JPS6244337Y2 - - Google Patents
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- JPS6244337Y2 JPS6244337Y2 JP901482U JP901482U JPS6244337Y2 JP S6244337 Y2 JPS6244337 Y2 JP S6244337Y2 JP 901482 U JP901482 U JP 901482U JP 901482 U JP901482 U JP 901482U JP S6244337 Y2 JPS6244337 Y2 JP S6244337Y2
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- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は、カルマン渦を利用した渦流量計に関
するものである。[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to a vortex flow meter that utilizes Karman vortices.
更に詳述すれば、カルマン渦により物体に作用
する交番力を検出して、渦信号として取り出し、
流速又は流量を測定する渦流量計に関するもので
ある。 More specifically, the alternating force acting on an object due to the Karman vortex is detected and extracted as a vortex signal.
The present invention relates to a vortex flow meter that measures flow velocity or flow rate.
第１図は、従来より一般に使用されている渦流
量計の従来例である。 FIG. 1 shows a conventional example of a vortex flowmeter that has been commonly used.
図において、１は円筒状の管路、１１は管路１
に直角に設けられた円筒状のノズルである。２は
ノズル１１を通して、管路１に直角に挿入された
柱状の受力体である。受力体２の一端には凹部２
１が設けられ、管路１に取付けられたねじ３の先
端に設けられた球形状のサポートプラグ３１とす
きまばめ状態にある。受力体２の他端は、フラン
ジ部２２において、ノズル１１にねじ又は溶接に
より固定されている。２３は受力体２のフランジ
部２２側に設けられた凹部である。４は凹部２３
に設けられた円板状の応力検出部で、その中心軸
は受力体２の中心軸と一致する。応力検出部４
は、この場合は第２図に示す如く、円板状の素子
本体４１と電極４２，４３，４４よりなる。電極
４２は薄円板状をなし、素子本体４１の一面側に
設けられている。一方、電極４３，４４は、ほぼ
己形をなし、素子本体４１の他面側に素子本体４
１の中心を挾んで、管路１方向と直角方向に対称
形に設けられている。素子本体４１は、この場合
は、ニオブ酸リチウム（LiNbO3）よりなる圧電素
子が使用されている。５ａ，５ｂ（以下総称する
場合は「５」とする。）は、応力検出部４の両面
に配置された円板状の絶縁体で、この場合は、セ
ラミツクが使用されている。６は応力検出部４及
び絶縁体５を凹部２３に押圧固定する固定体で、
この場合は、ステンレス材が用いられている。固
定体６の一端側は受力体２に固定され、この場合
は、溶接６１されている。 In the figure, 1 is a cylindrical pipe, 11 is a pipe 1
It is a cylindrical nozzle installed at right angles to the Reference numeral 2 denotes a columnar force-receiving body inserted into the conduit 1 at right angles through the nozzle 11. A recess 2 is provided at one end of the force receiving body 2.
1 is provided and is in a loose fit with a spherical support plug 31 provided at the tip of a screw 3 attached to the conduit 1. The other end of the force receiving body 2 is fixed to the nozzle 11 at the flange portion 22 by screws or welding. 23 is a recess provided on the flange portion 22 side of the force receiving body 2. 4 is the recess 23
A disk-shaped stress detecting section is provided in the force receiving body 2, and its central axis coincides with the central axis of the force receiving body 2. Stress detection section 4
In this case, as shown in FIG. 2, it consists of a disk-shaped element body 41 and electrodes 42, 43, and 44. The electrode 42 has a thin disk shape and is provided on one side of the element body 41. On the other hand, the electrodes 43 and 44 are substantially self-shaped, and the element body 4 is located on the other side of the element body 41.
They are provided symmetrically in the direction perpendicular to the direction of the pipe line 1, with the center of the pipe line 1 in between. In this case, the element body 41 uses a piezoelectric element made of lithium niobate (LiNbO 3 ). 5a and 5b (hereinafter collectively referred to as "5") are disc-shaped insulators disposed on both sides of the stress detection section 4, and in this case, ceramic is used. 6 is a fixing body that presses and fixes the stress detection part 4 and the insulator 5 into the recess 23;
In this case, stainless steel material is used. One end side of the fixed body 6 is fixed to the force receiving body 2, and in this case, is welded 61.
