JPS642204B2 - - Google Patents
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- JPS642204B2 JPS642204B2 JP17573381A JP17573381A JPS642204B2 JP S642204 B2 JPS642204 B2 JP S642204B2 JP 17573381 A JP17573381 A JP 17573381A JP 17573381 A JP17573381 A JP 17573381A JP S642204 B2 JPS642204 B2 JP S642204B2
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- JP
- Japan
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- vortex
- shaped
- flow
- ring
- karman
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 15
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 7
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring 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
- G01F1/20—Measuring 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
- G01F1/32—Measuring 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
- G01F1/3209—Measuring 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 using Karman vortices
- G01F1/3218—Measuring 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 using Karman vortices bluff body design
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、流体中に生じるカルマン渦を利用し
て管路内に流れる流体の流量又は流速を測定する
カルマン渦流量計に関する。
て管路内に流れる流体の流量又は流速を測定する
カルマン渦流量計に関する。
渦発生体にリングを使用したカルマン渦流量計
は、一般に第1図に示すように、管路1内に同心
状にリング状渦発生体2を配置してその下流側に
サーミスタなどの渦検出器3を取付けて成る。リ
ング状渦発生体2は、管路内の流れ(矢印Uで示
す)の平均流速相当半径位置に同心配置されてお
り、これによつて流速分布の影響を受けずに、渦
線が閉曲線となるカルマン渦4を生じさせること
ができ、このカルマン渦を検出器3によつて検出
して流体の流量または流速を測定できるようにな
つている。このようなカルマン渦流量計では、カ
ルマン渦3が自己誘起速度に基づく渦輪自身の不
安定性を有するため、本来2次元渦に比較して単
独で不安定なものであり、従つて渦輪が崩壊しや
すいという欠点があつた。また円管内の流れは管
路1の状態によつては渦発生体2の上流側に流速
分布の歪や旋回流などを生じ、これらによつて定
常な渦発生が乱され、或いは阻害されるという欠
点があつた。さらに第1図の如き従来のカルマン
渦流量計では、渦発生体2を竪固に設置すること
が困難であるという欠点も問題である。
は、一般に第1図に示すように、管路1内に同心
状にリング状渦発生体2を配置してその下流側に
サーミスタなどの渦検出器3を取付けて成る。リ
ング状渦発生体2は、管路内の流れ(矢印Uで示
す)の平均流速相当半径位置に同心配置されてお
り、これによつて流速分布の影響を受けずに、渦
線が閉曲線となるカルマン渦4を生じさせること
ができ、このカルマン渦を検出器3によつて検出
して流体の流量または流速を測定できるようにな
つている。このようなカルマン渦流量計では、カ
ルマン渦3が自己誘起速度に基づく渦輪自身の不
安定性を有するため、本来2次元渦に比較して単
独で不安定なものであり、従つて渦輪が崩壊しや
すいという欠点があつた。また円管内の流れは管
路1の状態によつては渦発生体2の上流側に流速
分布の歪や旋回流などを生じ、これらによつて定
常な渦発生が乱され、或いは阻害されるという欠
点があつた。さらに第1図の如き従来のカルマン
渦流量計では、渦発生体2を竪固に設置すること
が困難であるという欠点も問題である。
この発明の目的は、自己誘起速度に基づく渦輪
自身の不安定性を軽減し、渦発生体の下流側でよ
