JPS58219416A - カルマン渦流量計 - Google Patents

カルマン渦流量計

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JPS58219416A
JPS58219416A JP57102676A JP10267682A JPS58219416A JP S58219416 A JPS58219416 A JP S58219416A JP 57102676 A JP57102676 A JP 57102676A JP 10267682 A JP10267682 A JP 10267682A JP S58219416 A JPS58219416 A JP S58219416A
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JP
Japan
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span band
vortex
span
vibration
vibrator
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JP57102676A
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JPS6220489B2 (ja
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Noriomi Miyoshi
紀臣 三好
Michihiko Tsuruoka
鶴岡 亨彦
Mutsumi Nanun
睦 南雲
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/46Details, component parts or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus covered by groups F02M69/02 - F02M69/44
    • F02M69/48Arrangement of air sensors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F02D41/185Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow using a vortex flow sensor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/20Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
    • G01F1/32Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
    • G01F1/3209Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters using Karman vortices
    • G01F1/3218Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters using Karman vortices bluff body design
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    • G01F1/32Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
    • G01F1/325Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl
    • G01F1/3259Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl for detecting fluid pressure oscillations

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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】 この発明は流体の流れの中に挿入された柱状物体の下流
側の側面に発生するカルマン渦列の振動周波数を検出し
て流体の流速または流量を測定するカルマン渦流量計(
流速針)に関する。
一般に、この種の流量計において、柱状物体の下流に発
生するカルマン渦列は低流速域では非常に弱くなり、そ
のため、渦の検出には高感度の検出器が必要である。感
度の高い熱線や超音波を用いる方法は、いずれも微少な
アナログ信号を電気的に増幅するので、検出器および検
出回路の温度特性や安定度が計測精度や計測範囲に及ぼ
す影響が大きい。すなわち、この種低流量域の渦の検出
のために用いられる検出器は、これらの影響を受けに<
<、かつ高感度なものが要求される。
この種のカルマン渦流量計として、本件出願人は次のよ
うなものを提案(特願昭56−179071)した。
すなわち、第1図はこの流量計全体構成図、第2図は第
1図の渦発生体のA−A断面図、第3図は渦検出部を流
体の流れ方向から見た断面拡大図、第4図は振動子の平
面図、第5図は渦検出部の側断直図である。
第1図において、1は管路、2はカルマン渦を発生させ
るための1対の渦発生体、3は渦検出部である。渦発生
体2は第2図に示されるように、一対の二等辺三角形の
上流柱状体4と、等脚台形の下流柱状体5とより構成さ
れており、この二つの柱状体4と5は一定間隔6を隔て
て流れに垂直に挿入されている。7a 、7bは下流柱
状体5の軸方向端部近傍の両側面に設けたスリットで、
発生した渦の圧力変化を導くためのものである。第4図
において、8は厚さ20μ前後の薄い金属でできた振動
子で、渦の圧力が作用する振動板9と、この振動板9を
その重心を含む線対称な軸上で保持して、ねじり振動を
行なわせるための一対のスパンバンド10aおよび10
bと、このスパンバンドの固定端となる枠部11とをほ
ぼ一定厚さの一枚の金属板から一体に成形して造られて
おり、振動板9はその中心軸に対して質量の平衡が保た
れている。また、スパンバンド10aおよび10bのデ
ィメンジョンで定まるねじりバネ定数は、渦の微少な圧
力変化に対しても十分な角度だけ振動板9が変位するよ
う極力低くシ、かつその共振周波数もできるだけ小さく
設計される。なお、lla。
□ 11bは打ち抜き部である。第3図において、12はこ
の振動子8を収納する/Nウジングで、下部プレート1
3と上部プレート14とより構成されている。この下部
プレート13と上部プレート14には、振動子8の形状
に対応したほぼ同一形状の凹溝が対向して設けられてお
り、渦発生体2のフランジ15の上に下部プレート13
、振動子8、および上部プレート14を順次積層するこ
とにより振動子8が保持されるとともに、振動室16と
スパンバンドの収納室17aおよび17bが形成される
。振動室16は、振動子8の振動板9によって上(26
)、下(19a、19b)二つの部屋ζこほぼ二等分さ
れ、更に振動板9と下部プレート13とで形成される部
屋は、下部プレート13の振動板9の回転軸に対向した
位置に設けられた突起181こよって、部屋19aと1
9bとに二等分されており、部屋19aおよび19bは
それぞれ孔20aおよび20bを介して、渦発生体2の
スリット7a、7bjこ連通している。この突起18は
部屋19a、19b間の流体の流通を防止して、スリン
)7aまたは7bからの渦の圧力変化を損失なく振動板
9へ伝えることを目的とするもので、この突起18と振
動板9との隙間は、振動板9のねじり振動を阻害しない
範囲で極力小さく、例えばo、 i〜0.211a程度
とすることが望ましい。また、同様な目的から、振動板
9の周縁と振動室16との隙間も同程度の値ζこするこ
とが望ましい。第5図において、21はスパンバンド1
0aおよび10bに張力を加えるための調整ネジで、ス
パンバンド10bの中心軸上に設けられており、該調整
ネジ21によりスパンバンド10bの周縁の固定部と、
