SE436521B - Flodesmetare - Google Patents

Description

800750-4-'7 tiv väg. Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en flödes- mätare, vilken i sig förenar alla de ovannämnda fördelaktiga egenskaperna. Mätaren skall följaktligen vara av enkel konst- ruktion och billig att tillverka, ha ett stort mätområde samt hög mätnoggrannhet inom hela detta omrâde. Det senast sagda innebär, uttryckt med andra ord, att mätaren skall kunna fun- gerna exempelvis inom ett flödesintervall, vars övre gräns är ca 200 gånger högre än den undre och för värden på Reynolds tal mellan ungefär 200 och 106. Alla dessa fordringar har realiserats hos en flödesmätare enligt uppfinningen, vars huvudkännetecken är att till passagens begränsningsvägg är anslutna ett par varandra motbelägna utsprång, vilka lokalt stryper passagens effektiva genomströmningsarea, så att avlös- ning sker och flödet där blir turbulent inom mätarens hela mätområde, varjämte det svängbara organet innefattar en del, belägen i eller nära ett plan, som är parallellt med dess svängningsaxel och går genom utsprången, samt en del, belägen i ett plan, som innehåller svängningsaxeln och är parallellt -med mediets huvudströmningsriktning, så att vid organets sväng- ning mellan dess ändlägen uppträder samtidiga riktningsänd- ringar åt samma håll av de båda grenar av flödet vilka pas- serar mellan organet och var sitt av ntsprângen, varigenom sistnämnda del av organet utsätts för tvärs huvudströmnings- riktningen orienterade kraftkomposanter, vilka förstärker organets svängningsrörelser. Denna funktion uppträder tack vare att det svängbara organet är utfört och beläget såsom nyss sagts. Då detsamma - enligt känd teknik - befinner sig på avstånd från ett plan genom utsprângen, uppnås den däre~ - mot inte, utan då erhålles endast ovannämnda initiering.

En utföringsform av uppfinningen beskrivs nedan närmare med hänvisning till ritningen.

Fig. 1 visar en perspektivvy av en flödesmätare enligt uppfinningen.

Fig. 2 visar en tvärsektion genom mätaren enligt lin- jen II-II i fig. 1. 8007504-'7 3 Fig. 3 visar en sektion enligt linjen III-III i fig. 2 med det svängbara organet i sitt mittläge.

Fig. 4 motsvarar fig. 3 men visar det svängbara organet i eller nära intill ett av sina båda ändlägen.

Fig. 5 visar i perspektivvy ett svängorgan av modi- fierad form.

Fig. 6 motsvarar även fig. 3 men illustrerar en annan form hos utsprången och svängorganet.

Mätaren har ett lângsträckt hus l, vilket vid sina båda ändar är försett med kopplingsmuttrar 2 resp. 3 för anslutning till en rörledning genom vilken strömmar det medium vars flöde skall mätas. Huset l uppbär en givare 4, vilken via en ledning 5 är anslutbar till en (icke visad) anordning för omvandling av elektriska impulser till ett mått på flödets storlek. Anordningen för denna omvandling kan vara av vilken som helst känd eller lämplig typ och då densamma icke utgör någon del av föreliggande upp- finning, beskrivs den inte närmare här. Däremot bör nämnas, att de elektriska signalimpulserna från givaren 4 lämpligen alstras på induktiv väg, exempelvis så att givaren inne- håller en lindning, som inuti mätaren sätter upp ett elektromagnetiskt fält. När mätarens, nedan närmare be- skrivna, svängbara organ rör sig i magnetfältet, uppstår i detta periodiska intensitetsförändringar, vilka givaren avkänner. Dessa variationers frekvens blir direkt propor- tionell mot organets svängningsfrekvens.

Såsom framgår av fig. 2-4, är intill två varandra motbelägna partier av den vägg vilken begränsar flödes- mätarens genomströmningspassage anslutna ett par utsprång 6 och 7. Dessa stryper lokalt passagens effektiva genom- strömningsarea. Intill dem befinner sig mätarens svängbara organ 8, vars svängningsaxel betecknats 9. Organet 8 har enligt uppfinningen, betraktat i ett plan vinkelrätt mot svängningsaxeln 9, väsentligen T-profil. Detta innebär närmare angivet, att det innefattar en del 8a, som är be- lägen i eller nära ett plan vilket är parallellt med 6007504-7 4 svängningsaxeln och vinkelrätt mot mediets strömningsrikt- ning. Nedströms om denna del har organet en del 8b, vilken är belägen i ett plan, som innehåller svängningsaxeln och är parallellt med mediets strömningsriktning.

