JPH0612281B2 - Mass flow meter - Google Patents
Mass flow meterInfo
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- JPH0612281B2 JPH0612281B2 JP12045086A JP12045086A JPH0612281B2 JP H0612281 B2 JPH0612281 B2 JP H0612281B2 JP 12045086 A JP12045086 A JP 12045086A JP 12045086 A JP12045086 A JP 12045086A JP H0612281 B2 JPH0612281 B2 JP H0612281B2
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、カルマン渦を利用して測定流体の質量流量を
測定する質量流量計に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a mass flow meter for measuring a mass flow rate of a measurement fluid using a Karman vortex.
(従来の技術) 流体中に物体を置くと、物体の両後側面から交互にかつ
規則的に渦が発生し、下流に渦列となって流れることが
古くから知られている。この渦列はカルマン渦列といわ
れ、単位時間当りの渦の生成数(生成周波数)が流体の
流速に比例している。そこで、測定流体を導く管路内に
渦発生体を配置し、渦発生体によって流速に比例した渦
を発生させ渦の生成による揚力変化を圧電素子,ストレ
ンゲージ、容量やインダクタンス等のセンサで検出し、
検出信号の周波数のみを取り出して物体の流速や流量を
測定する渦流量計が実用化されている。ところで、一般
に知りたい流量は化学変化を行わせるプロセスではもち
ろんのこと、取引においても質量流量であることが多
い。また測定流体が気体やスチームの場合には温度や圧
力でその密度が大きく変わり、液体の場合でも温度によ
りその密度がかなり変化してしまう。このため渦流量計
と並設して温度や圧力を測定するか、密度計にて密度を
測定し、質量流量を測定している。しかし密度計と渦流
量計とを用いると繁雑高価であり、温度や圧力計と渦流
量計との組合せでは、繁雑高価であるばかりでなく、流
体の温度の測定が難しいことから精度や応答性も悪い。(Prior Art) It has long been known that when an object is placed in a fluid, vortices are alternately and regularly generated from both rear surfaces of the object and flow in a vortex row downstream. This vortex street is called Karman vortex street, and the number of vortices generated per unit time (generation frequency) is proportional to the flow velocity of the fluid. Therefore, a vortex generator is placed in the conduit that guides the fluid to be measured, and a vortex proportional to the flow velocity is generated by the vortex generator, and changes in lift due to vortex generation are detected by sensors such as piezoelectric elements, strain gauges, and capacitance and inductance. Then
A vortex flowmeter that takes out only the frequency of a detection signal and measures the flow velocity and flow rate of an object has been put into practical use. By the way, in general, the flow rate to be known is often the mass flow rate in the process as well as in the process of causing a chemical change. When the fluid to be measured is gas or steam, its density greatly changes depending on temperature and pressure, and even when it is liquid, its density considerably changes depending on temperature. Therefore, the mass flow rate is measured by installing the vortex flowmeter in parallel to measure temperature and pressure, or by measuring the density with a density meter. However, using a density meter and a vortex flowmeter is complicated and expensive, and a combination of a temperature and pressure gauge and a vortex flowmeter is not only complicated and expensive, but it is difficult to measure the temperature of the fluid, so accuracy and responsiveness are high. Is also bad.
ところで、第3図に示す如く、管路1に渦発生体2が配
置され、測定流体が管路1に流された場合に、渦発生体
2に作用する平均抗力FD,変動揚力FLや圧力損失ΔPは
一般に次式で示される関係にある。By the way, as shown in FIG. 3, when the vortex generator 2 is arranged in the conduit 1 and the measured fluid is flown in the conduit 1, the average drag force F D acting on the vortex generator 2 and the variable lift F L The pressure loss ΔP generally has a relationship represented by the following equation.
但し CD ; 抗力係数 CL ; 変動揚力係数 CP ; 圧力損失係数 ρ ; 密度 V ; 流速 (1),(2)についてはたとえば「流れ学 第5章渦 P.7
9,P.87 21クッタジュコフスキーの定理 谷一郎著 岩
波書店」で述べられている。又(3)は渦発生体からの境
界層の剥離(カルマン渦の発生)による損失から導かれ
るものである。 However, C D ; Drag coefficient C L ; Fluctuating lift coefficient C P ; Pressure loss coefficient ρ; Density V; Velocity (1), (2), for example, see “Rheology, Chapter 5, Vortex P.7”.
