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介绍与产品相关的各种技术。

流量计

流量计原理

流量计(面积式流量计)如下图所示,在上端比下端扩大的圆锥状的筒(锥形管)中放入浮子(浮子),根据流量的大小浮子上下移动,读取其平衡位置,求出流量。

在这里按如下所示确定符号和单位。
Vf:浮子体积[cm3]
ρf:浮子密度[g/cm3]
af:浮子的最大截面积[cm2]
P1:浮子正下方的压力[Pa]
P2:浮子正上方的压力[Pa]
ρ:液体密度[g/cm3]
U1:浮子正下方的流速[cm/sec]
U2:浮子间隙流速[cm/sec]
A1:浮子正下方的截面面积[cm2]
A2:浮子间隙的截面积[cm2]
Q:流量[cm3/sec]
g:重力加速度
上推浮子的力为af(P1‒P2)
浮子的重力减去浮力Vf(ρf‒ρ)g

 

 

A1A2由浮子位置决定,C是使用环状路的相当直径的雷诺数的函数。(参照图表)

在式中,A1A2、af是根据浮子的位置决定的,所以整理一下的话

此表达式是所有条件的基本表达式。

【液体的情况】

式就这样被活用。例如,在比重不同的煤油中使用水用流量计时,其指示会发生以下变化。

中所述修改相应参数的值。

【气体的情况】

在气体的情况下,气体密度ρ小到可以忽略浮子密度ρf,因此公式可以简化如下。

这里浮子的密度ρf、体积Vf是一定的,所以进一步简化

像这样气体的情况下,如果是Re数接近的条件,C˝被认为是一定的,所以根据气体密度ρ决定流量。
但是,Re数也是气体密度粘度的函数,所以C˝发生变化,密度粘度条件不同的情况下需要相当复杂的分析。
气体密度在气体的种类上是不言而喻的,但也会根据压力、温度而变化。但是,使用相同的流量计进行各种条件不同的测量时,理论上,以下的流量关系成立。
首先是气体状态式

 

 

密度与绝对温度T成反比,与绝对压力P成正比。将其与入殓式合起来,可以如下进行式。

 

 

以下是具体的修正公式的例子。

(例1)气体种类不同时
H³流量计用He时,P1、P2、T1、T2相同,所以代入上式

实际流量比指示刻度小。

(例2)压力条件不同时
N姶的大气刻度流量计(P1G=OPa)N姶・测定0.3MPa(=P2G)时,ρ1・ρ2・T1・T2相同

实际流量比指示刻度大。

(例3)温度条件不同时
在25℃下使用以20℃为基准校正流量计的情况下
(T1=20℃)(T2=25℃)
ρ1、ρ2、P1、P2相同

实际流量比指示刻度小。

由于以上的修正是近似式,所以在实际条件下,流量地和理论值经常不一致。根据理论和实际也有不同的情况,请活用修正式。

流量单位

一般在流量计中经常使用的是标准状态的20℃1atm(std,stp等),或者基准状态的0℃1atm(normal,nor.ntp等)的表记。本公司定义如下。原则上,本公司流量计的目录规格表等中的流量标记为标准状态流量。

校准流体

本公司流量计的对象标准气体为Air、N姶、O姶、He、H姶、Ar、CO姶7种气体。关于这些气体,根据条件,使用实际的气体对流量计进行刻度校准。对于其他特殊气体,本公司或客户安排对气体进行实际的气体校准,或使用修正式的Air或N姶等进行换算刻度校准。在质量、性状相似的气体的情况下,几乎用换算刻度方式是没有问题的,但与实际气体校正刻度方式相比,误差可能会变大。另外,在特殊气体的情况下,材质方面也会出现需要使用特殊的东西或附着结晶等,无法测量的情况,所以在标准气体以外的气体规格时,请务必事先商量。
另外,液体用流量计原则上是用水(H³O)进行校准。

校准压力(气体时)