Enligt det här illustrerade utföringsexemplet av upp- finningen befinner sig delen 8a samt svängningsaxeln 9 i ett' plan genom de båda tvärgående utsprången 6 och 7. En sådan placering av svängorganet 8 har visat sig vara fördelaktig men är inte obligatorisk. Till detta återkoms nedan. Av fig. 3 och 4 framgår även, att utsprången 6 och 7 har sin upp- ströms belägna sidoyta orienterade i ett plan, som är väsent- ligen vinkelrätt mot strömningsriktningen genom mätaren (i fig. 3 och 4 markerad med en pil) samt att vartdera av ut- sprången i profil har formen av en egg, vars spets befinner sig intill den nyssnämnda sidoytan.

Den ovan beskrivna mätarens funktion är följande.

Den strypning av genomströmningspassagens effektiva genom- strömningsarea vilken de båda utsprången 6 och 7 åstadkommer resulterar i en avlösning intill dem, så att flödet genom mätaren blir turbulent inom ett område, vilket börjar något uppströms om utsprången och sträcker sig ett avsevärt stycke nedströms om desamma. Detta resulterar i följande två gynn- samma effekter.

Den ena konsekvensen av det turbulenta strömnings- mönstret är att båda de grenar av flödet vilka passerar på var sin sida om svängorganet 8 kommer att strömma turbulent.

Detta medför att strömningsbilden blir konstant ned till mycket låga värden på Reynolds tal, ca. 200. Principiellt gäller, att den totala manöverkraften blirlikanæd summan av två krafter, i fig. 4 markerade Fl och F2. Kraften F2 är den_tvärriktade komposanten av den kraft vilken till följd av ejektorverkan i svängningsorganets visade läge ger upp- hov till ett relativt undertryck. Denna funktion är i och för sig känd. Däremot innebär det en nyhet, att den totala manöverkraften även får ett bidrag från den kraftkomposant F vilken på motsvarande sätt uppträder på svängorganets l andra sida, där det i stället råder ett relativt övertryck. 800?50ir~7 5 Genom att alltså den totala manöverkraften på detta sätt får bidrag från såväl undertrycket som från övertrycket, upp- träder en "vindflöjelverkan", som resulterar i distinkta svängningsrörelser och, framför allt, i att en tillräckligt stor manöverkraft står till förfogande även vid låga ström- ningshastigheter. Det sist sagda kan med andra ord även uttryckas så, att mätaren får ett stort mätomrâde, vars undre gräns ligger vid mycket låga värden på Reynolds tal.

När svängorganet 8 passerar sitt mittläge enligt fig. 3, har den effektiva genomströmningsarean sitt minimyärde, dvs. strömningshastigheten genom de båda spalterna på ömse sidor om svängorganet 8 har sitt maximivärde. Genom att det dynamiska trycket då är störst i kombination med det faktum, att svängorganet alltid når mittläget med en viss rörelseenergi, säkerställs att den turbulenta strömnings- bilden alltid bevaras och tryckförhållandena blir sådana, att mittläget blir helt labilt, dvs. det finns ingen som helst risk för att svängorganet ens momentant kan_stanna i detta läge.

Den andra fördelaktiga effekt som följer av ett arrangemang enligt uppfinningen avser icke mätområdets stor- lek utan mätnoggrannheten. Den turbulenta strömningsbilden ger en med avseende på hela strömningstvärsnittet rektangu- lär hastighetsprofil. Rektangelns area kommer visserligen att variera som en funktion av strömningshastigheten men dess form kommer att bibehållas väsentligen konstant, vilket är liktydigt med hög mätnoggrannhet. Huvudorsaken härtill är reducerade gränsskikt.

I samband med förklaringen av orsakerna till den enligt uppfinningen ernådda ökningen av manöverkrafterna omnämndes närvaron av ett relativt undertryck på ena sidan om svängorganets mittdel 8b och ett övertryck på dess andra sida. Vid låga värden på strömningshastigheten upp- står en tendens till utjämning av denna trvckskillnad genom strömming runtsvängorganets övre och undre kanter. Det är möjligt att undvika en sådan tryckutjämning genom att 800-7504-7 6 dimensionera svängorganet så, att dess över- och underkanter blir belägna omedelbart intill husets l innervägg. I de fall man måste räkna med att det medium som strömmar genom mätaren innehåller föroreningar, exempelvis sandkorn i vatten, kan emellertid närvaron av sådana smala spalter inne- bära risk för.att de främmande partiklarna fastnar där- städes och härigenom förorsaka driftsstörningar eller, i värsta fall, helt blockera svängorganet. I sådana till- lämpningsfall är det därför lämpligare att ge svängorganet den utformning som visats i fig. 5. Här har som synes under resp. över delens 8b båda längsgående kanter anordnats skiv- i liknande partier se resp.. sa, vilka i praktiken omöjliggör den angivna överströmningen.