9, P.87 21 Kutta Zhukovsky's Theorem by Ichiro Tani, Iwanami Shoten ”. (3) is derived from the loss due to separation of the boundary layer from the vortex generator (generation of Karman vortices).
さて、平均抗力FD,変動揚力FL,圧力損失ΔPは、抗力
係数CD,変動揚力係数CL,圧力損失係数CPが定数であれ
ば、ρV2に比例するので、渦周波数 (但し、St:ストロハル数、d:渦発生体2の直径、 で定数)で(1),(2),(3)式を割算すれば、ρVが得ら
れる。抗力係数CD,変動揚力係数CL,圧力損失係数CPの
値については、たとえば、抗力係数CDについては第4図
(航空宇宙工学便覧P.205 日本航空宇宙学会編 丸善
株式会社 発行)に示されるように、各種形状の渦発
生体について求められている。Now, if the drag coefficient C D , fluctuating lift coefficient C L , and pressure loss coefficient C P are constants, the average drag force F D , fluctuating lift force F L , and pressure loss ΔP are proportional to ρV 2; (However, St: Strouhal number, d: Diameter of vortex generator 2, By dividing equations (1), (2), and (3) by (), ρV can be obtained. The values of the drag coefficient C D , the variable lift coefficient C L , and the pressure loss coefficient C P are shown in Fig. 4 for the drag coefficient C D , published by Maruzen Co., Ltd. As shown in (3), it is required for vortex generators of various shapes.
又、ρV2検出器とV検出器とを割算することによりρV2
/V=ρVなる質量流量を求めることについても、流量
計測ハンドブックP.344 川田裕郎編著 日刊工業新聞
社発行に述べられているように、従来から一般的に行わ
れている技術である。Also, by dividing the ρV 2 detector and the V detector, ρV 2
Obtaining the mass flow rate of / V = ρV is also a technique that has been generally performed conventionally, as described in the flow rate measurement handbook, edited by Hiroo Kawada, P.344, published by Nikkan Kogyo Shimbun.
渦流量計において、この種の公知例としては、西独特許
DE3032578C2「測定流体を動的に密度に非依存に決定
する方法と装置(内容は渦流量計による質量流量の測
定)」があり、変動揚力を渦発生体に取付けたストレイ
ンゲージの歪みとして検出したり、バネにより渦発生体
に発生するトルクを検出したり、渦発生体の前面にピト
ー管を設置し抗力を検出し、渦周波数と割算することに
より質量流量を求めるものがある。In the vortex flowmeter, a well-known example of this type is the West German patent.
DE3032578C2 "Dynamic fluid density independent method and device (Mass flow rate measurement by vortex flowmeter)" is available to detect fluctuating lift as strain of strain gauge attached to vortex generator. Alternatively, the mass flow rate is obtained by detecting the torque generated in the vortex generator by a spring, or by detecting the drag force by installing a Pitot tube in front of the vortex generator and dividing the drag force with the vortex frequency.
また、国内においては、実開昭54-174359 号「カルマン
渦を利用した測定装置」においても、渦発生体の上下流
側にダイアフラムによる容量検出部を設け、容量変化の
直流分より抗力FDを、交流分から渦周波数を検出し割算
することにより質量流量を求めるものがある。In Japan, the actual measurement device 54-174359, "Measurement device using Karman vortex", is also equipped with a diaphragm capacity detector on the upstream and downstream sides of the vortex generator to detect the drag force F D from the DC component of the capacity change. There is a method in which the mass flow rate is obtained by detecting and dividing the eddy frequency from the AC component.
また、特開昭57-61916号「カルマン渦を利用した測定装
置」に変動揚力を検出し、渦周数で割算する例が示され
ている。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-61916 “Measuring device using Karman vortex” shows an example in which a variable lift is detected and divided by the vortex frequency.
以下、特開昭 57-61916 号について説明する。The following is a description of JP-A-57-61916.
