專利名稱：多功能渦流流量計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及兼?zhèn)錅u流流量計的功能和熱流量計的功能的多功能渦流流量計。
背景技術：
為了測量流管中流動的被測量流體的流量，使用渦流流量計和熱流量計。眾所周知，渦流流量計利用了下述原理在流體流中配置渦流發(fā)生器時，在規(guī)定的雷諾數(shù)范圍內，單位時間內從渦流發(fā)生器所產(chǎn)生的卡門渦旋的數(shù)量(渦流頻率)與氣體、液體沒有關系而與流量成比例，該比例常數(shù)稱為斯德魯哈爾數(shù)(strouhal number)。作為渦流檢測器列舉有熱傳感器、應變傳感器、光傳感器、壓力傳感器、超聲波傳感器等，這些能夠檢測出渦流所導致的熱變化、升力變化等。渦流流量計是能夠不受被測量流體的物理性質影響地測量流量的簡易流量計，廣泛地應用于氣體或者流體的流量計測中(例如，參照特許2869054號公報，第3頁、圖1)。另一方面，熱流量計的結構包括液體溫度檢測傳感器和加熱側溫度傳感器，并控制為，具有溫度傳感器和加熱傳感器的功能的加熱側溫度傳感器(流速傳感器(加熱器))的溫度相對于由流體溫度檢測傳感器所計測的溫度有一定的溫度差。這是因為被測量流體流動時從加熱器吸走的熱量與質量流量相關，從相對于加熱器的加熱電量算出質量流量(例如，參考特開2004-12220號公報，第6頁，圖4)。

發(fā)明內容
公知的是，渦流流量計不適于微小流量計測或者低流量計測。此外，熱流量計不適于高流量計測也是公知的。因此，在以流量從微小流量到大流量的大范圍內變化那樣的被測量流體為計測對象時，僅采用某一種流量計的話，存在測量范圍不充分的問題。
本發(fā)明是鑒于上述問題所作出的，目的在于提供一種對從微小流量到大流量都能夠精度良好地進行計測的多功能渦流流量計。
本發(fā)明的目的通過下述方式實現(xiàn)即包括渦流式檢測機構，該渦流式檢測機構具有設于流管的流路上并使被測量流體通過的測量管、與上述被測量流體的流動對置地設置在上述測量管上的渦流發(fā)生器、和檢測基于由該渦流發(fā)生器所產(chǎn)生的卡門渦旋的變化的渦流檢測器，并包括具有突出于上述流路中的感溫傳感器和加熱感溫傳感器的熱檢測機構，此外還包括流量轉換器，該流量轉換器進行電力供給量控制，并從該電量算出上述被測量流體的流量以及從上述渦流檢測器的檢測值算出上述被測量流體的流量，所述電力供給量是用于令上述感溫傳感器和上述加熱感溫傳感器的溫度差一定的上述加熱感溫傳感器的加熱所需的電力供給量。
通過這樣的構成，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供兼?zhèn)錅u流流量計的功能和熱流量計功能的結構的流量計。即，根據(jù)本發(fā)明，在微小流量區(qū)域或者低流量區(qū)域中，通過熱流量計的功能進行計測，在高流量區(qū)域中，通過渦流流量計的功能進行計測。進而，在本發(fā)明中，如果使熱流量計的功能中的高流量區(qū)域計測和渦流流量計的功能中的低流量區(qū)域計測進行某種程度的交疊，通過流量轉換器進行切換，則能夠從微小流量到大流量精度良好地進行計測。另外，在流量轉換器中進行運算顯示及輸出等。
此外，本發(fā)明的目的通過下述方式實現(xiàn)上述多功能渦流流量計中的上述感溫傳感器及上述加熱感溫傳感器配置在上述測量管的附近，并且在該測量管上設置有保持上述感溫傳感器和上述加熱感溫傳感器的溫度傳感器保持部。
通過這樣的構成，根據(jù)本發(fā)明，能夠利用測量管的溫度傳感器保持部保持感溫傳感器和加熱感溫傳感器。通過用溫度傳感器保持部保持該感溫傳感器和加熱感溫傳感器，根據(jù)本發(fā)明，能夠緩和大流量時在感溫傳感器和加熱感溫傳感器上產(chǎn)生的應力集中。
進而，本發(fā)明的目的通過下述方式實現(xiàn)將上述多功能渦流流量計的上述測量管和上述溫度傳感器保持部一體化，并由一個部件形成。
