CZ297320B6 - Tekutinové prutokové zarízení a tekutinový prutokomer - Google Patents

Abstract

Tekutinové prutokové zarízení, které obsahuje v kombinaci potrubí (12), zahrnující odnímatelný a vymenitelný potrubní úsek (20), mající obvodovou stenu s vnitrní povrchovou plochou (22) pro vedení tekutiny v daném smeru. Potrubní úsek (20) má vzhledem ke smeru proudení tekutiny horní konec, umístený proti smeru proudení, a dolní konec, umístený vesmeru proudení, prestavný clen (42) pro ovlivnování prutoku tekutiny v potrubním úseku (20), majícívzhledem ke smeru proudení tekutiny horní konec, umístený proti smeru proudení, a dolní konec, umístený ve smeru proudení, pricemz prestavný clen (42) má mensí velikost, nez potrubní úsek (20), a je opatren mezi svými konci svazujícími se stenami (48, 50), vytvárejícími obvod prestavného clenu (42)pro odklánení proudení tekutiny pres oblast, vymezenou mezi obvodem prestavného clenu (42) a vnitrní povrchovou plochou (22) potrubního úseku (20). Prestavný clen (42) a potrubní úsek (20) mají na jednom konci jazýckovité a drázkovité prostredky proodnímatelné a vymenitelné namontování prestavnéhoclenu (42) do potrubního úseku (20), pricemz tytoprostredky obsahují jazýcek (52) na prestavném clenu (42) a drázku (28) na potrubním úseku (20), pricemz jazýcek (52) je odnímatelne ulozen v drázce (28) pro odnímatelné namontování prestavného clenu(42) do potrubního úseku (20).

Description

Tekutinové průtokové zařízení, které obsahuje v kombinaci potrubí (12), zahrnující odnímatelný a vyměnitelný potrubní úsek (20), mající obvodovou stěnu s vnitřní povrchovou plochou (22) pro vedení tekutiny v daném směru. Potrubní úsek (20) má vzhledem ke směru proudění tekutiny horní konec, umístěný proti směru proudění, a dolní konec, umístěný ve směru proudění, přestavný člen (42) pro ovlivňování průtoku tekutiny v potrubním úseku (20), mající vzhledem ke směru proudění tekutiny horní konec, umístěný proti směru proudění, a dolní konec, umístěný ve směru proudění, přičemž přestavný člen (42) má menší velikost, než potrubní úsek (20), aje opatřen mezi svými konci svažujícími se stěnami (48, 50), vytvářejícími obvod přestavného členu (42) pro odklánění proudění tekutiny přes oblast, vymezenou mezi obvodem přestavného členu (42) a vnitřní povrchovou plochou (22) potrubního úseku (20). Přestavný člen (42) a potrubní úsek (20) mají na jednom konci jazýčkovité a drážkovité prostředky pro odnímatelné a vyměnitelné namontování přestavného členu (42) do potrubního úseku (20), přičemž tyto prostředky obsahují jazýček (52) na přestavném členu (42) a drážku (28) na potrubním úseku (20), přičemž jazýček (52) je odnímatelné uložen v drážce (28) pro odnímatelné namontování přestavného členu (42) do potrubního úseku (20).

O

Tekutinové průtokové zařízení a tekutinový průtokoměr

Oblast techniky

Vynález se týká tekutinového průtokového zařízení, které obsahuje v kombinaci potrubí, zahrnující odnímatelný a vyměnitelný potrubní úsek, mající obvodovou stěnu s vnitřní povrchovou plochou pro vedení tekutiny v daném směru. Potrubní úsek má vzhledem ke směru proudění tekutiny horní konec, umístěný proti směru proudění, a dolní konec, umístěný ve směru proudění, přestavný člen pro ovlivňování průtoku tekutiny v potrubním úseku, mající vzhledem ke směru proudění tekutiny horní konec, umístěný proti směru proudění, a dolní konec, umístěný ve směru proudění, přičemž přestavný člen má menší velikost, než potrubní úsek, a je opatřen mezi svými konci svažujícími se stěnami, vytvářejícími obvod přestavného členu pro odklánění proudění tekutiny přes oblast, vymezenou mezi obvodem přestavného členu a vnitřní povrchovou plochou potrubního úseku.

Vynález se rovněž týká tekutinového průtokoměru, a zejména tekutinových směšovačů a tekutinových rozptylovacích zařízení.

Dosavadní stav techniky

V patentových spisech US 4 638 672, US 4 812 049 a US 5 363 699 jsou popisovány tekutinové průtokoměry a tekutinová rozptylovací a směšovací zařízení, která jsou charakterizována, jediným statickým tekutinovým průtokovým přestavným členem, který je uspořádán souměrně v prostoru potrubí, a který je účinný pro linearizaci proudění tekutiny potrubím v oblasti, vymezené mezi přestavným členem a vnitřním povrchem potrubí, a pro vyrovnávání rychlostního profilu proudění tekutiny v potrubí jak směrem vzhůru proti proudu, tak i směrem dolů po proudu od přestavného členu.

Zařízení zajišťuje spolehlivé měření podmínek proudění tekutiny v potrubí a rovněž zaručuje homogenní stejnorodé směšování a rozptylování různých tekutin a/nebo tekutin, obsahujících částicovité materiály.

Tyto výhodné tekutinové průtokoměry a směšovače jsou vyráběny a uváděny na trh pod registrovanou ochrannou známkou „V-CONE” firmou McCrometer, Inc. of Hemet, Califomia, která je majitelem shora uvedených patentů, a na kterou byl převeden i tento vynález.

Tekutinový průtokový přestavný člen u zařízení „V-CONE” sestává ze dvou komolých útvarů, obvykle kuželovitých, které jsou spolu spojeny svými většími konci, a které jsou uspořádány souose v samostatném úseku potrubí. Tyto komolé kužely jsou uspořádány v podstatě kolmo k ose daného úseku a ke směru proudění tekutiny, se svými obvody umístěnými souměrně uvnitř od vnitřních povrchů potrubního úseku.