第5図はこの特開昭 57-61916 号の構成説明図である。
図において、1aは測定流体が流れる管路、2aは管路1aに
垂直に挿入された柱状の渦発生体で、その両端は管路1a
に固定されている。渦発生体2aの本体21aはステンレス
等からなり、測定流体にカルマン渦列を生ぜしめかつ揚
力変化を安定強化するような例えば台形等の断面形状を
有している。渦発生体2aの頂部22aはステンレス等から
なり、凹部23aを有し本体21aとは溶接等により一体に形
成されている。41aは圧電素子からなる素子本体で、渦
発生体2aの凹部23aにガラス等の絶縁材3aによって封着
され、渦発生体と一体に形成されている。また素子本体
41aは円板状をなし、その中心が渦発生体2aの中立軸と
一致するように配置されている。さらに素子本体41aに
は、第6図に示すようにその表と裏にそれぞれ左右に分
割して対称的に電極42a,43a,44a,45aが設けられ、電
極42aと43aで挾まれた部分で第1の圧電センサ46aを形
成し、電極44aと45aで挾まれた部分で第2の圧電センサ
47aを形成する。そして第1,第2の圧電センサ46a,47a
に生ずる電荷が差動的になるように、電極42aと45aおよ
び電極43aと44aが各々結線され、かつ電極42aと44aから
それぞれリード線48a,49aが絶縁材3aを貫通して外部に
取り出されている。8aは検出信号処理回路で、圧電セン
サ46a,47aで検出した交流電荷qを交流電圧eに変換す
る。9aは比較器で、交流電圧eを一定レベルのパルス信
号Pに変換するためのものである。10aはF/Vコンバータ
で、比較器出力のパルス信号Pをその周波数に比例した
直流電圧E1に変換する。11aは整流平滑回路で、交流電
圧eを整流平滑し、その振幅に比例した直流電圧E2に変
換する。12aは演算回路で、F/Vコンバータ10aと整流平
滑回路11aの出力E1,E2に所望の演算を施し、その出力に
流体の密度または質量流量に関連した信号を取出すため
のものである。FIG. 5 is an explanatory view of the construction of this Japanese Patent Laid-Open No. 57-61916.
In the figure, 1a is a pipe through which the fluid to be measured flows, 2a is a columnar vortex generator vertically inserted in the pipe 1a, and both ends of the pipe are 1a.
It is fixed to. The main body 21a of the vortex generator 2a is made of stainless steel or the like, and has a cross-sectional shape such as a trapezoid that causes a Karman vortex street in the measurement fluid and stably enhances the change in lift. The top 22a of the vortex generator 2a is made of stainless steel or the like, has a recess 23a, and is integrally formed with the main body 21a by welding or the like. Reference numeral 41a denotes an element body made of a piezoelectric element, which is sealed in the recess 23a of the vortex generator 2a with an insulating material 3a such as glass and is formed integrally with the vortex generator. Also the element body
41a has a disc shape and is arranged such that its center coincides with the neutral axis of the vortex generator 2a. Further, as shown in FIG. 6, the element body 41a is symmetrically provided with electrodes 42a, 43a, 44a, 45a on the front side and the back side thereof, respectively, and in the portion sandwiched by the electrodes 42a and 43a. The first piezoelectric sensor 46a is formed, and the portion sandwiched by the electrodes 44a and 45a is the second piezoelectric sensor 46a.
Forming 47a. Then, the first and second piezoelectric sensors 46a, 47a
The electrodes 42a and 45a and the electrodes 43a and 44a are connected to each other so that the electric charges generated in the electrodes are differential, and the lead wires 48a and 49a are taken out from the electrodes 42a and 44a through the insulating material 3a to the outside. ing. Reference numeral 8a is a detection signal processing circuit, which converts the AC charges q detected by the piezoelectric sensors 46a and 47a into AC voltage e. Reference numeral 9a is a comparator for converting the AC voltage e into a pulse signal P having a constant level. Reference numeral 10a is an F / V converter which converts the pulse signal P output from the comparator into a DC voltage E 1 proportional to its frequency. A rectifying / smoothing circuit 11a rectifies and smoothes the AC voltage e and converts it into a DC voltage E 2 proportional to its amplitude. 12a is an arithmetic circuit performs the desired operation on the output E 1, E 2 of the F / V converters 10a and the rectifying smoothing circuit 11a, is for taking out the signal related to the density or mass flow rate of the fluid at its output .