以上の構成において、管体１内に測定流体が流
れると受力体２にはカルマン渦により第１図に示
す矢印のような交番力ＦOが作用する。この交番
力ＦOは固定体６を介して応力検出部４に伝達さ
れる。この場合、受力体２には、第１図に示す如
く、受力体２の中心軸をはさんで逆方向の応力変
化が発生する。而して、応力検出部４の電極４２
−電極４３，電極４２−電極４４間にはこの応力
変化に対応した電気信号（たとえば電荷の変化）
が生ずる。この変化の回数を検出することにより
渦発生周波数が検出できる。而して、電極４２−
電極４３，電極４２−電極４４間の電気出力を差
動的に処理すれば、２倍の電気出力を得ることが
できる。 In the above configuration, when the measuring fluid flows into the tube body 1, an alternating force F O as shown by the arrow in FIG. 1 acts on the force receiving body 2 due to a Karman vortex. This alternating force F O is transmitted to the stress detection section 4 via the fixed body 6. In this case, stress changes occur in the force-receiving body 2 in opposite directions across the central axis of the force-receiving body 2, as shown in FIG. Therefore, the electrode 42 of the stress detection section 4
- An electric signal (for example, a change in electric charge) corresponding to this stress change is provided between the electrode 43 and the electrode 42-electrode 44.
occurs. By detecting the number of times this change occurs, the vortex generation frequency can be detected. Therefore, the electrode 42-
If the electrical output between the electrode 43 and between the electrodes 42 and 44 is processed differentially, twice the electrical output can be obtained.
このような装置において、受力体２は一端が球
形状のサポートプラグ３１により支持され、他端
はノズル１１に固定されている。このため、測定
流体等の温度変化により受力体２が伸縮しても、
その伸縮の変化をサポートプラグ３１との接触部
分（支持部分）により容易に吸収することができ
る。また、着脱が容易となる利点も有する。 In such a device, one end of the force receiving body 2 is supported by a spherical support plug 31, and the other end is fixed to the nozzle 11. Therefore, even if the force receiving body 2 expands or contracts due to temperature changes in the measured fluid, etc.
The change in expansion and contraction can be easily absorbed by the contact portion (support portion) with the support plug 31. It also has the advantage of being easy to attach and detach.
しかしながら、凹部２１とサポートプラグ３１
との間はすきまばめの関係にあるとは言え、わず
かの隙間、たとえば、はめあい信号H7程度の隙
間であるので、受力体２を、サポートプラグ３１
に装着する場合に、凹部２１はサポートプラグ３
１に接触するのが実際上は殆んどである。しか
し、凹部２１はサポートプラグ３１のどの点で接
触し、どの程度の圧力で接触するかは、各構成要
素の寸法精度のばらつきの影響等により明確にす
ることができない。また、凹部２１とサポートプ
ラグ３１とが全く接触しない場合も生ずる。この
ことは、保守等により受力体２の着脱の際にも再
調整を必要とすることになる。 However, the recess 21 and the support plug 31
Although there is a loose fit relationship between the support plug 31 and the
When the support plug 3 is attached to the recess 21, the support plug 3
In reality, most of the contact points are 1. However, it is not possible to clarify at what point on the support plug 31 the recess 21 contacts and with what pressure the contact is made due to the influence of variations in the dimensional accuracy of each component. Further, there may be cases where the recess 21 and the support plug 31 do not come into contact with each other at all. This requires readjustment when the force receiving body 2 is attached or detached for maintenance or the like.
ところで、本願考案者等の実際の測定結果によ
ると、本考案装置の間に出力信号についてばらつ
きが明らかに認められた。 By the way, according to actual measurement results by the inventors of the present invention, variations in output signals were clearly observed among the devices of the present invention.
この原因については、次の如く考えられる。 The reason for this can be considered as follows.
固定体６の押圧力F6によつて応力検出部４に
生ずる応力σ６と感度との関係は、第３図に示す
如く、応力σ６がある一定値σA以上になると感
度は飽和する。したがつて、押圧力F6は応力σ
６が一定値σA以上になるようにする必要があ
る。即ち、応力σ６が飽和感度領域αにあること
が必要である。 The relationship between the stress σ 6 generated in the stress detection unit 4 by the pressing force F 6 of the fixed body 6 and the sensitivity is as shown in FIG . . Therefore, the pressing force F 6 is the stress σ
It is necessary to ensure that 6 is equal to or greater than a certain value σ A. That is, it is necessary that the stress σ 6 be in the saturated sensitivity region α.