V závislosti na rozměrech přestavného členu vzhledem k velikosti potrubního úseku je přestavný člen velice účinný pro linearizaci proudění tekutiny v předem stanoveném rozmezí průtokových rychlostí přes daný úsek.

Přestavný člen je vyroben vzájemným spojením dvou komolých kuželů na jejich větších koncích, a to obvykle prostřednictvím svařování. Komolý kužel směřující ve směru vzhůru proti proudu je obvykle připojen, například prostřednictvím svařování, na svém vzhůru proti proudu směřujících a menším konci k potrubí nebo trubce, která prochází přestavným členem až k jeho směrem dolů po proudu směřující čelní ploše, ve které je umístěno odečítací ústrojí tlaku, nebo kterou je přiváděna sekundární tekutina pro směšování s primární tekutinou, proudící potrubím.

-1 CZ 297320 B6

Toto potrubí nebo trubka je ohnuto směrem ven a prochází stěnou potrubního úseku směrem vzhůru proti proudu od přestavného členu. Příslušné potrubí nebo trubka je připojena, například prostřednictvím svařování, ke stěně potrubního úseku a s výhodou slouží jako prostředky pro montáž přestavného členu souose v prostoru potrubního úseku.

V důsledku požadavků na spojování materiálu je výroba měřičů a směšovačů „V-CONE” velice pracovně náročná. Kromě toho pak jelikož je montážní potrubí nebo trubka umístěna směrem vzhůru proti proudu od přestavného členu, nalézá se v poloze, kde způsobuje anomálie v proudění tekutiny do oblasti, kde má být rychlost proudění tekutiny linearizována.

Rovněž je pak u současných konstrukcí nutno používat samostatný průtokoměr a s nim sdružená ústrojí pro snímání proudění pro každý z různých rozměrů průtokoměrů, nezbytných pro linearizaci a měření proudění tekutiny v příslušných rozmezích průtokových rychlostí.

Takže přestože měřiče a směšovače „V-CONE” sloužily a slouží potřebám průmyslu velice účinně a efektivně a setkaly se s velmi širokým rozšířením a s komerčním úsekem, je zde jako vždy prostor pro zlepšování.

Podstata vynálezu

Úkolem tohoto vynálezu je zlepšit v několika ohledech zařízení, popsaná ve shora citovaných patentových spisech, jakož i komerční provedení průtokoměrů, tekutinových směšovačů a rozptylovacích zařízení „V-CONE”.

Úkolem předmětu tohoto vynálezu je vyvinout tekutinové průtokové zařízení shora popsaného typu, které nebude vyžadovat spojování materiálů, to znamená, že u něj bude odstraněna nutnost svařování a/nebo jinými prostředky prováděné pevné spojování jedné složky nebo součásti s jinou složkou nebo součástí.

Dalším úkolem tohoto vynálezu je přizpůsobit výrobu popisovaných tekutinových průtokových zařízení tak, aby mohly být vyráběny z mnohem širší škály materiálů, než je dosud považováno za uskutečnitelné.

Z hlediska dalšího aspektu je úkolem tohoto vynálezu vyvinout tekutinové průtokové zařízení shora popsaného typu, kde bude tekutinový průtokový přestavný člen vyjímatelně a zaměnitelně namontován v potrubním úseku tak, že daný přestavný člen může být vyjmut a nahrazen jedním nebo více odlišnými přestavnými členy za účelem jejich přizpůsobení různým tekutinám a různým rozmezím proudění tekutin potrubním úsekem. Tímto způsobem může být využíváno jediného potrubního úseku, to jest jediného měřicího tělesa společně s celou řadou různých přestavných členů pro účely jejich přizpůsobení různým kapalinám a plynům a rovněž širokému rozmezí průtoků měřicím tělesem.

Z hlediska dalšího aspektu je úkolem tohoto vynálezu vyřešení upevnění přestavného členu v místě směrem dolů po proudu od přestavného členu, v důsledku čehož dojde k odstranění poruch proudění v oblasti mezi měřicím tělesem a přestavným členem. Odstranění poruch v této oblasti zajistí mnohem stejnoměrnější a stabilnější proudění tekutiny, a v důsledku toho rovněž mnohem stabilnější, spolehlivější a přesnější měření.

Ještě dalším úkolem tohoto vynálezu je vyvinout průtokové měřici kanály, procházející stěnou potrubního úseku nebo měřicího tělesa tak, že nebude nutno používat žádných měřicích kanálů nebo jiných otvorů či průchodů v přestavném členu, jako tomu bylo u dosavadního známého stavu techniky. Splnění tohoto úkolu přispívá a napomáhá k dosažení splnění i dalších úkolů a

-2CZ 297320 B6 k vyvinutí tekutinového průtokového zařízení, které bude poměrně snadno vyrobitelné a které bude provozně velice spolehlivé.

A ještě dalším úkolem tohoto vynálezu je vyvinout tekutinové průtokové zařízení, ve kterém nebudou žádné stagnující oblasti v rámci tohoto zařízení, a ve kterém budou tekutiny nuceny proudit hladce a nepřetržitě daným zařízením bez stagnace průtoku. Tím bude dále takovéto zařízení přizpůsobeno pro využití ve zdravotnických zařízení, to jest v prostředí a za podmínek, kdy je sterilizace prvořadým úkolem.

