JPH04343026A - 質量流量計又は密度計 - Google Patents
質量流量計又は密度計Info
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- JPH04343026A JPH04343026A JP11505891A JP11505891A JPH04343026A JP H04343026 A JPH04343026 A JP H04343026A JP 11505891 A JP11505891 A JP 11505891A JP 11505891 A JP11505891 A JP 11505891A JP H04343026 A JPH04343026 A JP H04343026A
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Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はコリオリ力を利用した質
量流量計又は密度計に係り、特に直線状のセンサチュー
ブ内に被測流体を通過させるよう構成した質量流量計又
は密度計に関する。
量流量計又は密度計に係り、特に直線状のセンサチュー
ブ内に被測流体を通過させるよう構成した質量流量計又
は密度計に関する。
【0002】
【従来の技術】被測流体の流量は流体の種類、物性(密
度、粘度など)、プロセス条件(温度、圧力)によって
影響を受けない質量流量で表わされることが望ましい。
度、粘度など)、プロセス条件(温度、圧力)によって
影響を受けない質量流量で表わされることが望ましい。
【0003】そのため、被測流体の質量流量を計測する
種々の質量流量計が開発されつつあり、その中の一つと
して振動するセンサチューブ内に流体を流したときに生
ずるコリオリの力を利用して質量流量を直接計測する流
量計がある。
種々の質量流量計が開発されつつあり、その中の一つと
して振動するセンサチューブ内に流体を流したときに生
ずるコリオリの力を利用して質量流量を直接計測する流
量計がある。
【0004】この種の従来の質量流量計の一例としては
、特開昭63−158419号公報により開示された流
量計がある。この公報の質量流量計は、被測流体が通過
する際の圧力損失を低減するため直線状に延在するセン
サチューブをその径方向に振動させ、流量に比例したコ
リオリ力によるセンサチューブの変位を検出するよう構
成されている。さらに、センサチューブは高温流体の流
量計測時軸方向に熱膨張するため、端部がダイヤフラム
を介して支持されている。
、特開昭63−158419号公報により開示された流
量計がある。この公報の質量流量計は、被測流体が通過
する際の圧力損失を低減するため直線状に延在するセン
サチューブをその径方向に振動させ、流量に比例したコ
リオリ力によるセンサチューブの変位を検出するよう構
成されている。さらに、センサチューブは高温流体の流
量計測時軸方向に熱膨張するため、端部がダイヤフラム
を介して支持されている。
【0005】ところが、上記のようにセンサチューブの
端部をダイヤフラムにより支持する構成では、大きな温
度変化によりセンサチューブの熱膨張量が大きい場合、
センサチューブの熱膨張による歪応力を充分に吸収する
ことができず、器差レベルが変動してしまうという問題
がある。
端部をダイヤフラムにより支持する構成では、大きな温
度変化によりセンサチューブの熱膨張量が大きい場合、
センサチューブの熱膨張による歪応力を充分に吸収する
ことができず、器差レベルが変動してしまうという問題
がある。
【0006】このような問題を解決するため、例えば特
開昭63−30721号公報にあるような流量計が提案
されている。この公報の質量流量計は、直管状のセンサ
チューブの熱膨張を吸収するベローズが管路途中に設け
られている。
開昭63−30721号公報にあるような流量計が提案
されている。この公報の質量流量計は、直管状のセンサ
チューブの熱膨張を吸収するベローズが管路途中に設け
られている。
【0007】このようなものの一般的なベローズ取付構
造は、例えば図8に示す如く、ベローズ1の一端がセン
サチューブ2を保持するマニホールド3に接続固定され
、他端がフランジ4の取付部4aに接続固定されている
。ベローズ1の形状は円弧状の谷部1aと谷部1aより
大径な山部1bとが交互に連続形成された蛇腹状とされ
ている。従って、複数の谷部1aと山部1bとが収縮す
ることによりセンサチューブ2の熱膨張による歪応力は
、効果的に吸収される。
造は、例えば図8に示す如く、ベローズ1の一端がセン
サチューブ2を保持するマニホールド3に接続固定され
、他端がフランジ4の取付部4aに接続固定されている
。ベローズ1の形状は円弧状の谷部1aと谷部1aより
大径な山部1bとが交互に連続形成された蛇腹状とされ
ている。従って、複数の谷部1aと山部1bとが収縮す
ることによりセンサチューブ2の熱膨張による歪応力は
、効果的に吸収される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の質量流量計では、図8に見られるようにベローズ
1の有効径Da の有効断面積はセンサチューブ2の内
径DS の総断面積と違っており、ベローズ1の有効断
