NL8502096A - Inrichting voor het meten van een vloeistofdebiet. - Google Patents

Description

VO 7227

Titel: Inrichting voor het meten van een vloeistofdebiet.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het meten van een vloeistofdebiet. Het debiet van een vloeistof kan worden bepaald door het niveau van de vloeistof aan de stroomopwaartse zijde van een overlaat te meten mits de relatie tussen het vloeistofniveau aan de 5 stroomopwaartse zijde van de overlaat en het debiet van de vloeistof door de overlaat bij het bestaande vloeistofniveau bekend is.

De uitvinding heeft meer in het bijzonder betrekking op de constructie van een stroommeter welke van een dergelijke overloop is voorzien.

10 Ofschoon, wanneer de druk verandert, een condensaat opnieuw ver dampt, stroomt het condensaat door de overlaat zonder verdamping, omdat in de ruimte vóór de overlaat en in de ruimte na de overlaat dezelfde druk heerst. Derhalve is de stroommeter volgens de uitvinding van bijzonder nut voor het meten van het condensaat in een stroompijpenstelsel. 15 De uitvinding voorziet in een vloeistofdebietmeter, waarbij ge bruik wordt gemaakt van een z.g. proportionele overlaat, waarin het debiet van de vloeistof evenredig is met het vloeistofniveau aan de stroomopwaartse zijde van de overlaat. De inwendige ruimte van het huis van deze stroommeter is door een verticale wand gesplitst in een stroom-20 opwaartse ruimte met een inlaat, die in het bovenste deel daarvan is gevormd en in verbinding staat met het meetstelsel en een stroomafwaartse ruimte met een vloeistofafvoeropening, welke in het onderste gedeelte daarvan is gevormd, waarbij de stroomopwaartse ruimte en de stroomafwaartse ruimte met elkaar in verbinding staan door middel vein 25 een ruimte boven de scheidingswand; een vlotterklep, welke de vloeistof automatisch kan afvoeren en welke klep aanwezig is bij de vloeistofafvoeropening en waarbij het vloeistofniveau in de stroomopwaartse ruimte wordt gemeten met een vlotter of dergelijke. Aangezien het debiet van de vloeistof, die door een opening stroomt, evenredig is met de 30 vierkantswortel van de afstand van het vloeistofoppervlak tot de opening, bestaat de proportionele overlaat uit een in verticale richting langwerpige spleet, die naar boven in breedte af neemt.

De débietmeetnauwkeurigheid van de bovengenoemde proportionele overlaat neemt af, wanneer het debiet afneemt omdat de meetfout bij het 350 2 OS 5 - i - 2 - meten van het vloeistofniveau in de stroomopwaartse ruimte wordt veroorzaakt door de turbulentie van het vloeistofoppervlak en/of de weerstand tussen de contactvlakken van de glijonderdelen van een mechanisme om de verplaatsing van de vlotter in het overeenkomstige elektrische 5 signaal om te zetten en deze factoren welke tot de meetfout leiden, zijn onafhankelijk van het vloeistofniveau constant en derhalve wordt de mate van de invloed van deze factoren, welke tot de meetfout leiden, op de meetnauwkeurigheid vergroot, wanneer het debiet afneemt.

De uitvinding beoogt te voorzien in een z.g. overlaat met constante 10 nauwkeurigheid waarin de verhouding van de variatie van het debiet tot .

de variatie van het vloeistofniveau wordt gereduceerd, wanneer het debiet afneemt, waardoor het debiet met een constante meetnauwkeurigheid onafhankelijk van het vloeistofniveau kan worden gemeten door rekening te houden met het feit, dat de vloeistofniveaumeetfout onafhankelijk van 15 het vloeistofniveau praktisch constant is.

De maatregelen volgens de uitvinding, welke worden getroffen om de bovengenoemde technische problemen op te lossen, omvatten het verschaffen van een overloop met een configuratie, welke zodanig is, dat de verhouding van de variatie van het debiet, veroorzaakt door een constante 20 variatie van het vloeistofniveau, onafhankelijk van het vloeistofniveau constant is.

