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JP2801842B2 - Coriolis flow meter - Google Patents

Coriolis flow meter

Info

Publication number
JP2801842B2
JP2801842B2 JP17829793A JP17829793A JP2801842B2 JP 2801842 B2 JP2801842 B2 JP 2801842B2 JP 17829793 A JP17829793 A JP 17829793A JP 17829793 A JP17829793 A JP 17829793A JP 2801842 B2 JP2801842 B2 JP 2801842B2
Authority
JP
Japan
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tube
measurement
coriolis flowmeter
measuring tube
measuring
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP17829793A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0735592A (en
Inventor
胖 小川
信吾 五味
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oval Corp
Original Assignee
Oval Corp
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Publication date
Application filed by Oval Corp filed Critical Oval Corp
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Publication of JPH0735592A publication Critical patent/JPH0735592A/en
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Publication of JP2801842B2 publication Critical patent/JP2801842B2/en
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は、コリオリ流量計に関し、より詳
細には、カウンタバランス方式のコリオリ流量計および
駆動手段に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Coriolis flowmeter, and more particularly, to a counterbalance type Coriolis flowmeter and driving means.

【0002】[0002]

【従来技術】測定管を両端で支持し、支持された測定管
の中央部を軸線に垂直な方向に交番駆動している時、流
体が移動すると、測定管の中央部を中心として、流入側
と流出側に位相差が生ずる。この位相差は、コリオリの
力に基づくもので、質量流量に比例した値であり、前記
位相差を検知して質量流量を計測するコリオリ流量計は
周知である。
2. Description of the Related Art When a measuring tube is supported at both ends and a central portion of the supported measuring tube is alternately driven in a direction perpendicular to an axis, when a fluid moves, an inflow side around the central portion of the measuring tube is formed. And a phase difference occurs on the outflow side. This phase difference is based on the Coriolis force and is a value proportional to the mass flow rate. Coriolis flow meters that detect the phase difference and measure the mass flow rate are well known.

【0003】上述のごとく、コリオリ流量計は、通常、
両端支持された測定管を駆動するための駆動手段を有
し、駆動エネルギを最小とする測定管の固有振動数で駆
動される。このため、測定管と駆動手段と測定管の振幅
を検出する(コリオリの検出と共用される)センサと、
センサ信号を増幅し駆動手段を駆動する増幅回路とで正
帰還ループを形成して振幅一定となるように駆動され
る。
[0003] As mentioned above, Coriolis flow meters are usually
It has a driving means for driving the measuring tube supported at both ends, and is driven at the natural frequency of the measuring tube which minimizes the driving energy. Therefore, a sensor for detecting the amplitude of the measuring tube, the driving means, and the measuring tube (shared with Coriolis detection),
A positive feedback loop is formed by an amplifier circuit that amplifies the sensor signal and drives the driving unit, and the driving is performed so that the amplitude becomes constant.

【0004】駆動手段は、例えば、電磁コイルとコアと
からなり電磁コイルに交流電源を印加してコアを交番吸
引する電磁力を利用している。これらの駆動手段は、固
定された基板と、該基板と平行に基板上に両端支持され
た測定管との間にて装着される。しかし、測定管をより
効率よく駆動するために、上記基板の替りに、測定管の
固有振動数と等しい固有振動数を有する管体や柱体又は
板状体等の振動体(カウンタバランス:CB)を用い
て、該CB両端を測定管を支持する支持体に平行に支持
し、該測定管とCBとの間に駆動手段を装着して、駆動
手段により測定管とCBとを音叉(チューニングホー
ク)状に駆動する。
[0004] The driving means is composed of, for example, an electromagnetic coil and a core, and uses an electromagnetic force for applying an AC power to the electromagnetic coil to alternately attract the core. These driving means are mounted between a fixed substrate and a measuring tube supported on both ends of the substrate in parallel with the substrate. However, in order to drive the measuring tube more efficiently, instead of the substrate, a vibrating body (counter balance: CB) having a natural frequency equal to the natural frequency of the measuring tube, such as a tube, a column, or a plate-like body. ), The both ends of the CB are supported in parallel with the support for supporting the measuring tube, and a driving means is mounted between the measuring tube and the CB, and the measuring tube and the CB are tuned (tuned) by the driving means. Hawk) drive.

【0005】しかし、流量計は、目的に応じた流体流量
を測定するものであるから、測定管には各種の測定流体
が流れる。この結果、両端支持された測定管の固有振動
数は、測定流体の密度に応じて変化する。また、同一流
体であっても測定流体の温度に応じて密度が変化し固有
振動数が変化する。しかし、測定流体が流れないCBの
固有振動数は一定であり、測定管の固有振動数との間に
固有振動数差が生じ、効率のよい駆動することができな
くなるという問題があった。
However, since the flow meter measures the flow rate of the fluid according to the purpose, various types of measurement fluid flow through the measurement tube. As a result, the natural frequency of the measurement tube supported at both ends changes according to the density of the measurement fluid. Further, even for the same fluid, the density changes according to the temperature of the measurement fluid, and the natural frequency changes. However, the natural frequency of the CB in which the measurement fluid does not flow is constant, and a natural frequency difference is generated between the natural frequency of the CB and the natural frequency of the measurement tube, so that there is a problem that efficient driving cannot be performed.