面積の方が大きい。
従来の質量流量計では、図8に見られるようにベローズ
1の有効径Da の有効断面積はセンサチューブ2の内
径DS の総断面積と違っており、ベローズ1の有効断
面積の方が大きい。
【0009】このように、従来はベローズ1の圧力損失
をできるだけ小さくするため、センサチューブ2の内径
の総断面積よりベローズ1の有効断面積の方が大きいの
で、内圧がかかるとベローズ1がセンサチューブ2を押
してしまいセンサチューブ2側に圧縮応力が作用してし
まう。
をできるだけ小さくするため、センサチューブ2の内径
の総断面積よりベローズ1の有効断面積の方が大きいの
で、内圧がかかるとベローズ1がセンサチューブ2を押
してしまいセンサチューブ2側に圧縮応力が作用してし
まう。
【0010】図9に示すセンサチューブ2の振動モード
において、2つのセンサ部2b,2cの振幅は、理論的
には同程度の位相の変化であるので、センサチューブ2
が2本の場合にはその位相の変化分が相殺されて、セン
シングには影響が出ないはずだが、実際には極わずかな
溶接の条件の違いや、各種部品の取り付け位置の極わず
かなずれの影響などにより、センサチューブ2に圧縮応
力を受けた場合にその位相の変化分は2つのセンサ部2
b,2cで異なってしまう。
において、2つのセンサ部2b,2cの振幅は、理論的
には同程度の位相の変化であるので、センサチューブ2
が2本の場合にはその位相の変化分が相殺されて、セン
シングには影響が出ないはずだが、実際には極わずかな
溶接の条件の違いや、各種部品の取り付け位置の極わず
かなずれの影響などにより、センサチューブ2に圧縮応
力を受けた場合にその位相の変化分は2つのセンサ部2
b,2cで異なってしまう。
【0011】つまり、センサチューブ2に作用した応力
により、センサ部2b,2cで位相差が生じてしまう。 その結果、コリオリ力によってセンサチューブ2の振動
の位相差が2つのセンサ部2b,2cで生じるのと全く
同じ現象がセンサチューブ2に生じてしまい、正確な流
量が測定できなくなってしまうという課題があった。
により、センサ部2b,2cで位相差が生じてしまう。 その結果、コリオリ力によってセンサチューブ2の振動
の位相差が2つのセンサ部2b,2cで生じるのと全く
同じ現象がセンサチューブ2に生じてしまい、正確な流
量が測定できなくなってしまうという課題があった。
【0012】また、コリオリ力を利用した密度計におい
ても、センサチューブに応力がかかるとセンサチューブ
の振動モードがかわり固有振動数(共振周波数)が変化
して計測精度に影響を及ぼすという課題があった。
ても、センサチューブに応力がかかるとセンサチューブ
の振動モードがかわり固有振動数(共振周波数)が変化
して計測精度に影響を及ぼすという課題があった。
【0013】そこで、本発明は上記課題を解決した質量
流量計又は密度計を提供することを目的とする。
流量計又は密度計を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、被測流体が流
入する流入口と被測流体が流出する流出口との間で直線
状に延在する直管部を有する管路と、前記直管部をその
径方向に振動させる加振器と、前記直管部の振動に伴う
直管部の径方向の変位を検出するピックアップと、前記
直管部の軸方向の変位を吸収するように管路途中に設け
られ大径な山部と小径な谷部とが交互に連続形成された
ベローズと、を有する質量流量計又は密度計において、
前記ベローズの有効断面積が前記直管部の内径の総断面
積とほぼ等しくなるよう形してなる。
入する流入口と被測流体が流出する流出口との間で直線
状に延在する直管部を有する管路と、前記直管部をその
径方向に振動させる加振器と、前記直管部の振動に伴う
直管部の径方向の変位を検出するピックアップと、前記
直管部の軸方向の変位を吸収するように管路途中に設け
られ大径な山部と小径な谷部とが交互に連続形成された
ベローズと、を有する質量流量計又は密度計において、
前記ベローズの有効断面積が前記直管部の内径の総断面
積とほぼ等しくなるよう形してなる。
【0015】
【作用】ベローズの有効断面積をセンサチューブの内径
の総断面積(センサチューブが2本以上の場合はその和
)とほぼ等しくすることにより、両者の受圧面積を等し
くして圧力上昇に伴うベローズの伸縮を抑え、ベローズ
の変位による応力がセンサチューブに作用しないように
する。
の総断面積(センサチューブが2本以上の場合はその和
)とほぼ等しくすることにより、両者の受圧面積を等し
くして圧力上昇に伴うベローズの伸縮を抑え、ベローズ
の変位による応力がセンサチューブに作用しないように
する。
【0016】
【実施例】図1及び図2に本発明になる質量流量計の一
実施例を示す。
実施例を示す。
【0017】両図中、質量流量計11は密閉された箱状
のケーシング12内に被測流体が通過する管路13と、
管路13を軸方向に変位可能に保持するベローズ14と
を設けてなる。管路13は流入口15aを有する流入管
15と、流入側マニホールド16と、一対のセンサチュ
ーブ17,18と、流出側マニホールド19と流出口2
0aを有する流出管20とより形成されている。
のケーシング12内に被測流体が通過する管路13と、
