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JPS63158419A - コリオリの原理で作動する質量流れ測定器 - Google Patents

コリオリの原理で作動する質量流れ測定器

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Publication number
JPS63158419A
JPS63158419A JP62239099A JP23909987A JPS63158419A JP S63158419 A JPS63158419 A JP S63158419A JP 62239099 A JP62239099 A JP 62239099A JP 23909987 A JP23909987 A JP 23909987A JP S63158419 A JPS63158419 A JP S63158419A
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JP
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mass flow
diaphragm
tube
flow measuring
vibration
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JP62239099A
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ペーター・フレツケン
ニールス・アビルゴール
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Endress and Hauser Flowtec AG
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Flowtec AG
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Publication date
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    • G—PHYSICS
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    • G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
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    • G—PHYSICS
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    • G01F1/845—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits
    • G01F1/8468—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits
    • G01F1/849—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits having straight measuring conduits
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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】 産業上の利用分野 本発明はコリオリの原理で作動する質量流れ測定器であ
って、支持管、両端で緊定された直状の少なくとも１つ
の測定管を備え前記支持管内に軸方向に配置された機械
的な振動系、測定管の中央に曲げ振動を与える振動発生
器及びこの振動発生器の両側から同じ間隔で機械的な振
動を検出するための振動センサ金偏えている形式のもの
に関する。
従来の技術 ］リオリの原理で作動するこの種の質量流れ測定器では
、振動する直状の測定管内を流れる測定媒体がコリオリ
カを生じ、これが各測定管の両端において機械的な振動
相互の位相のずれを生じるという原理に基づいて質量流
れの測定が行なわれる。この位相のずれの大きさは質量
流れの尺度である。位相のずれは両方の振動センサによ
って測定される。振励センサはこれによって検出した振
動を電気的なセンサ言号に変換し、このセンサ這号が振
動の位相の関係を表わす。
本発明が解決しようとする問題点 その場合の問題点は、両端部で緊定された機械的な振動
系が、支持管及び接続導管へ振動エネルヤを伝達してし
まうことにある。さらに、周囲温度によって温度を異に
する測定媒体の質量流れの測定ではそうであるように測
定管と支持管との温度が相違すると、温度に依存した機
械的な応力が生じる。このような温度に依存した応力は
機械的な振動系の振動のふるま贋を変化させ、従って、
測定誤差を回避するためには補償もしくは修正が必要で
ある。
そこで本発明の課題は、機械的な振動系が支持体から機
械的に良好に隔絶されていると共に、温度に依存する機
械的な応力が削減されるような冒頭に述べた形式のコリ
オリの原理で作動する質量流れ測定器を提供することに
ある。
問題点を解決するための手段 上記課題を解決した本発明の要旨は機械的な振動系が各