このように構成した第5図従来例において、管路1a内に
測定流体が流れると、渦発生体2aはカルマン渦を発生さ
せるとともに、渦の生成に基づく揚力変化を受ける。渦
発生体2aは揚力変化を受けるとその内部に図示の如く中
立軸を挾んで逆方向の応力変化が発生する。この渦発生
体2aに生ずる応力変化は絶縁材3aで渦発生体2aに一体に
取付けられた素子本体41aに伝達される。したがって第
1,第2の圧電センサ46a,47aにはそれぞれ揚力変化に
対応して互いに逆位相の電荷量の変化が生ずる。そして
圧電センサ46a,47aに生ずる電荷量は差動的に取り出さ
れ、リード線48a,49a間には交番電荷qが生ずる。交番
電荷qは検出信号処理回路8aで交流電圧eに変換され
る。交流電圧eの周波数を比較器9aおよびF/Vコンバー
タ10aを介して取り出せば、(4)式の如く一般の渦流量計
と同様渦周波数すなわち流速Vに比例した電圧E1が得
られる。In the conventional example of FIG. 5 configured as described above, when the measurement fluid flows in the conduit 1a, the vortex generator 2a generates a Karman vortex and undergoes a lift change due to the generation of the vortex. When the vortex generator 2a receives a change in lift, a stress change in the opposite direction occurs across the neutral axis as shown in the drawing. The stress change generated in the vortex generator 2a is transmitted to the element body 41a integrally attached to the vortex generator 2a by the insulating material 3a. Therefore, in the first and second piezoelectric sensors 46a and 47a, changes in the amount of electric charge in opposite phases occur in response to changes in the lift force. Then, the electric charges generated in the piezoelectric sensors 46a and 47a are differentially taken out, and an alternating electric charge q is generated between the lead wires 48a and 49a. The alternating charge q is converted into an alternating voltage e by the detection signal processing circuit 8a. If the frequency of the AC voltage e is taken out via the comparator 9a and the F / V converter 10a, the voltage E 1 proportional to the vortex frequency, that is, the flow velocity V can be obtained as in the general vortex flowmeter as shown in the equation (4).
E1=K1V (4) ただし、K1は比例定数 一方交流電圧eの振幅を整流平滑回路11aを介して取り
出せば、整流平滑回路11aの出力E2は流体の密度をρと
すると次式で与えられる。E 1 = K 1 V (4) However, K 1 is a proportional constant. On the other hand, if the amplitude of the AC voltage e is taken out through the rectifying and smoothing circuit 11a, the output E 2 of the rectifying and smoothing circuit 11a is Given by the formula.
E2=K2ρV2 (5) ただし、K2は比例定数 よって、演算回路12aで なる演算を行えば、その出力Eoは、 となる。管路1aの断面積をSとすれば、質量流量Qmは、 Qm=ρVS (7) で与えられるので、Eoは、 となり、質量流量に比例した信号となる。E 2 = K 2 ρV 2 (5) However, since K 2 is a proportional constant, , The output E o is Becomes If the cross-sectional area of the conduit 1a is S, the mass flow rate Qm is given by Qm = ρVS (7), so E o is And the signal becomes proportional to the mass flow rate.
また演算回路12aで、E1を2乗した後E2を割るようにす
れば、出力Eoは、 となり、流体の密度に比例した信号を得ることができ
る。Further, in the arithmetic circuit 12a, if E 1 is squared and then E 2 is divided, the output E o is Therefore, a signal proportional to the fluid density can be obtained.
