JPH0467140B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、シリンダー中に案内されて、負荷
測定装置に連結されて圧力を受ける測定ピストン
を有し、測定ピストンはシリンダー中で流体静力
学的或いは静空圧潤滑作用を通じて加圧下に供給
される分離液によつて触媒なしに案内されてい
る、圧力、特に流体の定常圧或いは準定常圧を測
定するための方法と装置に関する。シリンダー中
のピストンは流体静力学的或いは静空圧潤滑作用
により圧力を受けて送給される仕切流体を通じて
無接触に案内されている 液体圧力特にプロパン、ブタン及び類似のもの
のような低温沸とう液体の圧力測定の際次のよう
な困難が生じる。即ち閉鎖された容器の中で液面
の上方で負荷を加える蒸気或いはガスの圧力が測
定に入ることである。その上蒸気圧は温度によつ
て変動するので、或る蒸気圧によつて支配される
液体の液柱の、特許請求の範囲の上位概念に記載
されたような測定装置による測定は、必ずしも役
に立つ結果を生じるものではない。蒸気圧をしら
べ、その蒸気圧の大きさを測定結果から取り除こ
うとしても、この方法は煩わしく且つ極めて正確
というものではない。

この発明の基本的課題は前記の欠点のない方法
と装置を開発して、たとえば蒸気圧が変化する液
体、特に火災或いはその他の危険のある液体の場
合にも液体柱の測定を容易、正確且つ簡単に行な
うことにある。その他、この方法と装置を現行の
安全規定に合わせ、そのための手段を簡単にして
最高の精度の測定結果を得るようにする。

この課題は、閉鎖された容器の中でガス及び
（或いは）蒸気の圧力によつて支配されている液
体である液体の場合にピストンの下側面に前記圧
力が加わるようにすることによつて解決される。

このようにして次のような利点が得られる。即
ち液柱を介してピストン上面に作用する圧力とピ
ストンの下側面からこちらへ作用する同じ圧力が
相殺される。このようにして測定ピストンに作用
するものは液体自体の荷重のみで、蒸気圧が変る
場合にも簡単で有意義な仕方で測定結果の劣化が
回避される。

この発明の構成では、圧力をピストン下側面に
伝導するために空気、窒素、二酸化炭素、ヘリウ
ムのような中性の、特に不活性の封止ガスが用い
られる。

前記の封止ガスの使用によつて、場合によつて
は火災又は爆発の危険のある蒸気又はガスが測定
装置から遠ざけられ、これによつて測定装置も液
体用の容器も効果的に保護される。

その場合、過圧を生じる蒸気又はガスが封止ガ
スと接触なしに作用連絡して有利である。これに
よつて、異なるガス室、蒸気室が相互に気密に分
離される。

作用結合は可撓性の仕切部部材を介して行なう
のが好都合である。その場合封止ガスの圧力が液
体上方の蒸気室内の圧力に合せて調節されて仕切
部材では力の平衡が支配する。

以上の方法を実施するための装置は、シリンダ
を有する測定ピストンと少くとも測定装置を包囲
する圧力封止の容器と、液体容器の圧力を測定装
置の容器の内部空間に伝導するための装置とから
構成される。

この装置は緊密で、複雑でなく、安価に製造す
ることができ且つ確実な機能を発揮する。

その場合最も簡単な場合は、伝達装置を圧力平
衡導管にすることができる。

しかし実際には大ていの場合、伝達装置は圧力
調整装置を有し、この圧力調整装置を介して測定
装置用容器が封止ガス源と連結し、伝達装置は更
に液体を重ねる圧力の領域に信号導管をもつ感圧
器を有する。この信号導管は圧力比例信号を封止
ガスの圧力調整装置に伝達する。圧力調整装置は
封止ガス圧力信号の指示に従つて、液体上方の容
器内の圧力が有する強さ同じ強さの圧力に合わせ
る。

このようにして次のような利点が生じる。即ち
ガス室と蒸気室とを完全に分離しておいて、これ
らの間の同圧が絶対的になる。その場合空間的距
離は何の役割も果さない。そうしてその代りに設
けた装置に市販の、廉価な手段を付けることがで
きる。また大した費用をかけずに確実に機能する
遠隔伝導も可能である。

この装置の他の好都合な構成な場合にも、圧力
伝達装置は圧力調整導管を有し、この圧力平均導
管は自由に延伸できる金属蛇腹の形の仕切部材を
有する仕切室によつて中断されており、この蛇腹
は弾性のある中間部材として導管中に設けられて
おり、従つて圧力室を二つに仕切り、金属蛇腹は
電気的変換器と共に作用する。この変換器によつ
て位置比例信号が信号導管を介して圧力調節装置
に伝達され、圧案力調整装置は封止ガスの圧力
を、金属蛇腹に圧力の平衡が働くように調節し、
金属蛇腹はそれに対応して中性位置にとどまる。

