KR960015070B1 - Fluidic flowmeter - Google Patents
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Abstract
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Description
제1도는 구성품의 주요평면내에서의 유량계를 관통한 단면도.1 is a cross-sectional view through a flow meter in the main plane of the component.
제2도는 유량계의 중심선상의 횡단면도.2 is a cross sectional view along the centerline of the flow meter.
제3도는 유량계의 2상태의 유체 운동을 나타내는 도면.3 shows fluid motion in two states of a flow meter.
제4도는 제3도의 2상태 사이의 전이를 a도 내지 e도에 나타내는 도면.4 is a diagram showing transitions between the two states in FIG.
제5도는 제1도의 장치의 부분의 선택적인 구조를 나타내는 도면.5 shows an alternative structure of the part of the device of FIG.
제6a도 및 제6b도는 제1도의 유량계 노즐의 선택적인 구조를 나타내는 도면.6A and 6B show an optional structure of the flow meter nozzle of FIG.
제7도는 제1도의 유량계내에 있는 검출기의 사시도.7 is a perspective view of a detector in the flow meter of FIG.
제8도는 선택적인 유량계의 제1도의 부분과 유사한 부분을 나타내는 도면.FIG. 8 shows a portion similar to that of FIG. 1 of an optional flow meter.
제9도는 제8도의 유량계의 중심선상에서 횡단면도.9 is a cross sectional view on the centerline of the flow meter of FIG.
제10도는 장치의 다양한 파라미터들을 나타내는 도면.10 shows various parameters of the device.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
11 : 덮개판 12 : 기부판11: cover plate 12: base plate
14, 29 : 배출 채널 19 : 엘보우14, 29: discharge channel 19: elbow
22 : 유입 노즐 23 : 스플리터22: inflow nozzle 23: splitter
24 : 요구부 27 : C형 벽24: required part 27: C type wall
28 : 피이드백 채널 37 : 잔여부28: feedback channel 37: remaining part
39 : 핀 53 : 정점39: pin 53: vertex
본 발명은 진동수(frequency of oscillation)가 측정되거나 지시된 유량을 나타낼 수 있도록 배열된 유체 진동자를 사용하는 형태의 유량계 및 유동센서에 관한 것이다.The present invention relates to a flow meter and flow sensor in the form of a fluid oscillator arranged such that a frequency of oscillation can be measured or indicated an indicated flow rate.
제1개의 상기 유량계가 GB-A-1 593 680호에 기재되어 있고 상기 특허에서 유체는 중심선상에서 스플리터에 의해 분할된 격실의 중심선상의 노즐을 관통하여 유동하며 C형 부재는 분할된 격실의 각각의 반편을 외부 통로 및 중심 구역으로 분할한다. 만약 노즐로부터의 제트가 노즐과 접하는 스플리터의 일측면상에서 통과할 때, 상기 제트는 노즐의 입구를 횡단하는 횡방향내에 도달하기 위해 격실의 상기 측면상에 피이드백 루우프를 형성하는 외부 통로내로 유동하며 그러므로 유체로 하여금 노즐로부터 스플리터의 다른측면을 향하여 방출되도록 하여 유체 유동이 그리고나서 격실의 다른 반편에 스위치되도록 한다.The first said flow meter is described in GB-A-1 593 680, in which the fluid flows through the nozzle on the centerline of the compartment divided by the splitter on the centerline and the C-shaped member is each of the divided compartments. Split half of into an outer passage and a central zone. If the jet from the nozzle passes on one side of the splitter in contact with the nozzle, the jet flows into an outer passage that forms a feedback loop on the side of the compartment to reach within a transverse direction across the inlet of the nozzle. Therefore, the fluid is discharged from the nozzle toward the other side of the splitter so that the fluid flow is then switched to the other half of the compartment.
