JPS635687B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS635687B2
JPS635687B2 JP57218536A JP21853682A JPS635687B2 JP S635687 B2 JPS635687 B2 JP S635687B2 JP 57218536 A JP57218536 A JP 57218536A JP 21853682 A JP21853682 A JP 21853682A JP S635687 B2 JPS635687 B2 JP S635687B2
Authority
JP
Japan
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bluff
vortex
bistable
diaphragm
displacement
Prior art date
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Expired
Application number
JP57218536A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS58160814A (ja
Inventor
Kei Nuudosen Jeimuzu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Babcock and Wilcox Co
Original Assignee
Babcock and Wilcox Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Babcock and Wilcox Co filed Critical Babcock and Wilcox Co
Publication of JPS58160814A publication Critical patent/JPS58160814A/ja
Publication of JPS635687B2 publication Critical patent/JPS635687B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • 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
    • G01F1/325Means 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
    • G01F1/3266Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl for detecting fluid pressure oscillations by sensing mechanical vibrations

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野と背景 本発明は、一般に、流量測定および流量計に関
し、特に、渦離脱型流量測定のための新規な有用
な方法に関する。
渦離脱型流量測定は、流体流れの経路内に配置
されたブラフ物体(流れに対する先行端が平らで
幅広になつている物体)またはストラツトと称さ
れる障害物から発生し、離脱する渦を基準として
測定を行うものである。流体の流れがブラフ物体
に接触すると、流れの表面層がブラフ物体の両側
から分離し、渦となる。この渦の離脱は、ブラフ
物体の両側に交互に生じる。渦の発生頻度は、ブ
ラフ物体に対して流れる流体の流速に比例する。
周知の渦離脱装置においては、渦の離脱によつ
て惹起される圧力差をいろいろな単安定のアナロ
グ素子によつて検出するようになされている。そ
のような素子の例としては、圧力差に比例して撓
みまたは偏向するダイヤフラムを用いるものがあ
る。あるいは、圧力差(圧力降下)によつて生じ
るブラフ物体自体または副物体の撓みまたは偏
向、あるいは圧力差によつて誘起される流体の流
れを検出する場合もある。しかし、このような検
出手段の1つの欠点は、渦発生の頻度が流量だけ
ではなく、圧力差パルスの大きさにも比例するこ
とである。従つて、低い流量においてはアナログ
検出器の出力は低過ぎて測定することができない
場合がある。
発明の概要 本発明によれば、双安定の機械的素子を用いて
渦の発生離脱を検出する。更に、この素子は、双
安定のダイヤフラムまたは双安定の検出器を作動
させるダイヤフラムであることが好ましく、非常
に小さい入力に対しても比較的大きな変位量でも
つて応動するようにするために遷移範囲内で動作
するように拘束する。
かくして、本発明によれば、渦離脱型流量計に
おいて、双安定素子と、該双安定素子を、その2
つの安定状態の間の遷移範囲内で渦の離脱に応答
して動くように拘束するための拘束手段と、双安
定素子の撓みまたは変位量を測定するための測定
手段とから成ることを特徴とする流量計が提供さ
れる。
本発明は、また、流量測定に当つて渦の離脱を
検出する方法において、双安定素子を遷移領域内
で動作させるように拘束し、双安定素子の撓みを
測定することから成る検出方法を提供する。
本発明の上記およびその他の目的ならびに利点