一実施例を示した図について更に詳記する。

第１図は開放器１１を示す。或る程度液体１′
が入つており、その液面は大型タンク装置の場合
通常の態様で所謂浮屋根１″で被われている。浮
屋根をもつ開放タンクは大ていの場合原油、軽油
及びそれに類似のもののような液体の場合に使用
される。液体上には大気圧がかかり、浮屋根の重
量に比例する圧力がかかるが、しかし蒸気圧はか
からないこの種の開放タンクの場合の液体柱測定
は、第１図の公知の測定装置で何の困難もない。
この測定装置は本質的に流体静力学的に接触しな
いで測定シリンダ８の中に案内された測定ピスト
ンを有する。この測定ピストンは秤量セル１０に
支承されており、この秤量セルは信号導管１０″
によつて電子つりあい１０′に連結されている。

開放容器１１から測定ピストン９の上側面への
液圧の伝達は導管１８，７を通じて行われ、これ
らの導管の間には安全を考えて液体分離室５を設
けてある。測定装置の課題と機能は以下の通りで
ある。

即ち第１図で開放容器１１に静圧Ｐを測定する
液体１′たとえば軽油が貯蔵してあり、この静圧
は液体導管１８を介して金属蛇腹２に作用する。
この金属蛇腹は分離室５内に配設され、金属蛇腹
２の上部開放端を分離室５の蓋に固定している。
その場合、金属蛇腹の内部は液体導管１８を介し
て開放容器１１の液体１１′に直接接続している。
従つて、開放容器１１に溜めた液体１′の静圧P₁
は膨張する金属蛇腹の内側に作用し、力K₁を静
圧P₁によつて金属蛇腹の内部断面に加える。

金属蛇腹の膨張可能な自由端が入り込んでいる
分離室５は、導管７を経由して測定ピストン９に
接続し、分離流体で満たしてある。従つて、開放
容器１１にある液体１′の静圧P₁は膨張する金属
蛇腹を介して分離流体の圧力P₂によつて導管７
を介して測定ピストン９に伝達され、液体１′と
分離流体或いは液体１′と分離流体は接触しない。

この場合の作動様式は以下の通りである。

分離流体又は分離室５の分離流体の圧力P₂は
金属蛇腹２の自由膨張可能な下側に直接伝わり、
外側面の表面に力K₂を発生する。金属蛇腹２は
力の平衡、即ちK₁がK₂に等しいと中立位置にあ
る。

分離流体の系には、測定ピストン９とシリンダ
８の間に圧力を発生する液圧ポンプ１７が装備し
てあるので、測定ピストン９とシリンダ８の間の
摩擦のない静圧分離と密封を保証する。測定ピス
トン９はロードセル１０の上に載つている。この
セルが信号導線１０″を経由して秤量電子装置１
０′に接続されている。測定ピストン９と開放容
器１１の有効面積及び誤差補正に対する校正曲線
を考慮して、開放容器１１の貯蔵液体１′の質量
が秤量電子装置１０′に表示され、特に注入と排
出時の質量差が高精度で表示される。

金属蛇腹２のバネ特性曲線による測定誤差を排
除するため、距離検出機４、電動弁１２、制御器
１４によつて膨張する金属蛇腹２の密閉蓋の高さ
位置が一定のレベルに維持されている。距離検出
機４が、中立位置から機械的にずれたとき、電気
信号を発生する差動変圧器で形成されている。位
置に比例するこの信号は信号導線１４′を介して
制御器１４に伝送される。この制御器は前記制御
信号を調パルスに変換し、このパルスガ制御指令
として制御導線１４″を経由して電動弁１２に伝
わり、この弁を調節する。電動弁１２を制御して
戻し導管１９を多め又は少なめに開閉する。従つ
て、導管７で測定液体として働く分離流体の溢れ
出し部分の圧力P₂が、開放容器１１の側で変わ
る液圧P₁に無関係に比べK₁／K₂＝一定＝１に常
時維持されるように制御される。

液圧ポンプ１７の供給圧力は、測定ピストン９
とシリンダ８間の〓間で分離流体が上向きに噴出
させる。差動変圧器４、電動弁１２及び制御器１
４を有する制御回路によつて、測定ピストン９と
シリンダ８の上部〓間を経由して漏れ、導入管７
に測定液体として供給される分離液体の量は、戻
し制御によつて精密に制御される。従つて、圧力
P₂が制御され、金属蛇腹２の密閉板の高さ位置
が中立位置で一定になる。