스위치 횟수는 유량의 함수이다. 피이드백 도관내의 변환기들(transducers)은 압력 및 유동 섭동(perturbation)을 감지하여 체적 유량의 지시를 제공한다. 상기에 설명한 모든 구성품이 동일형면내에 위치 되지만 각각의 중심구역으로부터의 배출구는 장치로부터의 동일 배출구를 향하여 평면의 외측으로 연장된다.The number of switches is a function of flow rate. Transducers in the feedback conduit sense pressure and flow perturbation and provide an indication of volume flow rate. While all the components described above are located in the same plane, the outlets from each central zone extend out of the plane towards the same outlet from the device.
GB-A-1 593 680호에서, 격실은 날카로운 정점을 갖는 대체로 V형의 스플리터에 의해 분할된다. 스플리터의 정점 및 피이드백 채널과 출력 채널을 분할하는 벽의 정점들은 노즐로부터 모두 동일 거리에 위치된다. 배출도관은 피이드백 채널에 의해 스플리터로부터 격리된다. 이것은 제트가 장치의 중심선으로부터 편차됨에 따라 상기 제트가 그 내부로 통과하는 제1채널이 피이드백 채널이 되기 때문에 중요한 의미를 갖는다. 만약 피이드백 채널이 배출 채널에 의해 스플리터로부터 격리되면 제트로부터의 주유동 변화(main flow variation)는 첫번째로 배출구에 영향을 미칠것이고 장치는 피이드백 채널이 스플리터 측면벽에 의해 마련되는 경우보다 덜 민감하게 된다. 감도에 영향을 미치는 다른 파리미터는 피이드백 채널의 길이이며 본 발명에서는 상기 피이드백 채널이 배출 채널의 둘레에서 통과하여야 하므로 길게 된다.In GB-A-1 593 680, the compartment is divided by a generally V-shaped splitter with sharp vertices. The vertices of the splitter and the vertices of the wall dividing the feedback and output channels are all located at the same distance from the nozzle. The exhaust conduit is isolated from the splitter by the feedback channel. This is important because the first channel through which the jet passes therein becomes the feedback channel as the jet deviates from the centerline of the device. If the feedback channel is isolated from the splitter by the outlet channel, the main flow variation from the jet will first affect the outlet and the device is less sensitive than if the feedback channel is provided by the splitter sidewalls. Done. Another parameter affecting the sensitivity is the length of the feedback channel and is lengthened in the present invention since the feedback channel must pass around the discharge channel.
스플리터의 정점 및 피이드백과 출력 채널을 분리하는 벽의 상대위치가 중요하다는 것이 알려졌다. 본 발명에 따라, 특허 청구 범위 제1항에 설명된 유체 유량계가 제공된다. 스플리터 및 노즐의 입구로부터 계기의 중심선을 따라 측정된 배출 채널과 피이드백 채널사이의 정점은 바람직하게는 노즐폭의 1내지 4배이다. 상기 최종 범위가 다른 레이놀드 수(Reynold number)에 관한 균일한 응답과 결합된 최하의 레이졸드 수에서 가장 큰 감도를 제공한다는 것을 발견하였다. 노즐의 입구로부터 계기의 중심선을 따라 측정된 배출 채널 및 피이드백 채널사이의 정점으로부터의 거리는 바람직하게는 노즐폭이 5,6 내지 12.0배이다.It is known that the vertex of the splitter and the relative position of the wall separating the feedback and output channels are important. According to the invention, there is provided a fluid flow meter as described in
