JPH0436409Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は、略同形等大の湾曲導管からなり、音
叉状に振動させ該湾曲導管のコリオリの力による
捩り変位の関数として質量流量を求めるコリオリ
の力式流量計に関する。[Detailed description of the invention] Technical field The present invention is a Coriolis force flow rate method which consists of curved conduits of approximately the same shape and size, and which vibrates in a tuning fork shape to determine the mass flow rate as a function of the torsional displacement of the curved conduit due to the Coriolis force. Regarding the meter.

従来技術 流管を流れる流体流に対して振動を与えると、
流体流の流水の向きと流管の振動軸とに対して直
角方向にコリオリの力が発生し、このコリオリの
力が振動周波数と流体の質量流量とに比例するこ
とが知られており、この原理に基づいたコリオリ
の力式の質量流量計が開示されている（特開昭59
−92314号公報参照）。Prior Art When vibration is applied to a fluid flow flowing through a flow tube,
It is known that a Coriolis force is generated in a direction perpendicular to the direction of the fluid flow and the vibration axis of the flow tube, and that this Coriolis force is proportional to the vibration frequency and the mass flow rate of the fluid. A Coriolis force type mass flowmeter based on the principle has been disclosed (Japanese Unexamined Patent Publication No. 1983-1999).
-Refer to Publication No. 92314).

第５図は、従来のコリオリの力式流量計の一例
を示す斜視図で、図中、１は流管、２は該流管１
を図示しない被測定流体管路に接続するためのフ
ランジ、３は管路１内に設けられた仕切板、４は
管路１の管壁に設けられたボス、５，６は湾曲導
管、７は支持板、８はマグネツトブラケツト、９
はコイルブラケツト、１０は駆動マグネツト、１
１は駆動コイル、１２は検出マグネツト、１３は
センサコイル、１４は駆動コイル用導線、１５は
センサコイル用導線で、周知のように、一方のフ
ランジ２から流管１内に導入された被測定流体
は、該流管１内の一方の仕切板３で仕切られて湾
曲導管５，６に導かれ、該流管１内において、他
の仕切板３によつて逆方向への流れが阻止され、
他のフランジ２を通して図示しない被測定流体管
路に流出される。なお、仕切板３は湾曲導管５，
６に等流量流れるように配設されている。 FIG. 5 is a perspective view showing an example of a conventional Coriolis force flowmeter, in which 1 is a flow tube, and 2 is a flow tube 1.
3 is a partition plate provided in the pipe line 1; 4 is a boss provided on the pipe wall of the pipe line 1; 5 and 6 are curved pipes; 7 is a support plate, 8 is a magnetic bracket, 9
is a coil bracket, 10 is a drive magnet, 1
1 is a drive coil, 12 is a detection magnet, 13 is a sensor coil, 14 is a lead wire for the drive coil, and 15 is a lead wire for the sensor coil. The fluid is partitioned by one partition plate 3 in the flow tube 1 and guided to the curved conduits 5 and 6, and in the flow tube 1, the other partition plate 3 prevents the fluid from flowing in the opposite direction. ,
The fluid flows out through the other flange 2 to a fluid conduit (not shown) to be measured. Note that the partition plate 3 has a curved conduit 5,
6 so that an equal flow rate flows through the pipes.