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、今、カルマン渦による変動揚力EL,抗力
FD及び渦周波数出力(体積流量)FVは F=K1V (12) 但し FL ; 変動揚力 FD ; 抗力 FV ; 渦周波数出力(体積流量) CL ; 変動揚力係数 CP ; 抗力係数 ρ ; 密度 V ; 流速 d ; 渦発生体の流れに対向する直径 D ; 管内直径 K1 ; 定数 したがって、 (6)式におけるK3は となる。(Problems to be solved by the invention) However, now, the variable lift E L due to the Karman vortex, the drag force
F D and vortex frequency output (volume flow) F V are F = K 1 V (12) where F L ; Fluctuating lift F D ; Drag F V ; Vortex frequency output (volume flow) C L ; Fluctuating lift coefficient C P ; Drag coefficient ρ; Density V; Velocity d; Vortex generator The diameter D opposite to the flow of the pipe; the diameter K 1 in the pipe; K 3 in equation (6) is Becomes
ここにおいて、変動揚力FLを検出する第1,第2の圧電
センサ46a,47aは、絶縁材3aで渦発生体2aに、測定流体
に近く一体に取付けられている。したがって、測定流体
の温度に直接影響を受ける。このため、装置の温度特性
に問題を生じ、また、高温の測定流体は測定することが
できない。また、腐食性測定流体の影響を受けやすく、
耐腐食性において問題がある。Here, first, second piezoelectric sensor 46a for detecting a variation lift F L, 47a is a vortex generator 2a of an insulating material 3a, near attached integrally to the measurement fluid. Therefore, it is directly affected by the temperature of the measuring fluid. This causes a problem in the temperature characteristics of the device, and cannot measure a high-temperature measurement fluid. Also, it is easily affected by corrosive measurement fluid,
There is a problem in corrosion resistance.
本発明は、この問題点を解決するものである。The present invention solves this problem.
本発明の目的は、温度特性が良好で、高温の測定流体ま
で測定でき、耐腐食性の良好な質量流量計を提供するに
ある。An object of the present invention is to provide a mass flowmeter having good temperature characteristics, capable of measuring even high temperature measurement fluids, and good corrosion resistance.
(問題点を解決するための手段) この目的を達成するために、本発明は、受力体に交番力
として作用するカルマン渦信号を利用して変動揚力と渦
周波数とを検出して質量流量を測定する質量流量計にお
いて、 測定流体の流れる管路と、該管路に直角に挿入され一端
が管路に固定され他端が管路外に配置されカルマン渦に
よるトルクを受ける受力体と、該受力体の他端に一端が
接続され他端が前記管路に接続されて該受力体の他端側
の外側に該受力体と同心状に設けられ前記管路の外に配
置されたトルクチューブと、該トルクチューブに設けら
れ前記トルクを検出するトルク検出器とを具備したこと
を特徴とする質量流量計を構成したものである。(Means for Solving the Problems) In order to achieve this object, the present invention detects the variable lift and the vortex frequency by using the Karman vortex signal acting as an alternating force on the force receiving body to detect the mass flow rate. In a mass flowmeter for measuring, a pipe through which a fluid to be measured flows, and a force receiving body that is inserted at a right angle to the pipe, has one end fixed to the pipe and the other end outside the pipe, and receives a torque due to a Karman vortex. , One end of which is connected to the other end of the force receiving body and the other end of which is connected to the conduit and is provided outside the other end of the force receiving body concentrically with the force receiving body. A mass flowmeter comprising a torque tube arranged and a torque detector provided on the torque tube for detecting the torque.
(作用) 以上の構成において、測定流体が流れると、カルマン渦
が発生する。このカルマン渦により、受力体にトルクが
作用する。このトルクはトルクチューブを介してトルク
検出器において、電気信号として検出される。この電気
信号を演算処理すれば、質量流量が測定できる。(Operation) In the above configuration, when the measurement fluid flows, Karman vortices are generated. Due to this Karman vortex, torque acts on the force receiving body. This torque is detected as an electric signal in the torque detector via the torque tube. The mass flow rate can be measured by processing the electric signal.
以下、実施例について説明する。Examples will be described below.
(実施例) 第1図(A)(B)は、本発明の一実施例の構成説明図で、
(A)は正面図、(B)は平面図である。(Embodiment) FIGS. 1 (A) and (B) are configuration explanatory views of an embodiment of the present invention.
(A) is a front view and (B) is a plan view.
図において、1は測定流体の流れる管路、2は管路1に
直角に挿入されカルマン渦によるトルクを受ける受力体
である。3は受力体2と管路1との間に設けられたトル
クチューブである。4はトルクチューブ3に、受力体2
をはさんで対向して配置されたストレインゲージであ
る。5はトルクチューブ3に取付けられた測温体であ
る。In the figure, 1 is a pipe through which the fluid to be measured flows, and 2 is a force receiving body that is inserted at a right angle to the pipe 1 and receives a torque due to a Karman vortex. Reference numeral 3 is a torque tube provided between the force receiving body 2 and the conduit 1. 4 is a torque tube 3 and force receiving body 2
Strain gauges that are placed opposite to each other. Reference numeral 5 is a temperature measuring element attached to the torque tube 3.