【0006】本出願人は、先に外部振動や配管ストレス
や温度変化による測定管の熱的影響を受けない直管式の
コリオリ流量計を提案した。このコリオリ流量計は、同
軸な外筒と、測定管と、測定管のカウンタバランスチュ
ーブ(CBT)とからなる本体を有している。すなわ
ち、該本体は、両端が流管に接続される筒状の外筒と、
該外筒と同軸な直管で流体が流れる測定管と、該測定管
を同軸に支持したCBTとからなり、一体構成された前
記測定管とCBTとを前記外筒内軸方向に液密に移動可
能に配設されている。
The present applicant has previously proposed a straight pipe type Coriolis flowmeter which is not thermally affected by a measurement pipe due to external vibration, pipe stress or temperature change. The Coriolis flowmeter has a main body including a coaxial outer cylinder, a measurement tube, and a counterbalance tube (CBT) of the measurement tube. That is, the main body has a cylindrical outer cylinder whose both ends are connected to the flow tube,
A measuring pipe through which fluid flows by a straight pipe coaxial with the outer cylinder; and a CBT supporting the measuring pipe coaxially. The integrally configured measuring pipe and CBT are liquid-tightly sealed in the axial direction of the outer cylinder. It is arranged movably.

【0007】測定管は、CBTとの間で電磁駆動され、
コリオリの力に基づき測定管に作用して生ずる測定管の
位相差をセンサで検知して位相差に比例した質量流量を
求めている。この構造のコリオリ流量計は、外筒だけで
配管接続されるので、要部となる測定管とCBTとには
配管ストレスや曲げモーメントが作用することなく、し
かも、測定管は外筒内に移動可能に支持されているの
で、熱変形の影響を受けることがない。
[0007] The measuring tube is electromagnetically driven with the CBT,
A sensor detects a phase difference of the measurement tube generated by acting on the measurement tube based on the Coriolis force, and obtains a mass flow rate proportional to the phase difference. Since the Coriolis flowmeter of this structure is connected to the pipe only by the outer cylinder, the pipe and the CBT, which are the main parts, are not subjected to piping stress and bending moment, and the measurement pipe is moved into the outer cylinder. Since it is supported as possible, it is not affected by thermal deformation.

【0008】測定管とCBTとは形状が異なるため、各
々固有振動が異なり、測定管よりもCBTの固有振動数
が高く、効率のよい駆動はできない。このため、固有振
動数の高いCBTに重鍾を取り付け、質量を増大させる
ことにより、固有振動数を測定管の固有振動数と等しく
している。しかし、測定流体の密度が変化すると、測定
管の固有振動数が変化するが、その都度、重錘の重さを
調整する必要があり、この調整は煩雑であった。また、
同一流体の温度変化による密度変化に対しては、この方
法では対応できなかった。
Since the measurement tube and the CBT have different shapes, the natural vibrations are different from each other, the natural frequency of the CBT is higher than that of the measurement tube, and efficient driving cannot be performed. For this reason, the natural frequency is made equal to the natural frequency of the measuring tube by attaching heavy weights to the CBT having a high natural frequency and increasing the mass. However, when the density of the measurement fluid changes, the natural frequency of the measurement tube changes. Each time, the weight of the weight must be adjusted, and this adjustment is complicated. Also,
This method could not cope with a density change due to a temperature change of the same fluid.

【0009】また、直管状の測定管と同軸でなく、測定
管を貫通して固着された支持板に測定管と平行に支持さ
れたCBを有する、前述の一般的なカウンタバランス方
式のコリオリ流量計や支持部材に両端が固着された湾曲
した測定管とCBTが支持部材に支持される湾曲形状の
測定管を有するカウンタバランス方式のコリオリ流量計
の場合も同様の問題を有している。
In addition, the above-mentioned general counterbalance type Coriolis flow rate having a CB which is not coaxial with the straight measuring pipe but is supported in parallel with the measuring pipe on a support plate fixedly penetrating the measuring pipe. A similar problem occurs in the case of a counterbalance type Coriolis flowmeter having a curved measuring tube having both ends fixed to a meter or a supporting member and a curved measuring tube in which a CBT is supported by the supporting member.

【0010】[0010]

【目的】本発明は、上述の如き実情に鑑みてなされたも
ので、CBと、該CBに支持され、測定流体が流れる測
定管とからなる質量流量計要部において、前記測定管と
前記CBとの固有振動数を自動的に等しくすることによ
り、多種類の流体又は温度の異なる同一流体でも、特別
の調整することなく、効率よく安定に駆動することがで
き、しかも、外部振動影響や温度影響のないコリオリ流
量計を提供することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and is an essential part of a mass flow meter comprising a CB and a measuring tube supported by the CB and through which a measuring fluid flows. By automatically equalizing the natural frequencies of the fluids, it is possible to efficiently and stably drive many kinds of fluids or the same fluid having different temperatures without special adjustment, and furthermore, the influence of external vibration and temperature. It is an object of the present invention to provide a Coriolis flowmeter having no influence.

