JPH0370771B2 - - Google Patents
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- JPH0370771B2 JPH0370771B2 JP58010997A JP1099783A JPH0370771B2 JP H0370771 B2 JPH0370771 B2 JP H0370771B2 JP 58010997 A JP58010997 A JP 58010997A JP 1099783 A JP1099783 A JP 1099783A JP H0370771 B2 JPH0370771 B2 JP H0370771B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- port
- piston
- opening
- edge
- valve seat
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F3/00—Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow
- G01F3/02—Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow with measuring chambers which expand or contract during measurement
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ピストン式流量計の主要部をなす弁
装置に関する。
装置に関する。
比較的粘度の低い液体の精密な計量には、一般
に４個のピストンを有するピストン式流量計が広
く使用されている。この種の装置は、第１，２図
に示したように流入口１から流入した液体を制御
弁２と弁座４に設けたポート５を介して一方のシ
リンダ６に導き、この流体の圧力をもつてピスト
ン７を移動させるとともに、他方のシリンダ６′
内の液体を弁座４のポート５′、制御弁２の流出
ポート３′、弁坐４の中央ポート１０を経て流出
口８から流出するようになし、同時に、ピストン
７の往復動をピストン７の連結棒１１を介してク
ランク軸９に回転運動として伝達し、この軸９に
取付けた制御弁２をもつて流入口１より流入した
液体を順次次のシリンダへと送り込み、かつシリ
ンダから流出口８へ液体を流出させるように構成
されている。
に４個のピストンを有するピストン式流量計が広
く使用されている。この種の装置は、第１，２図
に示したように流入口１から流入した液体を制御
弁２と弁座４に設けたポート５を介して一方のシ
リンダ６に導き、この流体の圧力をもつてピスト
ン７を移動させるとともに、他方のシリンダ６′
内の液体を弁座４のポート５′、制御弁２の流出
ポート３′、弁坐４の中央ポート１０を経て流出
口８から流出するようになし、同時に、ピストン
７の往復動をピストン７の連結棒１１を介してク
ランク軸９に回転運動として伝達し、この軸９に
取付けた制御弁２をもつて流入口１より流入した
液体を順次次のシリンダへと送り込み、かつシリ
ンダから流出口８へ液体を流出させるように構成
されている。
なお、クランク軸９の回転、すなわち、制御弁
２の回転は、軸１２を介して機械式表示装置１３
に伝達され、また、ロータリーエンコーダ１４を
介してパルス信号として取出し、電気式表示装置
１５で計数して計測流量を表示するようになつて
いる。
２の回転は、軸１２を介して機械式表示装置１３
に伝達され、また、ロータリーエンコーダ１４を
介してパルス信号として取出し、電気式表示装置
１５で計数して計測流量を表示するようになつて
いる。
ところで、この種の流量計における弁装置は、
これまで、ポートの面積をなるべく大きくしてこ
の部分での流体抵抗を可及的に小さくすべく、制
御弁２と弁座４の各ポート５を「扇型」に設計し
てきたため（第３図）、流量計の流出口８に外部
よりかかる圧力差が一定の場合、制御弁２の回転
に伴なう開口面積の増減、換言すれば、ピストン
７の速度変化が第４図に見られるような直線状と
なつて、ピストン７と連動するクランク軸９の回
転運動は周期的な変動を繰返していた（第５図）。
この変動は、クランク軸９と連結棒１１の摺動部
