JPS58202831A - 化学的処理装置 - 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】 本発明は、例えば化学プラント内の流体の振動を巾を測
定する超音波式の方法に係る。

このような目的に対し液体の場合に利用できる技術とし
ては、超音波ビームを反対する液体／支体界面の位衝を
伝搬時間測定忙よって決定することが含まれる。この技
術はしばしば利用されるが、界面が膳激な動きやう泡の
形成によって乱ねるｈ合には正確な結果が得られないし
、又、まっすぐでない・ぐイブ内で液位が振動するよう
な場合には利用できない。又、例えば、ＧＢ％”ｆ第１
！０１６３６号に開示されたように、超音坂技術によっ
て流体の波速を測定する装置も知られている。

本発明の目的は、流体界面の状態によって作動に影響が
及ばないようにして流体の檄動キ巾を神１定することの
できる装置を提供することである。

本発明によれは、振剛性流体が症６れる方回に対して離
間された第１トランスヅユーサ及び早ニドランスジュー
サを備え、各トランスジューサは光体を通して圧力波′
・ヤルスを送信及び受信するようにされ、更に、上記の
トランスジューサを作動させるように上部？のトランス
ジューサに接続された手段と、上部Ｓのトランスジュー
サによって受信さ虹た干力波・ぐルスを検出する手段と
、検出された、パルスから前体の流速を測定しそしてこ
の速ザヶ弗わす信号を発生する手段と、流体の振動振巾
を７１１１一定するように上Ｆの速窄信号を時間で積分
する手段とを備えた流体の抛岬振巾の阻１定装置が提供
さ穀る。

以下、添付図面を８＃＠して本発明の詳細な説明する。

振動を受ける帽体の速度の変什をＦ１ｖｆ間に対して示
したグラフである第７図について説明する。流体は時間
ｔ４．ｔ２及びｔ３　　において−間約に！止する。流
体は時間ｔ、とｔ２との間に正で示された一方の方向に
移動し、時間ｔ２　　に正の最大変位に羞し、時間ｔ２
とｔ３との間にｐの方向−移動し、時間ｔ３　　におい
て負の最大変位に達する。流、体が正の方向に輯動する
全距融は時間ｔ、とｔ２との間にある速度曲［株］と時
間軸との間の面ｍＡに等しく、そして流体が弁の方向に
移動する全距離は時間ｔ２とｔ５　　との間にある速度
曲線と時間制との間の面積Ｂに等しい。流体が一定の振
巾で複動する場合には、面積Ａが数値的に面積Ｂに等し
くなり、一方、振巾が増大する場合には、面積Ｂが面枦
Ａより数値的に大きくなる。この間係を数式で表わすと
、時間ｔにおける流体の速度がＶに答しい場合には、流
体が進む距離Ｓが一般に次式で表わされるＯ ３＝／Ｖｄｔ 従って、流体の速＃（即ち、流れの速さと向き）を測定
する手段が設けられた場合には、振動流体が振動の一端
位置と細端位置との間に進む全距離は、速度の符号が変
わる瞬間とその次に変わる瞬間との間の速度を積分する
ことによって測ｉ定される。この距」はここでは流体の
１全変位”と桃し、正弦波撮動の場合には振巾のコ倍に
等しい。

本発明による装置が設置された構成体を示す第一図を説
明すれば、パルス式分離柱１０は混合タンク１２を備え
、この７斤合タンク１２は垂直方向に延びている分声紬
用の秒賂１６にス…じている上部ボート１４と、交差枝
路２０を経て垂直方向に延ヒタパルス枝路２２（その直
径は分離用枝路１６のＷ径より相半に小さい）及び導入
・４イブ２４に１山じている下ＮＵ、ｊ？−）１８とを
有している。ノクルス式枝賂２２の上端は、二方弁２６
を続て、空気管路２８及び空り管路３０に連通しており
、空り管路２８は圧縮空憫沙（図示せず）に接続されそ
して９勿９貼３０は大り圧に雄侍されている。混合タン
ク１２の底￥「には放出パイプ３２が接続されている。