管路13を軸方向に変位可能に保持するベローズ14と
を設けてなる。管路13は流入口15aを有する流入管
15と、流入側マニホールド16と、一対のセンサチュ
ーブ17,18と、流出側マニホールド19と流出口2
0aを有する流出管20とより形成されている。
【0018】流入管15は流入側端部に上流側配管(図
示せず)に連結されるフランジ15bを有し、流入管1
5の他端はケーシング12の側壁12aを貫通してケー
シング12内部に形成された室12bに延出している。
示せず)に連結されるフランジ15bを有し、流入管1
5の他端はケーシング12の側壁12aを貫通してケー
シング12内部に形成された室12bに延出している。
【0019】流入側マニホールド16は、ベローズ14
が接続固定される上流側接続口16aと、センサチュー
ブ17,18の上流側端部が接続固定される下流側接続
口16b,16cとを有する。上流側接続口16aと下
流側接続口16b,16cとは分流路16d,16eを
介して連通されている。
が接続固定される上流側接続口16aと、センサチュー
ブ17,18の上流側端部が接続固定される下流側接続
口16b,16cとを有する。上流側接続口16aと下
流側接続口16b,16cとは分流路16d,16eを
介して連通されている。
【0020】流出側マニホールド19は、センサチュー
ブ17,18の下流側端部が接続固定される一対の接続
口19a,19bと、流出管20の上流側端部が接続さ
れる接続口19cとを有する。又、流出側マニホールド
19内には一対の接続口19a,19bと接続口19c
とを連通する流路19d,19eが穿設されている。
ブ17,18の下流側端部が接続固定される一対の接続
口19a,19bと、流出管20の上流側端部が接続さ
れる接続口19cとを有する。又、流出側マニホールド
19内には一対の接続口19a,19bと接続口19c
とを連通する流路19d,19eが穿設されている。
【0021】一対のセンサチューブ17,18は流体の
流れ方向(X方向)に直線状に延在する直管よりなり、
上記流入側マニホールド16と流出側マニホールド19
との間で平行に設けられている。直管よりなるセンサチ
ューブ17,18は被測流体が通過する際の圧力損失が
少ないばかりか複雑な形状に加工する必要もないので製
作が容易である。
流れ方向(X方向)に直線状に延在する直管よりなり、
上記流入側マニホールド16と流出側マニホールド19
との間で平行に設けられている。直管よりなるセンサチ
ューブ17,18は被測流体が通過する際の圧力損失が
少ないばかりか複雑な形状に加工する必要もないので製
作が容易である。
【0022】流出管20は上流側端部が流出側マニホー
ルド19の接続口19cに接続固定され、下流側端部が
ケーシング12の側壁12cを貫通して下流側(X方向
)へ突出している。尚、流出管20の下流側端部には流
出口20aが開口し、その外周には下流側配管(図示せ
ず)に連結されるフランジ20bが設けられている。
ルド19の接続口19cに接続固定され、下流側端部が
ケーシング12の側壁12cを貫通して下流側(X方向
)へ突出している。尚、流出管20の下流側端部には流
出口20aが開口し、その外周には下流側配管(図示せ
ず)に連結されるフランジ20bが設けられている。
【0023】ベローズ14は流入管15と流入側マニホ
ールド16との間に介在するよう管路13途中に設けら
れている。即ち、図2に示す如く、ベローズ14の上流
側端部21は流入管15の取付部15cに溶接等により
固着され、下流側端部22は流入側マニホールド16の
接続口16aに溶接等により固着されている。
ールド16との間に介在するよう管路13途中に設けら
れている。即ち、図2に示す如く、ベローズ14の上流
側端部21は流入管15の取付部15cに溶接等により
固着され、下流側端部22は流入側マニホールド16の
接続口16aに溶接等により固着されている。
【0024】ベローズ14は例えばステンレス製パイプ
を蛇腹状に形成したものであり、円弧状の複数の谷部1
4a(14a1 …14an )と山部14b(14b
1 …14bn )とが交互に連続形成されてなる。こ
の谷部14a及び山部14bは例えばセンサチューブ1
7,18の熱膨張による軸方向の力が作用すると軸方向
に伸縮して、熱膨張による応力を吸収し、軸方向の配管
振動が伝達された場合もこれを吸収する。
を蛇腹状に形成したものであり、円弧状の複数の谷部1
4a(14a1 …14an )と山部14b(14b
1 …14bn )とが交互に連続形成されてなる。こ
の谷部14a及び山部14bは例えばセンサチューブ1
7,18の熱膨張による軸方向の力が作用すると軸方向
に伸縮して、熱膨張による応力を吸収し、軸方向の配管
振動が伝達された場合もこれを吸収する。
【0025】ベローズ14は後述するように有効径Da
の有効断面積がセンサチューブ17,18の各内径の
断面積を合計した総断面積とほぼ等しくなるように谷部
14a、山部14bが形成されている。
の有効断面積がセンサチューブ17,18の各内径の
断面積を合計した総断面積とほぼ等しくなるように谷部
14a、山部14bが形成されている。
【0026】23は加振器で、実質電磁ソレノイドと同
様な構成であり、一対のセンサチューブ17,18の略