り安定した周期的なカルマン渦を得るようにし、
さらに曲管路や内径の変化する管路など流速分布
の歪や旋回流の影響が懸念される使用条件におい
ても適用可能とした改良されたカルマン渦流量計
を提供することにある。
自身の不安定性を軽減し、渦発生体の下流側でよ
り安定した周期的なカルマン渦を得るようにし、
さらに曲管路や内径の変化する管路など流速分布
の歪や旋回流の影響が懸念される使用条件におい
ても適用可能とした改良されたカルマン渦流量計
を提供することにある。
すなわちこの発明のカルマン渦流量計は、管内
でカルマン渦を利用して流体の流量又は流速を測
定するものにおいて、頭部がドーム状、胴部が柱
状、尾端が縮径コーン状の中心構造体を、その頭
部を流体流れの上流側に向けて前記管内に同心状
にベーン状支持構造体によつて固定し、管内壁と
中心構造体との間に形成される環状流路内にリン
グ状渦発生体を前記ベーン状支持構造体によつて
同心状に取付け、このリング状渦発生体により発
生されるカルマン渦を検出して流体の流量又は流
速を測定するようにしてなるもので、リング状渦
発生体の上流側で流れを積極的に絞り且つ整流し
て、渦発生を安定化すると共に発生した渦輪の崩
壊を抑制し、これによつて流れの下流側で一層安
定した周期的な渦を得ることができるようになる
と共に、曲り管や内径の変化する管路などでの流
速分布の歪ないし旋回流などの影響を受けずに流
量、流速測定ができるようになり、この種流量計
の使用条件の拡大に大きく寄与するほか、渦発生
体の支持を強固且つ安定化し得るものである。
でカルマン渦を利用して流体の流量又は流速を測
定するものにおいて、頭部がドーム状、胴部が柱
状、尾端が縮径コーン状の中心構造体を、その頭
部を流体流れの上流側に向けて前記管内に同心状
にベーン状支持構造体によつて固定し、管内壁と
中心構造体との間に形成される環状流路内にリン
グ状渦発生体を前記ベーン状支持構造体によつて
同心状に取付け、このリング状渦発生体により発
生されるカルマン渦を検出して流体の流量又は流
速を測定するようにしてなるもので、リング状渦
発生体の上流側で流れを積極的に絞り且つ整流し
て、渦発生を安定化すると共に発生した渦輪の崩
壊を抑制し、これによつて流れの下流側で一層安
定した周期的な渦を得ることができるようになる
と共に、曲り管や内径の変化する管路などでの流
速分布の歪ないし旋回流などの影響を受けずに流
量、流速測定ができるようになり、この種流量計
の使用条件の拡大に大きく寄与するほか、渦発生
体の支持を強固且つ安定化し得るものである。
以下にこの発明の一実施例を第2図および第3
図と共に詳述する。第2図および第3図において
1は管路であり、この管路1内には流体が満たさ
れ且つ矢印Uで示す方向にこの流体が流れてい
る。5は流線魚雷形の中心構造体であり、流体の
流れ方向に対して頭部5aが半球ドーム状に、中
央部5bが柱状に、また尾端部5cが漸次縮径す
るコーン状に形成されている。この中心構造体5
は、その中央部5bにおいて放射状のベーン状支
持構造体6a,6b,6cにより管路1内に固定
支持されており、その頭部5aを流れの上流側に
向けて管路1内の中心軸線上に同心状に配置され
ている。この場合、中心構造体5の頭部5a及び
尾端部5cは、前記ベーン状支持構造体6a,6
b,6cの先端縁及び後端縁よりも各々上流側及
び下流側に突出している。
図と共に詳述する。第2図および第3図において
1は管路であり、この管路1内には流体が満たさ
れ且つ矢印Uで示す方向にこの流体が流れてい
る。5は流線魚雷形の中心構造体であり、流体の
流れ方向に対して頭部5aが半球ドーム状に、中
央部5bが柱状に、また尾端部5cが漸次縮径す
るコーン状に形成されている。この中心構造体5
は、その中央部5bにおいて放射状のベーン状支
持構造体6a,6b,6cにより管路1内に固定
支持されており、その頭部5aを流れの上流側に
向けて管路1内の中心軸線上に同心状に配置され
ている。この場合、中心構造体5の頭部5a及び
尾端部5cは、前記ベーン状支持構造体6a,6
b,6cの先端縁及び後端縁よりも各々上流側及
び下流側に突出している。
前記中心構造体5と管路1の内壁との間に形成
される環状流路の前記胴部5b部分、すなわち環
状流路中に、リング状渦発生体7がベーン状支持
構造体6a,6b,6cによつて支持されて管路
1及び中心構造体5と同心状に配設されている。
これらの中心構造体5とベーン状支持構造体6
a,6b,6cおよびリング状渦発生体7は例え
ば互いに一体構成されていてよく、中央構造体5
のリング状渦発生体7より下流側の適当な個所と
それに対応する管路1の内壁とに各々対をなす超
音波送受波器8a,8b,8c及び9a,9b,
9cが取付けられ、これらによつて発生渦10の
個数等を検出することにより、流体の流量ないし
流速を測定するようにしてある。
される環状流路の前記胴部5b部分、すなわち環
状流路中に、リング状渦発生体7がベーン状支持
構造体6a,6b,6cによつて支持されて管路