【0011】[0011]

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、(1)
支持部材と、該支持部材に両端が支持され測定流体が流
れる測定管と、両端が前記支持部材に支持されるカウン
タバランスと、該カウンタバランスと前記測定管とに配
設され該測定管を長手直角方向に駆動する加振器と、前
記測定管に作用するコリオリの力に応じ前記カウンタバ
ランスとの間に生ずる変位を検知するセンサと、前記カ
ウンタバランスを前記測定管が流体の密度に応じて変化
する固有振動数と等しい振動数で変位方向に駆動する周
波数制御器とを具備したこと、更には、(2)前記
(1)において、前記カウンタバランスをチューブとし
たこと、更には、(3)前記(1)において、前記カウ
ンタバランスを直管としたこと、更には、(4)前記
(1)乃至(3)のいずれかにおいて、両端が流管に接
続され、前記測定管と同軸に筒状の外筒を配設したこ
と、更には、(5)前記(1)において、両端が流管に
接続され、前記測定管の両端部で前記測定管に固着され
る枠体と、該枠体内で前記測定管両端部に固着される支
持板と、該支持板間に前記カウンタバランスの両端を固
着したこと、更には、(6)前記(1)において、前記
測定管を湾曲管としたこと、更には、(7)前記(5)
において、前記カウンタバランスを湾曲管としたこと、
更には、(8)前記(1)乃至(5)のいずれかにおい
て、一体構成された前記測定管とカウンタバランスとを
互いに逆位相で駆動する加振器の駆動電流を検知し、該
駆動電流を最小とするようにして流体の密度に応じて変
化する前記測定管の振動数で前記カウンタバランスを該
カウンタバランスの変位方向に駆動する周波数制御器を
具備したこと、更には、(9)前記(1)乃至(8)の
い灘れかにおいて、前記カウンタバランスを所定条件に
おける測定管の固有振動数と等しい振動数とするための
重錘を予め前記カウンタバランス中央外壁面に固着した
ことを特徴とする請求項1乃至8いずれかに記載のコリ
オリ流量計。を特徴とするものである。以下、本発明の
実施例に基づいて説明する。
To achieve the above object, the present invention provides (1)
A support member, a measurement tube having both ends supported by the support member and through which a measurement fluid flows, a counterbalance having both ends supported by the support member, and a counterbalance disposed on the counterbalance and the measurement tube and having the measurement tube extend in a longitudinal direction. A vibrator driven in a right angle direction, a sensor for detecting a displacement generated between the counter balance according to Coriolis force acting on the measurement tube, and a counter balance according to a density of the fluid. A frequency controller for driving in the displacement direction at a frequency equal to the changing natural frequency; and (2) in (1), the counter balance is a tube, and (3) (1) In (1), the counterbalance is a straight pipe. (4) In any of (1) to (3), both ends are connected to a flow pipe, and the same as the measurement pipe. (5) In the above (1), a frame body whose both ends are connected to a flow tube and which is fixed to the measurement tube at both ends of the measurement tube; A support plate fixed to both ends of the measurement tube in the frame, and both ends of the counter balance fixed between the support plates; and (6) in (1), the measurement tube is a curved tube. And (7) the above (5)
In the above, the counter balance is a curved tube,
(8) In any one of the above (1) to (5), a drive current of a vibrator for driving the integrated measurement tube and the counter balance in opposite phases is detected, and the drive current is detected. A frequency controller that drives the counterbalance in the direction of displacement of the counterbalance at a frequency of the measurement tube that changes in accordance with the density of the fluid so as to minimize (1) In any one of (1) to (8), a weight for fixing the counter balance to a frequency equal to the natural frequency of the measuring tube under predetermined conditions is fixed to the center outer wall surface of the counter balance in advance. The Coriolis flowmeter according to any one of claims 1 to 8, wherein: It is characterized by the following. Hereinafter, a description will be given based on examples of the present invention.

【0012】図1は、本発明によるコリオリ流量計の一
例を説明するための構成図であり、図中、1はフラン
ジ、2は端面板、3は外筒、4はCBT(カウンタバラ
ンスチューブ)、5は測定管、6は加振器、7,8はセ
ンサ、9は周波数制御器、10は板ばね、11はシール
リング、20は制御変換器、21は流量出力端である。
FIG. 1 is a configuration diagram for explaining an example of a Coriolis flow meter according to the present invention. In the figure, 1 is a flange, 2 is an end face plate, 3 is an outer cylinder, 4 is a CBT (counter balance tube). Reference numeral 5 is a measuring tube, 6 is a vibrator, 7 and 8 are sensors, 9 is a frequency controller, 10 is a leaf spring, 11 is a seal ring, 20 is a control converter, and 21 is a flow output terminal.

【0013】図1において、フランジ1,1と外筒3と
は同軸一体に取り付けられ、フランジ1,1は、測定流
体が流れる流管(図示せず)に接合される。また、外筒
3は剛性の高い外周壁を有している。CBT4は、測定
管5と長さが等しく測定管5より大径な管体で、CBT
4と測定管5とは端面板2,2に同軸に固着されてい
る。
In FIG. 1, the flanges 1, 1 and the outer cylinder 3 are coaxially and integrally mounted, and the flanges 1, 1 are joined to a flow tube (not shown) through which a measurement fluid flows. The outer cylinder 3 has a highly rigid outer peripheral wall. The CBT 4 is a tube having the same length as the measuring tube 5 and a larger diameter than the measuring tube 5.
4 and the measuring tube 5 are coaxially fixed to the end plates 2 and 2.