一方、押圧力F6を必要以上に大きくすれば圧
電素子等の強度、あるいは、押圧固定するための
溶接部の強度等の問題が生ずるので、押圧力F6
は必要最低限にあることが望ましく、また、加え
ることのできる押圧力F6の上限も存在する。 On the other hand, if the pressing force F 6 is made larger than necessary, problems will arise such as the strength of the piezoelectric element or the strength of the welded part for pressing and fixing, so the pressing force F 6
It is desirable that F 6 be at the minimum necessary level, and there is also an upper limit to the pressing force F 6 that can be applied.
したがつて、押圧力F6は以上を勘案して必要
最低限に設計され、この押圧力F6に基づく押し
付け応力σ１が応力検出部４に加わる。 Therefore, the pressing force F 6 is designed to be the minimum necessary value in consideration of the above, and a pressing stress σ 1 based on this pressing force F 6 is applied to the stress detection section 4.
ところが、第４図に示すごとく、凹部２１とサ
ポートプラグ３１との接触点には、各構成要素の
寸法精度のばらつき及び凹部２１とサポートプラ
グ３１のはめあい精度のばらつきに基づき、受力
体２には変位δが加えられた形となる。このた
め、第５図に示す如く、この変位δに基づき、応
力検出部４には応力σ２が加わる。したがつて、
総合された応力としてはσ３となる。この場合、
変位δの大きさによつては応力検出部４の片側は
第３図における、感度の非飽和領域に大幅にずれ
込み感度の悪いものが生ずる。この事を解消する
には、応力σ１を応力σAよりはるかに大きくす
ればよいが、前述のごとくその大きさは、必要最
小限であることが望ましい。なお、交番力ＦOに
基づく測定対象応力σ０は応力σ１，σ２に比
し、２桁程度その大きさは小さく、ここでは無視
することができる。 However, as shown in FIG. 4, at the contact point between the recess 21 and the support plug 31, due to variations in the dimensional accuracy of each component and variations in the fitting accuracy between the recess 21 and the support plug 31, there is a difference in the force receiving body 2. becomes the form in which displacement δ is added. Therefore, as shown in FIG. 5, stress σ 2 is applied to the stress detection section 4 based on this displacement δ. Therefore,
The total stress is σ 3 . in this case,
Depending on the magnitude of the displacement δ, one side of the stress detection section 4 may shift significantly into the non-saturated region of sensitivity as shown in FIG. 3, resulting in poor sensitivity. To solve this problem, the stress σ 1 may be made much larger than the stress σ A , but as mentioned above, it is desirable that the magnitude is the minimum necessary. Note that the stress to be measured σ 0 based on the alternating force F O is about two orders of magnitude smaller than the stresses σ 1 and σ 2 and can be ignored here.
次に、変位δが零の状態においては、受力体２
の凹部２１の設けられている側が、自由端状態と
なる場合が存在し、理想的な寸法状態では、この
場合が多くなる。自由端状態では、支持端状態に
対して、前述の交番力ＦOによるモーメント線図
が大きく異なり、応力検出部４により検出される
電気信号が全く異なつたものとなる問題点が存在
する。 Next, when the displacement δ is zero, the force receiving body 2
There are cases where the side where the recess 21 is provided becomes a free end state, and this case often occurs in an ideal dimensional state. In the free end state, there is a problem that the moment diagram due to the above-mentioned alternating force F O is significantly different from that in the supported end state, and the electrical signal detected by the stress detection section 4 is completely different.
本考案は、これ等の問題点を解決したものであ
る。 The present invention solves these problems.
本考案の目的は、簡単な構成により感度が良好
で、かつ確実な測定が出来る渦流量計を提供する
にある。 An object of the present invention is to provide a vortex flow meter that has a simple configuration, has good sensitivity, and can perform reliable measurements.
第６図は、本考案の一実施例の構成説明図であ
る。 FIG. 6 is an explanatory diagram of the configuration of an embodiment of the present invention.