中間部の間に設けられている。
様な構成であり、一対のセンサチューブ17,18の略
中間部の間に設けられている。
【0027】24は上流側のピックアップで、加振器2
3より上流側のセンサチューブ17,18間に設けられ
ている。
3より上流側のセンサチューブ17,18間に設けられ
ている。
【0028】25は下流側のピックアップで、加振器2
3より下流側のピックアップで、加振器23より下流側
のセンサチューブ17,18間に設けられている。ピッ
クアップ24,25は夫々電磁ソレノイドと同様な構成
であり、加振器23により加振されたセンサチューブ1
7,18の変位を検出する。
3より下流側のピックアップで、加振器23より下流側
のセンサチューブ17,18間に設けられている。ピッ
クアップ24,25は夫々電磁ソレノイドと同様な構成
であり、加振器23により加振されたセンサチューブ1
7,18の変位を検出する。
【0029】流量計測時、一対のセンサチューブ17,
18は加振器23により近接、離間する方向(Y方向)
に加振される。上流側配管(図示せず)から供給された
被測流体は流入口15aよりベローズ14に流入し、さ
らにマニホールド16の流路16d,16eを通過して
振動するセンサチューブ17,18内に流入する。そし
て、センサチューブ17,18を通過した流体はマニホ
ールド19の流路19a,19bを通って流出口20a
より下流側配管(図示せず)に流出する。
18は加振器23により近接、離間する方向(Y方向)
に加振される。上流側配管(図示せず)から供給された
被測流体は流入口15aよりベローズ14に流入し、さ
らにマニホールド16の流路16d,16eを通過して
振動するセンサチューブ17,18内に流入する。そし
て、センサチューブ17,18を通過した流体はマニホ
ールド19の流路19a,19bを通って流出口20a
より下流側配管(図示せず)に流出する。
【0030】このように、振動するセンサチューブ17
,18に流体が流れると、その流量に応じたコリオリ力
が発生する。そのため、直管状のセンサチューブ17,
18の流入側と流出側で動作遅れが生じ、これによりピ
ックアップ24と25との出力信号に位相差があらわれ
る。この位相差が質量流量に比例するため、ピックアッ
プ24,25からの出力信号の位相差に基づいて流量が
求まる。
,18に流体が流れると、その流量に応じたコリオリ力
が発生する。そのため、直管状のセンサチューブ17,
18の流入側と流出側で動作遅れが生じ、これによりピ
ックアップ24と25との出力信号に位相差があらわれ
る。この位相差が質量流量に比例するため、ピックアッ
プ24,25からの出力信号の位相差に基づいて流量が
求まる。
【0031】ここで、高温流体の流量計測をする場合の
動作について説明する。上記流量計測時と同様流入口1
5aより高温流体が供給されると、X方向に延在するセ
ンサチューブ17,18による熱膨張が発生する。上、
下流側のフランジ15b,20bは夫々上、下流側配管
に接続固定されているので、センサチューブ17,18
の熱膨張による軸方向の歪応力はベローズ14の伸縮に
より吸収される。
動作について説明する。上記流量計測時と同様流入口1
5aより高温流体が供給されると、X方向に延在するセ
ンサチューブ17,18による熱膨張が発生する。上、
下流側のフランジ15b,20bは夫々上、下流側配管
に接続固定されているので、センサチューブ17,18
の熱膨張による軸方向の歪応力はベローズ14の伸縮に
より吸収される。
【0032】これにより、センサチューブ17,18の
熱膨張による器差レベルの変動が防止され、正確な流量
計測が行える。
熱膨張による器差レベルの変動が防止され、正確な流量
計測が行える。
【0033】次に、流量計測時流体圧力が変動した場合
の動作について説明する。
の動作について説明する。
【0034】例えば、流量計測中に流体の圧力が上昇し
た場合、ベローズ14の内壁に高圧流体の圧力が作用す
る。
た場合、ベローズ14の内壁に高圧流体の圧力が作用す
る。
【0035】ベローズ14の内壁に内圧が作用するとベ
ローズ14の山部14bはわずかにふくらみ、そしてベ
ローズ14の受圧面積に相当する面積に応じた力が軸方
向に発生する。この受圧面積はベローズ14の有効断面
積Aa のことである。本発明ではベローズ14の有効
径Da の有効断面積Aa がセンサチューブ17,1
8の内径の総断面積At (センサチューブが1本の場
合はその面積、2本以上の場合は各断面積の和の面積)
と等しくなるようにしたベローズ14をセンサチューブ
17,18を有する管路上に取り付けてある。この様に
ベローズ14の有効断面積Aa とセンサチューブ17
,18の内径の総断面積At を等しくした場合、次に
説明する理由により配管圧力が作用してもセンサチュー
ブ17,18はベローズ14による軸方向の応力を受け
ない。
ローズ14の山部14bはわずかにふくらみ、そしてベ
ローズ14の受圧面積に相当する面積に応じた力が軸方
向に発生する。この受圧面積はベローズ14の有効断面
積Aa のことである。本発明ではベローズ14の有効
径Da の有効断面積Aa がセンサチューブ17,1
8の内径の総断面積At (センサチューブが1本の場
合はその面積、2本以上の場合は各断面積の和の面積)