は、以下に添付面を参照して記述する実施例の説
明から一層明らかになろう。
実施例の説明 添付図を参照すると、第1図には流体導管14
内に配置された、上流端から下流端に向つてテー
パした形状を有するブラフ物体10が示されてい
る。流体が矢印12で示される方向にブラフ物体
10の上流端から下流端へ流れるにつれて、渦1
6がブラフ物体10の両側に生じ、両側から交互
に離脱する。
本発明によれば、このブラフ物体10に、例え
ばダイヤフラムのような双安定の素子18を装着
し、この双安定素子をその2つの安定状態の間の
遷移領域内において動作するように拘束しそし
て、双安定素子18の運動がトラスジユーサ20
により監視される。構造上は、そのような拘束
は、例えば双安定素子18をレーザー溶接、電子
ビーム溶接、テイグ(TIG)溶接などの周知の溶
接法によつてブラフ物体に付設し、双安定素子が
ブラフ物体の両側の間にシールを形成するように
構成することによつて設定することができる。後
に説明が行なわれるように、双安定素子の動作を
遷移領域に拘束するために双安定素子に隣接させ
て構造物支持部材3も付設する。流体導管14か
ら電気信号を導出する手段として、例えばグラス
シール・プロダクツ・インコーポレーテツド社か
ら販売されている、ガラスでシールされた導電体
1(部品No.TE120/20FBBE)をブラフ物体内に
配設する。電気信号は、変位トランスジユーサ8
内に生じさせる。トランスジユーサ8は、例えば
BLHエレクトロニクス・コーポレーシヨンによ
つて製造されている第4図に例示したような歪ゲ
ージ(部品No.FAES4−44−35SX)、または圧電
クリスタル、磁気近接検出器、キヤパシタンス変
位検出器、あるいは双安定素子の運動を検出する
ように双安定素子またはその拘束支持部材に取付
けたLVDT型検出器であつてよい。
変位トランスジユーサ8は、不活性流体(例え
ばダウコーニング200)を満たされ、例えばリ
ー・カンパニ製のプラグ7(部品No.
PLGA1250020)で密封された空洞6内に封入し、
低ばね率で、高容積キヤパシタンスのダイヤフラ
ム5と検出用ダイヤフラム18との間に配置する
ことができる。あるいは、変位トランスジユーサ
8は、ある種の非剛性の封入剤(例えばG.E.のシ
リコーンゴム系接着封止剤RTV126)でカムセル
封入することもできる。あるいは、また、トラン
スジユーサには、めつき、クラツドまたは溶接に
よりブラフ物体10と同様な組成の金属コーチン
グを蒸着または被覆してもよい。これらの手段
は、いずれも、導管14内を流れるプロセス流体
からトランスジユーサを保護するためのものであ
る。
この渦検出組立体は、別個の外被体内に組立
て、それをブラフ物体内に挿入するか、あるいは
溶接や、締着具などによりブラフ物体に結合する
ことができる。
ダイヤフラム18はその2つの安定位置の間の
遷移領域においてのみ動作するように拘束(制
限)されているので、極めて小さな圧力差であつ
ても、ダイヤフラムに大きな撓み(変位)を生じ
させるのに必要な力を創生することができる。な
ぜなら、第3図に最も良好に図示されているよう
に、遷移領域の中央位置においてはどちらかの方
向への極く僅かな力であつても、双安定ダイヤフ
ラムをその2つの安定状態のうちのどちらか一方
の方に向つて移動させるからである。しかも、そ
の変位の量は、入力される力の大きさに厳密に左
右されることがない。この双安定検出器18の大
きな撓みは、BHLエレクトロニクス・コーポレ
ーシヨン製のFAES4−44−35SX型歪ゲージのよ
うな変位トランスジユーサを用いて容易に測定す
ることができる。このダイヤフラム型歪ゲージ
は、その変位によつてダイヤフラムに惹起される
歪に比例して抵抗値を変える。
その変位量を電気信号に変換させて直接的な周
波数出力として使用してもよく、あるいは信号調
整器へ入力させるようにしてもよい。変位量を電
気信号に変換するための回路は周知である。例え
ば、横河電機製作所発行の説明書には、渦式流量
測定に関連した電流制御および信号調整のための
電気配線図が示されている。
本発明の構成は、流量に応じて変化する検出パ
ルスの大きさの変動を小さくするとともに、流量
計を従来可能であつたよりはるかに低い流量にお
いても使用することを可能にする。
第3図は、縦軸に入力される力をとり、本発明
に従つて拘束された双安定ダイヤフラム検出素子
の変位量を横軸にとつた力対変位量のグラフであ
る。いわゆる遷移領域においては、ばね率(力/
変位量)は、その素子の遷移即ち「油缶」領域で
の変位量に比例して減少する。これは、油缶の底
壁を一方に押込んで放すと、底壁が自動的に反対
方向に弾性的に戻る動作に類比させて説明するこ
とができる。本発明の双安定検出器18は、その
変位範囲を制御するか、あるいは検出器を「油
缶」領域に維持する外部復元力を設けることによ
つて遷移領域内で動作するように拘束する。検出
器は、遷移領域内で動作する場合は、非常に小さ
い入力に対しても比較的大きい変位量でもつて反
応する。従つて、双安定ダイヤフラム、または双
安定検出器を作動させるダイヤフラムは、流体流
れ内に置かれたブラフ物体の周りに生じる渦によ
つて惹起される圧力差を検出することができる。
双安定検出器の変位量を制限するために外部復
元力を用いることができ、それによつて検出器の