而して、コリオリの力式流量計は、前述の原理
にもとづいて、湾曲導管内を流体が流れるときに
該湾曲導管に作用するコリオリの力を検出して被
測定流体の質量流量を計測するものであるが、流
体に対する振動は、流管１を固定節部として片持
ばり状に伸びる湾曲導管５，６を、該湾曲導管
５，６に各々装着されたマグネツトブラケツト８
及びコイルブラケツト９に対向して配設された駆
動マグネツト１０と駆動コイル１１との電磁力に
より行われる。湾曲導管５，６の支持板７におけ
る固着点P₁，P₂を結んだ第１軸Ｐまわりの固有
振動数は実質的に等しく選ばれており、図示しな
い制御駆動装置により、音叉状に一定振幅で駆動
される。マグネツトブラケツト８に穿孔された開
孔１６は各々湾曲導管の固有振動数を等しくする
ため、予測にもとづいて穿孔面積が定められたも
のである。湾曲導管５，６は音叉状に固有振動数
で駆動されるため、小さい電磁力により効率的に
加振される。コリオリの力は、湾曲導管５，６に
おいて、第１の軸Ｐに直交する対称軸である第２
軸Ｒのまわりの回転力をもたらす。この回転力
は、湾曲導管５，６の駆動振動数と等しい周波数
をもつている。従つて、コリオリの力による第２
軸Ｒまわりの湾曲導管５，６の変位は駆動変位と
重畳される。しかし、コリオリの力による変位
は、駆動変位と比較して極めて小さいので、コリ
オリの力である変位を精度よく検出することは困
難であるが、従来技術では、この問題を解決する
ため湾曲導管５，６の静止位置で定められた基準
面を、該導管５，６が通過する時間差として計測
することにより高精度な計測を可能にしている。
この時間差は、湾曲導管５の左右対称位置に配設
された検出マグネツト１２と該検出マグネツト１
２と対向しかつ湾曲導管６に配設されたセンサコ
イル１３との相対運動によつて生ずる正弦波信号
の位相差として求めている。 Based on the above-mentioned principle, the Coriolis force flow meter measures the mass flow rate of the fluid to be measured by detecting the Coriolis force that acts on the curved conduit when the fluid flows through the curved conduit. However, the vibration to the fluid is caused by the curved conduits 5 and 6 extending in a cantilever shape with the flow tube 1 as a fixed node, and the magnetic brackets 8 attached to the curved conduits 5 and 6, respectively.
This is done by the electromagnetic force between a drive magnet 10 and a drive coil 11, which are disposed opposite to the coil bracket 9. The natural frequencies around the first axis P connecting fixed points P ₁ and P ₂ on the support plate 7 of the curved conduits 5 and 6 are selected to be substantially equal, and are kept constant in a tuning fork shape by a control drive device (not shown). Driven by amplitude. The perforation areas of the perforations 16 formed in the magnetic bracket 8 are determined based on predictions in order to equalize the natural frequencies of the curved conduits. Since the curved conduits 5 and 6 are driven in a tuning fork shape at a natural frequency, they are efficiently excited by a small electromagnetic force. The Coriolis force is caused by a second axis of symmetry perpendicular to the first axis P in the curved conduits 5, 6.
Provides a rotational force about axis R. This rotational force has a frequency equal to the driving frequency of the curved conduits 5,6. Therefore, the second
The displacement of the curved conduits 5, 6 about the axis R is superimposed on the drive displacement. However, since the displacement caused by the Coriolis force is extremely small compared to the driving displacement, it is difficult to accurately detect the displacement caused by the Coriolis force. , 6 are measured as the time difference between the passages of the conduits 5 and 6, making highly accurate measurement possible.
This time difference is caused by the difference between the detection magnet 12 and the detection magnet 1 arranged at symmetrical positions on the curved conduit 5.
2 and the sensor coil 13 disposed in the curved conduit 6.

従来技術の問題点 上述した従来技術の湾曲導管５，６は同形等大
であるが、実際の湾曲導管は同一寸法であつて
も、肉厚の変化、材質の多少の差等により固有振
動数を決定する質量、弾性係数などが異なる他、
寸法形状の誤差等も加わり、固有振動数を正確に
一致させることは困難である。更に、これら湾曲
導管に装着されるブラケツト、駆動要素、検出要
素、配線材等の付加要素等によつても固有振動数
に差が生じるが、これらの差を開孔１６等によつ
て無くして固有振動数を等しくすることを試みて
いるが、実際には、予測補正をすることは困難
で、固有振動数を合致させる調整に多くの時間を
要し、非能率であつた。また各振動サイクルにお
いて安定した位相差を得るためには、安定した正
弦波信号が必要であるが、湾曲導管５，６の固有
振動数が異ると、これら異つた信号が干渉して、
高調波信号が重畳した検出信号となるため、安定
した位相差が得られず、その結果精度も不安定で
信頼性の高い計測はできないという問題点があつ
た。Problems with the prior art The curved conduits 5 and 6 of the prior art described above have the same shape and size, but even if the actual curved conduits have the same dimensions, the natural frequency may vary due to changes in wall thickness, slight differences in material, etc. In addition, the mass, elastic modulus, etc. that determine the
Due to the addition of dimensional and shape errors, it is difficult to precisely match the natural frequencies. Furthermore, differences in natural frequency occur due to additional elements such as brackets, drive elements, detection elements, wiring materials, etc. attached to these curved conduits, but these differences can be eliminated by using holes 16, etc. Attempts have been made to make the natural frequencies equal, but in reality, it is difficult to make predictive corrections, and it takes a lot of time to make adjustments to match the natural frequencies, which is inefficient. Furthermore, in order to obtain a stable phase difference in each vibration cycle, a stable sine wave signal is required, but if the natural frequencies of the curved conduits 5 and 6 are different, these different signals will interfere.
Since the detection signal is a superimposed harmonic signal, a stable phase difference cannot be obtained, and as a result, the accuracy is unstable, making it impossible to perform highly reliable measurements.