と等しくなるようにしたベローズ14をセンサチューブ
17,18を有する管路上に取り付けてある。この様に
ベローズ14の有効断面積Aa とセンサチューブ17
,18の内径の総断面積At を等しくした場合、次に
説明する理由により配管圧力が作用してもセンサチュー
ブ17,18はベローズ14による軸方向の応力を受け
ない。
【0036】ここで、ベローズ14の有効断面積Aa
に関する説明をする。
に関する説明をする。
【0037】図3に示す如く、ベローズ14の有効径D
a とは、ベローズ14の内面側の軸方向への投影断面
のうち、ベローズ14の内面側の山部から谷部までの部
分(図3中斜線部)の軸方向への投影面積が谷側(図3
中内側の斜線部I)と山側(図3中の外側の斜線部II
)の面積が等しくなるような境をそのベローズの有効径
Da という。
a とは、ベローズ14の内面側の軸方向への投影断面
のうち、ベローズ14の内面側の山部から谷部までの部
分(図3中斜線部)の軸方向への投影面積が谷側(図3
中内側の斜線部I)と山側(図3中の外側の斜線部II
)の面積が等しくなるような境をそのベローズの有効径
Da という。
【0038】そして、前記の通り図3中斜線部IとII
の面積が等しいので、ベローズ14の有効半径γa を
求めると次式(1)のようになる。
の面積が等しいので、ベローズ14の有効半径γa を
求めると次式(1)のようになる。
【0039】
【数1】
【0040】ここで、r0 :ベローズの内面側の山部
からの半径、ri :ベローズの内面側の谷部からの半
径である。
からの半径、ri :ベローズの内面側の谷部からの半
径である。
【0041】従って、ベローズ14の有効断面積Aa
は次式(2)で表わされる。
は次式(2)で表わされる。
【0042】
【数2】
【0043】次にベローズ14の有効断面積Aa の大
きさに応じた動作原理を説明する。
きさに応じた動作原理を説明する。
【0044】従来と比較するため、まず、図8に示す従
来の場合の動作原理について図4を参照して説明する。 図4はセンサチューブ2の上流側に配設されたベローズ
1の有効断面積がセンサチューブ2の内径の総断面積よ
り大きい場合の原理図である。
来の場合の動作原理について図4を参照して説明する。 図4はセンサチューブ2の上流側に配設されたベローズ
1の有効断面積がセンサチューブ2の内径の総断面積よ
り大きい場合の原理図である。
【0045】図4において、内圧によって生じる軸方向
の力を矢印■〜
の力を矢印■〜
【0046】
【数3】
【0047】にて示す。流量計の両端はケーシング12
によって固定されている。内圧が作用するとベローズ1
の部分には■,■と■,■の力が生じる。しかし、■,
■の力は固定されたケーシング12の極めて近くに生じ
るので、この力は固定されたケーシング12の反作用力
■,
によって固定されている。内圧が作用するとベローズ1
の部分には■,■と■,■の力が生じる。しかし、■,
■の力は固定されたケーシング12の極めて近くに生じ
るので、この力は固定されたケーシング12の反作用力
■,
【0048】
【数4】
【0049】によって打ち消される。
【0050】また、マニホールド3では内圧が作用する
と■,■と■,■の力が生じるが、これらの力は大きさ
が同じで方向が互いに反対方向なので打ち消し合う。更
にマニホールド3は通常ベローズ1やセンサチューブ2
に比べて剛性がはるかに高く、又軸方向の長さはセンサ
チューブ2に比べて極めて短いので、■,■及び■,■
の力によりマニホールド3が軸方向に伸びることは考え
なくてよい。
と■,■と■,■の力が生じるが、これらの力は大きさ
が同じで方向が互いに反対方向なので打ち消し合う。更
にマニホールド3は通常ベローズ1やセンサチューブ2
に比べて剛性がはるかに高く、又軸方向の長さはセンサ
チューブ2に比べて極めて短いので、■,■及び■,■
の力によりマニホールド3が軸方向に伸びることは考え
なくてよい。
【0051】ここでベローズ1に生じた力■と■はセン
サチューブ2を押すことになる。つまり、ベローズ1の
有効断面積とセンサチューブ2の内径の総断面積が等し
くない場合には、両者の断面積の差の面で内圧を受けて
生じる力によってセンサチューブ2には引張り又は圧縮
の応力が作用する。
サチューブ2を押すことになる。つまり、ベローズ1の
有効断面積とセンサチューブ2の内径の総断面積が等し
くない場合には、両者の断面積の差の面で内圧を受けて
生じる力によってセンサチューブ2には引張り又は圧縮
の応力が作用する。
【0052】即ち、図4に示す場合、ベローズ1の有効
断面積がセンサチューブ2の内径の総断面積より大きい
ため、センサチューブ2は上記ベローズ1の内圧による
力■と■とにより圧縮されることになる。
断面積がセンサチューブ2の内径の総断面積より大きい
ため、センサチューブ2は上記ベローズ1の内圧による
力■と■とにより圧縮されることになる。
【0053】次に図1に示す本発明のようにベローズ1
4の有効断面積Aaとセンサチューブ17,18の内径
の総断面積At が等しい場合について図5を参照して
説明する。
4の有効断面積Aaとセンサチューブ17,18の内径
の総断面積At が等しい場合について図5を参照して