や、クランク軸９と制御弁２とのようなわずかな
遊びを持つて連結された回転部等に応力の断続的
変化をもたらし、このため各部に摩耗、または偏
摩耗を生じさせ、流量計の耐久性や精度を損ねる
原因をなしていた。
これまで、ポートの面積をなるべく大きくしてこ
の部分での流体抵抗を可及的に小さくすべく、制
御弁２と弁座４の各ポート５を「扇型」に設計し
てきたため（第３図）、流量計の流出口８に外部
よりかかる圧力差が一定の場合、制御弁２の回転
に伴なう開口面積の増減、換言すれば、ピストン
７の速度変化が第４図に見られるような直線状と
なつて、ピストン７と連動するクランク軸９の回
転運動は周期的な変動を繰返していた（第５図）。
この変動は、クランク軸９と連結棒１１の摺動部
や、クランク軸９と制御弁２とのようなわずかな
遊びを持つて連結された回転部等に応力の断続的
変化をもたらし、このため各部に摩耗、または偏
摩耗を生じさせ、流量計の耐久性や精度を損ねる
原因をなしていた。
さらに、ロータリーエンコーダ１４からの流量
パルス信号を計数して流量を表示するようにした
電気式表示装置を設けた流量計にあつては、不揃
いなパルスのうちの一番高いパルスレートによつ
て表示装置の応答速度が決められるため、高価な
装置を必要とするといつた問題を有し、流量計を
フイードバツクループを含む制御系に組み入れた
場合、系のハンチングの発生及びオーバーシユー
ト量の増大をまねき、安定度の高い制御系を作る
ことを阻害する原因となつていた。
パルス信号を計数して流量を表示するようにした
電気式表示装置を設けた流量計にあつては、不揃
いなパルスのうちの一番高いパルスレートによつ
て表示装置の応答速度が決められるため、高価な
装置を必要とするといつた問題を有し、流量計を
フイードバツクループを含む制御系に組み入れた
場合、系のハンチングの発生及びオーバーシユー
ト量の増大をまねき、安定度の高い制御系を作る
ことを阻害する原因となつていた。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたも
のであつて、その目的とするところは、流量計の
流入出口間の差圧が一定のときにクランク軸に等
角速度を与え、もつて流量計の生命である精度維
持の長期化を達成するとともに、機械効率の向
上、負荷装置の耐久性の向上、及び電気式表示装
置にあつてはその回路の低価格化、さらにはフイ
ードバツクループを含む制御系の使用に際しての
安定度の向上を図ることのできるピストン式流量
計を提供することにある。
のであつて、その目的とするところは、流量計の
流入出口間の差圧が一定のときにクランク軸に等
角速度を与え、もつて流量計の生命である精度維
持の長期化を達成するとともに、機械効率の向
上、負荷装置の耐久性の向上、及び電気式表示装
置にあつてはその回路の低価格化、さらにはフイ
ードバツクループを含む制御系の使用に際しての
安定度の向上を図ることのできるピストン式流量
計を提供することにある。
すなわち本発明の特徴とするところは、ピスト
ン式流量計においてクランク軸の角速度を一定と
なすように液体の流入出量を制御することのでき
る弁に関するものであつて、いま、第６図に示す
ように長さがＬの連接棒をもつて腕の長さがＲの
クランク軸を一定を角速度ωで回転させた場合、
ピストンの変位ｓは、 ｓ＝Ｒ＋Ｌ−Rcosθ−Lcosφ ……(1) ここでＲ／Ｌ＝ａとおくと、 Ｒ｛１−cosθ＋１／ａ （１−√１−2）｝ ……(2) これを時間ｔで微分してピストンの速度ｖを求
めると、 となる。
ン式流量計においてクランク軸の角速度を一定と
なすように液体の流入出量を制御することのでき
る弁に関するものであつて、いま、第６図に示す
ように長さがＬの連接棒をもつて腕の長さがＲの
クランク軸を一定を角速度ωで回転させた場合、
ピストンの変位ｓは、 ｓ＝Ｒ＋Ｌ−Rcosθ−Lcosφ ……(1) ここでＲ／Ｌ＝ａとおくと、 Ｒ｛１−cosθ＋１／ａ （１−√１−2）｝ ……(2) これを時間ｔで微分してピストンの速度ｖを求
めると、 となる。
ところで、クランク軸の腕の長さＲは、通常連
接棒の長さＬに比べて十分に小さいから、(3)式の
２項を無視することができ、結局 ｖ＝Rωsinθ ……(4) となる。
接棒の長さＬに比べて十分に小さいから、(3)式の