본 발명의 임의적인 특색은 상기에 설명한 공통평면으로부터 상기 평면으로 다시 돌아오게 되는 피이드백 채널의 통로에 있다. 이것은 배출도관으로 하여금 피이드백루우프의 내부로부터 외부로 통과하면서 공통평면에 존재하도록 하고 상기 평면내에 여전히 존재하면서 스플리터 외측의 단일 배출도관내로 결합되도록 한다. 상기 배열에서, 피이드백 채널은 다른 압력 변환기의 양측면상으로 연장될 수 있으며 상기 변환기의 출력은 유동 변화의 횟수를 지시한다. 감도에 영향을 미치는 다른 요인은 피이드백 채널의 길이이고 상기 채널의 길이가 짧아질수록 감도는 더욱 커지게 되며 채널들을 공통 평면의 외측으로 지향시킴으로써 상기 채널들이 공통 평면내에서 배출 채널 주위로 연장되어야 하는 채널들 보다 짧게 되도록 한다. 상기 배열은 또한 피이드백 채널로부터의 공기의 유출을 돕는다.An optional feature of the present invention lies in the passage of the feedback channel which returns back to the plane from the common plane described above. This allows the discharge conduit to be present in the common plane as it passes from the inside of the feedback loop to the outside and to be combined into a single discharge conduit outside the splitter while still in the plane. In this arrangement, the feedback channel can extend on both sides of the other pressure transducer and the output of the transducer indicates the number of flow changes. Another factor affecting sensitivity is the length of the feedback channel and the shorter the channel, the greater the sensitivity and the channels must extend around the discharge channel in the common plane by directing the channels out of the common plane. Try to be shorter than the channels you are using. This arrangement also helps the outflow of air from the feedback channel.
유력한 실험으로부터 스플리터의 정면에 있는 체적내에 맴돌이(vortex)가 성형된다는 것을 발견하였다. 상기 맴돌이의 회전방향은 유체가 스플리터의 측면들 사이에서 이동하면서 방향을 변화시킴에 따라 변화한다. 본 발명의 다른 임의적인 특징은 스플리터의 노우즈(nose)내에 요구부를 제공함에 의해 상기 맴돌이의 성형 및 안정성을 돕는다. 요구부의 다양한 형태들이 사용될 수 있으며 발견된 최상의 형태는 매끄럽게 커어브된 경계에 의해 스플리터의 잔여부내로 합류되는 매끄럽게 커어브된 요구부이다. 요구부의 깊이는 바람직하게는 노즐의 폭의 절반과 동일한 등급으로 된다.Potential experiments have found that vortex forms in the volume in front of the splitter. The direction of rotation of the eddy changes as the fluid changes direction as it moves between the sides of the splitter. Another optional feature of the present invention assists in the shaping and stability of the eddy by providing a requirement in the nose of the splitter. Various forms of requirements may be used and the best form found is a smoothly curved requirement that is joined into the remainder of the splitter by a smoothly curved boundary. The depth of the required portion is preferably of the same grade as half the width of the nozzle.
이하 도면을 참조로 하여 본 발명을 상술한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