【0014】また、CBT4と測定管5とを同軸に固着
した端面板2,2には、フランジ1側に同軸に伸びるガ
イド筒2bが形成され、端面板2,2の外周面2aは、
外筒3の側面に形成された筒状のガイド面3aと、端面
板2,2のガイド筒2bはフランジ1の流路方向に形成
された筒状のガイド面1aとで弾性的に支持されてお
り、軸方向に板ばね10,10で張設され、移動可能に
配設され、外乱振動や配管ストレスおよび温度膨張等の
影響を除去し、測定管5やCBT4等の振動体は隔離さ
れ、マスバランスを保ったチューニングフォークとして
安定振動を維持する。このとき、測定管5は流管と同軸
に接続され、測定管5内に測定流体が流れるが、測定流
体は、シールリング11,11でシールされ、外筒3内
に流出しないようになっている。
A guide tube 2b extending coaxially to the flange 1 is formed on the end plates 2, 2 on which the CBT 4 and the measuring tube 5 are fixed coaxially, and the outer peripheral surface 2a of the end plates 2, 2 is
A cylindrical guide surface 3a formed on the side surface of the outer cylinder 3 and a guide tube 2b formed on the end face plates 2 and 2 are elastically supported by a cylindrical guide surface 1a formed in the flow direction of the flange 1. It is stretched in the axial direction by leaf springs 10 and 10 and is movably disposed to eliminate the influence of disturbance vibration, piping stress, temperature expansion, and the like, and to isolate the vibrating body such as the measuring tube 5 and the CBT 4. Maintains stable vibration as a tuning fork with mass balance. At this time, the measuring pipe 5 is connected coaxially with the flow pipe, and the measuring fluid flows through the measuring pipe 5. However, the measuring fluid is sealed by the seal rings 11 so that it does not flow into the outer cylinder 3. I have.

【0015】CBT4と測定管5との中央位置には、加
振器6が取り付けられ、更に加振器6の対称位置には測
定管5に作用するコリオリの力に比例した位相差を検出
する一対のセンサ7,8が取り付けられている。また、
外筒3とCBT4との中央部には、周波数制御器9が取
り付けられて、後述する制御変換器20により測定管5
の固有振動数と等しい振動数でCBT4が駆動制御され
る。
A vibrator 6 is mounted at a central position between the CBT 4 and the measuring tube 5, and a phase difference proportional to Coriolis force acting on the measuring tube 5 is detected at a symmetric position of the vibrator 6. A pair of sensors 7 and 8 are attached. Also,
A frequency controller 9 is attached to a central portion between the outer cylinder 3 and the CBT 4, and a measuring converter 5 is provided by a control converter 20 described later.
The CBT 4 is driven and controlled at a frequency equal to the natural frequency of.

【0016】図1に示したコリオリ流量計は、流管に接
合されるフランジ1,1と一体な外筒3が配管ストレス
を受けるが、質量流量計の要部となるCBT4および測
定管5は、端面板2,2に接合され、軸と直角方向に弾
性的に、又軸方向に液密に移動可能に支持されているの
で、配管ストレスや環境変化による熱変形を受けること
なく、これら外乱に対し、安定した流量計測ができる。
加振器6は、CBT4と測定管5の中央に取り付けら
れ、周波数制御器9が作動していないときは、CBT4
と測定管5とは、CBT4と測定管5とのばね定数によ
り定められる各々の固有振動数の中間で反対位相で駆動
される。
In the Coriolis flow meter shown in FIG. 1, the outer cylinder 3 integral with the flanges 1, 1 joined to the flow pipe receives pipe stress, but the CBT 4 and the measuring pipe 5, which are the main parts of the mass flow meter, , Which are joined to the end face plates 2 and 2 so as to be elastically movable in a direction perpendicular to the shaft and movably in a liquid-tight manner in the axial direction. In contrast, stable flow measurement can be performed.
The vibration exciter 6 is attached to the center of the CBT 4 and the measuring tube 5, and when the frequency controller 9 is not operating, the CBT 4
The measuring tube 5 and the measuring tube 5 are driven in opposite phases in the middle of each natural frequency defined by the spring constant of the CBT 4 and the measuring tube 5.

【0017】加振器6は、電磁コイルと継鉄(コア)と
からなり、電磁コイルに印加される電流に応じてコアが
電磁吸引される。センサ7,8は同一構造のもので、検
出コイルと、該検出コイルと対向して配設される永久磁
石とからなっており、例えば、検出コイルはCBT4
に、永久磁石は測定管5に取り付けられている。
The vibrator 6 includes an electromagnetic coil and a yoke (core), and the core is electromagnetically attracted in accordance with a current applied to the electromagnetic coil. The sensors 7 and 8 have the same structure, and include a detection coil and a permanent magnet disposed to face the detection coil. For example, the detection coil is a CBT4.
The permanent magnet is attached to the measuring tube 5.