主弁９１を閉ざして溢流容器１５で貯槽秤量装
置の中立装置を正確に点検及び／又は調節でき
る。安全性を高めるため、分離流体の容器１６に
は、フロート開閉器１８が装備してある。容器１
６中で分離流体が許容できない上昇をする場合、
フロート開閉器１８を介して主弁９１と連通弁１
３が閉じる。その結果、この系は更に金属蛇腹２
に対して開放容器１１から確実に遮断されてい
る。分離室１５を排気するため、排出弁６が使用
される。貯槽秤量装置を遮断するとき逆上弁１３
を閉ざすので、電動弁１２は調節位置に留まる。

この発明によつて改良された装置を第２図に示
す。閉鎖タンク１の中に蒸気室２０の下側に液体
１′を貯えてある。分離室５を間挿した測定導管
１８，７によつて測定ピストン９に次のような力
が伝達される。その力とは蒸気室２０の中で加え
られた蒸気圧を加えた閉鎖タンク１の液柱の圧力
に対応する力である。

さてこの発明では気密の容器２１の中に測定装
置を配設してある。容器の内部空間２２は圧力調
整導管２３，２３′によつて閉鎖タンク１の蒸気
室２０と連結されている。蒸気室２０中の液体上
にある蒸気が火災又は爆発の危険のある最も普通
の場合については、蒸気室２０と測定装置の容器
２１の内部空間２２は安全規定を満たすために相
互に圧力を封止して分離しておく必要がある。

そのために分離室２５を設けてあり、この分離
室は自由に延伸できる金属蛇腹２４の形の分離部
材を備えている。この蛇腹は圧力調整導管２３，
２３′を中断し、弾性中間部材として蒸気室２０
と内部空間２２とを相互に圧力封止して分離す
る。

圧力封止した容器２１の内部空間２２の中のガ
ス圧を微調節可能にするように窒素瓶２７の形態
のガス源を設けてある。前記ガス圧は蒸気室２０
の中の圧力と同一で且つ圧力相殺のために測定ピ
ストン下側面２６に作用する。窒素瓶は調節器２
８によつて圧力減少・制御弁２９を介して微調節
可能なガス圧を導管３０を介して容器２１の内部
空間２２に伝達する。この微調節を可能にするた
めに延伸可能な金属蛇腹２４は差圧計の機能の変
換器３１を備えており、この変換器は制御導管３
３介して圧力減少、・制御弁２９を制御し、制御
導管３４で排気弁３５を制御する。

この装置の機能は以下の通りである。

蒸気室２０と内部空間２２の圧力均等によつて
分離室２５の延伸可能な金属蛇腹２４の所で力の
平衡が働いて圧力差がゼロになる限り、金属蛇腹
２４は中性位置にとどまる。その場合には金属蛇
腹２４と共に作用する変換器３１もやはり、信号
が発生しない中性位置にある。蒸気室２０と内部
空間２２の間の圧力差の形の圧力の不均衡が生じ
る限り、金属蛇腹２４は圧力が減少する方向に延
伸して、変換器３１を介して位置比例電気信号を
出させる。この信号は信号導管３２を介して調節
器２８に伝達され、調節器は信号に従つて容器２
１の内部空間２２の中のガス圧を適当に、再び圧
力差がゼロのときのように金属蛇腹２４が中性位
置、そして変換器３１が中性位置に達して位置比
例の信号がやはりゼロにもどる迄上昇又は下降さ
せる。

この簡単な調節工学上の構造で、蒸気室２０と
内部空間２２の間に、たとえば１０^-6バールの精
度の圧力均衡を作り出すことができる。測定装置
の内部空間２２からの蒸気室２０の圧力封止分離
によつて法律上の安全規定に合わせることができ
る。これに合わせて測定容器の内部空間２２にた
とえば窒素のような中性の、特に不活性のガスが
あり、一方閉鎖タンク１又はその蒸気室２０は測
定容器から圧力を封止して分離され、その結果最
善の保護を受ける。弾性を有する金属蛇腹２４が
損傷した場合でさえ調節器２８の圧力均衡によつ
て蒸気室２０から出る蒸気が測定容器の内部空間
２２へ過剰に流れるのが防止される。