通過這樣構成，根據(jù)本發(fā)明，能夠不新設部件地保持感溫傳感器和加熱感溫傳感器。
此外，本發(fā)明的目的通過下述方式實現(xiàn)將上述多功能渦流流量計中的上述感溫傳感器和上述加熱感溫傳感器的各前端配置在上述流管的中央或者中央周邊部分。
通過該構成，根據(jù)本發(fā)明，能夠將感溫傳感器和加熱感溫傳感器的各感溫部分以離開流管的壁的方式配置。因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠令從流管的外部傳遞給流管的內部的熱難以作用在感溫傳感器和加熱感溫傳感器的各感溫部分上。
進而本發(fā)明的目的通過下述方式實現(xiàn)相對于在上述多功能渦流流量計中的上述流管上所開的孔插拔自如地形成上述渦流式檢測機構和上述熱檢測機構。
通過這樣構成，根據(jù)本發(fā)明，能夠將流量計構成得小。此外，由于插拔自如地形成渦流式檢測機構和熱檢測機構，所以根據(jù)本發(fā)明能夠容易地進行安裝以及維修等。
根據(jù)方案1所記載的本發(fā)明，具有能夠從微小流量到大流量對被測量流體的流量精度良好地進行計測的效果。本發(fā)明的多功能渦流流量計比起分別設置渦流流量計和熱流量計的情況，在成本、設置空間等方面更有效果。
根據(jù)方案2所記載的本發(fā)明，具有能夠緩和感溫傳感器及加熱感溫傳感器在大流量時的應力集中的效果。因此，具有能夠提高感溫傳感器和加熱感溫傳感器的耐久性的效果。
根據(jù)方案3所述的本發(fā)明，具有能夠抑制部件數(shù)量增加的效果。發(fā)揮能夠提供廉價的流量計的效果。
根據(jù)方案4所述的發(fā)明，具有能夠進一步提高計測精度的效果。
根據(jù)方案5所述的本發(fā)明，具有能夠縮小結構、提供廉價的流量計的效果。此外，具有易于進行安裝及維修等的效果。


圖1是表示本發(fā)明的多功能渦流流量計的一實施方式的剖視圖；圖2是圖1的主要部分的放大圖；圖3是檢測部的側視圖；圖4是檢測部的剖視圖；圖5是檢測部的仰視圖；
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明進行說明。
圖1是表示本發(fā)明的多功能渦流流量計的一個實施方式的剖視圖。另外，圖2是圖1的主要部分的放大圖，圖3～圖5是檢測部的側視圖、剖視圖、仰視圖。
圖1中，附圖標記1表示本發(fā)明的多功能渦流流量計。該渦流流量計1構成為兼?zhèn)錅u流流量計的功能和熱流量計的功能。另外，多功能渦流流量計1作為將檢測部4插入到貫通形成于流管2上的孔3中的插入式流量計而構成。本發(fā)明的多功能渦流流量計1構成為包括具有檢測部4、軸部5以及固定部6的探測部7、和流量轉換器8。以下，參照著圖1～5對各構成部件進行說明。
流管2是圓筒形部件，在本實施方式中，在水平方向上延伸地配置(也可以在垂直方向上延伸地配置)。在流管2的內部形成被測量流體向箭頭P方向流動的流路9。在流管2的上部形成圓形孔3。在孔3上固定著圓筒形的探測導引筒10的一端。在探測導引筒10中插入檢測部4及軸部5。在探測導引筒10的另一端固定有圓形凸緣11。本實施方式中，通過凸緣接合來接合流管2和探測部7，但是，并不限于此。即，也可以使用旋入式接頭或者咬入式接頭。
檢測部4是對具有測量管12、渦流發(fā)生器13和渦流檢測器14的渦流式檢測機構15以及具有感溫傳感器16和加熱感溫傳感器17的熱檢測機構18的各流量檢測部分的總稱，這種檢測部4如圖1所示，配置在例如流路9的上部。檢測部4不存在于流管2的管截面的整體，存在于管截面的一部分上。本發(fā)明的多功能渦流流量計1盡管是兼?zhèn)錅u流流量計的功能和熱流量計的功能的流量計，但是檢測部4小型地形成。
測量管12形成為管截面為四方形狀的筒狀。測量管12以沿著被測量流體流動的箭頭P方向延伸的方式配置形成。測量管12經(jīng)由連結筒部19與軸部5的底壁連在一起。連結筒部19連在測量管12的上壁中央。這種連結筒部19上形成有渦流發(fā)生器13和溫度傳感器保持部20(本實施方式中雖然形成為一體，但是并不限于此)。
