JPS59109820A - 流体の流れを測定する装置 - Google Patents

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】 有しているローターがその軸線の囲すを自由に回転する
ように据付けられ、また流体用の供給ノズルと排出ノズ
ルが設けられる密封し７ｊ　／・ウジングを備え、供給
ノズルから出る流体の流れが前記回転軸線と直角方向に
羽根に出会うように、前記両ノズルが整列しかつロータ
ーと接線方向に配置される流体の流れを測定する装置に
関する。

流体流、特にガス流全測定するための装置は、現在では
最も多い流れｔ正確に測定することのできる一連の設備
を市場に提供するが、下限は（実際の又は補正されない
値で）　／　ｒｒ？／ｈ　　の範囲である（即ち実際の
温度及び圧力の条件下で／　ｒｒ？／　ＩＩである）。

圧力が比較的高い場合、少ない消費量は測定が困難であ
る。これは次のＪ：ｆ）な簡単な例で理解され、Ｊ：う
。２０）々−ルでＪ−Ｎ　ｍ’／ｈ　　の消費は、最初
の近似値としてｏ、、２ｓ　ｏ　ｍ’／ｈ　　の補正さ
れない流れ金与え、従って上に示した最小値よりも明ら
かに低い。このような状況下で、計量は不正確又は存在
せず、これは考慮されるガスが高価な、例えば水素の場
合問題である。

簡単な型の装置は現在（補正されない）立方メートル以
下の流れ全測定することができ、これはベローを用いか
つ「薄膜メーター（ｍｅｍｔ）ｒａｎｅｍｅｔｅｒ）Ｊ
と称されるメーターに関する。しかしながら圧力下のそ
の使用は、設備者が完全な設置全放棄するような問題？
呈し、また依頼人にメーターが据付けられる圧力包囲体
を構成することがま力）されている。これらのメーター
は（補正されない）　０．／　ｒｙ？／ｈ　　に至るま
で作動するが、それらの圧力下での使用は不確実であジ
、またこれらのメーターは補正した流れ、即ち標準の（
又は正常の）温度及び圧力条件にもたらす流れの計算の
簡単な自動可全可能とはしない。

本発明の目的は前述した欠点？克服しかつ少ない流れ全
測定することができるだけでなく、大気圧で始まりかつ
広範囲の流れ内で極めて広い圧力範囲で用いることので
きる利点？も有する流体の流れ全測定するための装置？
提供することである。

それ数本発明はローターが２つの横フランジを有し５羽
根、両フランジ及びノ・ウジングが、・ローターの回転
を可能にするため７ランジとハウジング間の間隙から離
れて一連の区画ケ限定し、前記区画が前記間隙を通して
ハウジングの２つの構案と連通ずる上述した型の装置全
提供する。

この装置にＪ：９、羽根とローターの横フランジは、ハ
ウジングの構案の速度の輪郭にかかわりなく、シリンダ
を動かす一連のピストンの要領で引き続く容積の流体を
捕える。これは装置に、少ない流れの測定に本質的な容
積特性を与え、かつベルギー特許第≠Ｊ　３．ｊｔ　７
３の装置の工うな速度メーターの設計とは著しく違う。

前記ベルギー特許の装置は本願明細書の初めに記載した
型のものであるが、これは流体の大部分がローターの一
側に流れるので少ない流れの測定を決して可能にしない
。

本発明の他の特徴によれば、各羽根の端部とハウジング
の内壁との間の半径方向の距離が変化し、前記距離は羽
根が供給ノズルから出る流体の流れ？受ける区域で最小
値に達し、また前記区域と反対側で最大値に達する。望
ましい実施例において。

ローターの直径の偏倚はローターの回転方向に関して供
給ノズルの僅か上流に位置される点で開始する。

更に、この装置が光ファイバを用いる型の回転速度全検
知するための装置と組合されるならば、速度検知モーメ
ントは、完全に解除され、こうして最高の感度を有する
ことになる。

本発明の２つの実施側音、添付図面？参照して以下詳細
に説明する。

第１図と第２図に示す実施例において、参照番号ＩＯに
より全体的に示される流量測定装置は、シールしたハウ
ジング／／全２部分で備え、例えば円形横断面形状全有
している円筒形中央室／２が中に設けられる金属ハウジ
ング金偏え、その周壁は参照番号／３により示され、一
方その横壁は参照番号／　／　ａＫニジ示される。この
室はそれに隣接して両側に検察／２ａｆ有する。各室／
２には流量を測定すべき流体の供給用のノズル／ｌ／を
及び排出用のノズル／ｊが開放し、前記流体は矢印Ｆの
方向に流れる。室／２は２つの構案／２ａの一方全座ぐ
ることによって作られる。