Shora uvedených úkolů bylo podle tohoto vynálezu dosaženo vyvinutím tekutinového průtokového zařízení, které obsahuje v kombinaci potrubí, zahrnující odnímatelný a vyměnitelný potrubní úsek, mající obvodovou stěnu s vnitřní povrchovou plochou pro vedení tekutiny v daném směru. Potrubní úsek má vzhledem ke směru proudění tekutiny horní konec, umístěný proti směru proudění, a dolní konec, umístěný ve směru proudění, přestavný člen pro ovlivňování průtoku tekutiny v potrubním úseku, mající vzhledem ke směru proudění tekutiny horní konec, umístěný proti směru proudění, a dolní konec, umístěný ve směru proudění, přičemž přestavný člen má menší velikost, než potrubní úsek, a je opatřen mezi svými konci svažujícími se stěnami, vytvářejícími obvod přestavného členu pro odklánění proudění tekutiny přes oblast, vymezenou mezi obvodem přestavného členu a vnitřní povrchovou plochou potrubního úseku. Přestavný člen a potrubní úsek mají na jednom konci jazýčkovité a drážkovité prostředky pro odnímatelné a vyměnitelné namontování přestavného členu do potrubního úseku, přičemž tyto prostředky obsahují jazýček na přestavném členu a drážku na potrubním úseku, přičemž jazýček je odnímatelné uložen v drážce pro odnímatelné namontování přestavného členu do potrubního úseku.

Potrubní úsek je na své vnitřní povrchové ploše na konci ve směru proudění s výhodou opatřen jednou nebo více drážkami, a přestavný člen je opatřen na svém konci ve směru proudění odpovídajícím počtem směrem ven vyčnívajících jazýčků, přičemž každý jazýček lícuje a je odnímatelné uložen v drážce pro montáž přestavného členu v potrubním úseku na jeho konci ve směru proudění.

Tekutinové průtokové zařízení podle tohoto vynálezu s výhodou obsahuje průtokové snímací prostředky, sdružené s potrubním úsekem a představující měřicí těleso, přičemž přestavný člen je zaměnitelný jiným přestavným členem, a to pro měření různých tekutin a různých proudění s využitím jediného měřicího tělesa.

V souladu s dalším aspektem předmětu tohoto vynálezu bylo dále rovněž vyvinuto tekutinové průtokové zařízení, obsahující v kombinaci potrubní úsek pro vedení tekutiny v daném směru, přičemž tento potrubní úsek má obvodovou stěnu s vnitřní povrchovou plochou, a přestavný člen pro ovlivňování průtoku tekutiny v potrubním úseku, mající ve vztahu ke směru proudění tekutiny horní konec, umístěný proti směru proudění, a dolní konec, umístěný ve směru proudění, přičemž přestavný člen má menší velikost, než potrubní úsek, a je opatřen mezi svými konci svažujícími se stěnami, vytvářejícími obvod přestavného členu pro odklánění proudění tekutiny přes oblast, vymezenou mezi obvodem přestavného členu a vnitřní povrchovou plochou potrubního úseku, přičemž tento potrubní úsek má vzhledem ke směru proudění tekutiny oblast, umístěnou proti směru proudění od přestavného členu, a oblast, umístěnou ve směru proudění od přestavného členu, přičemž přestavný člen sestává z jednotného tělesa, přičemž přestavný člen a potrubní úsek mají jazýčkovité a drážkovité montážní prostředky pro odnímatelné namontování přestavného členu do potrubního úseku, přičemž zařízení je zkonstruováno a sestaveno bez permanentního připojení přestavného členu k potrubnímu úseku.

-3 CZ 297320 B6

Tekutinové průtokové zařízení podle tohoto vynálezu dále s výhodou obsahuje průtokové měřicí kanály, procházející stěnou potrubního úseku a propojené s oblastí, umístěnou proti směru proudění, a s oblastí, umístěnou ve směru proudění.

V průtokových měřicích kanálech jsou s výhodou uspořádány membránové tlakové snímače.

Montážní prostředky, tvořené jazýčky a drážkami, jsou s výhodou umístěny na konci potrubního úseku ve směru proudění tak, že měření je prováděno před těmito montážními prostředky před jakýmikoliv poruchami proudu tekutiny, případně způsobenými těmito montážními prostředky.

V souladu s ještě dalším aspektem předmětu tohoto vynálezu bylo dále rovněž vyvinuto tekutinové průtokové zařízení, obsahující v kombinaci potrubí pro vedení tekutiny v daném směru, přičemž toto potrubí má obvodovou stěnu s vnitřní povrchovou plochou, a přestavný člen pro ovlivňování průtoku tekutiny v potrubí, mající ve vztahu ke směru proudění tekutiny horní konec, umístěný proti směru proudění, a dolní konec, umístěný ve směru proudění, přičemž přestavný člen má menší velikost, než potrubí, a je opatřen svažujícími se stěnami, vytvářejícími obvod přestavného členu pro odklánění proudění tekutiny přes oblast, vymezenou mezi obvodem přestavného členu a vnitřní povrchovou plochou potrubí, přičemž toto potrubí má vzhledem ke směru proudění tekutiny oblast, umístěnou proti směru proudění od přestavného členu, a oblast, umístěnou ve směru proudění od přestavného členu, přičemž na spodním konci přestavného členu ve směru proudění jsou uspořádány jazýčky a drážky pro namontování přestavného členu do potrubí a pro měření proudění tekutiny ve směru proudění před těmito montážními prostředky před vznikem poruch proudění tekutiny, které mohou být způsobeny montážními prostředky.

Tekutinové průtokové zařízení podle tohoto vynálezu s výhodou obsahuje dvojici průtokových měřicích kanálů, procházejících stěnou potrubí, přičemž jeden z těchto kanálů je propojen s oblastí v potrubí, umístěnou proti směru proudění, zatímco druhý kanál je propojen s oblastí v potrubí, umístěnou ve směru proudění, přičemž průtokové měřicí prostředky vně tohoto potrubí jsou propojeny s vnitřkem potrubí prostřednictvím průtokových měřicích kanálů.

Potrubí s výhodou zahrnuje potrubní úsek, mající horní konec, umístěný proti směru proudění, a dolní konec, umístěný ve směru proudění a opatřený množinou obvodově rozmístěných drážek na své vnitřní povrchové ploše, přičemž přestavný člen je opatřen množinou směrem ven vyčnívajících jazýčků, jejichž počet a rozmístění na dolním konci, umístěném ve směru proudění, je stejné, přičemž jazýčky lícují a jsou vyjmutelně uloženy v drážkách pro vyjímatelné a vyměnitelné namontování přestavného členu do potrubního úseku na jeho dolním konci ve směru proudění.