２項を無視することができ、結局 ｖ＝Rωsinθ ……(4) となる。
他方、ポートの開口面積をAp、ポートへの液
体の流入速度をVp、シリンダの断面積をAsとす
ると、 Ap・Vp＝As・ｖ ……(5) となり、ここでポートへ流入する液体の速度Vp
を一定とすると、シリンダの断面積Asは一定で
あるから、 Ap＝kv ……(6) となる。
体の流入速度をVp、シリンダの断面積をAsとす
ると、 Ap・Vp＝As・ｖ ……(5) となり、ここでポートへ流入する液体の速度Vp
を一定とすると、シリンダの断面積Asは一定で
あるから、 Ap＝kv ……(6) となる。
従つて、ポートの開口速度をVapとすれば、
Vap＝Ksinθ ……(7)
となる。
第７図は、上述した条件をもとにして構成した
本発明の一実施例を示す４ピストン型流量計の弁
装置で、弁座４０には、中心に設けた真円の流出
用中心ポート４１の周囲に４個のポート４２…が
90°の間隔を置いて開口し、いずれも中心ポート
４１と同心の円弧状の縁４３と、縁４３を基準線
とした正弦曲線状の縁４４に囲まれて花びら状を
なしている。他方、この弁座４０の上面を摺動し
つつ回転する制御弁２０は、弁座４０上の上記ポ
ート４２を覆うように中心を挟んで相対向して設
けられた２つの閉塞部２１と、流入口からの液体
を弁座４０の一つのポート４２に導びく流入ポー
ト３０と、シリンダ内の液体を弁座４０の１つの
ポート４２から中心ポート４１に導くべくこれら
の導通を確保する流出ポート３０′とによつて構
成されている。ところで、弁座４０に設けたポー
ト４２の縁４４と、制御弁２０に設けた閉塞部２
１の縁２２とは、制御弁２０と弁座４０が等角速
度で矢印方向へ相対的摺動回動を行うとき、これ
らの相対的移動によりポート４２の開口量を正弦
曲線状に増減させるような曲線、換言すれば、弁
座４０と制御弁２０との相対的回動により、ポー
ト４２の開口面積変化率が余弦曲線状に変化する
ような曲線として形成されている。
本発明の一実施例を示す４ピストン型流量計の弁
装置で、弁座４０には、中心に設けた真円の流出
用中心ポート４１の周囲に４個のポート４２…が
90°の間隔を置いて開口し、いずれも中心ポート
４１と同心の円弧状の縁４３と、縁４３を基準線
とした正弦曲線状の縁４４に囲まれて花びら状を
なしている。他方、この弁座４０の上面を摺動し
つつ回転する制御弁２０は、弁座４０上の上記ポ
ート４２を覆うように中心を挟んで相対向して設
けられた２つの閉塞部２１と、流入口からの液体
を弁座４０の一つのポート４２に導びく流入ポー
ト３０と、シリンダ内の液体を弁座４０の１つの
ポート４２から中心ポート４１に導くべくこれら
の導通を確保する流出ポート３０′とによつて構
成されている。ところで、弁座４０に設けたポー
ト４２の縁４４と、制御弁２０に設けた閉塞部２
１の縁２２とは、制御弁２０と弁座４０が等角速
度で矢印方向へ相対的摺動回動を行うとき、これ
らの相対的移動によりポート４２の開口量を正弦
曲線状に増減させるような曲線、換言すれば、弁
座４０と制御弁２０との相対的回動により、ポー
ト４２の開口面積変化率が余弦曲線状に変化する
ような曲線として形成されている。
上述した実施例によれば、ピストン式流量計の
流入口、流出口に外部よりかかる圧力差が一定で
あるとき、弁座４０上のポート４２の開口量は、
制御弁２０の回転に呼応して第８図に見られる如
く正弦曲線的に増加し、この開口量に比例した液
体をシリンダ内に流入出させてピストンを押圧し
て、クランク軸を一定の角速度で回転させる。換
言すればポート開口部を通過する流体の速度とク
ランク軸の角速度は比例関係をもつ。
流入口、流出口に外部よりかかる圧力差が一定で
あるとき、弁座４０上のポート４２の開口量は、
制御弁２０の回転に呼応して第８図に見られる如
く正弦曲線的に増加し、この開口量に比例した液
体をシリンダ内に流入出させてピストンを押圧し
て、クランク軸を一定の角速度で回転させる。換
言すればポート開口部を通過する流体の速度とク
ランク軸の角速度は比例関係をもつ。
第１０図は、制御弁２０と弁座４０に形成され
るポート４２と閉塞部２１についての第２の実施
例を示したもので、弁座４０に形成されるポート
４２は、中心ポート４１と同心の円弧状の縁４７