第2図は第1図の電気回路6(第1図に図示せず)のブ
ロック図である。FIG. 2 is a block diagram of the electric circuit 6 (not shown in FIG. 1) of FIG.
61はひずみ検出回路で、ストレインゲージ4で検出した
ひずみを検出する回路である。62は第1増幅回路で、ひ
ずみ検出回路61からの信号を増幅する。63は整流検波回
路で、第1増幅回路62からの信号を整流検波する。64は
フィルタ回路で、ひずみ検出回路61の出力に含まれる低
周波あるいは高周波のノイズを除去する。65は第2増幅
回路で、フィルタ回路64からの出力を増幅する。66はシ
ュミットトリガー回路で、第2増幅回路65からの交流電
圧を一定レベルのパルス信号に変換する。67はF/Vコン
バータで、シュミットトリガー回路66からのパルス信号
をその周波数に比例した直流電圧に変換する。68は割算
回路で、整流検波回路63とF/Vコンバータ67の出力に所
望の演算を施し、その出力に流体の密度又は質量流量に
関連した信号を取り出す。71は温度変換回路で、測温体
5の検出信号を電気信号に変換する回路である。72は温
度補正回路で、温度変換回路71からの信号によって割算
回路68からの信号を温度補正し、出力信号Eoとして出力
する。Reference numeral 61 is a strain detection circuit, which is a circuit for detecting the strain detected by the strain gauge 4. A first amplifier circuit 62 amplifies the signal from the strain detection circuit 61. 63 is a rectification detection circuit, which rectifies and detects the signal from the first amplification circuit 62. A filter circuit 64 removes low-frequency or high-frequency noise included in the output of the strain detection circuit 61. A second amplifier circuit 65 amplifies the output from the filter circuit 64. A Schmitt trigger circuit 66 converts the AC voltage from the second amplifier circuit 65 into a pulse signal of a constant level. 67 is an F / V converter that converts the pulse signal from the Schmitt trigger circuit 66 into a DC voltage proportional to its frequency. Reference numeral 68 denotes a division circuit, which performs a desired calculation on the outputs of the rectification detection circuit 63 and the F / V converter 67, and extracts a signal related to the density or mass flow rate of the fluid at the output. Reference numeral 71 denotes a temperature conversion circuit, which is a circuit for converting a detection signal of the temperature sensing element 5 into an electric signal. Reference numeral 72 denotes a temperature correction circuit, which corrects the temperature of the signal from the division circuit 68 by the signal from the temperature conversion circuit 71 and outputs it as an output signal E o .
以上の構成において、トルクチューブ3に生ずる応力τ
は、 τ;トルクチューブに生ずる剪断力 T; 〃 〃 トルク Zt; 〃 のねじり断面係数 ρ;流体の密度 V;流体の流速 L;受力体2に作用する揚力 D;トルクチューブの外径 d; 〃 の内径 トルクチューブ3上のストレインゲージ4で検出される
ひずみ出力は、(1)〜(3)式を用いて、 R;ストレインゲージの抵抗 KG;ゲージファクター σ1;トルクチューブに生ずる主応力 (=τmax) E; 〃 〃のヤング率 質量流量ρvを第2図に示す回路演算処理によりρv2÷
vにて求めるとすれば、出力Eo(∝ρv)は、 KT;流体温度TのときのKファクター fv;渦周波数 したがって、出力Eoは、(5)式により求めることができ
る。In the above configuration, the stress τ generated in the torque tube 3
Is τ; Shearing force generated in the torque tube T; 〃 〃 Torque Z t ; Torsional section modulus of 〃 ρ; Fluid density V; Fluid flow velocity L; Lifting force acting on the force receiving body 2 D; Torque tube outer diameter d; The strain output detected by the strain gauge 4 on the inner diameter torque tube 3 of 〃 is calculated using the equations (1) to (3). R: Resistance of strain gauge K G : Gauge factor σ 1 ; Principal stress generated in torque tube (= τmax) E; Young's modulus of 〃 〃 Mass flow rate ρv by circuit operation processing shown in Fig. 2 ρv 2 ÷
The output E o (∝ρv) is K T; K-factor f v in the case of the fluid temperature T; vortex frequency Therefore, the output E o can be obtained by (5).