De breedte van de overloop wordt bepaald door de volgende numerieke berekeningen.

Eerst worden waarden voor de debietmeetnauwkeurigheid en het debiet 25 bij een vloeistofniveau, overeenkomende met de bodem van de overloop, gespecificeerd.

Verder wordt een opening vergchaft, welke voorziet in het gespecificeerde debiet bij het vloeistofniveau, overeenkomende met de bodem van de overloop en een debietmeetnauwkeurigheid, welke niet groter is dan 30 de gespecificeerde waarde. Voorts worden, aannemende dat de overloop bestaat uit een aantal rechthoekige openingen, elk met een constante kleine hoogte, welke zich boven elkaar bevinden, de respectieve breedten van de rechthoekige openingen zodanig bepaald, dat de verhouding van een increment van het debiet, bepaald door de plaats van een rechthoekige 35 opening, tot het totale debiet, samenvalt met de gespecificeerde debietmeetnauwkeurigheid.

8502096 - 3 - * *

De werking van de bovengenoemde technische middelen is als volgt.

De vloeistof stroomt door de inlaat naar de stroomopwaartse ruimte, welke wordt bepaald door de scheidingswand, vloeit dan door de opening en de overloop naar de stroomafwaartse ruimte en vloeit dan via de uitlaat en 5 de overloop naar de stroomafwaartse ruimte en vloeit dan via de uitlaat naar buiten. Aangezien de relatie tussen het vloeistofniveau in de stroomopwaartse ruimte en het debiet bij de overloop bekend is, wordt het debiet bij de overloop op basis van het gemeten vloeistofniveau verkregen.

De verhouding van het increment of decrement van het debiet bij 10 een constante variatie van het vloeistofniveau tot het totale debiet is constant en valt samen met de gespecificeerde meetnauwkeurigheid in zoverre het gebied van de variatie van het vloeistofniveau in de stroomopwaartse ruimte binnen de hoogte van de overloop is gelegen. Anderzijds is de vloeistofniveaumeetfout praktisch constant, zoals bij de conven-15 tionele vloeistofniveaumeting, onafhankelijk van het vloeistofniveau.

Derhalve is de debietmeetnauwkeurigheid onafhankelijk van het vloeistof- « niveau constant.

Het effect van de uitvinding is het volgende. Aangezien de de-biet-meetnauwkeurigheid van de stroommeter volgens de uitvinding onaf-20 hankelijk vein het vloeistofniveau constant is, kan de stroommeter volgens de uitvinding op een nauwkeurige wijze het debiet onafhankelijk van het debiet of de variatie van het debiet meten.

Bij een overloop met constante nauwkeurigheid, zoals deze volgens de uitvinding wordt toegepast, varieert het debiet als een exponentiële 25 functie van het vloeistofniveau en derhalve heeft de overloop met constante nauwkeurigheid een debietmeetgebied, dat veel groter is dan dat van een conventionele, proportionele overloop met dezelfde hoogte.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont: 30 fig. 1 een doorsnede van de detectie-eenheid van een stroommeter, bij een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding en fig. 2 een eindaanzicht van een bij wijze van voorbeeld gekozen overloop volgens de uitvinding en een grafische voorstelling, welke de relatie tussen de hoogte van het vloeistofniveau bij de overloop en 35 het debiet aangeeft.