室７．２ＶＣは軸／７の軸線のまゎりを自由に回転する
ためのロータル即ち転輪／乙が据付けられ。

マｌｃ　転１ｌｉ１１１１ｉ１ｆｌ　受／ざに工って支
持される。コノローターには半径方向のブレード即ち羽
根／、２．３・・・・・・りが設けられ、これらは角度
的に等しく隔てられ、かつ長方形の形状葡もつ。羽根が
設けられるローターは、軸線／７と羽根／ないしりの中
心との間のゴ★さである平均半径Ｒｍｉ有する。羽根の
数及び配置は、ノズル／弘炉ら出る流体がローターの角
度位置にかがゎジなく、常に羽根に出ばつように決定さ
れる。

ノズル／４ｔと／！は相互に同軸であジ、またそれらの
共通軸線はローター／ｌの平均円周半径Ｒｍと正接する
。これらのノズルの横断面は同一であるが、ローターの
羽４Ｑ／、ｓ、３・・・・・・りの面積Ｓｐ工り小さい
か又は等しい。

矢印Ｆ方向への流体の循環は１羽根の作用によって作用
するため、矢印にの方向ヘローター／ｌの回転ｒ有する
。流体は、ローター／Δが前記流体に完全に浸って回転
する工うに室１２と／、２ａを満すが、軸／７と垂直で
ありかつ羽根と同じ外径？有してｂる羽根の各側部に位
置式れるローター／Ｊの横７ランジ／１．ａは、ノズル
／４１．がら出る流体の流れをある方向に導く。フラン
ジ／ｌ、ａの周辺区域は、軸と垂直なハウジング／／の
肩部／／ａと向す会う関係にあり、これは室／λを横に
限定する。ローターはこれら２つの肩部間に挿入される
。

回転を確実にするために、回転するもの全てと固定され
るもの全てとの間に間隙を設けねばならない。この間隙
は、当然圧力差音発生する流体の漏洩を生じる。これは
、ローターの回転？可能にするに一丁度必要でありかつ
全体に亘て一定である軸方向間隙のためであジ、末端は
各７ランジ／４ａと、隣接する肩部／／ａとの間に設け
られる。

２つのノズル／４ｔと／よとの間に位置されるローター
の図示された位置で羽根／と２の端部／ａとりａは、ハ
ウジングの内壁／３から最小の半径方向の距離にあｐ、
これは漏洩のは七んど全ての排出全可能にするに十分で
ある。この距離ε１　は漏洩面積Ｓに対応する。

ローターが静止しているとすると、面積ｓ２通る漏洩流
は、入ロノズル／グから出る流体の流れを受ける羽根／
の両側部間に圧カ差奮発生する。

これは矢印にの方向に羽根を駆動しようとするカにＬつ
て明示される。その結果ロータ〜７２はこうして発生さ
れる駆動トルクが抵抗しているトルクを超え名限り回転
する。

これらの状態は始動Ｑｏ　　の値を決定する。所定の流
体として、ローター用の軸受に発生される抵抗力の全て
が小さいのでこの装置は低いだろう。

ローターが回転されると、駆動トルク即ちモーメントが
羽根／に加えられるλつのカの作用から生じる。これら
のカの一方は、常に漏洩流によって発生される差圧に基
ｓ１他方のカは、ローターによって駆動される流体の容
積の運動量の変化の作用である。この容積は、一つの羽
根、ハウジングの壁／３及びλつの横フランジ／　ｔ　
ａ　Ｋよって限定される区画の容積である。

漏洩は、ローターの周速がもはや零ではないので始動時
よりも低い速度を有する。漏洩流の影響はこうして第２
の段階である。

軸受／ど内の摩擦に制限される、機械的な摩擦力による
抵抗モーメントに加えられるのは、一方で回転全検知す
るための装置によって発生されるものであジ、また他方
で粘性力によって発生されるものである。

速度検知モーメントは、任意適当な型の光ファイバ（図
示せず）を用いている検知装置が使用されるとき完全に
排除される。

粘性モーメントは、ハウジング／ｌとローター／ｌとの
間の間隙の妥邑な選択によって高度に低減される。これ
は、羽根／とりの反対側にある羽根！の端部１ｍがハウ
ジングの内壁／３から半径方向の距離ε２　だからであ
り、これは前述した距離ε１　工りも明ら、・に大きい
。羽根の端部とハウジングの壁との間の間隙のこの相違
は１例えば構案／、２ａ及びローター／２に関して室／
２全構成している座ぐ９大の僅かな偏心位ｒｔｉ、Ｋ　
、ｆ：つて得ることができる。

以上述べた流量計は、こうして流体の圧力にかかわりな
り、低い流れの流体の測定を可能にする。

第１図と第２図に示す装置に多くの変形ｔなし得ること
は理解すべきである。特に、羽根の数は、もしλつの引
き続く羽根がノズル／４ｔとｌよとの間に同時に位置さ
れるならばり枚より多くても少なくても良い。更に、ロ
ーター用の転動軸受の代ジに、流体軸受を含む任意他の
型の軸受ケも用い得る。

第３図ないし第ｇ図に示す実施例は全体として第１図と
第２図に示すものと向じ構造を有し、−！た対応してい
る要素は同じ番号で示される。両者の相異は次の通ジで
ある。