下部プレート13に設けた突起22との間を押圧して張
力を加え、この張力によって振動子8のたわみ振動を防
止するものである。第3図に示されるように、23は振
動子8の角度変位を検出するための反射型の光ファイバ
ーで、往復二つの光路24および25を有し、各光軸を
振動子8の振動板9の上面にほぼ垂直に対向させて、部
屋26の壁面に開口している。すなわち、この光学系は
部屋26内ζこ全て設けられており、これによって直接
流体と接触することが防止される。また、この光ファイ
バーの他端には、発光素子27および受光素子28が設
けられる。なお、29はこの発光 5− および受光素子27および28、受光素子の出力信号の
増幅および整形回路(図示せず)等から成る検出回路部
である。
次に動作を説明する。
例えば、第2図において渦発生体2の上側(スリット7
b側)に渦30が生じると、スリット7bの付近の圧力
は反対側のスリン)7aの付近よりも低下するので、こ
のスリン)7bに連通した部屋19bの圧力も反対側の
スリン)7aに連通した部屋teaの圧力よりも低くな
る。ここで、例えば第3図を参照して振動板9の回転軸
の回りの力の平衡を考えると、振動板9の上面に加わる
圧力はその全面でほぼ一定であり、振動板9の下面に加
わる圧力は、この場合は部屋19bの方が部屋19mよ
りも低くなっているので、結局、振動板9には部屋19
mと部屋19bとの圧力差に対応した時計方向のモーメ
ントが作用し、これによって振動板9が時計方向に回転
するが、この回転は振動室16の底面と上天とにより、
その振幅が規制される。次いで、渦発生体の反対側に渦
かで6− きると、今度は部屋19aの圧力が部屋19bの圧力よ
りも低下するので、振動板9は反時計方向に変位するが
、この場合も上記と同様に、振動室16の底面と上面と
によってその振幅が規制される。すなわち、振動子8は
一対の渦の発生に伴なって一往復のねじり振動を行なう
が、その振幅は振動室16の壁面で規制されるため、渦
の圧力が変化してもほぼ一定振幅に保たれることになる
ここで、振動板9はその回転中心軸の回りにほぼ質量の
平衡が保たれているので、外部振動による慣性力は回転
軸の回りでは打ち消され、したがってねじり振動を生じ
ることはない。また、スパンバンド10aおよび10b
には常時張力を加えているので、振動子8は垂直方向の
外部振動に対しても殆んど追随せず、この点からも外部
振動の影響を無くすことが可能となる。なお、このよう
にスパンバンドに張力を加えても、そのねじりバネ定数
には殆んど影響を与えないので、したがって、渦の検出
感度を低下させることなく耐振性を向上できる効果があ
る。
ところが、本発明者等が種々の実験および研究を重ねた
結果、この流量計は、第5図に示すように、調整ねじ2
1によってスパンバンド1obに張力を加えているので
、振動子8とハウジング12(つまり下部プレート13
および上部プレート14)の材質が異なる場合、その熱
膨張率の違いから熱によってスパンバンド10a、10
bの張力が大きく変化し、また、振動子8とハウジング
12の材質が同一な場合においても過渡的な熱変化に対
しては振動子8とハウジング12の間に温度差が生じて
スパンバンドの張力が大きく変化して耐振性の低下やス
パンバンドの破損を生じてしまうことが判明した。
本発明、温度変化が生じても振動板のスパンバンドの張
力が常に一定となるようなカルマン渦流量計を提供する
ことを目的とする。
このような月俸は、本発明によれば、スパンバンド支持
部材の固定端とそのスパンバンドを収納する収納室(こ
設けられたスパンバンドの支点との間に存在するスパン
バンド部分を、バネ定数の小さなバネ部材で押圧するこ
とによって達成される。
次に、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
第6図は本発明の一実施例の側断面図、第7図はその要
部の側断面拡大図である。第6図および第7図において
、第1図ないし第5図における部分と同一機能を有する
部分には同一番号を付してその説明を省略する。
第6図および第7図において、30はスパンバンド10
aおよび1obiこ張力を加えるための張力付加機構で
、31は圧縮スプリング、32はキャップ、33はスパ
ンバンド10bを押す軽い樹脂製の押圧子で有底円筒体
状に形成されている。
この抑圧子33はスプリング圧縮時に回転しないように
その底部に設けられた短形突出部35が上部プレート1
4に設けた短形のガイド穴34で案内されており、スパ
ンバンド10bの中心軸上でスパンバンド10bの周縁
の固定部と下部プレート13に設けた突起22との間を
押圧して張力を加え、このようにしてこの張力によって
振動子89− のたわみ振動が防止される。なお、スプリング31は押
圧子33の筒体内に収容され、キャップ321こよって
抜は落ちを防がれている。
しかして、」;記の如く、第6図において、渦発生体2
の両側面に渦が交互に生じると、スリット7a 、7b
(図示せず)の間に生じる圧力差1こよって振動板9が
、渦が発生した側の引かれる方向へ回転し、結局、一対
の渦の発生に伴って1往復の振動が得られる。この振動
変化を光ファイバ23、発光素子27、受光素子28か
らなる光学的変位検出手段により検出し、検出回路部2
9で波形整形して渦周波数に対応したパルス出力を得る
ところで、急激な温度変化があると、振動子8とハウジ
ング12(つまり上部プレート14.下部プレー)13
)との間に過渡的に温度差が生じるので、これらの材質
を同じにしても熱膨張差によってス ングンドの長さが
変化する。しかしながら、本発明においては、上述の如
くスパンバンドは予めたわみを持たせた状態でバネ定数
の小さい圧縮スプリング31によって張力を加えである
10− ので、この熱膨張による長さの変動を吸収でき、かつ張
力がほぼ一定に保たれるので、スパンバンドを破損した
り、外部の振動による耐振性が低下することはない。
以上に説明したように、この発明によれば、振動子のス
パンバンドをバネ番こよって押圧するように構成したた
め、スパンバンドの張力は温度変化によって変わらず常
に一定となり、その結果温度によって耐振性の低下やス
パンバンドの破損を生じることがないという利点が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本件出願人によって提案された流量計の全体構
成図、第2図は第1図の渦発生体のA−入断面図、第3
図は渦検出部を流体の流れ方向から見た断面拡大図、第
4図は振動子を示す平面図、第5図は渦検出部の側断面
図、第6図は本発明の一実施例の側断面図、第7図はそ
の要部の側断面拡大図である。 1・・管路、2・・渦発生体、3・・渦検出部、8・・
・振動子、9・・振動板、10a、10b・・・スパン
バンド、11・・・枠部、lla、llb・・・打ち抜
き部、12・・・ハウジング、13・・・下部プレート
、14・・・上部プレート、15・・7ランジ、16・
・・振動室、17a 、17b・・・スパンバンド収納
室、19a。 19 b 、 26−・部屋、18 、22 ・・・突
起、20a。 20b・・・孔、21・・・ネジ、23・・・光ファイ
バー、24.25・・・光路、27・・・発光素子、2
8・・・受光素子、29・・・検出回路部、30・・・
張力付加機構、31・・・圧縮スプリング、32・・・
キャップ、33・・・押圧子。 托埋人弁理士 山 口   息 才1 閏 穴 オd図 才5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)流体の流れの中に挿入されるカルマン渦発生体の両
    側面近傍に交互に生じる圧力変動を受けて振動する振動
    部材をその重心を含む回転軸に対して質量平衡となるよ
    うにスパンバンドで保持し、このスパンバンドを支持す
    る部材の固定端とそのスパンバンドを収納する収納室に
    設けられたスパンバンドの支点との間1こ存在するスパ
    ンバンド部分を、バネ定数の小さなバネ部材で押圧する
    ことを特徴とするカルマン渦流量計。
JP57102676A 1981-11-10 1982-06-15 カルマン渦流量計 Granted JPS58219416A (ja)