【0018】測定開始の時点で、制御変換器20の電源
が入力されたとき、一方のセンサ、例えばセンサ7によ
り検出された振動、すなわち、CBT4と測定管5とに
より定められる周波数の振動信号は、信号線7aを介し
て制御変換器20に入力される。この振動信号は、制御
変換器20内で直流変換され、変換して得られた直流レ
ベルに反比例したゲインコントロールされて駆動線6a
を介して加振器6を駆動する上記閉ループにより一定振
幅で駆動される。
At the start of the measurement, when the power of the control converter 20 is input, the vibration detected by one of the sensors, for example, the sensor 7, that is, the vibration signal of the frequency determined by the CBT 4 and the measuring tube 5, , Are input to the control converter 20 via the signal line 7a. This vibration signal is DC-converted in the control converter 20 and gain-controlled in inverse proportion to the DC level obtained by the conversion.
Is driven at a constant amplitude by the closed loop that drives the vibrator 6 via

【0019】CBT4および測定管5は、端面板2,2
に両端を固着されているので、長さは等しい。この状態
におけるCBT4の固有振動数をfS,ばね定数をKS
質量をMSとし、測定管5の固有振動数をfM,ばね定数
をKM,質量をMM,測定管5内に収容された測定流体の
質量をMLとすると、
The CBT 4 and the measuring tube 5 are connected to the end plates 2, 2
The length is equal because both ends are fixed. In this state, the natural frequency of the CBT 4 is f S , the spring constant is K S ,
The mass and M S, the natural frequency f M of the measuring tube 5, the spring constant K M, mass M M, when the mass of the measuring fluid contained in the measuring tube 5 and M L,

【0020】[0020]

【数1】 (Equation 1)

【0021】であらわされるが一般的には、(KS
S)>(KM/MM+ML)であるから、 fS>fM …(3) で、CBT4の固有振動数fSは測定管5の固有振動数
Mよりも大きい。従って、CBTに重錘を付加し、C
BTの固有振動数fSと測定管の固有振動数fMとを略等
しくfS≒fMとなるようにする。
In general, (K S /
M S)> because it is (K M / M M + M L), at f S> f M ... (3 ), the natural frequency f S of CBT4 is greater than the natural frequency f M of the measuring pipe 5. Therefore, adding a weight to the CBT,
The natural frequency f S of the BT and the natural frequency f M of the measuring tube are set substantially equal to each other so that f S ≒ f M.

【0022】これに対し、チューニングフォークの原理
により、CBT4の固有振動数fSと測定管5の固有振
動数fMとを等しくfS=fMとすると、CBT4と測定
管5とを一定振幅反対位相で駆動する加振器6の駆動エ
ネルギー、すなわち、駆動電流は最低となる。fS=fM
とするためには、CBT4のばね定数KSを小さくする
か、質量MSを大きくするかの何れかを選択する必要が
ある。本発明においては、CBT4のばね定数KSを等
価的に低下させるものである。
On the other hand, when the natural frequency f S of the CBT 4 and the natural frequency f M of the measuring tube 5 are set to be equal to each other by the principle of the tuning fork, f S = f M , the CBT 4 and the measuring tube 5 have a constant amplitude. The driving energy of the vibrator 6 driven in the opposite phase, that is, the driving current is the lowest. f S = f M
It is necessary to select either to reduce the spring constant K S of the CBT 4 or to increase the mass M S. In the present invention, the spring constant K S of the CBT 4 is reduced equivalently.

【0023】図2は、本発明に係るCBTと測定管との
駆動方法を説明するための図であり、図2(a)は測定
管5の振動波形W5、図2(b)はCBT4の振動波形
4を示し、D5,D5sは測定管の駆動電圧波形、D4
4sはCBTの周波数制御電圧波形である(図2
(c),(d))。
FIGS. 2A and 2B are diagrams for explaining a method of driving the CBT and the measuring tube according to the present invention. FIG. 2A shows a vibration waveform W 5 of the measuring tube 5 and FIG. 2B shows a CBT 4. Shows the vibration waveform W 4 , D 5 and D 5 s are the drive voltage waveforms of the measuring tube, and D 4 and D 5 s
D 4 s is a frequency control voltage waveform of the CBT (FIG. 2)
(C), (d)).

【0024】図2に示すように、CBT4の振動波形W
4と測定管5の振動波形W5とは、位相が180°異って
いる。図2(a)において、測定管5を駆動して得られ
る振動波形W5は、図2(c)に示す振動波形W5よりも
90°位相が進んだ駆動電圧波形D5s(駆動電圧波形
5sは、正弦波で示したが、矩形波D5でもよい)で駆
動される。すなわち、振動波形W5がピーク値となる速
度最低のときは、駆動電圧波形D5sは零電圧となり、
振動波形W5が速度最高の零レベルを通過するときは、
駆動電圧波形D5sは最大振幅となる。
As shown in FIG. 2, the vibration waveform W of the CBT 4
4 and the vibration waveform W 5 of the measuring tube 5, the phase is 180 ° it said. In FIG. 2A, a vibration waveform W 5 obtained by driving the measuring tube 5 has a drive voltage waveform D 5 s (drive voltage) that is 90 ° ahead of the vibration waveform W 5 shown in FIG. 2C. The waveform D 5 s is shown as a sine wave, but may be driven by a rectangular wave D 5 . That is, when the speed lowest vibration waveform W 5 becomes the peak value, the driving voltage waveform D 5 s becomes zero voltage,
When the vibration waveform W 5 passes the speed best zero level,
Drive voltage waveform D 5 s is the maximum amplitude.