流量计的一般使用方法如图A所示,是在大气开放或没有负荷的状态(没有压力损失阻力的状态)下使用流量计的后段的方式。这样的流量计叫做“大气压刻度”。
但是,实际使用后,如图B所示,经常会出现负载压力阻力的状态。施加负载压力阻力上述流量计原理说明如所示,指示与实际流量偏离。也有根据这个式子计算得到目标的方法,不过,理论和实际有间隙,产生误差。这在加压和真空压的情况下都会发生。
在这种情况下,如果知道流量计的压力,可以预先在该压力状态下进行刻度校准。例如,如图C所示,将流量控制阀等设为流量计的后段,用压力调整阀等控制流量计上的压力,使其始终处于施加了一定压力的状态。然后,在这个压力条件下进行刻度校准。这种流量计的刻度称为“负荷压力刻度”。

校准温度(气体时)

气体上述流量计原理说明中描述的场景,使用以下步骤创建明细表,以便在概念设计中分析体量的体积。因此,会产生与流量计刻度的指示误差。原则上,本公司流量计是在校准温度20℃下制作的。由于校正温度和实际使用温度不同而假定指示误差时前述的修正式,请作为标准进行修正计算。

锥形管流量单位及校准压力、温度的标记

精度

流量计的精度用与全比例尺流量(该流量计可测量的最大流量)相对应的误差%值来表示。例如,100mL/min的RK1400的精度为全刻度的±2%,因此误差为±2mL/min。校正点按各流量范围指定,精度为这些点的值。校正点以外的点是均等分配的,大部分情况下这些点也会进入精度内,但不在保证范围内。

锥形管刻度

特殊刻度

锥形管形状

本公司制造的玻璃锥形管的内部不仅仅是单纯的圆筒,成为被称为三平面型·肋导模的特殊的成型形状是特长。约Air最大流量5mL/min~500mL/min以下的微小流量区域为三平面型,最大流量1L/min~50L/min的流量区域采用肋导型,可实现更稳定的流量计侧。

阀式流量计

〈KOFLOC〉是精密流量测量和精密流量控制的综合制造商。通过这两种技术的对接,制造了带各种阀门的流量计。流量控制必须伴随着流量测量。阀和流量计分别组装,组合的方法也有利于规格变更等优点,但是带阀的流量计具有配管的工夫、空间、综合调整等优点。在〈KOFLOC〉中,为了满足这样的需求,制作了很多带阀门的流量计。这个阀门付也有简易型,精密型,大流量型,波纹管型,另外入口侧安装,出口侧安装等,各种各样的东西。

上阀和下阀

流量计的上部是出口侧,下部是入口侧。
上阀和下阀的流水表如图所示。流量计的压力损失非常小,流量计单独的情况下没有什么问题,但是带阀的情况下重要的是入口侧压力和出口侧压力。通过安装阀门,阀门会产生压力损失,入口压力和出口压力会有差别。流量计波上述流量计原理说明如所示,由于该压力会改变指示值,所以在带阀的情况下,需要特别注意流量计上的压力会变成什么样。
在下部阀的情况下,入口压力P1被针绞,在出口成为P2。此P2成为流量计上的压力。出口以后几乎没有负载电阻的情况下(与大气开放相同的情况下)P2=0MPa(G),因此考虑到没有施加在流量计上的压力(大气压刻度)进行校正。但是,由于阀门需要使用压力条件,所以P1、P2在订购时需要明示。当然,有负载电阻时(P2压力时)也请明示P2。
对于上部阀,入口压力P1施加到流量计上。选择阀门时,如上所述需要P1、P2,但流量计的刻度必须为P1的负载压力刻度。因此,为了不使P1变动,通过压力调整阀等进行压力调整,使用该流量计是一般的使用方法。特别是通过后段进行真空减压等时,如果流量计不是减压的上部阀式,几乎所有情况下都会产生指示误差,请注意。

液体用流量计的规格选定

流体为液体时,测量流量计时气泡会附着在浮子上,有时无法达到正确的测量精度,需要注意。由于阀门后段的压力开放时溶解的空气会出来,所以为了精密测量,建议选择上部阀门类型。同时,从异物和腐蚀的观点需要正确的流量的测量的情况流量计的块材质选定请选择不锈钢规格。

带读开关流量计原理

【关于簧片开关】
引线开关如下图所示,一对磁性体引线以一定的接点间隙与惰性气体一起封入玻璃管中。由于引线开关被从外部施加磁场,引线被磁化,互相吸引,电路闭合。如果没有磁场,则通过导线的弹性打开电路。