端部で環状のダイヤフラムによって支持管内に自由（／
ＣＭ架されていることにある。
本発明の作用効果 本発明に基づく質量流れ測定器では機械的な振動系が、
両端部に配置された環状のダイヤフラムによってのみ支
持管ＶＣ結合されている。このダイヤスラムは振動系を
支持管及び接続等管から機械的に良好に隔絶する。さら
にこのダイヤフラムは支持管と機械的な振動系との温度
に依存した長さ変化の違いを補償する。
振動系の少なくとも測定管、有利には両ダイヤフラム及
び場合によっては分配部材金倉む振動系全体がチタンか
ら成っていれば一層効果的である。直状の振動する測定
管を備えた、コリオリの原理で作動するすべての質量流
れ測定器においては以下の問題点が生じる。すなわち、
十分大きな測定信号を得るためには振動センサのところ
に振動の大きな悪幅が生じなければならない。振動の振
幅は測定管が長いほど大きめ。
他面ンζおいて、振動系の固有共鳴周波数は測定管が長
いほど低い。振動系は固有共鳴振動に励起されるため、
振動系の固有共鳴周波数は稼働周波数が低いほど、制御
不能な妨害振動が著しく生じ、この妨害振動が測定振動
に電ざなる。
それゆえ、質量流れ測定器の可能な限り高り稼働周波数
が望まれる。
測定Ｒ又は有利には振動系全体がチタンから成っていれ
ば、鋼から成る振動系に比して著しく短い測定管で十分
大きな測定信号を得ることができる。それゆえ、同じ大
きさの測定信号を得る場合、チタンから成るこのような
振動系の固有共鳴周波数は鋼装の振動系の固有共鳴周波
数に比して著しく高い。チタンから成る摂動系を備えた
質量流れ測定器の比較的高い稼働周波数では不都合な妨
害振動が実際に排除される。
その上、質量流れ測定器の全長が短いことは構造上極め
て有利である。
本発明の有利な実施態様が特許請求の範囲の従属項に記
載されている。
実施例 第１図に部分的に断面して示されかつ第２図で第１図の
Ａ−１！！に沿って断面して示された質量流れ測定器１
０は支持管１１を備えておシ、その内部に機械的な振動
系１２が配置されている。支持管１１は管片１３から成
り、これは両端で終端ブツシュ１４．１５に溶接されて
いる。
各終端ブツシュには接続管片１６．１７がねじ固定され
ており、接続管片は７ランジ１８゜１９を支持している
。この７ランジ１８．１９によって質量流れ測定器は測
定媒体を流す導管内に挿入され、導管内の質量流れが測
定される。
支持管１１は薄板ケーシング２０によって取囲まれてい
る。
機械的な振動系１２は２つの平行な測定管２１．２２か
ら成シ、測定管はそれぞれ両端で分配部材を介して互い
に接続されており、かつ流体技術的に並列に接続されて
いる。測定管２１．２２は管片１３の全長にわたって延
びており、かつ分配部材は終端ブツシュ１４，１５の内
部に位置している。両方の分配部材はまったく同形に形
成されかつ配置されており、第１図には終端ブツシュ１
４の内部に位置する一方の分配部材２３だけが図示され
ている。分配部材２３の以下の記載は振動系の他方の端
部に配置された分配部材についても同様に当てはまる。
分配部材２３は著しく厚い円形の板から成り、この板は
流れ通路２４の内部に収容されており、接続管片１６を
通って到来する流れ全両方の測定管２１．２２へ均一に
分配する。他方の端部に設けられた分配部材は両方の測
定管内の流れを合流し、合流された流れ・は接続管片１
１全通して流出する。流れ方向全逆転させてもよいのは
いうまでもない。
支持管１１の中央に振動発生器２５　（ｉ２図）が配置
されており、これは両方の測定管２１゜２２に互いに逆
向きの曲げ振動を与える。その振動平面は両方の測定管
の共通の１平面内に在り、要するに第１図の図平面に対
して昏直に位置する。振動発生器２５は管片１３の壁に
固定された電磁石２６から成り、これに、測定管２１に
固定された可動子２１が対向して位置している。電磁石
２６のコイルに交流電流が印加されると、電磁石２６と
可動子２１との間の吸着力が父互に生じることによって
測定管が曲げ振動にさらされる。この曲げ振動は分配部
材２３に一介して測定管２２へ伝達され、その結果、最
終的に両方の測定管２１．２２は位相の逆転した曲げ振
動を行なう。交流電流は電子的な発振回路から到来し、
この発振回路は薄板ケーシング２０に固定された制御回
路ケーシング２８内に配置されており、かつその回路板
２９によって示されている。発振回路は振動系１２が固
有共鳴摂動に励損されるように構成されている。
この種の質量流れ測定器での質量流れの測定は、振動す
る測定管２１．２２内を通れる測定媒体がコリオリカを
生じ、これが各測定管の両方の端部のところで機械的な
振動の相互の位相のずれを生じることによって行なわれ
る。この位相のずれの大きさは質量流れの尺度となる。
位相の測定のために、振動発生器２５の両側に、この振
動発生器から等間隔で２つの振励センサ３０．３１が設
けられている。振動センサ３０゜３１は測定管２１，２
２の機械的な振動を検出してこれを電気的なセンサ信号
に変換する。このセン？信号は検出された振動の位相の
関係を表わす。このセンサ信号は電子的な評価回路に供
給される。評価回路は同様に制御回路ケーシング２８内
に設けられ、回路板３２で示されている。評価回路は印
加されたセンサ信号の位相差から質量流れを検出する。
図示の質量流れ測定器の特徴は支持管１１内の機械的な
振動系１２の懸架形式の点にある。
分配部材２３に短い管状の付加部３４が一体成形されて
おり、この付加部は環状のダイヤフラム３５の内壁に結