図において、第１図と同一記号は同一機能を示
す。以下、第１図と相違部分のみ説明する。 In the figure, the same symbols as in FIG. 1 indicate the same functions. Hereinafter, only the differences from FIG. 1 will be explained.
１１ａは管路１に直角に設けられた円筒状のノ
ズルで、その中心軸は、サポートプラグ３１の中
心軸と所要寸法同軸度がずらされ、サポートプラ
グ３１により受力体２の凹部２１に常に一定方向
の変位δが生ずるように構成されている。 Reference numeral 11a designates a cylindrical nozzle provided at right angles to the conduit 1, and its center axis is shifted from the center axis of the support plug 31 by the required dimension coaxiality, so that the support plug 31 always contacts the concave portion 21 of the force receiving body 2. It is configured to generate a displacement δ in a constant direction.
以上の構成において、受力体２を管路１に軽く
装着すると、凹部２１はサポートプラグ３１に、
第７図の実線で示す如く、点Ａで接触し、傾いた
状態でセツトされる。次に、Ｔなる力で、センサ
を上部から押しつけていくと、矢印Ｂの方向に移
動するが、Ｃ点で動きが規制され点線で示す如
く、受力体２は曲がつた状態で管路１に固定され
る。なお、初期押しつけ応力σ１は、この場合に
生ずる応力σ２より十分大きな値とし、応力σ３
が応力σAより小さくならない値に設定されてい
る。 In the above configuration, when the force receiving body 2 is lightly attached to the conduit 1, the recess 21 is attached to the support plug 31.
As shown by the solid line in FIG. 7, they make contact at point A and are set in an inclined state. Next, when the sensor is pressed from above with a force T, it moves in the direction of arrow B, but the movement is restricted at point C, and as shown by the dotted line, the force receiving body 2 is bent in the pipe line. Fixed to 1. Note that the initial pressing stress σ 1 is a value sufficiently larger than the stress σ 2 that occurs in this case, and the stress σ 3
is set to a value that does not become smaller than stress σ A.
このように、本考案においては、受力体２の凹
部２１に常に一定方向の変位δが加えられるよう
に構成したので、凹部２１はサポートプラグ３１
により常に支持され、自由端となることはなく確
実な測定ができる。また、応力σ３は、応力σA
より小さくならないように構成されているので、
感度は飽和感度領域αにあり、感度の低下のない
ものが得られる。 As described above, in the present invention, since the configuration is such that the displacement δ in a constant direction is always applied to the recess 21 of the force receiving body 2, the recess 21 is moved toward the support plug 31.
Since it is always supported by the holder, it does not become a free end, allowing reliable measurement. Also, the stress σ 3 is the stress σ A
Because it is configured so that it does not become smaller,
The sensitivity is in the saturated sensitivity region α, and there is no decrease in sensitivity.
なお、前述の実施例においては、サポートプラ
グ３１の中心軸を基準にして、ノズル１１ａの中
心軸をずらして、サポートプラグ３１との同軸度
をずらすようにしたが、サポートプラグ３１の中
心軸をずらしてもよく、また、両者共中心軸をず
らしてもよく、要するに、両者の同軸度が所要寸
法ずれればよい。 In the above embodiment, the center axis of the nozzle 11a is shifted with respect to the center axis of the support plug 31 to shift the coaxiality with the support plug 31. Alternatively, the center axes of both may be shifted. In short, it is sufficient that the coaxiality of both is shifted by a required dimension.
また、前述の実施例においては、固定体６によ
り応力検出部４を凹部２３に押圧固定するものに
ついて説明したが、これに限ることはなく、たと
えば、ガラスにより応力検出部４を凹部２３に封
着し、ガラスの凝固による収縮力を利用して押圧
固定してもよく、要するに、応力検出部４が凹部
２３に常に飽和感度領域αにあるように押圧固定
されるものであればよい。 Further, in the above-mentioned embodiments, the stress detection section 4 is pressed and fixed in the recess 23 by the fixing body 6, but the present invention is not limited to this. For example, the stress detection section 4 is sealed in the recess 23 with glass. The stress detection section 4 may be pressed and fixed using the shrinkage force caused by solidification of the glass.In short, it is sufficient if the stress detection section 4 is pressed and fixed in the recess 23 so that it is always in the saturated sensitivity region α.