説明する。
【0054】尚、図5は図1に示す質量流量計11の動
作原理を説明するための原理図である。
作原理を説明するための原理図である。
【0055】図5において、内圧がかかると、ベローズ
14の部分には■,■の力が生じる。しかし、■の力は
固定されたケーシング12の近くに生じるので、この力
は固定されたケーシング12の反作用力■によって打ち
消される。
14の部分には■,■の力が生じる。しかし、■の力は
固定されたケーシング12の近くに生じるので、この力
は固定されたケーシング12の反作用力■によって打ち
消される。
【0056】また、マニホールド16,19では、内圧
が作用すると■,■,■と■,■,■の力が生じる。し
かし、■,■と■,■の力は大きさが同じで方向が互い
に反対方向なので打ち消し合う。また、上流側マニホー
ルド16で生じた力■とベローズ14で生じた■の力は
大きさが同じで方向が互いに反対方向なので打ち消し合
う。
が作用すると■,■,■と■,■,■の力が生じる。し
かし、■,■と■,■の力は大きさが同じで方向が互い
に反対方向なので打ち消し合う。また、上流側マニホー
ルド16で生じた力■とベローズ14で生じた■の力は
大きさが同じで方向が互いに反対方向なので打ち消し合
う。
【0057】また、下流側マニホールド19で生じた力
■は固定されたケーシング12の近くに生ずるので、こ
の力は固定されたケーシング12の反作用力
■は固定されたケーシング12の近くに生ずるので、こ
の力は固定されたケーシング12の反作用力
【0058
】
】
【数5】
【0059】によって打ち消される。
【0060】よって、内圧が作用することによって生じ
る力は、全て打ち消し合ってセンサチューブ17,18
へは応力がかからないことになる。ただし、ケーシング
12の内部にあるマニホールド16とベローズ14との
間の配管部Aやマニホールド部Bはセンサチューブ17
,18やベローズ14に比べて剛性ははるかに高く、更
にその軸方向の長さはセンサチューブ17,18に比べ
て極めて短いのでこの部分での力を受けることによる伸
縮は考慮しなくてもよい。
る力は、全て打ち消し合ってセンサチューブ17,18
へは応力がかからないことになる。ただし、ケーシング
12の内部にあるマニホールド16とベローズ14との
間の配管部Aやマニホールド部Bはセンサチューブ17
,18やベローズ14に比べて剛性ははるかに高く、更
にその軸方向の長さはセンサチューブ17,18に比べ
て極めて短いのでこの部分での力を受けることによる伸
縮は考慮しなくてもよい。
【0061】以上の如く、本発明の質量流量計11にお
いてベローズ14の有効断面積Aa とセンサチューブ
17,18の内径の総断面積At が等しければ内圧が
作用してもセンサチューブ17,18は軸方向の応力を
受けない。
いてベローズ14の有効断面積Aa とセンサチューブ
17,18の内径の総断面積At が等しければ内圧が
作用してもセンサチューブ17,18は軸方向の応力を
受けない。
【0062】従って、センサチューブ17,18は圧力
変動に伴う軸方向の力を受けることなく安定的に振動す
ることができ、圧力変動による器差レベルの変動が防止
されより正確な流量計測が可能となる。
変動に伴う軸方向の力を受けることなく安定的に振動す
ることができ、圧力変動による器差レベルの変動が防止
されより正確な流量計測が可能となる。
【0063】そのため、流体圧力の変動の影響を受けず
に温度変化によるセンサチューブ17,18の歪応力を
ベローズ14により吸収することができるので、流体の
温度変化の激しい場合、及び流体の圧力の脈動の激しい
場合でもこれらの影響を受けることなく流量計測できる
。
に温度変化によるセンサチューブ17,18の歪応力を
ベローズ14により吸収することができるので、流体の
温度変化の激しい場合、及び流体の圧力の脈動の激しい
場合でもこれらの影響を受けることなく流量計測できる
。
【0064】又、軸方向の配管振動あるいはケーシング
12への衝撃等により軸方向の振動が発生しても、上記
の如くベローズ14により吸収される。
12への衝撃等により軸方向の振動が発生しても、上記
の如くベローズ14により吸収される。
【0065】図6に上記本発明の変形例を示す。
【0066】図6はセンサチューブ17,18の上,下
流側に上記ベローズ14を設けてなる質量流量計31を
示す図である。同図中、この質量流量計31においても
、上下流側に設けられたベローズ14,14’の有効断
面積Aa は、センサチューブ17,18の内径の総断
面積At とほぼ等しくなるように形成されている。
流側に上記ベローズ14を設けてなる質量流量計31を
示す図である。同図中、この質量流量計31においても
、上下流側に設けられたベローズ14,14’の有効断
面積Aa は、センサチューブ17,18の内径の総断
面積At とほぼ等しくなるように形成されている。
【0067】図7において、内圧がかかると、上,下流
側のベローズ14,14’には■,■と
側のベローズ14,14’には■,■と
【0068】
【数6】
【0069】の力が生じる。しかし、■と
【0070】
【数7】
【0071】の力は固定されたケーシング12の近くに
生じるので、この力は固定されたケーシング12の反作