遷移領域での作動を保証する。そのような復元力
は、検出器に機械的に連結したばねによつて、あ
るいは、双安定検出ダイヤフラム18に液圧的に
連結した適当なばね率のダイヤフラム5によつて
付与するようにすることができる。
双安定素子は、渦発生の頻度に対応する頻度で
状態が交互に変化し、それによつて低い信号レベ
ルでの入力信号を増幅するので、作動可能範囲を
従来のものより低い流量にまで拡大することがで
きる。また、入力信号レベルがいろいろに異る場
合でも、出力は比較的一定の大きさに維持され
る。
ダイヤフラムとして適当な部材は、例えばステ
ンレス鋼またはニツケル合金で構成することがで
き、1/4〜1in(6.35〜25.4mm)の範囲の直径および
0.001in(0.0254mm)の厚さを有し、0.0001in
(0.00254mm)の変位を生じる部材とすることがで
きる。
この方式を用いた場合、パイプの直径Dを基準
としてブラフ物体の寸法を第4〜6図に例示した
ような寸法とすることができる。ただし、この寸
法は、製造技術の能力によつて制限されるもので
あり、約0.5in(12.7mm)または1in(25.4mm)から
8.0in(203.2mm)または12.0in(304.8mm)のパイプ
直径から得られるものとし、流体の速度は、
1ft/sec(0.3048m/秒)以下、あるいはおそらく
0.1ft/sec(0.0304m/秒)から最高33ft/sec
(10.0584m/秒)の範囲まで測定することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は流体導管内に配置されたブラフ物体の
概略図、第2図はダイヤフラムのいろいろな状態
を示す撓み図、第3図は、第2図のダイヤフラム
が安定状態AおよびBならびに状態AとBの間の
遷移領域にあるときの該ダイヤフラムの負荷を示
す力対変位量のグラフ、第4図は本発明のブラフ
物体の下流端から観た一部除去の端面図、第5図
は第4図のブラフ物体の−線に依る断面図、
第6図は第4図のブラフ物体の底面図である。 10:ブラフ物体、14:導管、16:渦、1
8:双安定素子(ダイヤフラム)、3:支持部材、
8:変位トランスジユーサ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 流体流れ内に配置されるブラフ物体を有する
    型式の渦離脱型流量計において、前記ブラフ物体
    に連結された二つの安定状態を有するダイヤフラ
    ムから構成される双安定素子と、該双安定素子を
    前記ブラフ物体の周りに発生する渦に応答して前
    記二つの安定状態の間にある遷移領域内において
    変位するように前記双安定素子に外部復元力を与
    えて拘束するための拘束手段と、該素子の変位量
    を測定するための測定手段とから成る検出器。 2 ブラフ物体を使用する渦離脱型流量測定に当
    つて渦発生流れを検出する方法において、ブラフ
    物体に連結された二つの安定状態を有するダイヤ
    フラムから構成される双安定素子を前記ブラフ物
    体の周りに発生する渦に応答して前記二つの安定
    状態の間にある遷移領域内で変位させるように拘
    束し、該素子の変位量を測定することから成る検
    出方法。
JP57218536A 1981-12-15 1982-12-15 渦離脱型流量測定 Granted JPS58160814A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/331,057 US4453416A (en) 1981-12-15 1981-12-15 Vortex shedding flow measurement
US331057 1981-12-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58160814A JPS58160814A (ja) 1983-09-24
JPS635687B2 true JPS635687B2 (ja) 1988-02-04

Family

ID=23292452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57218536A Granted JPS58160814A (ja) 1981-12-15 1982-12-15 渦離脱型流量測定

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US (1) US4453416A (ja)
JP (1) JPS58160814A (ja)
CA (1) CA1186916A (ja)

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Also Published As

Publication number Publication date
US4453416A (en) 1984-06-12
CA1186916A (en) 1985-05-14
JPS58160814A (ja) 1983-09-24

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