V souladu s ještě dalším aspektem předmětu tohoto vynálezu byl dále rovněž vyvinut tekutinový průtokoměr, obsahující v kombinaci potrubí pro vedení tekutiny v daném směru, přičemž toto potrubí má obvodovou stěnu s vnitřní povrchovou plochou, a má vzhledem ke směru proudění tekutiny směr proti proudu a směr po proudu, přičemž přestavný člen v potrubí je opatřen první svažující se stěnou, směřující proti směru proudění a zužující se dovnitř k ose potrubí, a přilehlou druhou svažující se stěnou, směřující ve směru proudění a zužující se dovnitř k ose potrubí, přičemž svažující se stěny vytvářejí obvod na přestavném členu a vymezují obvodovou hranu na spojení jejich větších konců, přičemž druhá svažující se stěna má kratší osový rozsah a větší sklon, než první svažující se stěna, přičemž přestavný člen je uspořádán souose v potrubí, a rovina obvodové hrany je v podstatě kolmá na

-4CZ 297320 B6 směr proudění tekutiny, přičemž svažující se stěny a obvodová hrana jsou umístěny souměrně dovnitř od vnitřní povrchové plochy potrubí, přičemž první průtokový měřicí kanál prochází stěnou potrubního úseku v oblasti, umístěné proti směru proudění od obvodové hrany, a druhý průtokový měřicí kanál prochází stěnou potrubního úseku v oblasti, umístěné ve směru proudění od obvodové hrany, přičemž první průtokový měřicí kanál a druhý průtokový měřicí kanál jsou uspořádány pro zjišťování tlakového rozdílu tekutiny mezi stranou proti směru proudění a stranou ve směru proudění od obvodové hrany.

První průtokový měřicí kanál je s výhodou umístěn v oblasti mezi obvodovou hranou a místem, vzdáleným o zhruba dvojnásobek průměru potrubí proti směru proudění od první svažující se stěny, přičemž druhý průtokový měřicí kanál je umístěn v oblasti mezi obvodovou hranou a místem, vzdáleným o zhruba dvojnásobek průměru potrubí ve směru proudění od obvodové hrany.

První svažující se stěna se s výhodou zužuje v podstatě do bodu proti směru proudění, a první průtokový měřicí kanál je umístěn v oblasti bezprostředně nad uvedeným bodem proti směru proudění.

První svažující se stěna má s výhodou úhel sklonu od 39° do 75° vzhledem k rovině obvodové hrany, přičemž druhá svažující se stěna má úhel sklonu od 15 do 30° vzhledem k rovině obvodové hrany, a poměr beta přestavného členu vzhledem k vnitřní povrchové ploše potrubního úseku je v rozmezí od 0,4 do 0,94.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude v dalším podrobněji objasněn na příkladech jeho konkrétního provedení, jejichž popis bude podán s přihlédnutím k přiloženým obrázkům výkresů, kde:

obr. 1 znázorňuje boční nárysný pohled na tekutinový průtokový přestavný člen pro výhodné provedení předmětu tohoto vynálezu;

obr. 2 znázorňuje nárysný pohled zezadu na přestavný člen podle obr. 1;

obr. 3 znázorňuje pohled ve svislém podélném řezu na potrubní úsek, obsahující těleso měřiče pro výhodné provedení předmětu tohoto vynálezu;

obr. 4 znázorňuje nárysný pohled zezadu na těleso měřiče podle obr. 3; a obr. 5 znázorňuje pohled ve svislém podélném řezu na příkladné provedení předmětu tohoto vynálezu, instalovaného v potrubí a určeného pro využití k měření průtoku tekutiny, to jest pro použití jako tekutinový průtokoměr.

Příklady provedení vynálezu

V následujícím bude podán podrobný popis příkladného provedení tekutinového průtokoměru, který je považován za nejvýhodnější uplatnění předmětu tohoto vynálezu. Různé modifikace a změny budou na základě tohoto popisu zcela zřejmé pro odborníky z dané oblasti techniky.

Jak je znázorněno na obr. 5, je tekutinový průtokoměr 10 podle tohoto vynálezu uzpůsoben pro instalaci do potrubí nebo jiného tekutinového průtokového vedení, které je znázorněno na vyobrazení tak, že sestává z potrubí 12, opatřených na svých koncích šroubovými přírubami 14.

-5CZ 297320 B6

Tekutinový průtokoměr 10 sestává z potrubního úseku 20 a z tekutinového průtokového přestavného členu 40, uspořádaného souose v potrubním úseku 20. Potrubní úsek 20 představuje v podstatě úsek potrubí nebo vedení, uzpůsobený k tomu, aby byl přišroubován nebo jiným způsobem upevněn mezi dvě potrubní vedení, například mezi šroubové příruby 14 znázorněných potrubí 12.

Potrubní úsek 20 má s výhodou takzvanou kotoučovitou konstrukci a je jednoduše upevněn mezi šroubové příruby 14, přičemž je vystředěn nebo osově vyrovnán s potrubími 12 prostřednictvím obvodově rozmístěných šroubů 16 (z nichž je na obr. 5 znázorněn pouze jeden), umístěných mezi šroubovými přírubami 14 a vzájemně spojujících tyto šroubové příruby 14.

Potrubní úsek 20 je opatřen vnitřní povrchovou plochou 22, která při používání představuje část cesty proudění tekutiny, přičemž vytváří její pokračování přes potrubí 12- Jak je znázorněno prostřednictvím šipky na obr. 5, má průtok tekutiny směr zleva doprava při pohledu na obr. 5. Potrubí 12 a potrubní úsek 20 jsou obvykle válcové, přičemž vnitřní povrchová plocha 22 mívá obvykle, avšak nikoli vždy, stejný vnitřní průřez a velikost, jako potrubí 12.

Ve stěně potrubního úseku 20 jsou radiálně touto stěnou vedeny podélně umístěné tlakové průtokové měřicí kanály 24 a 26, a to v místech a pro účely, které budou v dalším podrobněji popsány.