제1도 내지 제4도를 참조하면, 유량계는 평면 덮개판(11) 및 기부판(12)로 구성되고 유체 유동 통로는 기부판(12)의 전체 깊이를 관통하여 연장되는 유입통로(13) 및 배출통로(14)와 함께 기부판(12)의 상부 표면 구역내에 성형된다.1 through 4, the flow meter consists of a flat cover plate 11 and a base plate 12 and a fluid flow passage extends through the entire depth of the base plate 12. And together with the
유량계는 중심선(15)을 중심으로 대칭으로 되며 상기 중심선상에는 유입구(21), 노즐(22) 및 노즐과 접한 단부에서 요구부(24)가 성형된 분할 스플리터(23)가 위치되고 스플리터의 측면벽은 자체가 매끄럽게 커어브된 요구부내로 매끄럽게 커어브된다. 요구부의 깊이는 대체로 노즐폭의 절반과 동일하다. 노즐(22) 및 스플리터(23) 사이에서 중심선(15)의 양측면상의 구역들은 C형벽(27)에 의해 외부 통로로 부할되며 상기 외부통로는 피이드백 채널(28) 및 내부 구역(24)을 성형하고 상기 내부 구역(29)은 기부판의 깊이를 관통하여 연장되는 배출통로(14)를 유량계의 그 측면의 동일한 배출구(31)로 안내한다. 정점(53) 또는 스플리터에 대한 각각의 C형 벽은 스플리터의 전방에 위치되며 상기 스플리터로부터 외측으로 격설되고 C형벽의 외부표면은 그러므로 요구부벽의 효과적인 연장부를 성형한다. 피이드백 채널(28)은 노즐(22)로부터 제트를 횡단하는 방향에 있는 자체의 배출구(19)로의 배출 통로(14) 주위를 통과한다.The flow meter is symmetric about the
유체는 유입 통로(13)내의 기부판의 전체 깊이를 관통하여 엘보우(19)의 둘레를 따라 상부 표면 구역내의 제1격실(21)까지 유동한다. 엘보우(19)는 계기의 상류에서 매끄러운 외란(disturbances)를 도우며 유입 통로가 대부분의 다른 부분품의 공통 평면내에 전적으로 위치되는 것을 방지하는 어떠한 방해요소가 존재하지 않을지라도 포함된다.The fluid flows through the entire depth of the base plate in the
유체는 노즐(22)을 관통한 격실(26)로부터 유량계의 중심선을 따라 유동하고 스플리터(23)에 의해 분할된다. 노즐(22)로부터의 유체가 스플리터(23)의 일측면에 선택적으로 통과될때, 맴돌이는 요구부(24) 및 C형벽(27)의 근접단부에 의해 마련된 연장 구역내의 1방향내에 성형되며 압력은 배출구(19) 또는 대응 피이드백 채널(28)에 선택적으로 설정되어 유체로 하여금 스플리터의 다른 측면을 향하여 노즐로부터 방출되도록 하고 유량계의 상태를 역전시킨다. 상기 상태는 진동되고 진동수는 유량으로 측정된다. 피이드백 채널 또는 피이드백 채널내의 압력 변환기(제7도 참조)로부터 안내되는 압력계 관은 압력변화에 응답하고 측정된 횟수로부터 유량을 지시하기 위해 검정될 수 있다. 본 발명의 설계에 있어서 낮은 유동 속도하에서 조차도 압력변화 횟수 및 유체 유동 사이에 선형 관계를 제공한다는 것이 알려졌다. 상기 방식에서 변환기의 사용은 추기(blbeeding) 또는 세척을 필요로 하는 압력계관내의 가스 기포 또는 불순물에 기인하는 문제점을 방지하게 된다. 압력 변환기는 유동 변환기로 교체될 수 있고 유동변환기는 대신에 맴돌이의 반전을 표시하도록 요구부(24)내에 위치될 수 있다. 유동 변환기는 초음파 비임상의 유동의 상승 또는 도플러(Doppler) 효과의 배수를 사용할 수 있고 유동 유체에의 열 손실 또는 유동 유체로부터 얻어지는 열을 측정할 수 있다. 스플리터에서 통상적인 볼록 "노우즈(nose)" 부분의 경우를 먼저 고려한다. 제트(jet)가 유통경로의 한쪽면에서 다른쪽으로 밀려나감에 따라 노우즈에서 압력이 증가하게 된다. 압력이 노우즈 부분의 중심선에서 최소에 달한다. 대부분의 유체는 이 지점에서 상대적으로 높은 정체 압력에 반대 방향으로 향하게 된다. 통로를 횡단하는 제트를 가동시키기 위해 피드백 펄스에서 요구되는 에너지는 상대적으로 높다.Fluid flows from the compartment 26 through the
만약 오목한 스플리터 노우즈의 경우가 고려된다면 다음을 관측할 수 있게 된다.If the case of concave splitter nose is considered, the following can be observed.
흐름이 소용돌이(vortex)에서 충돌하는 "정체점"은 중앙선에 위치하지는 않는다.The "stallion point" where the flow impinges on the vortex is not located at the center line.