問題点解決のための手段 本考案は、湾曲導管に固有振動数の差がある場
合、該湾曲導管を支持、固設している流管が振動
し、その振幅又は振動加速度は各々の湾曲導管の
固有振動数の差が小さい場合、それに比例すると
いう本出願人の実験結果に基づいて、流管の振
動、振幅を測定し、流管の振動、振幅が零とする
ように湾曲導管の固有振動数を等しくする調整を
行なうことを目的としてなされたものである。Means to solve the problem: The applicant's experimental results show that when there is a difference in the natural frequencies of curved conduits, the flow tube that supports and secures the curved conduits will vibrate, and that the amplitude or vibration acceleration of the vibration will be proportional to the difference in the natural frequencies of the curved conduits when they are small. This is based on the applicant's experimental results, and the purpose of the present invention is to measure the vibration and amplitude of the flow tubes, and adjust the natural frequencies of the curved conduits to be equal so that the vibration and amplitude of the flow tubes are zero.

実施例 第１図は、本考案のコリオリの力式流量計を示
すもので、第５図に示した従来技術と同一の構成
を示す部分には、第５図の場合と同一の参照番号
を付し、その説明を省略する。而して、第１図に
示した流量計においては、検出マグネツト１２と
センサコイル１３との微小振動によりセンサコイ
ル１３に発生した微小出力電圧を、図示しない基
準電圧と比較増幅して駆動コイル１１に印加して
正帰還ループを形成して湾曲導管が一定振幅とな
るように制御している。即ち、湾曲導管の固有振
動数で駆動される。この場合、各々の湾曲導管
５，６の固有振動数が異なるときは、第３図に示
すごとく、流管１が振動し、その振幅又は振動加
速度は各々の湾曲導管５，６の固有振動数の差
Δfに比例することが確かめられた。例えば、導
管５の固有振動数が大きい場合は、該湾曲導管５
の対称軸Ｒ−Ｒと湾曲導管５との交点２０又はマ
グネツトブラケツト８との交点３０にステンレス
綱等の附加質量Δmを溶着する。この附加質量
Δmは湾曲導管の固有振動数の差Δfと比例するの
で、流管１の振動振幅又は振動加速度Ａと附加質
量Δmとも比例関係にあり、第２図の関係が得ら
れる。従つて、第２図から、流管１の振幅又は振
動加速度を振動計等により測定することにより附
加質量Δmが定められる。流管１に対して湾曲導
管１の腕の長さは交点２０の方が交点３０よりも
長いので附加質量Δmは反対に交点２０の方が交
点３０側よりも小さくなる。Embodiment FIG. 1 shows a Coriolis force flowmeter of the present invention, and parts having the same configuration as the prior art shown in FIG. 5 are designated by the same reference numerals as in FIG. 5. and the explanation thereof will be omitted. In the flowmeter shown in FIG. 1, the minute output voltage generated in the sensor coil 13 due to minute vibrations between the detection magnet 12 and the sensor coil 13 is compared with a reference voltage (not shown) and amplified, and then the drive coil 11 is amplified. is applied to form a positive feedback loop to control the curved conduit to have a constant amplitude. That is, it is driven at the natural frequency of the curved conduit. In this case, when the natural frequencies of the curved conduits 5 and 6 are different, the flow tube 1 vibrates as shown in FIG. It was confirmed that it is proportional to the difference Δf. For example, if the natural frequency of the conduit 5 is large, the curved conduit 5
An additional mass Δm of stainless steel or the like is welded to the intersection 20 of the axis of symmetry RR and the curved conduit 5 or the intersection 30 of the magnetic bracket 8. Since this added mass Δm is proportional to the difference Δf in the natural frequencies of the curved conduit, there is also a proportional relationship between the vibration amplitude or vibration acceleration A of the flow tube 1 and the added mass Δm, and the relationship shown in FIG. 2 is obtained. Therefore, from FIG. 2, the additional mass Δm can be determined by measuring the amplitude or vibration acceleration of the flow tube 1 using a vibrometer or the like. Since the length of the arm of the curved conduit 1 with respect to the flow tube 1 is longer at the intersection 20 than at the intersection 30, the additional mass Δm is conversely smaller at the intersection 20 than at the intersection 30.