Jak je znázorněno na obr. 3 a obr. 4, je vnitřní stěna potrubního úseku 20 opatřena na zadním konci ve směru dolů po proudu větším počtem obvodově rozmístěných dozadu otevřených vybrání nebo drážek 28 o omezeném podélném, radiálním a úhlovém rozsahu. U výhodného provedení jsou uspořádány dvě proti sobě na opačných stranách ležící drážky na zadní koncové části potrubního úseku 20.

Jak je znázorněno na obr. 1 a obr. 2, sestává tekutinový průtokový přestavný člen 40 z vlastního přestavného členu 42, který má spodní konec 44.

Přestavný člen 42 sestává z tělesa, které je obvykle válcovité a které má hlavní příčný průměr nebo rozměr na ostré obvodové hraně 46, přičemž sestává ze dvou opačně směřujících obvykle kuželovitých svažujících se stěn 48 a 50, které směřují příslušně ve směru proti proudu a ve směru po proudu v potrubním úseku 20, a které se zužují souměrně směrem dovnitř k ose potrubního úseku 20.

Kromě toho má přestavný člen 42 pro úpravu průtoku v podstatě stejné fyzikální charakteristiky a funkce, jako průtokové přestavné členy, využívané u zařízení „V-CONE”, která jsou dostupná od firmy McCrometer, lne., a jako průtokové přestavné členy, které jsou popisovány v patentových spisech US 4 638 672, US 4 812 049 a US 5 363 699, jejichž popisy jsou zde v plném rozsahu zahrnuty ve formě odkazu.

Jak je popisováno ve shora uvedených patentových spisech, má přestavný člen 42 pro úpravu průtoku menší rozměr, než je průměr vnitřní povrchové plochy 22 v kanále potrubního úseku 20, přičemž je uspořádán souose s touto vnitřní povrchovou plochou 22 kolmo na směr proudění tekutiny a s opačně směřujícími obvykle kuželovitými svazujícími se stěnami 48 a 50, umístěnými souměrně uvnitř vnitřního prostoru nebo vnitřního povrchu stěny kanálu čí potrubí.

Větší a sdružené konce svažujících se stěn 48 a 50 mají stejnou velikost a tvar a vymezují na svém spojení ostrou obvodovou hranu 46, která leží v rovině kolmé na směr proudění tekutiny. Směrem proti proudu směřující svažující se stěna 48 je delší, než směrem po proudu směřující svažující se stěna 50, a s výhodou se zužuje směrem dovnitř do bodu, nebo v podstatě do bodu na jejím horním konci, ležícím směrem proti proudu. Tato stěna 48 se svažuje pod úhlem řádově zhruba od 39 do zhruba 75° vůči rovině, vymezené ostrou obvodovou hranou 46, přičemž u výhodného provedení je velikost tohoto úhlu zhruba 67,5°.

-6CZ 297320 B6

Úhel směrem dolů po proudu svažující se stěny 50 vůči rovině, vymezené ostrou obvodovou hranou 46, leží v rozmezí zhruba od 15 do zhruba 30°, přičemž u výhodného provedení je velikost tohoto úhlu zhruba 26°.

Poměr beta přestavného členu 42 pro úpravu průtoku vůči vnitřnímu průměru vnitřní povrchové plochy 22 v potrubním úseku 20 leží s výhodou v rozmezí zhruba od 0,4 až do zhruba 0,94.

Tekutina vstupuje do vzhůru proti proudu ležícího vstupního konce potrubního úseku 20, načež je tekutina přesunována nebo odkloňována prostřednictvím proti proudu se svažující stěny 48 přestavného členu 42 pro úpravu průtoku do prstencovité oblasti s výrazně se snižující průřezovou plochou až na minimální plochu v rovině ostré obvodové hrany 46. Tekutina poté proudí do prstencovité oblasti s progresivně se zvyšující průřezovou plochou, která je vymezována směrem dolů po proudu se svažující stěnou 50.

V důsledku toho je proudění tekutiny stabilizováno a upravováno jak v oblasti směrem vzhůru proti proudu, tak i v oblasti směrem dolů po proudu od přestavného členu 42 pro úpravu průtoku. Tento člen 42 pro úpravu průtoku je zejména velice účinný při linearizaci proudění tekutiny v oblasti mezi přestavným členem 42 pro úpravu průtoku a stěnou potrubního úseku 20, a při vyrovnávání rychlostního profilu proudění tekutiny v potrubním úseku 20 jak v oblasti směrem vzhůru proti proudu, tak i v oblasti směrem dolů po proudu od přestavného členu 42 pro úpravu průtoku v předem stanoveném rozmezí rychlosti proudění.

V důsledku toho je průtokový profil jak v oblasti směrem vzhůru proti proudu, tak i v oblasti směrem dolů po proudu relativně plochý, souměrný, osově vystředěný v prostoru potrubního úseku 20, a má velký a v podstatě konstantní hlavní průtokový průměr, nezávisle na rychlosti proudění. Rovněž pak tekutina nebo tekutiny a jakékoliv pevné materiály v nich obsažené jsou homogenizovány tak, že potrubní úsek 20 je naplněn v podstatě stejnorodou homogenní směsi v průběhu v podstatě celé jeho průřezové plochy.

Směrem dolů po proudu se svažující stěna 50 je kromě toho účinná při optimalizaci zpětné rychlosti tekutiny, která se navrací do volných podmínek proudění v potrubním úseku 20 směrem dolů po proudu od přestavného členu 42 pro úpravu průtoku.

Ostrá obvodová hrana 46 ve spojení se směrem dolů po proudu se svažující stěnou 50 způsobuje krátké víry, které se šíří od obvodového okraje ve směru dolů po proudu. Tyto víry mají malou amplitudu a vysoký kmitočet, čímž přispívají k optimalizaci zpětné rychlosti proudění tekutiny. Takovéto víry o malé amplitudě a o vysoké frekvenci velice účinně eliminují cizorodé poruchy ve směru dolů po proudu nebo takzvaný „šum”, a tím napomáhají vysoce přesnému a spolehlivému měření.