室／２は、肩部／／ａが円周に亘って最小でかつ一定の
半径方向間隙ε１　ヶ伴って７ランジ／Ａａと整列する
ように狭い。実際のところ、この間隙はノズルｌ≠の区
域で最小であることだけが必要である。座ぐり大の半径
方向深さは１羽根と壁／３との間の間隙が最小の所で零
であ＃）、またそれ故ε１（第７図）と等しく、またこ
の深さはこれらの羽根とこの壁との間の間隙が最小でか
つε、に等しい位置に次第に増大する。

このように限定される偏心ｅ＝ε１−６は傾斜した直径
りに沿って配置され、これは入ロノズル／グの出口の（
回転にの方向に関して）丁度上流の点に通じる。この直
径りは第３図に示す工うに水平に対し鋭角αをなす。

ノズル／≠には有効断面を減じる取付インジェクタ／≠
ａが設けられる。これはローターの速度が所定の流れで
増大するの？可能にし、また引き続いて迅速に始動後に
漏洩の乱流となる。第μ図と第５図に示すように、イン
ジェクタ／≠ａは円形の出口断面を有し、その面積は長
方形であるノズル／夕の入口断面よ、りも小さい。後者
の面積は羽根ｌないしりの面積と等しい。

第２図と第を図に線図的に示されるのは光ファイバを用
いている検知装置であり、これは第７図と第２図に示す
実施例としても適している。ローター軸／７の延長部は
ノーウジング／／の突出部３／に軸支され、かつ相互に
直角な通路３２が設けられる。光ファイバ（図示せず）
を用いる発光通路と２つの受光通路は半径方向通路３３
，３≠に挿入され、これらの通路は対で向い合った関係
にあシ、かつローターが回転するとき通路３２を径由し
て相互に周期的に連通される。受光通路によって受ける
光信号は適当な電子装置（図示せず）によって分析され
、かくしてこれはローターの速度の指示を与える。

第３図女いし第ｇ図に示す装置の流れ／速度特性は、始
動の開始から実質的にまっすぐな直線であり、従って光
フアイバ検知器はガス流の指示を与える。これは機能発
生器全必要とする第１図と第２図に示す実施例とは違う
。

第３図ないし第ｇ図に示す装置は、例えはｉｏ。

パールの圧力で！ＯＯｔ／ｈ、Ｃ，！ｌｌｌ低い水素の
補正しない流れの測定全可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図はノ・ウジングが開放していると見なした本発明
による装置の線図、第２図は第１図の■−■線に沿う軸
方向断面図、第３図は本発明による装置の他の実施例の
縦断面図、第≠図ないし第７図は第３図のそれぞれＩＶ
−ＩＶ線、Ｖ−Ｖ線、■−■線及び■−■線に沿う断面
図及び第ｇ図は第を図の■−■線に沿う断面図である。 ／〜り・・・羽根、１０・・・流量測定装置、／／・・
・密封したハウジング、／２・・・中央室、／２ａ・・
・構案、／３・・・周壁、／Ｉ／ｌ・・・供給ノズル、
ｌｊ・・・排出ノズル、／ｌ・・・ローター、／Ａａ−
リフラン、）、／７・・・軸、３／・・・突出部、３．
２・・・通路、３３，３１１・・・半径方向通路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｆ　等間隔に隔てられる半径方向の羽根を有しているロ
   ーターがその軸線の曲り？自由に回転するように据伺け
   られ、また流体用の供給ノズルと排出ノズルが設けられ
   る密封したハウジングを備え、供給ノズルから出る流体
   の流れが前記回転軸線と直角方向に羽根に出会うように
   、前記両ノズルが整列しかつローターと接線方向に配置
   される装置において、ローターがλつの横フランジヲ有
   し、羽根１両フランジ及びハウジングが、ローターの回
   転全可能にするためフランジとハウジング間の間隙から
   離れて一連の区画を限定し、前記区画が前記間隙全通し
   て、ハウジングの２つの検案と連通ずる流体の流れ全測
   定する装置。 ２．２つのノズルの有効横断面積が多くても羽根の面積
   と等しく！ｌ：た供給ノズルの横断面積が多くても排出
   ノズルの横断面積と等しい特許請求の範囲第１項に記載
   の装置。 ３　排出ノズルの入口横断面積と羽根の面積が相互に同
   一でありかつ供給ノズルの出口横断面積を超える特許請
   求の範囲第２項に記載の装置。 弘　各羽根の端部とハウジングの内壁との間の半径方向
   の距離が変化し、前記距離は羽根が供給ノズルから出る
   流体の流れを受ける区域で最小値に達し、また前記区域
   と反対側で最大値に達する特許請求の範囲第１項ないし
   第３項のいずれか７項に記載の装置。 よ　ローターの偏心位置の直径が、ローターの回転方向
   に関して供給ノズルの丁度上流に位置した点で開始する
   特許請求の範囲第グ項に記載の装置。 ２　光ファイノ々を用いる型のローターの回転速度全検
   知するための装置全備えている特許請求の範囲第１項な
   いし第１項のいずれか７項に記載の装置。