分離用の枝路１６には導入パイプ３４か接続され、分離
用枝路１６の更に上部は放ａ：ｉパイプ３６が接続され
ている。

パルス式分離柱１０の使用に除し、水傅液４０が導入パ
イｆ３４を紀て分離ｍｓ路１６へ圧送され、混合タンク
１２へ流れ落ち、そして放出パイプ３２つ・ら流れ出る
。同時に、低θ参朋のポさ液体４２か導入パイｆ２４を
軽て混合タンク１２へ圧＝チされ、放出ノソイデ３６を
経て分鹸用孜路１６から流れ出る。

二方弁２６により、パルス枝路２２の液体４２は高子空
気のパルスを受けて、パルス枝路２２の演体４２のレベ
ルは端位憧５０と５２との間で振動するようにされ、こ
れにより、混合タン、り１２内の水溶′＃４０と溶媒液
体４２との界面４１が乱れるようにされると共に、分離
用枝路１６内の液体４２が完全にかき乱される。

流体４２の全変位りは不発明による＠雪によって監伊さ
れ、この装着はパルス仮路２２の壁に取り付けられたコ
つの超音波トランスジューサ６゜及び６２と、第３図に
詳細に示された中薄回路６４とを伺えており、この電子
回路について以下に説明する。

電子回路６４は流量針目ＷＪ：６５’ｉ備え、この回路
はλつの出力を首していて、その一方の出力６６は周波
数ｆが液体の速度Ｖに比例するような一連のノぐルスな
発し、弛方の出力６８は液体４２の流れる方向を指示す
る。出力６６はカウンタ７０に接げされそして出力６８
は所れ方面の変化を検出する符号鴬イ（検出器７２に柵
桟される。符号悴イｒ　＝出１７２からの出力償妥はカ
ウンタ７０を川（徘′するのに用いられ、カウンタ７０
はマイクロプロセッサ７４に接紐されており、流れ方向
の符号か弯わると、カウンタ７０はこｒが文けたノクル
スの全数Ｐを表わす信芸をマイクロプロセッサ７４へ梁
り、カウンタ７０はゼロにリセットされろ。従ってマイ
クロゾロでツサ７４が受ける信号は、扉体４２の揖重ｎ
の次々の半サイクル中に流量計目早６５の出力６６から
送られたノクルスの何Ｐを表わ丁。マイクロプロセッサ
７４は所定供の半サイクルにわたってこのようなノクル
スの平均イ１カ数を計質し、そしてこの平均個叙から、
幼体４２の仝弯位りの平均イ肉を計鏝し、このｆ＋ｉが
表示手段７６によって表示される。剪いは又、マイクロ
グ口でツサ７４は、全変位りの半分である振動去巾を計
貢するように忰成さｒてもよい。この場合、１１１゜ 表示手段７６は振巾の値を表示する。

王妃したように、パルス円ｅ牧ｆは液体の速度Ｖに比伺
：し、１ｌｌｉち定委７をＫとすれは、ｆ＝Ｋｖ　　で
あり、且つ灼い時−△ｔにおいて、カウンタが受けたパ
ルスの数が式ｆｘ△ｔで表されるので、振動の半サイク
ル中に受けたパルスの数ｐは全変位Ｏに正比例すること
になり、 Ｐ＝Σ／ｘ△ｔ＝Σにｖｘ△、ｔ：にΣＶ△ｔ＝にＤと
なる。

ここで、Ｄ＝Ｐ÷にであり、従って全変位りはノクルス
の全４ｆｐ赦Ｐから容易に計重さね、そして上妃したよ
うに、振ｐの桓巾は全変位りの半分に等しくなる。

繍情針口路６５Ｉ・よ適当な設芦１のものでよ＜、ｌｌ
ｌ喰１にはその７つの股引が示されており、英国脣許第
１３０ｇ、／、、３６号に史にｑ七にβ９明されている
。超音汲トランスノユーサ６０）１１び６２は、妨体流
の炉間を清１足すべき方向に沿って圧力γヅノ七ルスを
液体中に送信するように＃９配置される。