Pro účely montáže přestavného členu 42 souose v prostoru vnitřní povrchové plochy 22 je tento přestavný člen 42 opatřen v souladu s předmětem tohoto vynálezu integrálním spodním koncem 44. Zejména je přestavný člen 40 opatřen na jednom konci větším počtem po obvodu rozmístěných radiálně směrem ven vyčnívajících výstupků nebo jazýčků 52, jejichž počet a jejichž rozmístění je stejné, jako je počet a vzdálenosti mezi vybráními nebo drážkami 28 v potrubním úseku 20.

U výhodného provedení předmětu tohoto vynálezu jsou výstupky nebo jazýčky 52 uspořádány na zadním konci přestavného členu 40 neboli na jeho konci, letícím směrem dolů po proudu, a sestávají ze dvou proti sobě na opačných stranách ležících jazýčků 52, které v podstatě vytvářejí tuhou příčku na konci přestavného členu 40, ležící směrem dolů po proudu, jak je znázorněno na obr. 2.

-7CZ 297320 B6

Tato příčka je s výhodou umístěna v krátké vzdálenosti směrem dolů po proudu od svažující se stěny 50 a je s ní spojena prostřednictvím válcového prodloužení 54. Toto válcové prodloužení 54 může mít různé délky pro různé rozměry a tvary přestavných členů tak, aby byl přestavný člen co nejvýhodněji umístěn vůči tlakovým průtokovým měřicím kanálům 24 a 26, jak bude v dalším podrobněji popsáno.

Jak je znázorněno porovnáním obr. 2 a obr. 4, mají výstupky nebo jazýčky 52 radiální rozsah a koncové uspořádání stejné, jako s nimi zabírající vybrání nebo drážky 28 v potrubním úseku 20. V důsledku toho může být přestavný člen 40 výhodně montován do potrubního úseku 20 jednoduchým jeho vložením do konce potrubí nebo vnitřní povrchové plochy 22, ležící směrem dolů po proudu, přičemž výstupky nebo jazýčky 52 zapadnou pevně a bezpečně do vybrání nebo drážek 28.

Po sestavení potrubního úseku 20 v potrubí pak šroubová příruba 14 potrubí 12, ležícího směrem dolů po proudu, zablokuje výstupky nebo jazýčky 52 na svém místě v příslušných vybráních nebo drážkách 28 a nedovolí přemístění nebo posunutí přestavného členu 42 vůči vnitřní povrchové ploše 22 v potrubním úseku 20.

Při smontování v potrubním úseku 20 je obvodová hrana 46 přestavného členu 40 umístěna mezi dvěma tlakovými průtokovými měřicími kanály 24 a 26 tak, že tyto tlakové kanály 24 a 26 jsou umístěny na opačných stranách od oblasti nebo roviny obvodové hrany 46, přičemž v tomto místě je průtoková plocha proudění tekutiny nejmenší, přičemž je rychlost proudění tekutiny největší.

Uvedené tlakové průtokové měřicí kanály 24 a 26 jsou příslušně propojeny s horní oblastí ve směru proti proudu a s dolní oblastí ve směru po proudu v potrubním úseku 20, kde je rychlostní profil proudění tekutiny relativně plochý, lineární a stabilní. To umožňuje vysoce přesné měření průtoku prostřednictvím uvedených tlakových kanálů 24 a 26 s pomocí konvenčních přístrojů pro měření průtoku tekutiny, připojených k těmto tlakovým kanálům 24 a 26, jak je schematicky znázorněno na obr. 5. Zařízení podle tohoto vynálezu poskytuje měřicím přístrojům vysoce spolehlivý a stabilní signál, kteiý má vynikající přesnost.

Horní proti proudu umístěný tlakový průtokový měřicí kanál 24 může být umístěn v prostoru mezi obvodovou hranou 46 a místem, představujícím zhruba dva průměry potrubí, to jest zhruba dvojnásobek průměru vnitřní povrchové plochy 22, přičemž o tuto vzdálenost je toto místo umístěno směrem proti proudu od horního konce směrem proti proudu se svažující stěny 48. Výhodné umístění je v oblasti bezprostředně proti proudu od konce směrem vzhůru se svažující stěny 48, jak je znázorněno na obr. 5.

Dolní směrem po proudu umístěný tlakový průtokový měřicí kanál 26 může být umístěn v prostoru mezi obvodovou hranou 46 a místem, vzdáleným o zhruba dva průměry potrubí směrem dolů po proudu od této obvodové hrany 46. Zejména uvedený přestavný člen 42 způsobí takzvanou oblast „véna contracta”, to jest oblast zúženého proudění, která se vytvoří v proudění tekutiny v předem stanovené nebo zjistitelné vzdálenosti směrem dolů po proudu od obvodové hrany 46, přičemž výhodné umístění pro dolní tlakový průtokový měřicí kanál 26 je právě v oblasti, kde dochází k vytvoření „véna contracta”.

Měření tlaku v těchto oblastech a rozdíl mezi naměřenými tlaky poskytuje informace, na jejichž základě mohou být stanoveny podmínky proudění v potrubí a měřeny vhodnými přístroji, jak je schematicky znázorněno na vyobrazení podle obr. 5.

Měřicí přístrojová technika obvykle zahrnuje buď měřicí zařízení souhrnného proudění, a/nebo indikátor okamžité průtokové rychlosti nebo oba tyto přístroje. V případě požadavku pro účely výjimečné přesnosti mohou být tlakové průtokové měřicí kanály 24 a 26 vybaveny převodníky

-8CZ 297320 B6 v pevném stavu nebo elektronickými snímači pro vydávání signálů, které jsou přenášeny do vhodné jednotky pro zpracovávání dat, jako je počítač nebo mikroprocesor. Uvedená přístrojová technika není na vyobrazeních podrobněji znázorněna, neboť je v oblasti měření průtoku všeobecně známa.