第３図は分離室２５の断面の拡大寸法図であ
る。このシリンダー状のケーシング３８は上部の
蓋２５′と下部の蓋２５″Ａ有する。上部の蓋２
５′には圧力調整導管２３が接続してあり、下部
の蓋２５″には圧力調整導管２３′が接続してい
る。分離室２５の内部には弾性の金属蛇腹２４を
配設してある。この金属蛇腹は圧力調整導管２
３，２３′を相互に圧力封止して分離する。金属
蛇腹２４の内部は圧力調整導管２３と連通してお
り、一方その自由端部は閉鎖板３７によつて気密
に閉鎖されている。この閉鎖板は安全ストツパ３
６，３６′の間で自由度は制限されながら上方及
び下方へへ移動することができる。変換器３１は
この閉鎖板３７と作用結合している。変換器は差
動変圧器として構成されており、この変動変圧器
は中性位置から機械的に偏向する際に一つの電気
信号を発生する。この位置比例信号は既に記載し
たように信号導管３２を介して調節器２８に伝達
される。分離室２５は圧力リリーフ弁６０を備え
ており、この台は特に分離室機能の調整、検査或
いは試験の実施に役立つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の圧力測定装置の構成図、第２図
は、特に蒸気を受ける低温液体用の、第１図のも
のを改良した圧力測定装置の構成図、第３図は、
分離室の軸線を通る平面に沿う断面の拡大寸法図
である。 図中符号、１……閉鎖タンク、８……シリン
ダ、９……測定ピストン、１０……ロードセル、
２１……容器、２２……内部空間、２３，２３′
……圧力調整導管、２４……金属蛇腹、２５……
分離室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリンダー中に案内されて、負荷測定装置に
   連結されて圧力を受ける測定ピストンを有し、測
   定ピストンはシリンダー中で流体静力学的或いは
   静空圧潤滑作用を通じて加圧下に送給される分離
   液によつて接触なしに案内されている、圧力、特
   に流体の定常圧或いは準定常圧を測定するための
   方法において、ガス／及び又は蒸気の圧力に支配
   される液体を入れた閉鎖タンク１に圧力調整導管
   ２３，２３′を介して前記圧力を測定ピストン９
   の下側面２６に加えることを特徴とする、圧力の
   測定方法。 ２ 測定ピストンの下側面に圧力を伝達するため
   に、空気、窒素、炭酸、ヘリウム等の、中性の、
   特に不活性の封止ガスを用いる、特許請求の範囲
   １に記載の方法。 ３ 圧力を生じるガス或いは蒸気が封止ガスと無
   接触に作用結合している、特許請求の範囲１また
   は２に記載の方法。 ４ 作用結合が可撓性の分離部材を介して行われ
   る、特許請求の範囲３に記載の方法。 ５ 封止ガスの圧力を液体の圧力に合わせて分離
   部材に力の平衡が働くようにする特許請求の範囲
   １〜４の何れか一に記載の方法。 ６ シリンダー中に案内されて、負荷測定装置に
   連結されて圧力を受ける測定ピストンを有し、測
   定ピストンはシリンダー中で流体静力学的或いは
   静空圧潤滑作用を通じて加圧下に送給される分離
   液によつて接触なしに案内されている、圧力、特
   に流体の定常圧或いは準定常圧を測定するため、
   閉鎖タンク中にガス及び或いは蒸気の圧力によつ
   て支配される液体を入れて測定ピストンの下側面
   に前記圧力を加える方法を実施するための装置に
   おいて、閉鎖タンク１は圧力調整導管２３，２
   ３′と分離部材を有する分離室２５とを介して圧
   力封止の容器２１に連結されており、容器２１
   は、閉鎖タンク１中の蒸気室２０から出たガス
   圧／蒸気圧が測定ピストン９の下側面２６に達す
   るようにシリンダー８と測定ピストン９と負荷測
   定装置１０とから構成される測定装置を包囲して
   いることを特徴とする、装置。 ７ 圧力調整導管２３，２３′と分離部材を有す
   る分離室２５とから成る圧力伝達装置が調節器２
   ８を有し、この調節器を介して圧力封止の容器２
   １が封止ガス源である窒素びん２７と連結してい
   て、更に液体を重ねる蒸気室２０、圧力調整導管
   ２３に、信号導管３２を有する変換器３１を有
   し、信号導管は圧力比例信号を封止ガス用の調節
   器２８に伝達し、調節器が封止ガス圧力を信号に
   従つて、閉鎖タンク１、蒸気室２０内の圧力の強
   さと同じ圧力に合わせるように構成した、特許請
   求の範囲６に記載の装置。 ８ 圧力調整導管２３，２３′は自由に延伸可能
   の金属蛇腹２４の形の分離部材を有する分離室２
   ５によつて閉鎖されており、金属蛇腹は弾性中間
   部材として圧力を分離し、金属蛇腹２４は電気式
   の変換器３１と共に作用し、この変換器から位置
   比例信号が信号導管３２を介して調節器２８に伝
   達され、この調節器は封止ガスの圧力を調整し
   て、金属蛇腹２４に圧力の平衡が働き、金属蛇腹
   は対応する中性位置にとどまるように構成した、
   特許請求の範囲６に記載の装置。