合されている。ダイヤフラム３５の外縁は保持リング３
６に結合さ扛ており、この保持リングは終端プッシュ１
４内に緊定されて、接続管片１６の内向きに突出した端
面に軸方向で支持されている。これによって振動系１２
はダイヤフラム３５と、他方の端部に設けた相応のダイ
ヤフラムとによって軸方向で支持管１１内で懸架される
。分配部材２３は終端ブツシュ１４の内部の中空室に比
して小さな横断面金有しており、そのため、分配部材の
周りにはその外周面と終端ブツシュ１４の内面との間に
中間室３１が生じている。それゆえ、振動系１２と支持
管１１との間の唯一の接点は、両端に設けられたダイヤ
フラム３５から成る。
環状の付加部３４、ダイヤフラム３５及び保持リング３
６は分配部材２３と一体に裏作できる。ダイヤフラム３
５はその場合簡単に分配部材２３の材料からの薄い壁か
ら成り、かつ負荷時に変形できるように薄く形成される
。ダイヤフラムは別体に製作されてもよく、その場合、
その外縁が別体の保持リングによって、かつその内縁が
結合部材によって適当に密に、例えば溶着によって結合
される。いずれにしろ、これらの構成部材群は、−面に
おいては一方の測定管から他方の測定管への結合がソリ
ッドな分配部材によって可能な限９硬く、他面において
は支持管への振動系の結合がダイヤフラムによって可能
な限り軟く行なわれるように構成される。
それゆえ、ダイヤフラムに・よる振動系の懸架は支持管
１１及び接続管片１６から機械的な曲げ振動を十分に隔
絶する。さらに、測定管２１゜２２及び支持管１１０種
々異なる熱膨張がダイヤフラム３５によって補償される
。なぜならばダイヤフラムは軸方向の負荷時に弾性変形
できるからでめる。このことのために必要な分配部材２
３の軸方向運動は中間室３１が存在するために妨げられ
ない。
第１図に示す実施例では、環状のダイヤフラム３５が平
らたくかつ測定媒体の流れ方向に対して曇直に配置され
ている。この配置はダイヤフラムの景良の作用を生じる
が、しかしダイヤフラムが流れ横断面内に自直に突入す
るため不所望な流れのふるまいを生じる。要するに質量
流れ測定器の入口側に急激な狭搾部が生じ、出口側に流
れ横断面の急激な拡張部が生じる。
＠６図ンζ示す実施例はダイヤプラムの形状の点でのみ
第１図に示す実施例と異なって−る。
その他の構成部分は同じでるる。同じ構成部分は同じ符
号を以って示されている。それゆえ、第２図の断面図は
第３図の質量流れ測定器の断面図をも示している。
第３図の実施例のダイヤフラム４０は平らでなく、円錐
状に形成されており、保持リング３６から分配部材２３
へ向かってテーパして込る。これによって、入口側では
流れ横断面が除徐に減少し、出口側では徐々に増大し、
これによって流れの条件が第１図の実施例に比して著し
く改善される。
第３図の実施例のダイヤフラム４０は円錐状であるため
、第１図の実施例の平らたいダイヤフラム３５に比して
硬いが、しかし、ダイヤフラム３５によって補償すべき
、振動系１２と支持管１１との相対運動はわずかであシ
、それゆえ、第３図の実施例でも、支持管及び導管系か
らの摂動運動の良好な隔絶が得られる。
第１図に示す実施例と同様に、第３図に示す実施例でも
、ダイヤフラム４０は分配部材２３及び保持リングと一
体に成形されてもよい。第４図は第３図に示す振動系１
２の両終端部を拡大図示した部分破断平面図であり、こ
れから判るように両終端部は同形に形成されている。
質量流れ測定器の振動系のダイヤフラムによる懸架は、
図示の実施例のように２つの互いに平行な直状の測定管
ｆｔ備えた撮動系に制約されず、分配部材によって流体
技術的に並列に接続された３つ以上の互いに平行な直状
の測定管を備えた質量流れ測定器並びに１つの直状の測
定管を備えた振動系を有する質量流れ測定器にも適して
いる。測定管が１つの場合には、この測定管が分配部材
を介することなくじかにダイヤフラムに結合される。
少なくとも各測定管、有利には分配部材及びダイヤフラ
ムを含む機械的な振動系全体がチタンから成っていれば
この種の質量流れ測定器の著しい改善が得られる。チタ
ン製にすることによって、鋼製の振動系を備えた質量流
れ測定器で生じる制約及び欠点が排除される。
チタン製の振動系を使用すると、特に鋼製の振動系を使
用した場合に比して著しく短い測定管による十分大きな
測定信号を得ることができる。これによって、振動系の
比較的高い固有共鳴周波数の利点が得られる。なぜなら
ば固有共鳴周波数は測定管が短くなるにつれて上昇する
からである。機械的な振動系が固有共鳴振動へ励起され
るため、チタン製の振動系は同じ大きさの測定信号を発
する鋼製の振動系に比して者しく高い周波数で稼働する
。図示した構造の質量流れ測定器において鋼製の測定管
ｔ−１１は１００〜２００　Ｈｚの周波数で稼働しなけ
ればならないとすれば、チタン＃の測定管を備えた同種
の質量流れ測定器は全長が短縮されると共に、同じ大き
さの測定信号を発するためにｉｏｏｏｍの著しい高い周
波数で稼働する。このように高い稼働周波数では不所望
の機械的な妨害振動を無視することかで゛きる。この種
の妨害振動は稼働周波数が低いほど著しく生じる。妨害
振動は測定言号と重なり、測定結果を誤まる。
チタン製の振動系のこの有利な特性は、チタンがこの目
的のために比重及び弾性率の最良の組合わせを有するこ
とによって生じる。その上、チタンは効果的な熱膨張係
数を有しており、従って、チタン製の振動系及び鋼製の
支持管を備えた質量流れ測定器は大きな温度範囲での測