Se shora uvedenými součástmi pak celková přesnost systému, to jest souhrnná přesnost hydraulických, mechanických, elektrických a/nebo elektronických systémů, tvoří hodnotu 99 % nebo lepší. Veškeré kombinované chyby systému tvoří obvykle plus nebo minus 1 % zaregistrovaného nebo zjištěného odečtu.

Jak je známo, může být celkové měření prováděno jako odečet v galonech, krychlových stopách, plošných či čtverečných stopách, v krychlových metrech a v jiných standardních mírách. Obdobně pak může indikátor průtokové rychlosti poskytovat údaje v galonech za minutu, v krychlových stopách za vteřinu nebo v jiných standardních mírách.

Jelikož je přestavný člen u výhodného provedení předmětu tohoto vynálezu uchycen v místě směrem dolů po proudu od tlakových průtokových měřicích kanálů 24 a 26, tak po obvodu rozmístěné nosné prvky nebo jazýčky 52 nezpůsobují žádné poruchy proudění nebo jiné anomálie v oblastech, kde jsou umístěny tlakové kanály 24 a 26. Měření průtoku tekutiny je prováděno ještě předtím, než přijde tekutina do styku s těmito nosnými prvky, což dále přispívá ke zvýšení spolehlivosti, stability a přesnosti měření průtoku.

Využívání radiálních tlakových kanálů 24 a 26 v potrubním úseku 20 odstraňuje potřebu dosavadního stavu techniky, týkající se potrubí, probíhajícího v osovém směru přes přestavný člen pro účely měření tlaku na spodní straně tohoto členu, a dále odstranění prázdnou a stagnující oblast nulového průtoku tekutiny, která existovala u takovýchto potrubí.

V důsledku toho může být průtokoměr podle tohoto vynálezu využíván pro měření průtoku tekutiny v různých průmyslových odvětvích, kde čištění a asanace mají prvořadý význam. Zejména využíváním tlakových snímačů membránového typu v obou tlakových kanálech 24 a 26 mohou být asanační podmínky výhodně zajištěny.

Kromě toho využívání radiálních tlakových kanálů umožňuje vyrábět přestavný člen a jeho nosnou konstrukci jako integrální jednotnou a pevnou součást, která nevyžaduje žádné spojování materiálu, prováděné například svařováním. Rovněž nosný systém, opatřený výstupky nebo jazýčky 52 a vybráními nebo drážkami 28 odstraňuje jakoukoliv potřebu spojování materiálu, například svařováním, pro účely uchycení přestavného členu 40 a stěny potrubního úseku 20.

V důsledku toho dochází ke značné úspoře výrobních nákladů.

Rovněž výroba přestavného členu 40 jako pevného tělesa umožňuje využívat takových konstrukčních materiálů, kterých nebylo dříve považováno za možné využívat pro takovéto účely, a to například plastických materiálů, zejména plastických materiálů, majících nepřilnavé vlastnosti, jako je například Teflon, Delrin a polytetrafluoretylén. Kromě toho využívání takovýchto konstrukčních materiálů umožňuje odlévání nebo lisování přestavného členu jako jednotné součásti, čímž dochází k dalšímu snížení výrobních nákladů.

Přestavný člen, namontovaný na nosném systému podle tohoto vynálezu rovněž usnadňuje výhodné a rychlé převedení zařízení z prvního poměru beta na jiný poměr beta, nebo z prvního rozsahu průtokových rychlostí do jiného a odlišného rozsahu průtokových rychlostí. Zejména velikost a/nebo uspořádání, například úhly sklonu přestavného členu vůči vnitřní povrchové ploše 22 v potrubním úseku 20 určují poměr beta, typy tekutin a rozmezí průtoků, ve kterém je přestavný člen účinný pro linearizaci proudění tekutiny oblastí mezi přestavným členem a vnitřním povrchem stěny potrubního úseku potrubního úseku 20.

-9CZ 297320 B6

Změny ve velikosti a/nebo v uspořádání přestavného členu vyvolávají změny typu a rozmezí proudění, na které je systém citlivý. V důsledku toho pak odstraněním prvního přestavného členu a jeho nahrazením jiným odlišným přestavným členem může být systém učiněn přesně citlivým vůči různým průtokovým rychlostem a různým tekutinám.

Podle tohoto vynálezu může být toto uskutečněno jednoduše a rychle uvolněním a vyjmutím šroubů 16, které jsou uspořádány mezi šroubovými přírubami 14, vyjmutím potrubního úseku 20 z potrubí 12, vyjmutím přestavného členu z montážních drážek 28 a z potrubního úseku 20, nahrazení tohoto přestavného členu odlišným jiným přestavným členem, a navrácením potrubního úseku 20 na své místo do potrubí 12.

V důsledku toho není nutno nahrazovat daný potrubní úsek 20 zcela odlišným potrubním úsekem. Jeden potrubní úsek 20 a s ním sdružené snímače budou postačovat pro účely měření průtoku tekutiny v celé škále rozmezí průtokových rychlostí a pro celou řadu různých tekutin, a to jak kapalin, tak i plynů.

Jak ze shora uvedeného vyplývá, může být předmětu tohoto vynálezu dosaženo výhodným, praktickým, hospodárným a zcela snadným způsobem.

Přestože zde bylo popsáno a vyobrazeno výhodné provedení předmětu tohoto vynálezu, je zde nutno zdůraznit, zeje možno provádět různé jeho změny, přestavby a modifikace, aniž by došlo k úniku z rozsahu vynálezu, který je definován v následujících patentových nárocích.