一方の送信方向に対して第９図の仲！路の作歌モードを
説明するめが゛、、、便利であり、その反対の方向も同
材・である。

マスターＱｋ＝Ｇ　１００　＆！”スタート”パルスタ
１１を貸主し、その周期は（Ｌ／Ｃ）よりも７０％ない
し２０％長いのが便利であり、ここでしはトランスソユ
−サ６０　、！＝　６２との間の枦離でありそしてＣは
液体中の音速である。′スタート”ｉ４ルスはトリが甲
畝ＴＸ１及びＴＸ２の各々に送られる。トランスジュー
サにおいて受信ノクルスと逆ａ　ノ＋ルスとがぶつかり
合うのを避けるために、トリが回路ＴＸ２へのパルスは
トリガ回ｐＴＸ１への／４’ルスに対して蒔背的にずら
されている。

マスターＧ振呂１００からのｉ’？ルスはトリガ回路Ｔ
ＸＩを作動可能にし、このトリガ回路は１圧制伝式の可
体周波数９枳器ＶＦＯＩ　　かも次のパルスが逆られた
際に駆動回路ＴＸＩをトリガする。又、トリガ回路ＴＸ
Ｉからの出力は÷Ｎカウンタ１０２をリセットする（但
し、Ｎは所定数である）。このようにして発生された超
音波／ｆルスはトランスジユーサ６０から液体中を錦て
トランスジューサ６２へ逆もれる。受信されたノ４ルス
は輌巾器１０４へ送うれ、この受信／Ｊパルス対しゼロ
父差檜出器１０５によって正確な時〜ｊ基蔗が確立され
る。

ゼロ交差検出器１０５からの出力はストローブ式スイッ
チ兼ｒ−ト１０６を経て論理／回路及び制＠／回路へ送
られる。論理７回路は、到着したパルスの到着時間ｔ、
を、発振器ＶＦＯＩ　　から第Ｎ番目の・ぐルスが発生
する時間と比較する。受信・やルスが第Ｎ番目のＶＦＯ
Ｉ　　＝ルスの前に生じたか後に生じたかに基いて、制
御７口路は発振基ＶＦＯＩへの制徊１雪圧をわずかに変
化させて、その周波数を各々増加又は減少させろ。何回
もの送信の後、第Ｎ番目のｖＦｏ１ノ々ルス（儒受信パ
ルスと時間的に一致する。発振器ＶＦＯＩ　　の周波数
がｆｖｌより１氏い場合忙は、 ｉ、＝ＮＸ酊 となる。

又、マスター発振器１００からの信号は、連帳回路１０
８及びストローブ回路１１０ｙ＜経てストローブ式スイ
ッチ兼ゲート１０６を制慴１する。遅延されたストロー
ブ信号は、受信パルスの到Ｉ着が予想されるおおよその
時間を除いて応答を斧止すると＃に、スイッチ兼ゲート
１０６を作動ｌさせて受信信号を飴埋／口路へ逆るよう
にする。流路中の障害物によりストローブ時間内に受信
゛ノぐルスが到達しない零合には、これが論理７回路に
よって内り讃され、ＶＦＯＩ　　制？ｉ！Ｉ電圧は変身
らねない。

トランス・クユーサ６２からの送信に対する作動はトラ
ンスジューサ６０と並列であるが、トランスジューサ６
０かもの受信信号はストローブ式スイッチ臀ｒ−）１０
６を経て論理２回路へ挾られる。従って、超音波受信ｉ
４ルスの到筆時Ｉをｔ２としそして発振器ＶＦＯ２の周
波数をｆｖ２とすれＯ工、４１１回もの送信の後、 ｔ２：　Ｎ　Ｘ７；丁 となる。

