JP6931478B2 - Vortex flow meter - Google Patents
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Description
本発明は、渦流量計に関し、特に、渦流量計の検出器の構造に関する。 The present invention relates to a vortex flow meter, and more particularly to the structure of a detector of the vortex flow meter.
流れの中に直交して置かれた柱の下流には、規則正しい間隔で交互に渦が発生し、この渦は、カルマン渦と呼ばれている。カルマン渦の発生する周波数は、流体の流れる速さ（流速）に比例することが知られている。 Downstream of the columns placed orthogonally in the flow, vortices are generated alternately at regular intervals, and these vortices are called Karman vortices. It is known that the frequency at which the Karman vortex is generated is proportional to the speed (flow velocity) at which the fluid flows.
渦流量計は、この現象を利用した計測器であり、測定管内に置かれた柱状の渦発生体から放出されるカルマン渦の周波数を測定することで、流速、流量を測定する。 The vortex flowmeter is a measuring instrument that utilizes this phenomenon, and measures the flow velocity and flow rate by measuring the frequency of Karman vortices emitted from a columnar vortex generator placed in a measuring tube.
図８は、従来の渦流量計３００の構成例を示す図である。本図に示すように、渦流量計３００は、検出器３１０と変換器３４０とを備えている。検出器３１０は、測定管３２０と検出センサ３３０と備えて構成され、検出センサ３３０は、応力検出素子３３１を内蔵するとともに、棒状の渦発生体部３３２が形成されている。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the conventional
応力検出素子３３１は、渦を検出するための素子であり、例えば、圧電素子を用いることができる。棒状の渦発生体部３３２は、被測定流体の流れ方向に直交するように配置され、渦を安定的に発生させるために断面が所定の平面形状となっている。なお、断面は、棒状の長手方向に直交する面である。平面形状としては、流れに対向する辺を有する三角形、台形等が代表的である。
The
応力検出素子３３１は、渦発生体部３３２の上方向あるいは内部に配置し、渦発生体部３３２に働く交番揚力を検出することで、カルマン渦の周波数を測定する。
The
検出センサ３３０は、応力検出素子３３１を備えるとともに、渦発生体部３３２が形成されているため、応力センサ機能と渦発生体機能とを兼ねていることになる。
Since the
ところで、渦流量計３００の測定管３２０は、図９に示すように、測定対象等に応じて種々の口径が存在する。なお、本図の例では、小口径測定管３２０Ｓ、中口径測定管３２０Ｍ、大口径測定管３２０Ｌを示している。
By the way, as shown in FIG. 9, the
口径が大きくなると渦発生体部３３２も大きくする必要がある。このため、図１０に示すように、測定管の口径に対応した大きさの検出センサが用いられている。なお、本図の例では、小口径用検出センサ３３０Ｓ、中口径用検出センサ３３０Ｍ、大口径用検出センサ３３０Ｌを示している。
As the diameter increases, the
検出センサが大きくなると、渦流量計の製造コストが上昇することになる。また、測定管の口径に対応した大きさの検出センサ３３０を製造することから、検出センサ３３０の種類が増え、製品管理上のコスト上昇も招いている。
As the detection sensor becomes larger, the manufacturing cost of the vortex flowmeter increases. Further, since the
そこで、本発明は、渦流量計においてコスト上昇を抑制することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to suppress an increase in cost in a vortex flow meter.
上記課題を解決するため、本発明の渦流量計は、被測定流体の流れ方向に直交し、断面が所定の平面形状を有する柱状の渦発生体が流路に形成された測定管と、前記渦発生体の長手方向に着脱可能に挿入され、応力検出素子と、前記渦発生体の断面の平面形状と共通の平面形状の断面を有する棒状部とを備えた少なくとも１つの検出センサと、を備えたことを特徴とする。
ここで、前記渦発生体は、流れ方向側の面に形成された、前記棒状部を露出させる貫通孔を備えていてもよい。
また、前記所定の平面形状は、流れに対向する辺が長底辺となった等脚台形とすることができる。
また、２個の前記検出センサが前記渦発生体の両側から挿入されていてもよい。
In order to solve the above problems, the vortex flow meter of the present invention includes a measuring tube in which a columnar vortex generator which is orthogonal to the flow direction of the fluid to be measured and has a predetermined plane cross section is formed in the flow path. At least one detection sensor, which is detachably inserted in the longitudinal direction of the vortex generator and includes a stress detecting element and a rod-shaped portion having a plane-shaped cross section common to the plane-shaped cross section of the vortex generator. It is characterized by being prepared.