Priority Applications (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57102676A JPS58219416A (ja) 1982-06-15 1982-06-15 カルマン渦流量計
US06/439,900 US4584883A (en) 1981-11-10 1982-11-08 Karman vortex flowmeter
GB08502843A GB2159946B (en) 1981-11-10 1982-11-10 Karmen vortex flowmeters
GB08232154A GB2112938B (en) 1981-11-10 1982-11-10 Karman vortex flowmeters
DE19823241988 DE3241988A1 (de) 1981-11-10 1982-11-10 Durchflussmesser mit karman'scher wirbelstrasse
GB08502845A GB2160314B (en) 1981-11-10 1985-02-05 Karman vortex flowmeters
GB08502849A GB2160318B (en) 1981-11-10 1985-02-05 Karman vortex flowmeters
GB08502846A GB2160315B (en) 1981-11-10 1985-02-05 Karman vortex flowmeters
GB08502847A GB2160316B (en) 1981-11-10 1985-02-05 Karman vortex flowmeters
GB08502844A GB2160313B (en) 1981-11-10 1985-02-05 Karman vortex flowmeters
GB08502848A GB2160317B (en) 1981-11-10 1985-02-05 Karman vortex flowmeters
US06/823,998 US4648280A (en) 1981-11-10 1986-01-29 Karman vortex flowmeter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57102676A JPS58219416A (ja) 1982-06-15 1982-06-15 カルマン渦流量計

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58219416A true JPS58219416A (ja) 1983-12-20
JPS6220489B2 JPS6220489B2 (ja) 1987-05-07

Family

ID=14333830

Family Applications (1)

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JP (1) JPS58219416A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6199017U (ja) * 1984-12-05 1986-06-25

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6199017U (ja) * 1984-12-05 1986-06-25

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JPS6220489B2 (ja) 1987-05-07

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