と、縁４７を基準線とした余弦曲線状の縁４６
と、弁座４０の中心から放射方向に伸びた直線状
の縁４８とにより形成され、制御弁２０の閉塞部
２１の縁４９はポート４２の縁４６と同様に余弦
曲線状に、縁５０は直線で形成されている。
るポート４２と閉塞部２１についての第２の実施
例を示したもので、弁座４０に形成されるポート
４２は、中心ポート４１と同心の円弧状の縁４７
と、縁４７を基準線とした余弦曲線状の縁４６
と、弁座４０の中心から放射方向に伸びた直線状
の縁４８とにより形成され、制御弁２０の閉塞部
２１の縁４９はポート４２の縁４６と同様に余弦
曲線状に、縁５０は直線で形成されている。
第１１図は、制御弁２０と弁座４０に形成され
るポート４２と閉塞部２１についての第３の実施
例を示したもので、弁座４０に形成されるポート
４２は、中心ポート４１と同心の円弧状の縁５１
と、縁５１を基準線とした正弦曲線状の縁５２と
により形成され、制御弁２０の閉塞部２１の縁５
３は、ポート４２の縁５２と同様に正弦曲線状の
縁５３で形成されている。
るポート４２と閉塞部２１についての第３の実施
例を示したもので、弁座４０に形成されるポート
４２は、中心ポート４１と同心の円弧状の縁５１
と、縁５１を基準線とした正弦曲線状の縁５２と
により形成され、制御弁２０の閉塞部２１の縁５
３は、ポート４２の縁５２と同様に正弦曲線状の
縁５３で形成されている。
第１２図は、本発明についての第４の実施例を
示すもので、弁座４０に形成されるポート４２
は、中心ポート４１と同心の円弧状の縁５４と、
縁５４を基準線とした余弦曲線状の縁５５と、弁
座４０の中心から放射方向に伸びた直線状の縁５
６とにより形成され、制御弁２０の閉塞部２１の
縁５７は、ポート４２の縁５５と同様に余弦曲線
状に、縁５８は直線で形成されている。
示すもので、弁座４０に形成されるポート４２
は、中心ポート４１と同心の円弧状の縁５４と、
縁５４を基準線とした余弦曲線状の縁５５と、弁
座４０の中心から放射方向に伸びた直線状の縁５
６とにより形成され、制御弁２０の閉塞部２１の
縁５７は、ポート４２の縁５５と同様に余弦曲線
状に、縁５８は直線で形成されている。
以上の第２〜５の実施例においても第１実施例
と同様に制御弁２０と弁座４０とを等角速度で矢
印方向に相対的に回転させれば、ポート４２の開
口面積は正弦曲線状に増減する。
と同様に制御弁２０と弁座４０とを等角速度で矢
印方向に相対的に回転させれば、ポート４２の開
口面積は正弦曲線状に増減する。
以上、説明したように本発明によれば、相対的
に移動する開口部と閉塞部の各縁に開口部が正弦
曲線状に増減するような形状を付与させたので、
流入口と流出口に一定圧力差を与えたとき、この
開口部を経てシリンダ内に流入出する流体により
ピストンをしてクランク軸に一定の角速度で回転
させることができ、機械的に不連続な応力の発生
を抑え、摺動、回転等、動作部の機械効率の向上
を図り、このことにより異状な摩耗の減少を達成
し、パルスレートを一定に揃えて安価な計数機の
使用を可能にし、フイードバツクループを含む制
御系の安定度を高めることができる。
に移動する開口部と閉塞部の各縁に開口部が正弦
曲線状に増減するような形状を付与させたので、
流入口と流出口に一定圧力差を与えたとき、この
開口部を経てシリンダ内に流入出する流体により
ピストンをしてクランク軸に一定の角速度で回転
させることができ、機械的に不連続な応力の発生
を抑え、摺動、回転等、動作部の機械効率の向上
を図り、このことにより異状な摩耗の減少を達成
し、パルスレートを一定に揃えて安価な計数機の
使用を可能にし、フイードバツクループを含む制
御系の安定度を高めることができる。
第１，２図は、一般的にピストン式流量計を断
面で示した側面図と平面図、第３図イ乃至ハは、
従来の弁座と弁及びこれらを組合わせた図、第４
図は、上記弁装置による開口面積の増減関係を示
す図、第５図は、同上装置を用いた場合のクラン
ク軸の角速度変動を示す図、第６図は、ピストン
とクランク軸の関係を示す図、第７図イ乃至ハ
は、本発明の一実施例を示す弁座と弁及びこれら
の組立て図、第８図は、上記弁装置による開口面
積の増減関係を示す図、第９図は、同上装置を用
いた場合のクランク軸の角速度変動を示す図、第
１０図乃至第１２図のイ乃至ハは、いずれも本発