【本公司流量计的动作】
浮子内的磁铁和引线开关内的磁铁的极性如下图所示。在组装在浮子内部磁铁的极性在上侧设置了S极的情况下,组装在引线开关内的偏压磁铁,当浮子上升时,浮子内的磁铁N极和偏压磁铁的S极的磁场强度增加簧片开关变为ON状态。相反,浮子下降的情况下,浮子内的磁铁S极和偏置磁铁的S极相互排斥,引线开关的磁场强度减弱,成为OFF状态。
这样,根据浮子内部组装的磁铁的极性,引线开关的动作会发生变化。另外,读开关的灵敏度(动作状态)受浮子内部磁铁与偏压磁铁的距离(Xa)、偏压磁铁与读开关的距离(Xb)的影响较大。

※使用方法固定在想要检测簧片开关的流量刻度位置。
浮子上升至设定位置时,有ON的A触点,或者下降至ON的B触点,只要触点进入,浮子不向反方向移动,就继续保持信号(自保持功能型开关)。

带光电传感器流量计的原理

【关于透射型光电传感器】
投光器和受光器成为一对,从投光器发出的光与受光器相碰,是双方相对的构造的光传感器。
在投光器和受光器之间,通过检测物等遮挡投光器的光,检测有无物体。

【本公司流量计的动作】
灯光:从投光器发出的光进入受光器时,动作指示灯亮灯。(本公司标准采用的模式)
暗开:从投光器发出的光未进入受光器时(被物体遮挡等),动作显示灯亮灯。
动作显示灯(绿/红):进入受光器后变为亮灯状态。(显示灯的上半部分为绿色,下半部分为红色)
稳定显示灯(绿色):用浮子等遮挡光而不受光的状态。如果亮起,则没有使用上的问题。熄灭时,会产生光轴的偏移、污染等。或未连接电源。

※使用方法将光电传感器主体固定在想要检测的流量刻度位置。
流动流体并确保浮子在传感器位置检测到。根据需要调整音量的灵敏度。光电传感器与读开关不同,是仅定点的接点。

流量计使用上的注意点

  • 安装时,请选择湿气少的地方,垂直设置。
  • 配管请根据流体、流量、压力选择适当的材质、直径。
  • 浮子的读取请参考下图。

※该图用于表示刻度读取位置,不规定可动部的形状及结构。

  • 测量流量时,为了防止锥形管破损,请在耐压的70%以下的压力下使用。另外,温度方面,为了防止锥形管及其他部件破损,请在60℃以下的环境下使用。由于急剧的温度变化或反复循环引起的热冲击(热冲击),锥形管可能会破裂。请不要使用这种负荷的使用方法。使用锥形管标记的流体以外的有毒气体和有毒液,或者在超过最高限度的温度和压力下使用的话,有可能会造成人体损伤,所以绝对不要使用这样的使用方法。
  • 突然,如果压力、流量发生变化,浮子可能会飞起,锥形管可能会裂开。如图所示,与电磁阀串联配管时,即使在低压力下,流体也会突然流动相当量。请注意尽量在中间插入调节器等,避免直接施加压力变化。

  • 本公司流量计为了测量微小流量,锥形管和浮子的间隙变得非常窄。如果有垃圾、水分等,就会堵塞或不稳定。虽然也有在锥形管端面安装过滤器的情况,但是为了不让垃圾流入,请使用清洁干燥的气体。
  • 针阀是“流量控制”的阀。零关机不是保证的。停止流体流动时,请另外设置停止阀。另外,如果使针阀旋转过多,则产品可能会损坏。请注意。
  • 安装到面板表面时,如图所示,请使用附带的螺母进行安装。有关面板加工尺寸,请参见尺寸图。

  • 安装面板嵌入时,如图所示,请使用主体正面的螺钉孔进行安装。

  • 请用所需最小限度的力拧紧螺母及螺钉类。
  • 安装面板时或拆卸配管接头时,为了防止松动,请使用扳手固定流量计接头进行作业。安装后请务必用肥皂水等进行泄漏试验。