次に(5)式において、 流体温度をt、流量係数をKMゲージファクターKGの温度
係数をα、トルクチューブ3のヤング率Eの温度係数を
β、トルクチューブ3、管路1の線膨張係数をγとすれ
ば、出力Eoは、 となり、出力Eoの温度誤差ΔEoは、温度係数(α−β−
6γ)をもつことになる。Next, in equation (5), the fluid temperature is t, the flow coefficient is K M , the temperature coefficient of the gauge factor K G is α, the Young's modulus E of the torque tube 3 is β, the torque tube 3 and the line of the conduit 1 are If the expansion coefficient is γ, the output E o is Therefore, the temperature error ΔE o of the output E o is the temperature coefficient (α-β-
6γ).
そこで、測温体5により、検出部の温度を測定し、第2
図に示す如く、回路演算処理により温度補正を行えば、
更に精度の良好な装置を得ることができる。Therefore, the temperature of the detecting portion is measured by the temperature measuring element 5, and the second
As shown in the figure, if temperature correction is performed by circuit calculation processing,
Further, it is possible to obtain a device with good accuracy.
而して、トルクチューブ3により測定流体より距離を離
してトルクが測定できるので、測定流体の温度の影響を
比較的受けず、温度特性が良好で、高温の測定流体まで
測定でき、測定流体が腐食性の高い流体であっても、そ
の影響を受けないものが得られる。Since the torque can be measured at a distance from the measurement fluid by the torque tube 3, the measurement fluid is relatively unaffected by the temperature of the measurement fluid, has good temperature characteristics, and can measure even high-temperature measurement fluid. Even a highly corrosive fluid can be obtained that is not affected by it.
この結果、温度特性が良好で、高温の測定流体まで測定
でき、耐腐食性の良好な質量流量計が得られる。As a result, it is possible to obtain a mass flowmeter having good temperature characteristics, capable of measuring even a high temperature measurement fluid, and good corrosion resistance.
なお、前述の実施例においては、トルク検出器としてス
トレインゲージ4を用いたものについて説明したが、こ
れに限ることはなく、たとえば、圧電素子でもよく、要
するにトルクを測定できるものであればよい。Although the strain gauge 4 is used as the torque detector in the above-described embodiment, the torque detector is not limited to this. For example, a piezoelectric element may be used as long as the torque can be measured.
(発明の効果) 以上説明したように、本発明は、受力体に交番力として
作用するカルマン渦信号を利用して変動揚力と渦周波数
とを検出して質量流量を測定する質量流量計において、 測定流体の流れる管路と、該管路に直角に挿入され一端
が管路に固定され他端が管路外に配置されカルマン渦に
よるトルクを受ける受力体と、該受力体の他端に一端が
接続され他端が前記管路に接続されて該受力体の他端側
の外側に該受力体と同心状に設けられ前記管路の外に配
置されたトルクチューブと、該トルクチューブに設けら
れ前記トルクを検出するトルク検出器とを具備したこと
を特徴とする質量流量計を構成した。(Effects of the Invention) As described above, the present invention relates to a mass flowmeter that detects a variable lift and a vortex frequency using a Karman vortex signal acting as an alternating force on a force receiving body to measure a mass flow rate. A pipe through which the measurement fluid flows, a force receiving body which is inserted at a right angle to the pipe, one end of which is fixed to the pipe and the other end of which is arranged outside the pipe and which receives a torque due to Karman vortex, and the other of the force receiving body. A torque tube, one end of which is connected to the other end and the other end of which is connected to the conduit, is provided outside the other end of the force receiving body concentrically with the force receiving body, and is disposed outside the conduit. A mass flowmeter comprising a torque detector provided on the torque tube for detecting the torque is configured.
この結果、トルクチューブを利用して、測定流体より距
離が離れた位置でトルクが容易に測定できるので、測定
流体の温度の影響を比較的受けず、温度特性が良好で、
高温の測定流体まで測定でき、測定流体が腐食性の高い
流体であっても、その影響を受けないものが得られる。As a result, the torque tube can be used to easily measure the torque at a position distant from the measurement fluid, so that the temperature characteristic of the measurement fluid is relatively unaffected by the temperature of the measurement fluid.