用力■,
生じるので、この力は固定されたケーシング12の反作
用力■,
【0072】
【数8】
【0073】によって打ち消される。
【0074】また、マニホールド16,19では、内圧
がかかると■,■,■と■,■,■の力が生じる。しか
し、■,■と■,■の力は大きさが同じで方向が互いに
反対方向なので打ち消し合う。また、マニホールド16
,19で生じた力■,■とベローズ14,14’で生じ
た■と
がかかると■,■,■と■,■,■の力が生じる。しか
し、■,■と■,■の力は大きさが同じで方向が互いに
反対方向なので打ち消し合う。また、マニホールド16
,19で生じた力■,■とベローズ14,14’で生じ
た■と
【0075】
【数9】
【0076】の力は大きさが同じで方向が互いに反対方
向なので打ち消し合う。
向なので打ち消し合う。
【0077】よって、内圧がかかることによって生じる
力は全て打ち消し合ってセンサチューブ17,18へは
応力がかからないことになる。
力は全て打ち消し合ってセンサチューブ17,18へは
応力がかからないことになる。
【0078】従って、センサチューブ17,18の上下
流側の夫々にベローズ14,14’を設けた場合でも、
各ベローズ14,14’の有効断面積Aa をセンサチ
ューブ17,18の内径の総断面積At と等しくする
ことにより、センサチューブ17,18は圧力変動に伴
う軸方向の力を受けることなく安定的に振動することが
でき、圧力変動による器差レベルの変動が防止されより
正確な流量計測が可能となる。
流側の夫々にベローズ14,14’を設けた場合でも、
各ベローズ14,14’の有効断面積Aa をセンサチ
ューブ17,18の内径の総断面積At と等しくする
ことにより、センサチューブ17,18は圧力変動に伴
う軸方向の力を受けることなく安定的に振動することが
でき、圧力変動による器差レベルの変動が防止されより
正確な流量計測が可能となる。
【0079】尚、上記実施例では流量計測を行ったが、
本発明の技術思想をセンサチューブ17,18の固有振
動数が流体の密度によって変化することを利用して密度
を測定する密度計に適用しても良い。
本発明の技術思想をセンサチューブ17,18の固有振
動数が流体の密度によって変化することを利用して密度
を測定する密度計に適用しても良い。
【0080】
【発明の効果】上述の如く、本発明になる質量流量計又
は密度計は、ベローズの山部、谷部の内径をベローズの
有効断面積が直管部の内径の総断面積とほぼ等しくなる
よう形成することにより、内圧によって生ずる力が釣り
合うため、流体圧力の変動の影響を受けずに温度変動に
よる直管部の軸方向の歪応力をベローズにより吸収する
ことができ、直管部に軸方向の歪応力が加わることを防
止できる。そのため、流量計測や密度計測時の使用温度
範囲及び使用圧力範囲を広範囲に設定することが可能と
なる。
は密度計は、ベローズの山部、谷部の内径をベローズの
有効断面積が直管部の内径の総断面積とほぼ等しくなる
よう形成することにより、内圧によって生ずる力が釣り
合うため、流体圧力の変動の影響を受けずに温度変動に
よる直管部の軸方向の歪応力をベローズにより吸収する
ことができ、直管部に軸方向の歪応力が加わることを防
止できる。そのため、流量計測や密度計測時の使用温度
範囲及び使用圧力範囲を広範囲に設定することが可能と
なる。
【0081】従って、流体の温度が激しく変化する場合
、あるいは流体圧力が激しく脈動する場合でも、これら
の影響を受けることなく質量流量・密度を正確に計測す
ることができる。又、軸方向の配管振動あるいは流量計
等に衝撃が加えられて軸方向の振動が生じてもベローズ
によりこれらの外乱振動を吸収して精度良く計測するこ
とができる等の特長を有する。
、あるいは流体圧力が激しく脈動する場合でも、これら
の影響を受けることなく質量流量・密度を正確に計測す
ることができる。又、軸方向の配管振動あるいは流量計
等に衝撃が加えられて軸方向の振動が生じてもベローズ
によりこれらの外乱振動を吸収して精度良く計測するこ
とができる等の特長を有する。
【図1】本発明になる質量流量計の一実施例の平面断面
図である。
図である。
【図2】本発明の要部を拡大して側面より示す要部拡大
断面図である。
断面図である。
【図3】ベローズにおける有効断面積を説明するための
図である。
図である。
【図4】従来の質量流量計の内圧の作用を説明するため
の原理図である。
の原理図である。
【図5】図1に示す質量流量計の内圧の作用を説明する
ための原理図である。
ための原理図である。
【図6】本発明の変形例を説明するための縦断面図であ
る。
る。
【図7】図6に示す質量流量計の内圧の作用を説明する
ための原理図である。
ための原理図である。
【図8】従来の質量流量計を説明するための要部拡大断
面図である。
面図である。
【図9】センサチューブの振動モードを説明するための
原理図である。
原理図である。
11 質量流量計
14 ベローズ
14a 谷部
14b 山部
15 流入管
16 流入側マニホールド
17,18 センサチューブ
19 流出側マニホールド
20 流出管
21 上流側端部
22 下流側端部
23 加振器
24,25 ピックアップ
Claims (1)
- 【請求項1】 被測流体が流入する流入口と被測流体