1及び中心構造体5と同心状に配設されている。
これらの中心構造体5とベーン状支持構造体6
a,6b,6cおよびリング状渦発生体7は例え
ば互いに一体構成されていてよく、中央構造体5
のリング状渦発生体7より下流側の適当な個所と
それに対応する管路1の内壁とに各々対をなす超
音波送受波器8a,8b,8c及び9a,9b,
9cが取付けられ、これらによつて発生渦10の
個数等を検出することにより、流体の流量ないし
流速を測定するようにしてある。
このような構成をもつこの発明のカルマン渦流
量計では、前記の流体流れの中における中心構造
体5の頭部5aが半球ドーム状に形成されている
からこの頭部5aによつて流れを急激且つ滑らか
に絞り、その下流側の胴部5bにおける平行部に
一様な流速分布の流れを導びくことになり、従つ
てこの流速分布の一様な流れの中でリング状渦発
生体7が機能することになつて、周期的なカルマ
ン渦の安定な発生が達成されるものである。また
中心構造体5の前記胴部5bおよび尾端部5cは
漸次縮径するコーン状に形成されているので、リ
ング状渦発生体7の下流側に生じるカルマン渦1
0の自己誘起速度に基づく渦輪自身の不安定性を
効果的に抑制し、さらに放射状のベーン状支持構
造体6a,6b,6cによつて、上流管路条件に
より流体の主流に生じる旋回流があつてもこれを
整流して平行層流にすることができ、このように
して平行層流の主流の方向に流れが整えられ、絞
られて増速された流れがリング状渦発生体7に導
びかれることにより、安定で周期的な渦輪列の形
成が果されるものである。
量計では、前記の流体流れの中における中心構造
体5の頭部5aが半球ドーム状に形成されている
からこの頭部5aによつて流れを急激且つ滑らか
に絞り、その下流側の胴部5bにおける平行部に
一様な流速分布の流れを導びくことになり、従つ
てこの流速分布の一様な流れの中でリング状渦発
生体7が機能することになつて、周期的なカルマ
ン渦の安定な発生が達成されるものである。また
中心構造体5の前記胴部5bおよび尾端部5cは
漸次縮径するコーン状に形成されているので、リ
ング状渦発生体7の下流側に生じるカルマン渦1
0の自己誘起速度に基づく渦輪自身の不安定性を
効果的に抑制し、さらに放射状のベーン状支持構
造体6a,6b,6cによつて、上流管路条件に
より流体の主流に生じる旋回流があつてもこれを
整流して平行層流にすることができ、このように
して平行層流の主流の方向に流れが整えられ、絞
られて増速された流れがリング状渦発生体7に導
びかれることにより、安定で周期的な渦輪列の形
成が果されるものである。
渦10の検出は種々の方式のものが適用できる
が、特に好ましくはベーン状支持構造体6a,6
b,6cで仕切られた扇形区域毎に超音波送受波
器8a,8b,8cおよび9a,9b,9cの対
を配設し、各区域毎の検出結果を平均化するのが
良い。すなわち各区域には、上流側管路条件によ
つて主流に生じた偏流がそれぞれ独立の流れに分
割されて分散導入されることになり、従つてこの
分割された流れ毎の渦の周波数をそれぞれの区域
の超音波送受波器で独立して検出してその結果を
平均化することにより、一層正確な平均流速を求
めることができるものである。尚、超音波の透過
経路としては図示の実施例のように主流に直角方
向とするほか、多重反射を防止するために主流に
対して斜め方向としてもよい。また渦の検出には
前述の例のように超音波によるもの以外にも、例
えばリング状渦発生体7のまわりの流速変動を測
定するもの、リング状渦発生体7に作用する圧力
又は流体力の変動を測定するものを用いてもよ
い。
が、特に好ましくはベーン状支持構造体6a,6
b,6cで仕切られた扇形区域毎に超音波送受波
器8a,8b,8cおよび9a,9b,9cの対
を配設し、各区域毎の検出結果を平均化するのが
良い。すなわち各区域には、上流側管路条件によ
つて主流に生じた偏流がそれぞれ独立の流れに分
割されて分散導入されることになり、従つてこの
分割された流れ毎の渦の周波数をそれぞれの区域
の超音波送受波器で独立して検出してその結果を
平均化することにより、一層正確な平均流速を求
めることができるものである。尚、超音波の透過
経路としては図示の実施例のように主流に直角方
向とするほか、多重反射を防止するために主流に
対して斜め方向としてもよい。また渦の検出には
前述の例のように超音波によるもの以外にも、例
えばリング状渦発生体7のまわりの流速変動を測
定するもの、リング状渦発生体7に作用する圧力
又は流体力の変動を測定するものを用いてもよ
い。
本発明は叙上のようであり、リング状渦発生体
が竪固に固定されて安定したカルマン渦がその下
流に発生され、またこの渦の発生は周期的であつ
て渦輪の崩壊も少なく、さらにベーン状支持構造
体による整流の効果も相俟つて、極めて正確な流
量・流速測定ができ、曲り管や径の変化する管路
への適用も可能であつて、使用条件の拡大にも寄
与するところが大である。