소용돌이 주위의 흐름의 순환은 앞의 활성 피드백 경로를 방해하는 방향으로 소용돌이를 이동시키는 경향이 있는 힘인 "마너스 효과(magnus effect)"를 생성시켜야한다. 소용돌이는 이 방법에서 레이놀드수 50에 상응하는 2 liter/hour의 낮은 유동비로 움직이는 것이 관측되었다.The circulation of the flow around the vortex must produce a "magnus effect", a force that tends to move the vortex in a direction that obstructs the previous active feedback path. The vortex was observed to move at a low flow rate of 2 liters / hour, equivalent to a Reynolds number of 50 in this method.
제4A도 내지 4E도는 우선적으로 스플리터(23)의 한쪽면을 통과하는 유체의 흐름에서 스플리터의 다른면을 통고하는 흐름의 변화를 나타낸다. 제4A도에서, 유체는 요구부(24)에서 시계방향의 소용돌이를 형성하는 스플리터(23)의 왼쪽으로 우선적으로 흐른다. 피드백 통로(28) 왼쪽 주위로 흐르는 유체는 제4B도에 나타난 것처럼 피드백 통로의 출구에서 압력을 증가시키고 그러므로 노즐에서 오른쪽으로 유체의 흐름을 재촉하는 것은 제4C도에 나타나 있고, 제4D도에 나타난 것처럼 소용돌이를 역류시키고, 제4E도에 나타난 것처럼 흐름을 우선적으로 피드백 통로의 오른쪽으로 흐르게 한다.4A to 4E show a change in the flow passing through the other side of the splitter in the flow of the fluid preferentially through one side of the
제1도 내지 4도에서, 요구부에 인접한 C-형 벽면의 단부는 예리한 돌출부로 나타나 있다. 제5도는 돌출부의 나머지를 형성하는 무딘 단부에 의해 정점(apex)을 따라 작은 공간(38)을 형성하는 핀(39)(평면의 수직)이 있는 대체적인 배열을 나타낸다. 핀(39)은 제1도 내지 4도에서 고체 C-형 벽과 동일한 방법으로 요구부 벽의 연장을 형성하는데 도움이 된다.In Figures 1 to 4, the ends of the C-shaped wall surfaces adjacent to the required portions are shown as sharp protrusions. 5 shows an alternative arrangement with fins 39 (perpendicular to the plane) forming a
제6a도와 6b도는 대체적인 노즐을 나타내고 : 제6A도는 노즐의 유입면에서 4분원을 형성한다. 기부판(12)의 상부 표면 지역에 있는 유입실은 노즐 상부로 병립하고, 노즐의 넓이는 유입 통로 넓이의 약 1/4정도이고, 제6a도에 도시한 원(34)의 4분원인 유입 표면으로 형성된다. 제6B도는 평행면 부분(52)으로 인도되는 처음의 테이퍼진 부분(51)을 갖는 노즐을 나타낸다. 오리피스형의 유량계는 저유동비에서 압력 변화와 유체 흐름 사이에서 개선된 선형을 마련하는 것으로 알려졌다.Figures 6a and 6b show an alternative nozzle: Figure 6a forms a quadrant at the inlet side of the nozzle. The inlet chamber in the upper surface area of the base plate 12 is parallel to the top of the nozzle, and the width of the nozzle is about one quarter of the inlet passage width, and the inlet surface is a quadrant of the circle 34 shown in FIG. Is formed. 6B shows the nozzle with the first tapered
제7도는 스플리터의 정점과 인접한 스플리터의 벽면에서 압전 물질(32)의 조각을 형성하는 압력 변환기를 나타내고 상기 정점은 케이블(33)에 의해서 검출과 지시시스템으로 연결되고 상기 케이블은 유체 흐름에 있어서 압력 변화에 의해 성성된 압전 물질에서의 전압 변화를 검출 및 지시 시스템으로 전달한다. 압전 물질(32)로 부터의 신호는 아날로그/디지탈 변환기를 통해 펄스카운터로 이동하고, 모든 부속품들은 외부 동력원으로부터 동력을 받게되고 우선적으로 집적 회로로서 형성된다. 대체적인 배열에서, 압전 물질(32)로 부터의 신호는 증폭기를 통과하여 전기-자기 펄스 카운터와 지시계로 이동하고, 이로부터 요구에 따라 증폭기에 대해 동력을 공급하는 에너지 저장소로 이동한다.7 shows a pressure transducer which forms a piece of piezoelectric material 32 at the wall of the splitter adjacent to the apex of the splitter, which is connected by a cable 33 to the detection and indication system and the cable is connected to the pressure in the fluid flow. The change in voltage in the piezoelectric material produced by the change is communicated to the detection and indication system. The signal from the piezoelectric material 32 travels to the pulse counter via an analog / digital converter, and all accessories are powered from an external power source and are primarily formed as an integrated circuit. In an alternative arrangement, the signal from the piezoelectric material 32 passes through the amplifier to an electro-magnetic pulse counter and indicator, from which it travels to an energy store that powers the amplifier as required.