Here, the vortex generator may include a through hole formed on a surface on the flow direction side to expose the rod-shaped portion.
Further, the predetermined planar shape can be an isosceles trapezoid in which the side facing the flow is a long base.
Further, the two detection sensors may be inserted from both sides of the vortex generator.
本発明によれば、渦流量計においてコスト上昇を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress an increase in cost in a vortex flow meter.
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の渦流量計を説明する図であり、図１（ａ）は、小口径の測定管１２０Ｓを有する渦流量計１００Ｓを示し、図１（ｂ）は、大口径の測定管１２０Ｌを有する渦流量計１００Ｌを示している。従来と同様に、渦流量計１００は、検出部と変換部とを備えているが、ここでは、検出部のみを示すものとする。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A and 1B are views for explaining the vortex flowmeter of the present embodiment, FIG. 1A shows a
図１（ａ）に示す小口径の渦流量計１００Ｓは、従来と同じである。すなわち、小口径の測定管１２０Ｓに、小口径用の検出センサ１３０を着脱可能に取り付けている。ここで、検出センサ１３０は、図２に示すように、応力検出素子１３１を内蔵するとともに、棒状の渦発生体部１３２が形成されている。
The small-diameter
応力検出素子１３１は、渦を検出するための素子であり、例えば、圧電素子を用いることができる。棒状の渦発生体部１３２は、被測定流体の流れ方向に直交するように配置され、渦を安定的に発生させるために断面が所定の平面形状となっている。平面形状としては、流れに対向する辺を有する三角形、台形等が代表的であるが、ここでは、図３のＸ−Ｘ断面図に示すように、流れに対向する辺が長底辺となった等脚台形であるとする。もちろん他の平面形状であってもよい。
The
図１（ｂ）に示す大口径の渦流量計１００Ｌは、口径に対応した大きさの柱状の渦発生体１２２が形成されており、渦発生体１２２内部に小口径用の検出センサ１３０を着脱可能に挿入できるようになっている。
In the large-diameter
このため、図４に示すように、渦発生体１２２には、長手方向に検出センサ挿入穴１２４が形成されている。渦発生体１２２の断面形状（輪郭）は、渦を安定的に発生させるために、図３に示した検出センサ１３０の渦発生体部１３２の断面の平面形状と共通の平面形状になっている。すなわち、渦発生体１２２のＡ−Ａ断面は、図５（ａ）に示すように、流れに対向する辺が長底辺となった等脚台形である。
Therefore, as shown in FIG. 4, the
ここで、共通の平面形状とは、例えば、円と円（楕円を含む）、ｎ角形とｎ角形というような関係であるものとする。一部の角が丸みを帯びていたり、一部の辺が曲線である場合等は、それぞれの対応する角あるいは辺同士が同態様であるものとする。渦発生体１２２の断面の平面形状と渦発生体部１３２の断面の平面形状とは、同一の平面形状で、さらに相似あるいは対応する角の角度が等しいという関係が好ましいが、口径毎の検出精度等に応じて適宜調整することができる。
Here, it is assumed that the common planar shape has a relationship such as a circle and a circle (including an ellipse), and an n-sided polygon and an n-sided polygon. When some corners are rounded or some sides are curved, it is assumed that the corresponding corners or sides have the same mode. It is preferable that the plane shape of the cross section of the
また、渦発生体１２２の側面（流れ方向側の面）には、図６に示すように、挿入された検出センサ１３０の渦発生体部１３２を露出させるための矩形状の側面貫通穴１２６が形成されている。側面貫通孔１２６は、挿入された検出センサ１３０の渦検出感度を高めるために設けられている。このため、図４におけるＢ−Ｂ断面は、図５（ｂ）に示すように、検出センサ挿入穴１２４と側面貫通穴１２６とが渦発生体１２２内部で交差することにある。側面貫通孔１２６は、検出センサ１３０が所定の渦検出感度が得られれば、渦発生体部１３２の一部を露出させれば足りる。
Further, as shown in FIG. 6, a rectangular side through