渦流發(fā)生器13是用于在測量管12的內部產(chǎn)生渦流的部分，其形狀形成為與被測量流體的流動對置。渦流發(fā)生器13在本實施方式中，形成為三棱柱形(該形狀為一個例子，在專利文獻1的特許第2869054號公報中公開了幾個例子)。渦流發(fā)生器13形成在測量管12的被測量流體流入側的開口部分上。此外，渦流發(fā)生器13形成為位于該開口部分的中央。而且，渦流發(fā)生器13形成為與在測量管12的上述上壁和下壁為一體。
此處對由渦流發(fā)生器13所產(chǎn)生的渦流進行說明。渦流是從由流入到測量管12的上述開口部分的被測量流體沿著渦流發(fā)生器13流動的流所產(chǎn)生的運動量變化大的位置剝離的渦流，在渦流發(fā)生器13的截面形狀為本實施方式那樣的三角形時，三角形邊緣部成為剝離點。從渦流發(fā)生器13剝離并流出的渦流按照卡門的穩(wěn)定渦旋條件，呈鋸齒形交替地產(chǎn)生，一邊形成保持一定渦旋間距和渦旋列間距的渦旋列一邊流出。渦旋間距可以根據(jù)單位時間所產(chǎn)生的渦旋的數(shù)量即渦旋頻率、和單位時間的流速來求取，所述單位時間的流速根據(jù)由在既定時間內流入到例如基準罐等基準容器中的流體所求出的流量而算出。
溫度傳感器保持部20以從測量管12的下壁向水平方向、換言之從測量管12的兩側壁分別突出的方式形成。溫度傳感器保持部20以俯視形狀為三角形的方式形成。溫度傳感器保持部20形成為就像在測量管12上有翅片那樣的形狀。在這種溫度傳感器保持部20的三角形頂部附近形成有插入感溫傳感器16、加熱感溫傳感器17的各前端的孔(省略標記)。溫度傳感器保持部20配置形成為感溫傳感器16和加熱感溫傳感器17位于渦流檢測器14的兩側。
渦流檢測器14是用于檢測渦流的傳感器，此處采用了受壓傳感器。渦流檢測器14具有配置在測量管12內的渦流發(fā)生器13的下游側的受壓板(傳感器受壓板)21。渦流檢測器14包括壓力檢測元件板，其在振動管22內具有壓電元件或者應變計。渦流檢測器14構成為，在受壓板21處檢測出基于由渦流發(fā)生器13所產(chǎn)生的卡門渦旋的變動壓力(交變壓力)。受壓板21以從振動管22的一端延伸的方式配置形成。振動管22插入到連結筒部19中，并安裝成僅受壓板21突出到測量管12中。受壓板21的配置是一個例子。
在振動管22的另一端形成有凸緣部23。凸緣部23是為了固定插入到軸部5的內部的渦流檢測器14而形成的。在凸緣部23和軸部5之間夾持有O形環(huán)24。O形環(huán)24為了防止被測量流體浸入到軸部5的內部而設置。渦流檢測器14上設有用于從渦流檢測器14輸出信號的傳送線25。傳送線25的一端通過由模制材料模制的模制部26固定在渦流檢測器14的端部上并受到保護。傳送線25是為了獲得電力以及為了向流量轉換器8側傳送傳感器輸出而設置的。
在軸部5的內部，設有環(huán)狀的隔墊27和碟形彈簧28以及筒狀的隔墊29。這些是為了推壓渦流檢測器14而設置的，被螺紋接合在軸部5的開口部上的貫通型止動螺紋件30保持。在軸部5上形成有兩個沿軸向貫通周側壁的貫通孔31。另外，后面對貫通孔31進行說明。軸部5上，與探測導引筒10的凸緣11對合地固定有圓形的固定部6。固定部6是用于相對于流管2固定本發(fā)明的多功能渦流流量計1的部分，并形成為以在與探測導引筒10的凸緣11之間夾入填料32的狀態(tài)下通過螺栓33緊固。固定部6上形成相對于流量轉換器8的安裝筒部34。
渦流式檢測機構15是為了將測量管12、渦流發(fā)生器13和渦流檢測器14的受壓板21插入到流管2中而求取在流管2內流動的被測量流體的流速或者流量而設置的。在流管2內流動的被測量流體的流速或者流量通過將在測量管12內流動的被測量流體的流速或者流量作為流管2的部分流速或者部分流量算出而求取。這是基于如果液流均勻的話，即使測量流管2的管的一部分截面而不是測量整個截面，也能夠推測其整體流量。即，在直管中流過的被整流的流體的流速分布作為雷諾數(shù)的函數(shù)被給出，所以能夠將距離流管2的中心部的某個距離位置處的流速換算為流管2內的平均流速。