定に適している。さらに、チタンは耐食性に富み、従っ
てこの種のｒＩｉ量流れ測定器は化学的に攻撃性の測定
媒体の測冗にも適している。
【図面の簡単な説明】
！ｉｇｉ図は本発明の第１英施例の部分縦断面図、第２
図は第１図及び第３図のＡ　−Ｂ線に沿った断面図、第
３図は本発明の第２実施例の部分縦断面図、第４図は第
３図の撮動系の部分破断平面図である〇 １０・・・質量流れ測定器、１１・・・支持管、１２・
・・振動系、１３・・管片、１４．１５・・・終端ブツ
シュ、１６．１７・・・接続管片、１８．１９・・・７
ランゾ、２０・・・薄板ケーシング、２１．２２・・・
測定管、２３・・・分配部材、２４・・・流れ通路、２
５・・・振動発生ｉ１２６・・・電磁石、２１・・・可
動子、２８・・・制御回路ケーシング、２９・・・回路
板、３０．３１・・・振動センナ、３２・・・回路板、
３４・・・付加部、３５・・・ダイヤフラム、３６・・
・保持リング、３１・・・中間室、４０・・・ダイヤフ
ラム、１１・・・支持’ｆ　　　　　　　　　１２・・
・振動系２１．２２・・・測定管　　　　　２５・・・
振動発生器３１・・・振動センサ ＦＩＧ、４ １２・振動糸　　　　２１．２２・・測定管手続補正書
（方式） ％式％ １、事件の表示　　昭和６２年特許願第２３９０９９号
λ発明の名称 コリオリの原理で作動する質量流れ測定器３、補正をす
る者 事件との関係　特許出願人 名　称　　フローチック・アクテエンゲゼルシャフト４
、代　理　人 昭和６２年１２月２２日　　（発送日）６、補正の対象

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、コリオリの原理で作動する質量流れ測定器であって
    、支持管、両端で緊定された直状の少なくとも１つの測
    定管を備え前記支持管内に軸方向に配置された機械的な
    振動系、測定管の中央に曲げ振動を与える振動発生器及
    びこの振動発生器の両側から同じ間隔で機械的な振動を
    検出するための振動センサを備えている形式のものにお
    いて、機械的な振動系が各端部で環状のダイヤフラムに
    よって支持管内に自由に懸架されていることを特徴とす
    るコリオリの原理で作動する質量流れ測定器。 ２、ダイヤフラムの外縁が支持管に緊定されており、か
    つ、ダイヤフラムの内縁が機械的な振動系に結合されて
    いる特許請求の範囲第１項記載の質量流れ測定器。 ３、ダイヤフラムの外縁が、支持管内に緊定された保持
    リングに結合されている特許請求の範囲第２項記載の質
    量流れ測定器。 ４、機械的な振動系が少なくとも２つの互いに平行な測
    定管を有しており、各測定管が各端部で分配部材によっ
    て流体技術的に並列に接続されており、かつ、各ダイヤ
    フラムの内縁が、測定管の同じ側の端部に配置した分配
    部材に結合されている特許請求の範囲第２項又は第３項
    記載の質量流れ測定器。 ５、ダイヤフラムが所属の分配部材と一体に形成されて
    いる特許請求の範囲第４項記載の質量流れ測定器。 ６、各ダイヤフラムが平らたく形成されている特許請求
    の範囲第１項から第５項までのいずれか１項記載の質量
    流れ測定器。 ７、各ダイヤフラムが円錐状に形成されている特許請求
    の範囲第１項から第５項までのいずれか１項記載の質量
    流れ測定器。 ８、測定管がチタンから成る特許請求の範囲第１項から
    第７項までのいずれか１項記載の質量流れ測定器。 ９、ダイヤフラム及び場合により分配部材を含む機械的
    な振動系全体がチタンから成る特許請求の範囲第８項記
    載の質量流れ測定器。
JP62239099A 1986-09-26 1987-09-25 コリオリの原理で作動する質量流れ測定器 Granted JPS63158419A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19863632851 DE3632851A1 (de) 1986-09-26 1986-09-26 Nach dem coriolisprinzip arbeitendes massendurchflussmessgeraet
DE3632851.0 1986-09-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63158419A true JPS63158419A (ja) 1988-07-01
JPH0569451B2 JPH0569451B2 (ja) 1993-10-01

Family

ID=6310481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62239099A Granted JPS63158419A (ja) 1986-09-26 1987-09-25 コリオリの原理で作動する質量流れ測定器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4793191A (ja)
EP (1) EP0261436B1 (ja)
JP (1) JPS63158419A (ja)
DE (3) DE3632851A1 (ja)
DK (1) DK168970B1 (ja)

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