Volgens de tekening is een detectie-eenheid 10 van een vloeistof-

Ï5Ü203O

-4- stroommeter voorzien van een huis, bestaande uit een lichaam 12 en een deksel 14, dat met bouten aan het lichaam 12 is bevestigd. In het huis bevindt zich een komvormig scheidingsonderdeel 16. Het Inwendige van het scheidingsonderdeel 16 en een ruimte, welke zich boven het scheidingson-5 derdeel 16 uitstrekt, vormen een stroomopwaartse ruimte 18, terwijl de buitenzijde van het scheidingsonderdeel 16 en een ruimte, die zich onder het scheidingsonderdeel 16 uitstrekt , een stroomafwaartse ruimte 20 vormen. Een inlaat 22, die met een te meten stelsel moet worden verbonden, staat in verbinding met het bovenste deel van de stroomopwaartse ruimte 10 18 via een cilindrisch scherm 24, een vloeistofopzamelreservoir 15, ge vormd door het onderdeel 13 en het toevoerkanaal 17. In het onderste gedeelte van de stroomafwaartse ruimte 20 is een vloeistofafvoeropening 26 gevormd. De vloeistofafvoeropening 26 staat door middel van een verticaal kanaal in verbinding met een uitlaat 28.

15 De stroomopwaartse ruimte 18 en de stroomafwaartse ruimte 20 staan met elkaar in verbinding door middel van doorgaande openingen 30, welke in het scheidingsonderdeel 16 bij het bovenste eind daarvan zijn gevormd. Tijdens bedrijf is een automatische afvoerklep , zoals een vlotterklep, welke niet is weergegeven, bij de uitlaat 28 aanwezig om de stroomafwaart-20 se ruimte 20 op dezelfde druk te houden als de stroomopwaartse ruimte 18. Het scheidingsonderdeel 16 is voorts van een opening 32 en een overloop 34 in de omgevende wand daarvan voorzien.

De vorm van de overloop 34 wordt bepaald door eerst waarden voor ' dedebietmeetnauwkeurigheid en het debiet bij een vloeistofniveau, over-25 eenkomende met de bodem van de overloop te specificeren, in de tweede plaats een opening te ontwerpen, welke voorziet in het gespecificeerde debiet bij een vloeistofniveau, overeenkomende met de onderzijde van de overloop en een debietmeetnauwkeurigheid, welke niet groter is dan de gespecificeerde waarde en in de derde plaats, aannemende dat de overloop 30 bestaat uit een aantal rechthoekige openingen, elk met een constante kleine hoogte, die boven elkaar zijn gelegen, het zodanig bepalen van de respectieve breedten van de rechthoekige openingen, dat de verhouding van een increment van het debiet, verkregen door het plaatsen van een rechthoekige opening, tot het totale debiet samenvalt met de gespecifi-35 ceerde debietmeetnauwkeurigheid.

Hierna zal een bij wijze van voorbeeld gekozen procedure voor het 8502 0 9 6 i *3 -5- ontwerpen van de overloop 34 worden beschreven. Verondersteld wordt, dat de débietmeetnauwkeurigheid 2% is, de diameter van de opening 32,5 mm bedraagt en de afstand van de opening 32 tot het onderste uiteinde van de overloop 34 gelijk is aan 12,4 mm. Bij deze afmetingen stroomt water 5 door de opening 32 met een debiet van 20,91 kg/h, wanneer het vloeistofniveau samenvalt met de bodem van de overloop 34. De berekende waarden voor de hoogte (mm) van de overloop 34 (de hoogte van het vloeistofniveau ten opzichte van de bodem van de overloop 34) de breedte (mm) van de overloop en het debiet (kg/h) zijn aangegeven in de onderstaande tabel I.

10 ' TABEL X

Hoogte (mm) Breedte (mm) debiet (kg/h) 1 0,23 21,75 2 0,34 22,63 3 0,42 23,55 15 4 0/49 24,50 5 0,55, 25,49 10 0,80 31,07 20 1,30 46,17 30 1,97 68,60 20 40 2,95 101,94 50 4,40 151,47 60 6,55 225,08 70 9,73 334,45 80 14,47 496,97 25 90 21,50 738,48 100 31,95 1097,33

Pig. 2 toont de respectieve vormen van de opening 32 en de overloop 34 welke worden bepaald op basis van de informatie van tabel X en een grafische voorstelling, welke de informatie volgens tabel I weer-30 geeft als een relatie tussen het debiet (Q) en de hoogte (H) van de overloop 34. Met 43 is een verbindingsinrichting voor de bedrading aangegeven.