第１図は、流管１内を仕切板３で仕切つてＵ字
形の湾曲導管５，６に等流量を分流するようにし
た第５図に示した従来技術に本発明を適用した場
合について述べたが、第４図に示すごとく、湾曲
導管がＵ字形でなく、流管５１に流入する流量Ｑ
を等分したＱ／２を流通し、かつ、流入側５２と
流出側５３とが同一方向となるように直交する円
形の湾曲導管５５と該湾曲導管５５と同形等大で
平行する湾曲導管５６とからなり、流管５１の軸
P₁に対して音叉状にＸ−Ｘ方向に加振し、流管
５１の軸P₁と直交する導管５５，５６の対称軸
R₁まわりに生ずるコリオリの力を測定する質量
流量計の場合でも同様で、もし、湾曲導管５５の
固有振動数が大きいときはR₁−R₁と湾曲導管５
５との交点３５に第２図及び第３図と同様な関係
にある附加質量Δmを固着させることにより、第
１図に示した実施例と同様の効果を得ることがで
きる。また、第１図及び第４図において、各々湾
曲導管６，５６が湾曲導管５，５５よりも固有振
動数が大きい場合は、湾曲導管６の対称軸Ｒ−Ｒ
上の交点２１又はコイルブラケツト９上の交点３
１および、湾曲導管５６と対称軸R₁−R₁との交
点３６に附加質量Δmを固着する。なお、上記以
外の等分流形の導管をもつたコリオリの力式流量
計の場合においても流管振動を零とするような附
加質量を何れか固有振動の大きい方の導管に固着
することにより同様な効果を得ることができる。 FIG. 1 shows a case in which the present invention is applied to the conventional technique shown in FIG. 5, in which the inside of the flow tube 1 is partitioned by a partition plate 3 and an equal flow rate is divided into U-shaped curved conduits 5 and 6. However, as shown in FIG. 4, the curved conduit is not U-shaped, and the flow rate Q flowing into the flow tube 51 is
A circular curved conduit 55 that flows through Q/2, which is divided into equal parts, and is orthogonal so that the inflow side 52 and the outflow side 53 are in the same direction, and a curved conduit 56 that is the same shape and size as the curved conduit 55 and is parallel to the curved conduit 55. The axis of the flow tube 51
P ₁ is excited in the X-X direction in a tuning fork shape, and the symmetry axis of the conduits 55 and 56 is perpendicular to the axis P ₁ of the flow tube 51.
The same applies to the case of a mass flow meter that measures the Coriolis force generated around R ₁ . If the natural frequency of the curved conduit 55 is large, R ₁ - _{R 1} and the curved conduit 5
By fixing the additional mass Δm having the same relationship as in FIGS. 2 and 3 at the intersection 35 with 5, the same effect as in the embodiment shown in FIG. 1 can be obtained. In addition, in FIGS. 1 and 4, when the curved conduits 6 and 56 have a larger natural frequency than the curved conduits 5 and 55, the symmetry axis R-R of the curved conduits 6
Intersection 21 on top or intersection 3 on coil bracket 9
1 and an additional mass Δm is fixed at the intersection 36 of the curved conduit 56 and the axis of symmetry R ₁ -R ₁ . In addition, in the case of a Coriolis force type flow meter having an equally divided flow type conduit other than the above, the same can be achieved by attaching an additional mass that makes the flow tube vibration to zero to the conduit with the larger natural vibration. effect can be obtained.

