから流星係数Cを演算し、
この流星係数Cの演算については演算過程で1qられる
レイノルズvlReがある値に達するまではレイノルズ
数Reに応じて変化する流星係数Cを演算し、レイノル
ズ数が所定値を超えた時には、リミッタ回路によって流
量係数Cを定数として流m演算を行なうようしたため、
流罪係数Cを一定として通過流量を演算した場合に比べ
、基準流量に対する測定流星の直線性が低下する低流量
領域においても測定誤差を生ずることなく非常に精密な
流量測定を行なうことができ、精密な流量測定結果が1
nられることから例えば精密な閉ループ制御等を確実に
行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の流量検出機構の一実施例を示した断面
説明図、第2図は本発明の流量演算部の一実施例を示し
たブロック図、第3図は本発明におけるレイノルズ数と
流星係数との関係を示したグラフ図、第3図は基準流量
と測定流量の関係を示したグラフ図である。 1:本体ボディ 2:入口ポー1へ 3:出口ポート 4:シート部材 5:カートリッジ部材 6:ポペット弁体 7:スプリング 8:通し穴 9.10:圧カセンザ 11:ロット 12:フレーム 15:位置センサ 16:検出ロッド 18.19,22:増幅部 20:減篩器 21.23,25,26:演算部 24:リミッタ回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 入口ポートと出口ポートを結ぶ流路の途中に通過流量に
    応じた開度変位を生ずる弁部材を設けた流量検出機構と
    、該流量検出機構における前記弁部材の前後差圧と変位
    量に基づいて前記流量検出機構の流量係数を演算する演
    算手段と、該演算手段における流量計数の演算過程でレ
    イノルズ数が極大値に達したときに前記流量係数を該レ
    イノルズ数の極大値で定まる定数に固定するリミッタ手
    段と、前記流量検出機構における弁部材の前後差圧及び
    変位量、更に前記リミッタ手段からの流量係数に基づい
    て通過流量を演算する流量演算手段とを備えたことを特
    徴とする流量測定装置。
JP9651186A 1986-04-25 1986-04-25 流量測定装置 Pending JPS62259016A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9651186A JPS62259016A (ja) 1986-04-25 1986-04-25 流量測定装置
DE19873713542 DE3713542C2 (de) 1986-04-25 1987-04-22 Verfahren und Gerät zur Messung des Durchflußvolumens

Applications Claiming Priority (1)

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JP9651186A JPS62259016A (ja) 1986-04-25 1986-04-25 流量測定装置

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JPS62259016A true JPS62259016A (ja) 1987-11-11

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Family Applications (1)

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JP9651186A Pending JPS62259016A (ja) 1986-04-25 1986-04-25 流量測定装置

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