Even a high temperature measurement fluid can be measured, and even if the measurement fluid is a highly corrosive fluid, a fluid that is not affected by the measurement fluid can be obtained.
したがって、本考案によれば、温度特性が良好で、高温
の測定流体まで測定でき、耐腐食性の良好な質量流量計
を実現することができる。Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a mass flowmeter having excellent temperature characteristics, capable of measuring even a high temperature measurement fluid, and good corrosion resistance.
第1図(A)(B)は、本発明の一実施例の構成説明図で、
(A)は正面図、(B)は平面図、第2図は第1図の電気回路
のブロック図、第3図は管路に渦発生体が配置された場
合の揚力等の説明図、第4図は抗力係数の説明図、第5
図は従来より一般に使用されている従来例の構成説明
図、第6図は第5図の部品説明図である。 1……管路、2……受力体、3……トルクチューブ、4
……ストレインゲージ、5……測温体、6……電気回
路、61……歪検出回路、62……第1増幅器、63……整流
検波回路、64……フィルタ回路、65……第2増幅回路、
66……シュミット回路、67……F/Vコンバータ、68……
割算回路、71……温度変換回路、72……温度補償回路。1 (A) and (B) are explanatory views of the configuration of an embodiment of the present invention.
(A) is a front view, (B) is a plan view, FIG. 2 is a block diagram of the electric circuit of FIG. 1, and FIG. 3 is an explanatory view of the lift force and the like when a vortex generator is arranged in the pipeline, FIG. 4 is an explanatory view of the drag coefficient, and FIG.
FIG. 6 is a structural explanatory view of a conventional example which is generally used from the conventional art, and FIG. 6 is a component explanatory view of FIG. 1 ... Pipe line, 2 ... Force receiver, 3 ... Torque tube, 4
...... Strain gauge, 5 ...... Temperature sensor, 6 ...... Electrical circuit, 61 …… Strain detection circuit, 62 …… First amplifier, 63 …… Rectification detection circuit, 64 …… Filter circuit, 65 …… Second Amplifier circuit,
66 …… Schmidt circuit, 67 …… F / V converter, 68 ……
Division circuit, 71 ... Temperature conversion circuit, 72 ... Temperature compensation circuit.
Claims (1)
信号を利用して変動揚力と渦周波数とを検出して質量流
量を測定する質量流量計において、 測定流体の流れる管路と、 該管路に直角に挿入され一端が管路に固定され他端が管
路外に配置されカルマン渦によるトルクを受ける受力体
と、 該受力体の他端に一端が接続され他端が前記管路に接続
されて該受力体の他端側の外側に該受力体と同心状に設
けられ前記管路の外に配置されたトルクチューブと、 該トルクチューブに設けられ前記トルクを検出するトル
ク検出器と を具備したことを特徴とする質量流量計。1. A mass flow meter for measuring a mass flow rate by detecting a variable lift and a vortex frequency by utilizing a Karman vortex signal acting as an alternating force on a force receiving body, and a pipe through which a measurement fluid flows, A force receiving body which is inserted at a right angle to the pipe line, one end of which is fixed to the pipe line and the other end of which is arranged outside the pipe line and which receives the torque due to the Karman vortex; A torque tube connected to the pipe line and provided outside the other end side of the force receiving body concentrically with the force receiving body and arranged outside the pipe line; and a torque tube provided on the torque tube for detecting the torque. A mass flowmeter, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12045086A JPH0612281B2 (en) | 1986-05-26 | 1986-05-26 | Mass flow meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12045086A JPH0612281B2 (en) | 1986-05-26 | 1986-05-26 | Mass flow meter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62276413A JPS62276413A (en) | 1987-12-01 |
| JPH0612281B2 true JPH0612281B2 (en) | 1994-02-16 |
Family
ID=14786491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12045086A Expired - Lifetime JPH0612281B2 (en) | 1986-05-26 | 1986-05-26 | Mass flow meter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0612281B2 (en) |
-
1986
- 1986-05-26 JP JP12045086A patent/JPH0612281B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62276413A (en) | 1987-12-01 |
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