JPS6410770B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流体を収容した管内で固有横振動が
励起され、この際、この振動の振動数が流体を充
填した管の単位長さの質量に影響を及ぼす流体の
密度に影響される型式の流体密度変換器に関する
ものである。なおこの型式の変換器は、従来から
知られており、例えば、英国特許第1158790号及
び同第1280997号明細書に記載されている。

本発明の目的は、ほぼ円形の断面を有する管を
具備するその構造が簡単で性能の良い流体密度変
換器（トランデユーサ）を提供することである。

この目的を達成するための本発明は、複数の節
決定手段の間に延在する管と、この管及びその中
の流体の曲げに関する固有横振動を励起しかつ振
動の振動数を表わす電気信号を発生するために前
記管に組合されている電気変換器機構とをそれぞ
れ具備する流体密度変換器において、前記管の各
端部が弾性の還状プレートによつて支持機構に支
持され、この還状プレートがその一方の周縁を前
記支持機構に結合されかつその他方の周縁を前記
管に結合され、これによつて、前記管を通る流体
の通過のためのこの管の各端部が、その軸心と直
交する方向にしつかりと支持されると共にその軸
心方向においてフレキシブルに支持されている流
体密度変換器に係るものである。このように構成
された本発明によれば、曲げに関する固有横振動
を行う管をその軸心方向においては支持機構に対
してフレキシブルに支持しているため、熱膨脹に
よつて管に大きな負荷が加わるのを防止すること
ができるにもかかわらず、上記管をその軸心と直
交する方向には支持機構に対してしつかりと支持
しているため、上記管及びその中の流体に曲げに
関する固有横振動を常に極めて確実に行わせるこ
とができる。

管は、基本振動数以外の高調波、たとえば第３
高調波で振動するのが好ましく、このことが、単
管式変換器において、結果の正確さと反復性とを
増大させるための最良の手段であることが判明し
た。

次に、本発明による流体密度計の一実施例を図
面につき説明する。

第１、第２および第３図に示すように、流体密
度メータの外側ハウジング２は、ねじで固着させ
たカバープレート４によつて通常閉鎖されてい
て、メータをインラインに結合するために溶着さ
れるフランジ片８を有している。支持用カラー１
０は、フランジ片８の内側部分に固着されてい
て、中央部を開口したスプリングプレート１２
が、ボルト１４によつて支持用カラー１０の内側
の端部に固定されている。振動管１６は、Ni−
Span−Ｃ（商標）で作られそして実質的に円形の
断面を有し、その端部付近に溶着した２個のター
ミナルプレートまたはフランジ２５を有してい
る。振動管１６は、ターミナルプレート２５およ
びベローフランジ１８を介してスプリングプレー
ト１２によつて支持されていて、ボルト２０はス
プリングプレート１２およびフランジ１８を貫通
してターミナルプレート２５内にまで延びてい
る。したがつて、管１６の端部は、横方向にしつ
かりと支持されていて、たとえば熱膨張を吸収す
るために管１６の端部の軸運動を可能にして、メ
ータをあらゆる方向に据付けることができるよう
に軸方向に充分に支持している。管１６の端部
は、ベローフランジ１８には接触しないように配
置され、そして完全な封止ができるように、Ｏリ
ング（図示せず）が、ベローフランジ１８とター
ミナルプレート２５との間に介在している。

第５図には、振動管１６がベローフランジ１８
との間に実質的なクリアランスをもつて設けられ
ている配置と、スプリングプレート１２をカラー
１０およびベローフランジ１８に固定させるため
のボルト１４および２０のそれぞれの位置とが示
されている。

本発明に係る別の構成では、スプリングプレー
ト１２はカラー１０に溶着され、またこのカラー
もまたターミナルフランジ８に溶着され、これに
よつて、Ｏリングがその他の封止手段を必要とし
ない封止構造とすることができる。この溶着構造
を可能にするためには、スプリングプレート１２
はある程度厚く、たとえば0.4mm位なければなら
ない。この場合、プレート１２の硬直さ（こわ
さ）を減少せるために、凹部１３を複数個その表
面に設けることもできる。

管１６の端部には、フレキシブルなベロー２２
が設けられていて、それぞれのベローフランジ１
８をこれと対応するフランジ片８に結合してい
る。互いに同軸に配置された筒状の端部ブロツク
または節決定集合体２４および２６は、振動管１
６の両端にしつかりと結合されている。各々のブ
ロツク２４，２６は管１６に溶着された１個のタ
ーミナルプレート２５および筒状スリーブ２７か
ら構成されている。それぞれの筒状スリーブ２７
は、プレート２５からお互いに近づく方向に延在
し、そして、管１６に沿つた中間部分に互いに間
隔を置いて隣接する端部を有している。筒状スリ
ーブ２７と実質的に同じ直径を有する短いフレキ
シブルカツプリング２８が、筒状スリーブ２７を
互いに結合して、振動管１６の周囲にガス密の筒
状チエンバー３６を形成している。このチエンバ
ーは製造に当つては空にされ、そして封止され
る。