明の他の実施例を示す弁座と弁及びこれらの組立
て図である。 ２，２０……制御弁、２１……閉塞部、４，４
０……弁座、４１……流出口、４２……ポート、
６……シリンダ、７……ピストン、９……クラン
ク軸。
面で示した側面図と平面図、第３図イ乃至ハは、
従来の弁座と弁及びこれらを組合わせた図、第４
図は、上記弁装置による開口面積の増減関係を示
す図、第５図は、同上装置を用いた場合のクラン
ク軸の角速度変動を示す図、第６図は、ピストン
とクランク軸の関係を示す図、第７図イ乃至ハ
は、本発明の一実施例を示す弁座と弁及びこれら
の組立て図、第８図は、上記弁装置による開口面
積の増減関係を示す図、第９図は、同上装置を用
いた場合のクランク軸の角速度変動を示す図、第
１０図乃至第１２図のイ乃至ハは、いずれも本発
明の他の実施例を示す弁座と弁及びこれらの組立
て図である。 ２，２０……制御弁、２１……閉塞部、４，４
０……弁座、４１……流出口、４２……ポート、
６……シリンダ、７……ピストン、９……クラン
ク軸。
Claims (1)
- １ シリンダ内に流入した被測定流体によりピス
トンを往復動させ、該ピストンと連動する積算手
段により流量を検出するピストン式流量計におい
て、上記シリンダと連通する開口部に上記ピスト
ンの往復動と同期して該開口部を順次切換え開閉
する閉塞部を設けるとともに、上記開口部と上記
閉塞部の各外縁に、上記開口部の開口量増減が正
弦曲線を示す如き形状を付与させたことを特徴と
するピストン式流量計における弁装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1099783A JPS59136618A (ja) | 1983-01-26 | 1983-01-26 | ピストン式流量計における弁装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1099783A JPS59136618A (ja) | 1983-01-26 | 1983-01-26 | ピストン式流量計における弁装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59136618A JPS59136618A (ja) | 1984-08-06 |
| JPH0370771B2 true JPH0370771B2 (ja) | 1991-11-08 |
Family
ID=11765773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1099783A Granted JPS59136618A (ja) | 1983-01-26 | 1983-01-26 | ピストン式流量計における弁装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59136618A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0625688B2 (ja) * | 1986-03-10 | 1994-04-06 | 株式会社タツノ・メカトロニクス | 流量測定装置 |
| JPH0643912B2 (ja) * | 1986-03-28 | 1994-06-08 | 株式会社タツノ・メカトロニクス | ピストン型流量計におけるピストンの組付け方法 |
| JP2845127B2 (ja) * | 1994-04-28 | 1999-01-13 | 株式会社タツノ・メカトロニクス | 流量パルス発信器付流量計 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53105265A (en) * | 1977-02-25 | 1978-09-13 | Tokyo Tatsuno Kk | Flow meter |
-
1983
- 1983-01-26 JP JP1099783A patent/JPS59136618A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59136618A (ja) | 1984-08-06 |
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