が流出する流出口との間で直線状に延在する直管部を有
する管路と、前記直管部をその径方向に振動させる加振
器と、前記直管部の振動に伴う直管部の径方向の変位を
検出するピックアップと、前記直管部の軸方向の変位を
吸収するように管路途中に設けられ大径な山部と小径な
谷部とが交互に連続形成されたベローズと、を有する質
量流量計又は密度計において、前記ベローズの有効断面
積が前記直管部の内径の総断面積とほぼ等しくなるよう
形成してなることを特徴とする質量流量計又は密度計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11505891A JP2892521B2 (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | 質量流量計又は密度計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11505891A JP2892521B2 (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | 質量流量計又は密度計 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04343026A true JPH04343026A (ja) | 1992-11-30 |
JP2892521B2 JP2892521B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=14653134
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11505891A Expired - Fee Related JP2892521B2 (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | 質量流量計又は密度計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2892521B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110072910A1 (en) * | 2009-09-25 | 2011-03-31 | Gerhard Hueftle | Flow meter for use in a flowing fluid medium |
CN105092414A (zh) * | 2015-09-16 | 2015-11-25 | 济南大学 | 一种悬臂梁式流体密度计及其检测方法 |
CN110608780A (zh) * | 2019-10-29 | 2019-12-24 | 上海洛丁森工业自动化设备有限公司 | 用于质量流量计的缓冲分流器、质量流量计和测量*** |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018080929A (ja) * | 2016-11-14 | 2018-05-24 | 株式会社堀場エステック | 流体機器 |
CN109946028B (zh) * | 2019-03-01 | 2020-12-25 | 宁波韵升弹性元件有限公司 | 一种基于杠杆自调的弹簧拉压测试设备 |
-
1991
- 1991-05-20 JP JP11505891A patent/JP2892521B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110072910A1 (en) * | 2009-09-25 | 2011-03-31 | Gerhard Hueftle | Flow meter for use in a flowing fluid medium |
US8528418B2 (en) * | 2009-09-25 | 2013-09-10 | Robert Bosch Gmbh | Flow meter having a thermal decoupling element separating an ultrasonic transducer and the flow pipe |
CN105092414A (zh) * | 2015-09-16 | 2015-11-25 | 济南大学 | 一种悬臂梁式流体密度计及其检测方法 |
CN105092414B (zh) * | 2015-09-16 | 2017-10-20 | 济南大学 | 一种悬臂梁式流体密度计及其检测方法 |
CN110608780A (zh) * | 2019-10-29 | 2019-12-24 | 上海洛丁森工业自动化设备有限公司 | 用于质量流量计的缓冲分流器、质量流量计和测量*** |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP2892521B2 (ja) | 1999-05-17 |
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---|---|---|---|
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