また、図５（ｃ）は、検出センサ１３０の挿入時のＢ−Ｂ断面を示している。本図に示すように、検出センサ１３０の渦発生体部１３２の断面の平面形状と渦発生体１２２の断面の平面形状（輪郭）とは、共通の平面形状で、さらに相似、あるいは対応する角の角度が同一となっている。これにより、検出センサ１３０の渦発生体部１３２、渦発生体１２２とも安定的に渦を発生させることができるとともに、被測定流体に対する形状による作用が共通するため、両者の渦発生特性を近似させることができる。
Further, FIG. 5C shows a BB cross section when the
大口径の測定管１２０Ｌに検出センサ１３０を組み合わせた場合を例に説明したが、検出センサ１３０は、小口径の測定管１２０Ｓより大きな口径の測定管１２０すべてに組み合わせることができる。この場合、渦発生体１２２の大きさを測定管１２０の口径に対応させ、共通の大きさの検出センサ挿入穴１２４を形成すればよい。
Although the case where the
小口径の測定管１２０Ｓと検出センサ１３０とを組み合わせた場合には、検出センサ１３０の渦発生体部１３２が渦発生に寄与し、小口径以外の測定管１２０と、検出センサ１３０とを組み合わせた場合には、主として測定管１２０の渦発生体１２２が渦発生に寄与することになる。
When the small-
このように、本実施形態の渦流量計１００は、従来の小口径用の検出センサ１３０を、それよりも大きな口径の測定管１２０に組み合わせるようにしている。これにより、検出センサ１３０を大型化したり、口径毎に製造する必要がなくなるため、渦流量計のコスト上昇を抑制することができる。
As described above, in the vortex flow meter 100 of the present embodiment, the
なお、本発明は上述の実施形態に限られず、種々の変形を採用することができる。例えば、渦発生体１２２に形成する側面貫通穴１２６は矩形状に限られない。例えば、円状としてもよい。また、複数個設けてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be adopted. For example, the side through
また、図７に示すように、測定管２２０の渦発生体２２２に上下２つの検出センサ挿入穴を形成し、検出センサ１３０ａ、検出センサ１３０ｂを組み合わせるようにしてもよい。この場合、側面貫通穴も２組形成する。これにより、一方の検出センサ１３０が故障した場合でも、他方の検出センサ１３０で測定を行なうことができるため、渦流量計２００の信頼性を高めることができる。
Further, as shown in FIG. 7, two upper and lower detection sensor insertion holes may be formed in the
１００…渦流量計、１２０…測定管、１２２…渦発生体、１２４…検出センサ挿入穴、１２６…側面貫通穴、１３０…検出センサ、１３１…応力検出素子、１３２…渦発生体部、２００…渦流量計、２２０…測定管、２２２…渦発生体 100 ... Vortex flow meter, 120 ... Measuring tube, 122 ... Vortex generator, 124 ... Detection sensor insertion hole, 126 ... Side through hole, 130 ... Detection sensor, 131 ... Stress detection element, 132 ... Vortex generator part, 200 ... Vortex flowmeter, 220 ... measuring tube, 222 ... vortex generator
Claims (4)
前記渦発生体の長手方向に着脱可能に挿入され、応力検出素子と、前記渦発生体の断面の平面形状と共通の平面形状の断面を有し、単体で渦発生体として機能可能な棒状部とを備えた少なくとも１つの検出センサと、
を備えたことを特徴とする渦流量計。 A measuring tube in which a columnar vortex generator that is orthogonal to the flow direction of the fluid to be measured and has a predetermined planar cross section is formed in the flow path.
Wherein it is detachably inserted in the longitudinal direction of the vortex generator, and the stress detection element, wherein the vortex shedder sectional planar shape and have a cross-section of the common plane shape, capable of functioning rod portion as shedder alone With at least one detection sensor with
A vortex flowmeter characterized by being equipped with.
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