【0025】これに対して、図2(b)に示したCBT
4側では、CBT4ばね定数KSを見掛け上小さくする
ように駆動される。ばね定数KSを小さくすると、同一
の力で加振したとき、振幅が大きくなる。逆に、振幅を
大きくする方向に加振すると、ばね定数KSは見掛け上
小さくなる。このため、図2(d)に示すように振動波
形W4と駆動電圧波形D4sとは同位相で、振動波形W4
が負である(0〜t1)時では、CBT4に負の力(−
F)が作用し、正である(t1〜t2)時では、CBT4
に正の力(+F)が作用する。逆にCBT4のばね定数
Ksを大きくする場合は、駆動電圧D4sの位相を逆に
すればよい。
On the other hand, the CBT shown in FIG.
On the fourth side, the CBT4 is driven so that the spring constant K S is apparently reduced. When the spring constant K S is reduced, the amplitude increases when vibrated with the same force. Conversely, when the vibration is applied in the direction of increasing the amplitude, the spring constant K S apparently decreases. Therefore, as shown in FIG. 2D, the vibration waveform W 4 and the drive voltage waveform D 4 s have the same phase, and the vibration waveform W 4
Is negative (0 to t 1 ), a negative force (−
F) acts, when positive is (t 1 ~t 2) is, CBT4
A positive force (+ F) acts on. Conversely, when increasing the spring constant Ks of the CBT 4 , the phase of the drive voltage D 4 s may be reversed.

【0026】周波数制御器9には、駆動電圧波形D4
の電圧が印加されるが、この電圧波形D4sの大きさ
は、制御演算器20で加振器5の駆動電流が最小となる
ように定められる。この状態では、CBT4の固有振動
数fSと測定管5の固有振動数fMとが等しく、fS=fM
となる。
The frequency controller 9 has a drive voltage waveform D 4 s
The magnitude of the voltage waveform D 4 s is determined by the control calculator 20 so that the drive current of the vibrator 5 is minimized. In this state, the natural frequency f S of the CBT 4 and the natural frequency f M of the measuring tube 5 are equal, and f S = f M
Becomes

【0027】図3は、本発明によるコリオリ流量計の他
の実施例を説明するための図であり、図中、12は重
錘、13はキャップで、図1と同じ作用をする部分に
は、図1と同一の参照番号を付している。
FIG. 3 is a view for explaining another embodiment of the Coriolis flowmeter according to the present invention. In the figure, reference numeral 12 denotes a weight, and 13 denotes a cap. , The same reference numerals as in FIG.

【0028】重錘12は、CBT4の中央に取り付けら
れ、測定管5内に測定流体がない場合、或いは、所定の
測定流体が流入している場合の測定管5とCBT4の固
有振動数が等くなるように予め定めたもので、重錘12
は、キャップ13を取り外した外筒3の透孔からCBT
4にねじ止め固定され、所定重量となるように調整され
る。
The weight 12 is attached to the center of the CBT 4 so that the natural frequency of the measuring tube 5 and that of the CBT 4 are equal when there is no measuring fluid in the measuring tube 5 or when a predetermined measuring fluid is flowing. Is determined in advance so that the weight 12
Is CBT from the through hole of the outer cylinder 3 from which the cap 13 is removed.
4 and is adjusted to have a predetermined weight.

【0029】重錘12を調整することにより、通常の流
量測定においては、周波数制御器9に印加される駆動電
圧波形D4sは小さくなり、又、調整した流体密度が高
くなっても低くなってもよく測定流体の測定可能な密度
範囲が広くなる。また、前記(2)式より測定流体の密
度を知ることができる。以上は、CBTと測定管5とが
同軸な直管状のコリオリ流量計について述べたが、一般
的なカウンタバランス方式のコリオリ流量計についても
同様に適用できる。
By adjusting the weight 12, the driving voltage waveform D 4 s applied to the frequency controller 9 is reduced in a normal flow rate measurement, and is reduced even if the adjusted fluid density is increased. The density range of the measurement fluid that can be measured is widened. Further, the density of the measurement fluid can be known from the equation (2). In the above, a straight tubular Coriolis flowmeter in which the CBT and the measuring tube 5 are coaxial has been described. However, the present invention can be similarly applied to a general counterbalance type Coriolis flowmeter.

【0030】図4は、本発明によるコリオリ流量計の、
他の実施例を説明するための構成図であり、図中、30
は測定管、31は枠体、32,33は支持板、34はC
B(カウンタバランス)で、図1と同じ作用する部分に
は図1と同一の参照番号を付している。
FIG. 4 shows a Coriolis flowmeter according to the invention.
FIG. 13 is a configuration diagram for explaining another embodiment, in which 30 in FIG.
Is a measuring tube, 31 is a frame, 32 and 33 are support plates, 34 is C
In B (counter balance), the parts that operate the same as in FIG. 1 are given the same reference numerals as in FIG.