また、受力体２は、渦発生体であると共に、そ
の渦発生に基づく交番力ＦOを受けるものについ
て説明したが、渦発生体を受力体２の上流側に別
に設けたものであつてもよいことは勿論である。 In addition, the force receiving body 2 has been described as being a vortex generating body and receiving an alternating force F O based on the vortex generation. Of course, it is possible.
以上説明したように、本考案によれば、簡単な
構成により感度が良好で、かつ、確実な測定が出
来る渦流量計を実現することができる。 As explained above, according to the present invention, it is possible to realize a vortex flowmeter that has good sensitivity and can perform reliable measurements with a simple configuration.
第１図は従来より一般に使用されている従来例
の構成説明図、第２図は第１図の部品説明図、第
３図〜第５図は第１図の動作説明図、第６図は本
考案の一実施例の構成説明図、第７図は第６図の
動作説明図である。
１……管路、１１ａ……ノズル、２……受力
体、２１……凹部、２３……凹部、３……ねじ、
３１……サポートプラグ、４……応力検出部、４
１……素子部、４２，４３，４４……電極、５…
…絶縁体、６……固定体、ＦO……渦発生に基づ
く交番力、F6……押付け力、σ１……押付け応
力、α……飽和感度領域。
Fig. 1 is an explanatory diagram of the configuration of a conventional example commonly used, Fig. 2 is an explanatory diagram of the parts of Fig. 1, Figs. 3 to 5 are explanatory diagrams of the operation of Fig. 1, and Fig. 6 is an explanatory diagram of the components of Fig. FIG. 7 is an explanatory diagram of the configuration of an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an explanatory diagram of the operation of FIG. 6. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Pipeline, 11a... Nozzle, 2... Force receiving body, 21... Recessed part, 23... Recessed part, 3... Screw,
31...Support plug, 4...Stress detection section, 4
1... Element part, 42, 43, 44... Electrode, 5...
... Insulator, 6 ... Fixed body, F O ... Alternating force based on vortex generation, F 6 ... Pressing force, σ 1 ... Pressing stress, α ... Saturation sensitivity region.
Claims (1)
出して流速又は流量を測定する渦流量計におい
て、測定流体の流れる管路と、該管路の管壁に設
けられた支持機構と、該支持機構に対向した前記
管路の管壁に該支持機構の中心軸と所要の同軸度
をずらして設けられた挿入孔と、該挿入孔を介し
て前記管路に挿入され一端が前記支持機構に着脱
自在に取付けられ他端が前記挿入孔に固定された
受力体と、該受力体の軸方向に設けられた凹部
と、該凹部にその飽和感度領域に常にあるように
押圧固定された応力検出部とを具備したことを特
徴とする渦流量計。 A vortex flowmeter that measures flow velocity or flow rate by detecting the alternating force acting on a force-receiving body by a Karman vortex includes a pipe through which a measurement fluid flows, a support mechanism provided on the pipe wall of the pipe, and the support. an insertion hole provided in the tube wall of the conduit facing the mechanism with a required coaxiality shifted from the central axis of the support mechanism; and an insertion hole inserted into the conduit through the insertion hole and having one end attached to the support mechanism a force-receiving body that is detachably attached and whose other end is fixed to the insertion hole; a recess provided in the axial direction of the force-receiving body; and a force-receiving body that is pressed and fixed to the recess so that it is always in its saturated sensitivity region. A vortex flowmeter characterized by comprising a stress detection section.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP901482U JPS58112921U (en) | 1982-01-26 | 1982-01-26 | vortex flow meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP901482U JPS58112921U (en) | 1982-01-26 | 1982-01-26 | vortex flow meter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58112921U JPS58112921U (en) | 1983-08-02 |
| JPS6244337Y2 true JPS6244337Y2 (en) | 1987-11-21 |
Family
ID=30021684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP901482U Granted JPS58112921U (en) | 1982-01-26 | 1982-01-26 | vortex flow meter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58112921U (en) |
-
1982
- 1982-01-26 JP JP901482U patent/JPS58112921U/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58112921U (en) | 1983-08-02 |
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