제8도 및 제9도의 다른 실시예에서, 유량계는 입구(21) 및 중심축 상의 출구(31A)를 갖는 대부분의 부품들을 축방향 평면 내에 있다. 도면에 대해 수직 방향으로 중간평면이 있는데, 상기 축방향 평면은 도면의 평면이고 중간평면에 대해 횡단한다. 단지 피드백 도관(28A)만이 축방향 평면의 외측으로 연장되며(즉, 축방향 평면에 대해 수직인 연장부를 가짐), 노즐의 구역내의 축방향 평면으로 및 축방향 평면으로부터 스플리터(23)의 양 측면으로부터의 유체의 유동을 취하고, 피드백 도관(28A)들의 출구들은 상술한 실시예에서와 같이 노즐(22)에 대해 횡단하는 방향으로 연장된다. 상기 배열은 2개의 피드백 도관(28A)들이 축방향평면으로부터 변위된 평면내의 지점(35)에서 서로 평행하게 진행하는 것을 가능하게 하는데, 상기 평면은 도관들 사이의 압력차를 집적 기록하는 미분 압력 변환기(36)에 의해 분리되어 있다. 또한 축방향 평면으로부터의 상기 피드백 도관(28A)의 변위는 출구 통로(14A)가 축방향 평면내에 유지되는 것을 가능하게 하고 피드백 도관(28A)이 출구 통로 주위로 우측으로 통과하는 도관들보다 짧게 되는 것을 가능하게 하므로, 주어진 유동 속도에 대한 진동수를 증가시킨다. 제8도의 실시예는 제1도 내지 4도의 실시예의 적합한 실시예이다. 제10도는 장치의 다양한 변수를 나타내고 ; a는 노즐로부터 요구부의 립(lip)들로의 축의 거리이고 ; c는 노즐로부터 요구부와 인접한 C-형 벽의 단부(핀(17))로의 축 거리이고 ; d는 노즐 넓이이다. 모든 구체적 설명에 있어서, a는 C보다 크다. 계수(a-c)/d는 적어도 1인 것이 좋고 4가 가장 좋다. 계수 c/d는 적어도 5.8인 것이 좋고 12 이하가 적합하다.In other embodiments of FIGS. 8 and 9, the flow meter is in the axial plane with most of the parts having an
본 발명은 열량계에 대한 특별한 장치이고, 상기 장치에는 유동 유체의 각기 다른 온도의 측정과 전술된 측정에 의해 열의 흐름이 표시된다.The present invention is a special device for a calorimeter, in which the flow of heat is indicated by the measurement of the different temperatures of the flow fluid and by the measurement described above.
Claims (4)
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Applications Claiming Priority (1)
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KR1019890008094A KR960015070B1 (en) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | Fluidic flowmeter |
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Family Applications (1)
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- 1989-06-13 KR KR1019890008094A patent/KR960015070B1/en not_active IP Right Cessation
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Date | Code | Title | Description |
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