ＶＦＯＩ　ｏ／ｐ及びＶＦＯ２０／Ｐ　　と示された可
グ周波数発布器からの出力は差の論理回路１１２へ送ら
れる。加れの？には、周ｌｌ＆数ｆ＝（ｆｖ、〜ｆｖ２
）を示す差の出力により一迫の・やルスの形聾で指示さ
れ、そして流れの方向はｆｖ１〉ｆｖ２又はへ、〈ｆｖ
２を示す論理出力によって指示される。

流れの速変をＶとすれば、一つの到達時間ｔ１及びｔ２
　は各々上流での時間及び下部での時間に対し次式で表
わされる。

従って差の出力は次のような周波数のノヤルス茄となる
。

従ってこの周波数は液体の速変に正比例する。

それ故、比例定数には（２Ｎ／Ｌ）　　に等しい。

第２図の製蓋において、トランスジューサ６０゜６２か
らの超音波ビームがパルス枝路２２内の液体４２の流れ
方向に対して角度θをなす場合には、上記式のＶがｖｃ
ｏｓθに代えられる。

増巾器１０４からの受信パルスは監借され、そしてＰＸ
Ｉ　ｏ／ｐ及びＦＩＸ２０Ｐ　　で示されたように、故
障論理回路１１４へ送られ、この回腓はプリセットされ
た最小・ぐ−センテージ（典型的には２ｏ％）未満のパ
ルスしか受信しない場合に故障を指示し、読み出しを禁
止する。これは気泡のような一時的な障害％＋　ｆＪ′
−≠置の盟み出しに影自を与えないようにする。

流体の全変位を？ｆ４ｉｉ定する契着を振動する潜体に
ついて説明したが、この形式の装置は撫勤する勿体の全
変位の測定に用いることもでき、史に、パルス成分Ｖ柱
のパルス式枝路について説明したが、′　　渡体に振動
が生じるいかなる状！、９にも利用で大ることが他貿さ
れよう。

本発明の製置の特徴効果は、咎着が非雫襲的であり、例
えは化堂プラントに、変更の必早なく使用できることで
ある。

【図面の簡単な説明】

繊／１ヅは振動する流体柱の場合の時間に対する流速の
変化を表わすグラフ、 第、２図はｉ９ルス式分陣柱に設セされた不発明の一Φ
會の実施例を示すヅ：、 第３１ζ１は本発明の装色の実施１り１１の７部分を作
成するｔ′子（ロ）仲のブロック１￥・、そして第９図
は第３図のブロック回路図の７部分を詳細に示す図であ
る。 １０・・・・・・ノ４ルス式分離棒、　１２・・・・・
・混合タンク、　　１４・・・・・・上部ポート、　　
１６・・・・・・分離用の枝触、　　１８・・・・・・
下部ポート、　　２０・・・・・・交差枝路、　２２・
・・・・・パルス式枝路、　　２６・・・・・・二方弁
、２８．３０・・・・・・空惇ｗ路、　３２．３６・・
・・・・放出パイプ、　　３４・・・・・・導入パイプ
、　　４０・・・・・・水溶液、　４２・・・・・・溶
媒液体、　６０．６２・・・・・・超音波トランスジュ
ーサ、　　６４・・・・・・當気回ド、６５・・・・・
・流量計回路、　６６．６８・・・・・・出力、７０・
・・・・・カウンタ、　７２・・・・・・符号賞化検出
器、７４・・・・・・マイクロプロセッサ、　　７６・
・叩表示手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 前体の一動据蒔な測定する装置において、流体の速ｉｆ
   を測定しそしてこの速跨を表す信号を発生する手段６０
   ，６２．６５と、流体の偏動振幅を決定するように上記
   速朋信号を時間で積分する手段７４とを佛えたことを６
   勺とする装置。