Een isolatieplaat 36 en ondersteuningsonderdelen 38 en 40 zijn aan de bovenzijde van het deksel 14 gemonteerd.Een potentiometer 42 bevindt zich in het midden van het ondersteuningsonderdeel 40. De potentio- 85020?

V

remeter 42 is af gedekt door een beschermingskap 44. De elektrische bedrading en aansluitingen, welke niet zijn weergegeven, bevinden zich binnen de beschermingskap 44.

Een dunwandige pijp 46 strekt zich vanuit de potentiometer naar 5 beneden uit en strekt zich op een hermetisch wijze af gedicht door het deksel 14 uit naar het centrale deel van de bodem van het scheidingsonder-deel 16. Een pijp 50 welke zich uitstrekt door en bevestigd is aan een holle bol vormige vlotter 48 is glijdbaar op de pijp 46 gemonteerd. Aan de pijp 50 van de vlotter 48 respectievelijk de bedieningsstaaf 54 van de 10 potentiometer 42 zijn magneten 52 en 56 bevestigd.

De vlotter 48 is voorzien van vanen 49. Bij het vloeistofop-zamelreservoir 15 bevindt zich een omgekeerde U-vormige buis 51, die zich naar beneden uitstrekt. Een uiteinde van de ü-buis 53 bereikt het niveau van de vanen 49 wanneer de vlotter 48 op de bodem rust, waarbij de rich-15 ting tangentiaal i$.

Het vloeistofniveau wordt op de volgende wijze gemeten. De vlotter 48 beweegt zich naar beneden overeenkomstig de variatie van het vloeistofniveau in de stroomopwaartse ruimte 18. De bedieningsstaaf 54 wordt dan overeenkomstig de beweging van de vlotter 48 door de samenwer-20 kingen met de magneten 52 en 56 verplaatst. De verplaatsing van de bedieningsstaaf 54 wordt door de potentiometer 42 omgezet in een overeenkomstig elektrisch signaal. Derhalve wordt het vloeistofniveau in de stroomopwaartse ruimte 18 door een elektrisch signaal aangegeven.

Indien het debiet klein is, zamelt de vloeistof vanuit de in- 25 laat 22 zich in het reservoir 15 op, stroomt intermitterend naar beneden via de omgekeerde U-buis 51 en treft de vanen 49 om de vlotter 48 te ro- % teren. Indien het debiet groot is, stroomt vloeistof ook door het toevoer-kanaal 17 en naar de stroomopwaartse ruimte 18 in tangentiale richting om de vlotter 48, teneinde de vloeistof daarin te roteren. Aangezien de 30 vlotter 48 dienovereenkomstig roteert, kan de vlotter 48 zich..afhankelijk van het vloeistofniveau soepel naar boven en naar beneden bewegen.

De stroommeter behoeft onderdelen voor het berekenen van het debiet op basis van het vloeistofniveau, dat op de bovenbeschreven wijze wordt gedetecteerd en het weergeven van het berekende resultaat doch 35 aangezien deze onderdelen op zichzelf bekend zijn, zal een verdere omschrijving daarvan worden weggelaten.

8302085

Claims (1)

1. -7- COKCIiUSIE Inrichting voor het meten van het debiet van een vloeistof, waarbij het vloeistofniveau in de stroomopwaartse ruimte van een overloop wordt gedetecteerd en het debiet van de vloeistof op basis van de relatie tussen het vloeistofniveau en het debiet van de vloeistof, 5 welke door de overloop stroomt, wordt bepaald, met het kenmerk, dat de breedte van de overloop zodanig is, dat de verhouding van de variatie van het debiet," veroorzaakt door een constante variatie van het vloeistofniveau, tot het totale debiet bij het bestaande vloeistofniveau onafhankelijk van het vloeistofniveau constant is. i .