効 果 上述のように、本考案によると、湾曲導管の
各々の固有振動数を一致させるために、流管の振
動振幅又は振動加速度を測定し、振動振幅又は振
動加速度と附加質量との予め測定された関係に基
づいて附加質量Δmの値を決めて対応する部所に
固設するという簡単な手段により駆動エネルギの
小さい効率がすぐれた安定した位相差信号を得る
ことにより高精度なコリオリの力式流量計を得る
ことができる。Effects As described above, according to the present invention, in order to match the natural frequencies of each curved conduit, the vibration amplitude or vibration acceleration of the flow tube is measured, and the vibration amplitude or vibration acceleration and the added mass are measured in advance. By simply determining the value of the additional mass Δm based on the relationship and fixing it at the corresponding location, a highly efficient Coriolis force can be obtained by obtaining a stable phase difference signal with low drive energy and excellent efficiency. type flowmeter can be obtained.

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

第１図は、本考案のコリオリの力式流量計の一
実施例を説明するための構成図、第２図、第３図
は、流管の振動振幅又は振動加速度と附加質量
Δm、湾曲導管固有振動数の差との関係を示す
図、第４図は、本考案の他の実施例を説明するた
めの図、第５図は従来のコリオリの力式流量計の
一例を説明するための図である。 １，５１……流管、５，６，５５，５６……湾
曲導管、８……マグネツトブラケツト、９……コ
イルブラケツト、１０……駆動マグネツト、１１
……駆動コイル、１２……センサコイル、１３…
…検出マグネツト、２０，３０，３５，３６……
附加質量。 Fig. 1 is a configuration diagram for explaining one embodiment of the Coriolis force flowmeter of the present invention, and Figs. 2 and 3 show the vibration amplitude or vibration acceleration of the flow tube, the added mass Δm, and the curved conduit. FIG. 4 is a diagram showing the relationship with the difference in natural frequencies, FIG. 4 is a diagram for explaining another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a conventional Coriolis force flowmeter. It is a diagram. 1, 51... Flow tube, 5, 6, 55, 56... Curved conduit, 8... Magnetic bracket, 9... Coil bracket, 10... Drive magnet, 11
...Drive coil, 12...Sensor coil, 13...
...Detection magnet, 20, 30, 35, 36...
Added mass.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 流管軸に直交する軸を対称軸として湾曲した略
同形等大の一対の湾曲導管を平行して支持し、前
記流管内を流通する流体を、各々の湾曲導管に等
流量に分流し、該湾曲導管を音叉状に加振し、
各々の湾曲導管に作用するコリオリの力による該
湾曲導管の対称軸まわりのねじり変位に比例した
物理量から質量流量を求める流量計において、前
記流管の振動を零とし、加振力を最低とする付加
質量を、前記湾曲導管の支持軸まわりの固有振動
数の大きい湾曲導管の対称軸と該湾曲導管又は湾
曲導管に流管軸と平行して配設される加振手段等
を支持するブラケツトとの交点に固着させたこと
を特徴とするコリオリの力式流量計。 A pair of curved conduits of approximately the same shape and size are supported in parallel with an axis perpendicular to the flow tube axis as a symmetry axis, and the fluid flowing through the flow tubes is divided into equal flow rates to each curved conduit. Exciting the curved conduit in a tuning fork shape,
In a flowmeter that determines the mass flow rate from a physical quantity proportional to the torsional displacement around the symmetry axis of each curved conduit due to the Coriolis force acting on each curved conduit, the vibration of the flow tube is set to zero and the excitation force is minimized. The additional mass is connected to an axis of symmetry of the curved conduit having a large natural frequency around the support axis of the curved conduit, and a bracket that supports the curved conduit or an excitation means etc. disposed in the curved conduit in parallel with the flow tube axis. A Coriolis force flowmeter characterized by being fixed at the intersection of the