構成熱檢測機構18的感溫傳感器16和加熱感溫傳感器17均使用已知的傳感器。此處，關于具體的結構，省略其說明。本實施方式的感溫傳感器16是棒狀的溫度傳感器，同樣棒狀的加熱感溫傳感器17是具有溫度傳感器和加熱傳感器功能的流速傳感器(加熱器)。感溫傳感器16和加熱感溫傳感器17的前端側作為感溫部分35、中間作為固定部分36而構成。感溫傳感器16和加熱感溫傳感器17分別插入到軸部5的貫通孔31中而固定。
感溫傳感器16和加熱感溫傳感器17的各感溫部分35突出于流管2的流路9中，最前端部分被溫度傳感器保持部20保持。各感溫部分35配置在測量管12的附近。感溫傳感器16和加熱感溫傳感器17與渦流檢測器14一起排成橫向一列配置(配置是一個例子。只要以不影響渦流檢測的方式配置也可以為其他方式)。另外，也可以將感溫傳感器16及加熱感溫傳感器17的各感溫部分35的長度增加以從溫度傳感器保持部20進一步突出(為了避免從外部向流管2傳遞的熱的作用)。
感溫傳感器16和加熱感溫傳感器17的后端側從固定部6上的安裝筒部34的內側突出而插入到流量轉換器8的內部。感溫傳感器16和加熱感溫傳感器17通過安裝在貫通孔31的開口緣部的O形環(huán)(省略標記)密封。附圖標記37表示O形環(huán)壓件。O形環(huán)壓件37通過螺紋固定而固定在安裝筒部34的內側。雖然沒有特別進行標記，在O形環(huán)壓件37上形成有相對于感溫傳感器16和加熱感溫傳感器17的貫通孔和相對于傳送線25的引出用貫通孔。
流量轉換器8經(jīng)由適配器38安裝在安裝筒部34的端部上。流量轉換器8具有轉換器盒體39。在該轉換器盒體39的內部安裝著放大器板(アンプボ-ド)40。在放大器板40上連接著感溫傳感器16和加熱感溫傳感器17的各導線和渦流檢測器14的傳送線25。感溫傳感器16和加熱感溫傳感器17以及傳送線25穿過轉換器盒體39被引入到內部。感溫傳感器16和加熱感溫傳感器17以及傳送線25通過O形環(huán)(省略標記)被密封。附圖標記41表示通過螺紋固定而固定在轉換器盒體39的內側的O形環(huán)壓件。感溫傳感器16、加熱感溫傳感器17、渦流檢測器14以及放大器板40具有流量計測部和流量運算部的作用。具有開關板42以及顯示板43的本體罩44以隔著填料(省略標記)的狀態(tài)固定在轉換器盒體39的開口部分上。轉換器盒體39的一側壁上連接著傳送纜線45。
在上述構成及構造中，本發(fā)明的多功能渦流流量計1根據(jù)在流管2的流路9中流過的被測量流體的流的狀況而區(qū)分使用渦流流量計的功能和熱流量計的功能。即，在微小流量區(qū)域或者低流量區(qū)域中，通過熱流量計的功能進行計測，在高流量區(qū)域中，通過渦流流量計的功能進行計測。另外，本發(fā)明的多功能渦流流量計1，熱流量計的功能中的高流量區(qū)域計測和渦流流量計的功能中的低流量區(qū)域在某種程度上交疊，可通過流量轉換器8進行切換。
首先，對計測微小流量區(qū)域或低流量區(qū)域時的作用、即通過熱流量計的功能進行計測時的作用進行說明。加熱感溫傳感器17根據(jù)由感溫傳感器16所檢測出的溫度進行流量計測。即，在本發(fā)明的多功能渦流流量計1的流量計測部及流量運算部中，使感溫傳感器16和加熱感溫傳感器17的溫度差為一定(例如+30℃)地對加熱感溫傳感器17進行加熱(通電流)，并且從該加熱所需的電流值算出質量流量。所算出的質量流量換算成規(guī)定的單位后，顯示在本體罩44上部所設置的顯示部上，或者由傳送線纜45發(fā)送而顯示在未圖示的顯示裝置上。