【0031】図4は一般的な直管方式のカウンタバラン
ス方式のコリオリ流量計で、図において、測定管30
は、配管に対しフランジ30a,30bで接続され、両
端近傍に枠体31が固着されている。枠体31内の測定
管30には、測定管30を貫通固着された支持板32,
33が所定間隔を隔てて配設され、支持板32,33に
は流体が流れないCB34が測定管30と平行に固着さ
れている。加振器6は測定管30の中央にCB34との
間に固着されており、センサ7,8も同様に加振器6に
関し対称位置に固着されている。ここでは、周波数制御
器9は、枠体31とCB34との間に取り付けられ、C
B34を測定管30の固有振動数と同一周波数となるよ
うにCB34の変位方向に駆動する。
FIG. 4 shows a general straight-tube counter-balance type Coriolis flowmeter.
Is connected to the piping by flanges 30a and 30b, and frame bodies 31 are fixed near both ends. The measurement tube 30 in the frame 31 has a support plate 32 fixed through the measurement tube 30.
A CB 34 through which fluid does not flow is fixed to the support plates 32 and 33 in parallel with the measurement tube 30. The vibrator 6 is fixed to the center of the measuring tube 30 between the CB 34 and the sensors 7 and 8 are similarly fixed at symmetric positions with respect to the vibrator 6. Here, the frequency controller 9 is attached between the frame body 31 and the CB 34,
B34 is driven in the direction of displacement of CB34 so as to have the same frequency as the natural frequency of measurement tube 30.

【0032】図5は、本発明によるコリオリ流量計の更
に、他の実施例を説明するための構成斜視図であり、図
中、40は湾曲測定管、41は支持部材、42はCBT
で、図1と同じ作用する部分には図1と同一の参照番号
を付している。
FIG. 5 is a structural perspective view for explaining still another embodiment of the Coriolis flowmeter according to the present invention, in which 40 is a bending measuring tube, 41 is a supporting member, and 42 is a CBT.
Parts having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.

【0033】流体が矢印Q方向に流れる測定管40は、
支持部材41にY−Y線上で貫通固着され、直交軸X−
X線に対称に配設されている。測定流体が流れないCB
42は測定管40と平行に支持部材41に固着されてい
る。加振器6は軸X−X線上に測定管40とCB42と
の間に固着され音叉状に反対位相で加振される。センサ
7,8は軸X−Xと対称で軸Y−Y線と平行な位置に配
設され、周波数制御器9はCB42と支持部材41との
間に配設され、測定管40と同一周波数となるようにC
B42と同一変位方向に駆動される。
The measuring tube 40 in which the fluid flows in the direction of arrow Q is
The support member 41 is penetrated and fixed on the YY line, and the orthogonal axis X-
It is arranged symmetrically to X-rays. CB where the measurement fluid does not flow
Reference numeral 42 is fixed to the support member 41 in parallel with the measurement tube 40. The vibrator 6 is fixed between the measurement tube 40 and the CB 42 on the axis XX, and is vibrated in the opposite phase like a tuning fork. The sensors 7 and 8 are disposed at positions symmetrical to the axis XX and parallel to the axis YY. The frequency controller 9 is disposed between the CB 42 and the support member 41 and has the same frequency as the measurement tube 40. So that C
It is driven in the same displacement direction as B42.

【0034】[0034]

【効果】CBTと該CBTに同軸に支持された測定管
を、質量流量計測部として、これを流管にフランジ接続
される外筒内に軸方向に液密に移動可能に配設し、CB
Tの固有振動数を測定管の固有振動数と常に等しくする
ようにしたので、多種類の流体又は同一流体で温度の異
なる場合でも、CBT重量を特別の調整することなく、
効率よく安定に駆動することができ、外部振動や温度影
響のないコリオリ流量計を提供でき、また、測定流体の
密度を高精度で算出することができる。
According to the present invention, a CBT and a measuring tube coaxially supported by the CBT are provided as a mass flow rate measuring unit so as to be axially and liquid-tightly movable in an outer cylinder flange-connected to the flow tube.
Since the natural frequency of T is always made equal to the natural frequency of the measuring tube, even if the temperature is different for various kinds of fluids or the same fluid, without specially adjusting the CBT weight,
It is possible to provide a Coriolis flowmeter that can be driven efficiently and stably, has no external vibration or temperature influence, and can calculate the density of the measurement fluid with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明によるコリオリ流量計の一例を説明す
るための構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram for explaining an example of a Coriolis flow meter according to the present invention.

【図2】 本発明に係るCBTと測定管との駆動方法を
説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a method of driving a CBT and a measurement tube according to the present invention.

【図3】 本発明によるコリオリ流量計の、他の実施例
を説明するための図である。
FIG. 3 is a view for explaining another embodiment of the Coriolis flowmeter according to the present invention.

【図4】 本発明によるコリオリ流量計の、他の実施例
を説明するための構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram for explaining another embodiment of the Coriolis flowmeter according to the present invention.