が竪固に固定されて安定したカルマン渦がその下
流に発生され、またこの渦の発生は周期的であつ
て渦輪の崩壊も少なく、さらにベーン状支持構造
体による整流の効果も相俟つて、極めて正確な流
量・流速測定ができ、曲り管や径の変化する管路
への適用も可能であつて、使用条件の拡大にも寄
与するところが大である。
第1図は従来例を管路側面から示した断面図、
第2図はこの発明の一実施例を管路正面から示し
た背面図、第3図は第2図A−A線矢視断面図で
ある。 1:管路、5:中心構造体、5a:頭部、5
b:胴部、5c:尾端部、6a,6b,6c:ベ
ーン状支持構造体、7:リング状渦発生体、8
a,8b,8c,9a,9b,9c:超音波送受
波器、10:渦。
第2図はこの発明の一実施例を管路正面から示し
た背面図、第3図は第2図A−A線矢視断面図で
ある。 1:管路、5:中心構造体、5a:頭部、5
b:胴部、5c:尾端部、6a,6b,6c:ベ
ーン状支持構造体、7:リング状渦発生体、8
a,8b,8c,9a,9b,9c:超音波送受
波器、10:渦。
Claims (1)
- 1 管内でカルマン渦を利用して流体の流量又は
流速を測定するカルマン渦流量計において、頭部
がドーム状、胴部が柱状、尾端が縮径コーン状の
中心構造体を、その頭部を流体流れの上流側に向
けて前記管内に同心状にベーン状支持構造体によ
つて固定し、管内壁と中心構造体との間に形成さ
れる環状流路内にリング状渦発生体を前記ベーン
状支持構造体によつて同心状に取付け、このリン
グ状渦発生体により発生されるカルマン渦を検出
して流体の流量又は流速を測定するようにしてな
ることを特徴とするカルマン渦流量計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17573381A JPS5877620A (ja) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | カルマン渦流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17573381A JPS5877620A (ja) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | カルマン渦流量計 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5877620A JPS5877620A (ja) | 1983-05-11 |
JPS642204B2 true JPS642204B2 (ja) | 1989-01-17 |
Family
ID=16001282
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17573381A Granted JPS5877620A (ja) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | カルマン渦流量計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5877620A (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01502690A (ja) * | 1986-08-20 | 1989-09-14 | ケテマ、インコーポレイテッド | 流体流動装置 |
JPH01148912A (ja) * | 1987-12-04 | 1989-06-12 | Agency Of Ind Science & Technol | リング渦流量計 |
JP4637999B2 (ja) * | 2000-05-12 | 2011-02-23 | 三菱重工業株式会社 | ガス混合装置 |
KR100760065B1 (ko) | 2006-06-02 | 2007-09-18 | 한국산업기술대학교산학협력단 | 대용량 질량 유량 계측 장치 |
US9194729B2 (en) | 2013-07-23 | 2015-11-24 | Yokogawa Corporation Of America | Flow area reduction techniques using a centralized streamlined body in vortex flowmeters |
CN109520571A (zh) * | 2019-01-02 | 2019-03-26 | 安徽天维仪表有限公司 | 一种起旋器及旋涡流量计、加工方法 |
-
1981
- 1981-11-04 JP JP17573381A patent/JPS5877620A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5877620A (ja) | 1983-05-11 |
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