對上述質量流量的算出進行補充說明的話，則被測量流體(省略了圖示)向箭頭P方向流動時，加熱感溫傳感器17被被測量流體冷卻。為了控制與感溫傳感器16的溫度差為一定，需要進一步向加熱感溫傳感器17通電流。此時，已知加熱感溫傳感器17中流動的電流與質量流量成比例，利用該關系算出質量流量。
接著，對通過渦流流量計的功能進行計測時的情況的作用進行說明。在受壓板20上檢測出基于由渦流發(fā)生器13產(chǎn)生的卡門渦旋的變動壓力(交變壓力)。而且從渦流檢測器14中的檢測值計算出測量管12內流動的被測量流體的流速或者流量，作為流管2的部分流速或者部分流量，并算出流管2內流動的被測量流體的流速或者流量(體積流量)。被算出的流速或者流量換算成既定的單位后，顯示在本體罩44的上部所設置的顯示部上，或者通過傳送線纜45發(fā)送而顯示在未圖示的顯示裝置上。
如上述參照著圖1～圖5進行的說明那樣，本發(fā)明的多功能渦流流量計1能夠在從零或者微小流量到大流量的范圍內精度良好地對被測量流體的流量進行計測(流量范圍可以擴大到1∶500左右)。此外，本發(fā)明的多功能渦流流量計1比分別單獨設置渦流流量計和熱流量計在成本、設置空間等方面更有效果。此外，本發(fā)明的多功能渦流流量計1由于是插入式的流量計，所以能夠減小結構。另外，本發(fā)明的多功能渦流流量計1由于是插入式的流量計，所以容易設置到已有的配管中，能夠降低設置成本。另外，本發(fā)明的多功能渦流流量計1由于是插入式的流量計，所以能夠廉價地提供。
另外，本發(fā)明在不改變本發(fā)明主旨的范圍內可以進行各種改變進行實施。
權利要求
1.一種多功能渦流流量計，其特征在于，包括渦流式檢測機構，該渦流式檢測機構具有設于流管的流路上使被測量流體通過的測量管、與上述被測量流體的流動對置地設置在上述測量管上的渦流發(fā)生器、和檢測基于由該渦流發(fā)生器所產(chǎn)生的卡門渦旋的變化的渦流檢測器，該多功能渦流流量計還包括具有突出于上述流路中的感溫傳感器和加熱感溫傳感器的熱檢測機構，此外還包括流量轉換器，該流量轉換器進行電力供給量控制，并從該電量算出上述被測量流體的流量以及從上述渦流檢測器的檢測值算出上述被測量流體的流量，所述電力供給量是為了使上述感溫傳感器和上述加熱感溫傳感器之間的溫度差保持一定而加熱上述加熱感溫傳感器所需的電力供給量。
2.如權利要求1所述的多功能渦流流量計，其特征在于，上述感溫傳感器及上述加熱感溫傳感器配置在上述測量管的附近，并且在該測量管上設置有保持上述感溫傳感器和上述加熱感溫傳感器的溫度傳感器保持部。
3.如權利要求2所述的多功能渦流流量計，其特征在于，將上述測量管和上述溫度傳感器保持部一體化，并由一個部件形成。
4.如權利要求1-3任一項所述的多功能渦流流量計，其特征在于，上述感溫傳感器和上述加熱感溫傳感器的各前端配置在上述流管的中央或者中央周邊部分。
5.如權利要求1-4任一項所述的多功能渦流流量計，其特征在于，相對于在上述流管上所開的孔插拔自如地形成上述渦流式檢測機構和上述熱檢測機構。
全文摘要
一種多功能渦流流量計，包括渦流式檢測機構(15)，該渦流式檢測機構具有設于流管(9)的流路上使被測量流體通過的測量管(12)、與被測量流體的流動對置地設置在測量管(12)上的渦流發(fā)生器(13)、和檢測基于由渦流發(fā)生器(13)所產(chǎn)生的卡門渦旋的變化的渦流檢測器(14)，并包括具有突出于流路(9)中的感溫傳感器(16)和加熱感溫傳感器(17)的熱檢測機構(18)，此外還包括流量轉換器(8)，該流量轉換器進行電力供給量控制，并從該電量算出被測量流體的流量以及從渦流檢測器(14)的檢測值算出被測量流體的流量，所述電力供給量是為了使感溫傳感器(16)和加熱感溫傳感器(17)之間的溫度差保持一定的加熱感溫傳感器(17)的加熱所需的電力供給量。
文檔編號G01F1/32GK1989394SQ200480043599
公開日2007年6月27日 申請日期2004年9月9日 優(yōu)先權日2004年7月15日
發(fā)明者松原直基 申請人:株式會社奧巴爾