Vid utföringsformen enligt fig. 6 har de båda utsprången 6 och 7 rundad profil. Vidare är svängorganets uppströms belägna begränsningsyta konvex. Slutligen är sväng- organets del 8b vid sin fria ände utformad med en förtjock- ning 8e i tvärriktningen, vilken ökar den positiva kraften på svängorganet.

En enligt uppfinningen arbetande flödesmätare kan' beträffande de olika komponenternas detaljutförande varieras i stor utsträckning. Det är lämpligt men ingalunda nödvändigt att svängorganets del 8a har väsentligen samma tjocklek som utsprången 6 och 7. På samma sätt gäller, att man ofta får optimala driftsförhållanden, när nyssnämnda del av svängorga- net i sitt symmetriläge befinner sig väsentligen i samma plan som de båda utsprången. Eftersom emellertid det all- männa villkoret är att svängorganet skall befinna sig inom det område där utsprången orsakar turbulent strömning, inses att svängorganets axel 9 även kan befinna sig något upp- ströms eller nedströms om utsprången. Pâ samma sätt gäller, att delens 8b utsträckning i strömningsriktningen inte be- hövor sammanfalla med det turbulenta områdets utan kan vara såväl kortare som längre. Uppfinningens tekniska verkan ut- nyttjas så snart som man med hjälp av utsnrång eller ekvi- valenta organ åstadkommer en strypning, som ger upphov till en turbulent strömningszon och inom denna anordnar ett sväng- ningsorgan, vars totala manöverkraft bildas genom samverkan mellan övertryck och undertryck på ömse sidor om svängorganet. 8007504-7 7 En flödesmätare enligt uppfinningen är av värde i alla sammanhang,där hög mätnoggrannhet erfordras inom ett stort mätområde och särskilt när dettas undre gräns motsvarar låga värden på Reynolds tal. Såsom ythaligare exempel på dy- lika tillämpningsområden kan nämnas flödesmätninq inom livs- medelsindustrin. Härvid är det en särskild fördel, att mätaren på grund av sin enkla konstruktion är lätt att hålla ren.

Claims (4)

eoovsoa-7 8 Patentkrav.

1. l. Flödesmätare med ett ving- eller klaffliknande organ (8), som befinner sig inom en passage för ett medium, vars flöde skall mätas, och som är svängbart kring en mot mediets strömningsriktning vinkelrät axel (9), varjämte finns en an- ordning för omvandling av organets momentana svängnings- frekvens till information om flödets motsvarande storlek, k ä n n o t e c k n a d av att till passagens begränsninge- vägq är anslutna ett par varandra motbelägna utsnrâng (6, 7), vilka lokalt stryper passagens effektiva genomströmningsarea, så att avlösning sker och flödet där blir turbulent inom mätarens hela mätområde, varjämte det svängbara organet innefattar en del (Ba), belägen i eller nära ett plan, som är parallellt med dess svängningsaxel (9) och går genom utsprången, samt en nedströms om nämnda plan befintlig del (8b), belägen i ett plan, som innehåller svängningsaxeln (9) och är parallellt med mediets huvudströmningsriktning, så att vid organets svängning mellan dess ändlägen uppträder 'samtidiga riktningsändringar åt samma håll av de båda grenar av flödet vilka passerar mellan organet och var sitt av ut- sprången (6, 7), varigenom sistnämnda del (8b) av organet utsätts för tvärs huvudströmningsriktningen orienterade kraftkomposanter, vilka förstärker organets svängningsrörel- ser.

2. Flödesmätare enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a d av att vartdera av utsprången (6, 7) har sin upp- ströms belägna sidoyta orienterad i ett plan, väsentligen vinkelrätt mot huvudströmningsriktningen.

3. Flödesmätare enligt något av krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att vartdera av utsprången (6, 7) i profil har formen av en egg, vars spets befinner sig intill den uppströms belägna sidoytan.

4. Flödesmätare enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att utsprången (6, 7) och orga- nets närbelägna del (8a) har väsentligen samma tjocklek, F räkåat i strömningsriktningen. __. ,.z ;_,_ 's u.