Claims (9)

1. Tekutinové průtokové zařízení, které obsahuje v kombinaci potrubí (12), zahrnující odnímatelný a vyměnitelný potrubní úsek (20), mající obvodovou stěnu s vnitřní povrchovou plochou (22) pro vedení tekutiny v daném směru, přičemž potrubní úsek (20) má vzhledem ke směru proudění tekutiny horní konec, umístěný proti směru proudění, a dolní konec, umístěný ve směru proudění, přestavný člen (42) pro ovlivňování průtoku tekutiny v potrubním úseku (20), mající vzhledem ke směru proudění tekutiny horní konec, umístěný proti směru proudění, a dolní konec, umístěný ve směru proudění, přičemž přestavný člen (42) má menší velikost, než potrubní úsek (20), a je opatřen mezi svými konci svažujícími se stěnami (48, 50), vytvářejícími obvod přestavného členu (42) pro odklánění proudění tekutiny přes oblast, vymezenou mezi obvodem přestavného členu (42) a vnitřní povrchovou plochou (22) potrubního úseku (20), vyznačující se tím, že přestavný člen (42) a potrubní úsek (20) mají na jednom konci jazýčkovité a drážkovité prostředky pro odnímatelné a vyměnitelné namontování přestavného členu (42) do potrubního úseku (20), přičemž tyto prostředky obsahují jazýček (52) na přestavném členu (42) a drážku (28) na potrubním úseku (20), přičemž jazýček (52) je odnímatelné uložen v drážce (28) pro odnímatelné namontování přestavného členu (42) do potrubního úseku (20).

2. Tekutinové průtokové zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že potrubní úsek (20) je na své vnitřní povrchové ploše (22) na konci ve směru proudění opatřen jednou nebo více drážkami (28), a přestavný člen (42) je opatřen na svém konci ve směru proudění odpovídajícím počtem směrem ven vyčnívajících jazýčků (52), přičemž každý jazýček (52) lícuje a je odnímatelné uložen v drážce (28) pro montáž přestavného členu (42) v potrubním úseku (20) na jeho konci ve směru proudění.

3. Tekutinové průtokové zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje průtokové snímací prostředky, sdružené s potrubním úsekem (20) a představující měřicí těleso,

- 10CZ 297320 B6 přičemž přestavný člen (42) je zaměnitelný jiným přestavným členem, a to pro měření různých tekutin a různých proudění s využitím jediného měřicího tělesa.

4. Tekutinové průtokové zařízení, obsahující v kombinaci potrubní úsek (20) pro vedení tekutiny v daném směru, přičemž tento potrubní úsek (20) má obvodovou stěnu s vnitřní povrchovou plochou (22), a přestavný člen (42) pro ovlivňování průtoku tekutiny v potrubním úseku (20), mající ve vztahu ke směru proudění tekutiny horní konec, umístěný proti směru proudění, a dolní konec, umístěný ve směru proudění, přičemž přestavný člen (42) má menší velikost, než potrubní úsek (20), a je opatřen mezi svými konci svažujícími se stěnami (48, 50), vytvářejícími obvod přestavného členu (42) pro odklánění proudění tekutiny přes oblast, vymezenou mezi obvodem přestavného členu (42) a vnitřní povrchovou plochou (22) potrubního úseku (20), přičemž tento potrubní úsek (20) má vzhledem ke směru proudění tekutiny oblast, umístěnou proti směru proudění od přestavného členu (42), a oblast, umístěnou ve směru proudění od přestavného členu (42), vyznačující se tím, že přestavný člen (42) sestává z jednotného tělesa, přičemž přestavný člen (42) a potrubní úsek (20) mají jazýčkovité a drážkovité montážní prostředky pro odnímatelné namontování přestavného členu (42) do potrubního úseku (20), přičemž zařízení je zkonstruováno a sestaveno bez permanentního připojení přestavného členu (42) k potrubnímu úseku (20).

5. Tekutinové průtokové zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že dále obsahuje průtokové měřicí kanály (24, 26), procházející stěnou potrubního úseku (20) a propojené s oblastí, umístěnou proti směru proudění, a s oblastí, umístěnou ve směru proudění.

6. Tekutinové průtokové zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že v průtokových měřicích kanálech (24, 26) jsou uspořádány membránové tlakové snímače.

7. Tekutinové průtokové zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že montážní prostředky, tvořené jazýčky (52) a drážkami (28), jsou umístěny na konci potrubního úseku (20) ve směru proudění tak, že měření je prováděno před těmito montážními prostředky před jakýmikoliv poruchami proudu tekutiny, případně způsobenými těmito montážními prostředky.

8. Tekutinové průtokové zařízení, obsahující v kombinaci potrubí, pro vedení tekutiny v daném směru, přičemž toto potrubí má obvodovou stěnu s vnitřní povrchovou plochou (22), a přestavný člen (42) pro ovlivňování průtoku tekutiny v potrubí, mající ve vztahu ke směru proudění tekutiny horní konec, umístěný proti směru proudění, a dolní konec, umístěný ve směru proudění, přičemž přestavný člen (42) má menší velikost, než potrubí, a je opatřen svažujícími se stěnami (48, 50), vytvářejícími obvod přestavného členu (42) pro odklánění proudění tekutiny přes oblast, vymezenou mezi obvodem přestavného členu a vnitřní povrchovou plochou (22) potrubí, přičemž toto potrubí má vzhledem ke směru proudění tekutiny oblast, umístěnou proti směru proudění od přestavného členu (42), a oblast, umístěnou ve směru proudění od přestavného členu (42), vyznačující se tím, že na spodním konci (44) přestavného členu (42) ve směru proudění jsou uspořádány jazýčky (52) a drážky (28) pro namontování přestavného členu (42) do potrubí a pro měření proudění tekutiny ve směru proudění před těmito montážními prostředky před vznikem poruch proudění tekutiny, které mohou být způsobeny montážními prostředky.

9. Tekutinové průtokové zařízení podle nároku 8, vyznačující se tím, že obsahuje dvojici průtokových měřicích kanálů (24, 26), procházejících stěnou potrubí, přičemž jeden z těchto kanálů (24) je propojen s oblastí v potrubí, umístěnou proti směru proudění, zatímco druhý kanál (26) je propojen s oblastí v potrubí, umístěnou ve směru proudění, přičemž průtoko

-11 CZ 297320 B6 vé měřicí prostředky vně tohoto potrubí jsou propojeny s vnitřkem potrubí prostřednictvím průtokových měřicích kanálů (24, 26).