英国特許第1280997号明細書に記載されている
ような第３高調波励起原理に基づいて作動する従
来のピツクアツプおよび駆動コイル配置は管１６
の固有横振動を励起するために使用される。この
配置には、振動管１６の軸に沿つて間隔を置いた
地点において節決定集合体２４および２６に螺合
させたピツクアツプコイル３０および駆動コイル
３２が含まれている。ピツクアツプコイル３０は
また振動管１６の振動数を表わす信号を提供する
のにも使用される。ピツクアツプコイル３０およ
び駆動コイル３２は、外側ハウジング２の外側に
固定させた出力ユニツト３４に結合されている。
ここに用いられている励起およびピツクアツプ機
構の特定の形は本発明の一部を形成するものでは
ない。

操作においては、その密度を測定すべき流体
は、振動管１６の一端から導入されそして他端よ
り取り出すようにして変換器を通過させられる。
振動管１６は、駆動コイル３２によつて固有横振
動の第３高調波励起状態にまで励起される。この
様態は、出力信号を発生する出力ユニツト３４を
介するピツクアツプコイル３０から駆動コイル３
２へのフイードバツクによつて維持される。

流体圧力が管１６の振動の固有振動数に及ぼす
効果は、横振動の方向に平行な短軸を有するわず
かにだ円形に振動管１６を作成することによつて
補償される。流体の圧力が増すと、振動管１６
は、円形でかつより硬直した断面を有するように
なり、このために固有振動数が上昇する傾向があ
る。これは、流体圧力の増加によつて増大した円
周の応力を補償し、振動管１６の横方向の剛性の
減少を来し、このために固有振動数を低下させ
る。この結果を達成するに必要なだ円率の程度は
小さくてよい。たとえば、直径の25mmの管１６が
短軸方向の直径の23ないし24mmであるだ円形に押
しつぶされてよい。第１図では、管の押しつぶし
状態を誇張した状態で示しているし、また、第４
図に示しただ円形もまた誇張した状態で示してい
る。

変換器の保守の間には上側のカバープレート４
を取り外すが、振動管１６は封止された空のチエ
ンバー３６内に収容されているので、汚染によつ
て、振動管１６の計測に影響を与えるという虞れ
も避けられる。更に、チエンバー３６は、節決定
集合体２４および２６を延伸させそしてフレキシ
ブルなカツプリングで以つて結合することによつ
て形成され、これによつて、端部ブロツクとして
の動的質量および効率を増加させている。カツプ
リング２８は節決定集合体２４および２６を動的
に結合しない程度に充分フレキシブルである。

更に、本発明の実施例を要約して説明すると次
の通りである。振動管１６はその端部においてス
プリングプレート１２によつて支持されていて、
そのスプリングプレートの外側面はカラー１０
に、そしてその内側面は節決定集合体２４または
２６の端部プレート２５に固定されている。これ
は、横方向へのしつかりした支持を提供し、また
管のそれぞれの端部での小さな軸運動を吸収て、
変換器をいずれの方向ででも使用することができ
るようにしている。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明による流体密度変換器の一実施
例を示すものであつて、第１図は、カバープレー
トを取除いた状態における変換器の部分的に断面
した平面図、第２図は、第１図の変換器の正面
図、第３図は、第１図の変換器の右側面図、第４
図は、第１図のＡ−Ａ線に沿つた断面図、第５図
は、第１図のＣ−Ｃ線に沿つた拡大断面図であ
る。 なお図面に用いた符号において、１２……弾性
環状プレート、１６……管、２４，２６……節決
定集合体（節決定手段）、２８……カツプリング、
３６……筒状チエンバー、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の節決定手段の間に延在する管と、この
   管及びその中の流体の曲げに関する固有横振動を
   励起しかつ振動の振動数を表わす電気信号を発生
   するための前記管に組合されている電気変換器機
   構とをそれぞれ具備する流体密度変換器におい
   て、 前記管の各端部が弾性の環状プレートによつて
   支持機構に支持され、 この還状プレートがその一方の周縁を前記支持
   機構に結合されかつその他方の周縁を前記管に結
   合され、 これによつて、前記管を通る流体の通過のため
   のこの管の各端部が、その軸心と直交する方向に
   しつかりと支持されると共にその軸心方向におい
   てフレキシブルに支持されていることを特徴とす
   る流体密度変換器。 ２ 弾性の還状プレートの外側周縁が支持機構と
   一体であるカラーに取付けられ、 また前記還状プレートの内側周縁がこれと対応
   する節決定手段の所定部分に取付けられているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の流
   体密度変換器。 ３ 固有横振動が基本振動数よりも高い高調波で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項また
   は第２項に記載の流体密度変換器。 ４ 管が節決定手段と結合することにより形成さ
   れたチエンバーによつて汚染から保護されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項
   の何れか１項に記載の流体密度変換器。 ５ 保護チエンバーが封止されかつ空にされてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載
   の流体密度変換器。 ６ 節決定手段のそれぞれが管に固定した固定部
   分と、この固定部分に固定されかつ他の節決定手
   段のスリーブに向つて前記管の周囲において延在
   するスリーブとをそれぞれ具備し、 前記節決定手段がスリーブの互いに隣接する端
   部の間にフレキシブルなカツプリングを介在させ
   ることにより結合されて保護チエンバーを形成し
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第４項又
   は第５項に記載の流体密度変換器。 ７ 電気変換器機構が、管の軸心に沿つて間隔を
   置いた地点において少くとも１つのスリーブに固
   定された１つまたはそれ以上のピツクアツプおよ
   び駆動用コイルを具備することを特徴とする特許
   請求の範囲第６項に記載の流体密度変換器。