【図5】 本発明によるコリオリ流量計の更に、他の実
施例を説明するための構成斜視図である。
FIG. 5 is a structural perspective view for explaining still another embodiment of the Coriolis flow meter according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…フランジ、2…端面板、3…外筒、4,34,42
…カウンタバランスチューブ(CBT)、5…測定管、
6…加振器、7,8…センサ、9…周波数制御器、10
…板ばね、11…シールリング、12…重錘、13…キ
ャップ、20…制御変換器、21…流量出力端、31…
枠体、32,33…支持板、40…湾曲測定管、41…
支持部材。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Flange, 2 ... End plate, 3 ... Outer cylinder, 4, 34, 42
... Counter balance tube (CBT), 5 ... Measurement tube,
6 ... Exciter, 7,8 ... Sensor, 9 ... Frequency controller, 10
... leaf spring, 11 ... seal ring, 12 ... weight, 13 ... cap, 20 ... control converter, 21 ... flow rate output end, 31 ...
Frames, 32, 33: Support plate, 40: Curve measuring tube, 41:
Support members.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−248913(JP,A) 特開 平6−94501(JP,A) 特開 平3−41319(JP,A) 特開 平6−160148(JP,A) 実開 昭63−129826(JP,U) 実開 昭63−29723(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01F 1/84──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-5-248913 (JP, A) JP-A-6-94501 (JP, A) JP-A-3-41319 (JP, A) JP-A-6-419 160148 (JP, A) Fully open sho 63-129826 (JP, U) Fully open sho 63-30723 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G01F 1/84

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 支持部材と、該支持部材に両端が支持さ
れ測定流体が流れる測定管と、両端が前記支持部材に支
持されるカウンタバランスと、該カウンタバランスと前
記測定管とに配設され該測定管を長手直角方向に駆動す
る加振器と、前記測定管に作用するコリオリの力に応じ
前記カウンタバランスとの間に生ずる変位を検知するセ
ンサと、前記カウンタバランスを前記測定管が流体の密
度に応じて変化する固有振動数と等しい振動数で変位方
向に駆動する周波数制御器とを具備したことを特徴とす
るコリオリ流量計。
1. A support member, a measurement tube having both ends supported by the support member and through which a measurement fluid flows, a counter balance having both ends supported by the support member, and a counter balance and the measurement tube are provided. A vibrator for driving the measuring tube in a direction perpendicular to the longitudinal direction, a sensor for detecting a displacement generated between the counter balance according to Coriolis force acting on the measuring tube, and A frequency controller driven in the direction of displacement at a frequency equal to the natural frequency that varies according to the density of the Coriolis flowmeter.
【請求項2】 前記カウンタバランスをチューブとした
ことを特徴とする請求項1記載のコリオリ流量計。
2. The Coriolis flowmeter according to claim 1, wherein said counterbalance is a tube.
【請求項3】 前記カウンタバランスを直管としたこと
を特徴とする請求項1記載のコリオリ流量計。
3. The Coriolis flowmeter according to claim 1, wherein said counter balance is a straight pipe.
【請求項4】 両端が流管に接続され、前記測定管と同
軸に筒状の外筒を配設したことを特徴とする請求項1乃
至3いずれかに記載のコリオリ流量計。
4. The Coriolis flowmeter according to claim 1, wherein both ends are connected to a flow tube, and a cylindrical outer cylinder is arranged coaxially with said measurement tube.
【請求項5】 両端が流管に接続され、前記測定管の両
端部で前記測定管に固着される枠体と、該枠体内で前記
測定管両端部に固着される支持板と、該支持板間に前記
カウンタバランスの両端を固着したことを特徴とする請
求項1記載のコリオリ流量計。
5. A frame body having both ends connected to a flow tube and fixed to the measurement tube at both ends of the measurement tube; a support plate fixed to both ends of the measurement tube in the frame body; 2. The Coriolis flowmeter according to claim 1, wherein both ends of said counter balance are fixed between plates.
【請求項6】 前記測定管を湾曲管としたことを特徴と
する請求項1記載のコリオリ流量計。
6. The Coriolis flowmeter according to claim 1, wherein said measurement tube is a curved tube.
【請求項7】 前記カウンタバランスを湾曲管としたこ
とを特徴とする請求項5記載のコリオリ流量計。
7. The Coriolis flowmeter according to claim 5, wherein said counter balance is a curved tube.
【請求項8】 一体構成された前記測定管とカウンタバ
ランスとを互いに逆位相で駆動する加振器の駆動電流を
検知し、該駆動電流を最小とするようにして流体の密度
に応じて変化する前記測定管の振動数で前記カウンタバ
ランスを該カウンタバランスの変位方向に駆動する周波
数制御器を具備したことを特徴とする請求項1乃至5い
ずれかに記載のコリオリ流量計。
8. A drive current of a vibrator for driving the integrated measuring tube and the counterbalance in opposite phases is detected, and the drive current is minimized to change according to the density of the fluid. The Coriolis flowmeter according to any one of claims 1 to 5, further comprising a frequency controller that drives the counterbalance in a direction in which the counterbalance is displaced by the frequency of the measurement tube.
【請求項9】 前記カウンタバランスを所定条件におけ
る測定管の固有振動数と等しい振動数とするための重錘
を予め前記カウンタバランス中央外壁面に固着したこと
を特徴とする請求項1乃至8いずれかに記載のコリオリ
流量計。
9. A counterweight having a frequency equal to the natural frequency of the measuring tube under predetermined conditions is fixed to a center outer wall surface of the counterbalance in advance. The Coriolis flowmeter described in Crab.
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