BRPI0612526A2 - dispositivo de medição de vazão - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO DE MEDIçãO DE VAZãO. A presente invenção refere-se a um dispositivo de medição de vazão que apresenta um canal de fluxo que compreende: um par de primeira e segunda câmaras centrifugas (25, 26), cada uma apresentando uma superfície de parede curvada; um primeiro canal de condução de fluxo (27) que permite a comunicação de um primeiro canal de fluxo secundário (21a) com uma extremidade da superfície de parede da primeira câmara centrífuga (25); um canal de fluxo intermediário (29) que permite a comunicação da outra extremidade da superfície de parede da primeira câmara centrífuga (25) com uma extremidade da superfície de parede da segunda câmara cen-trífuga (26); um segundo canal de condução de fluxo (28) que permite a comunicação da outra extremidade da superfície de parede da segunda câmara centrífuga (26) com um segundo canal secundário de fluxo (22a); um primeiro canal que divide o fluxo (35) comunicado com a primeira câmara centrífuga (25), geralmente, perpendicular a uma direção curvada da superfície de parede da primeira câmara centrífuga (25); um segundo canal que divide o fluxo (36) comunicado com a segunda câmara centrífuga (26), geralmente, perpendicular a uma direção curvada da superfície da parede da segunda câmara centrífuga (26); e uma porção de espaço de detecção (23b), que permite a comunicação do primeiro canal que divide o fluxo (35) e o segundo canal que divide o fluxo (36) um com o outro, e no qual está situado um elemento de detecção. O dispositivo pode, de modo confiável, separar pó de um fluido.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO DE MEDIÇÃO DE VAZÃO".

Campo da Técnica

A presente invenção refere-se a um dispositivo de medição devazão, por exemplo, um dispositivo de medição de vazão de dimensões pe-quenas usado para um equipamento industrial para monitorar uma vazão dear em fábricas, um equipamento médico tal como um instrumento terapêuti-co para a síndrome da apnéia do sono.

Antecedentes da Técnica

Convencionalmente, um dispositivo de medição de vazão apre-senta uma estrutura na qual um elemento de detecção está colocado em umcanal de fluxo e uma vazão de ar é medida. No entanto, se o dispositivo demedição de vazão é usado por um prazo longo, o pó no ar adere e se acu-mula no elemento de detecção e deteriora a precisão da medição. Isso podese tornar uma causa de falha.

Com a finalidade de eliminar um defeito desse tipo, há um dis-positivo que capta o pó e que apresenta uma estrutura na qual estão provi-das paredes de captura em um canal de fluxo, o pó no fluxo de ar é aprisio-nado pelas paredes de captura de modo a ser dividido por meio da utilizaçãode uma força inercial do pó que segue direto e somente um fluxo de ar limpoé levado ao elemento de detecção (por exemplo, veja Documento de Patente 1).

Documento de Patente 1: JP11-166720A

Descrição da Invenção

Problemas a Serem Solucionados pela Invenção

No entanto, visto que o dispositivo de captura de pó divide o pósomente por meio da utilização de força inercial do pó que segue direto, seuma velocidade de fluxo de ar for lenta, a capacidade de separar o pó do aré prejudicada e fica difícil aprisionar o pó de modo confiável. Além disso,mesmo que o pó possa ser aprisionado pelas paredes de captura, há o te-mor de que o pó que se acumulou por um uso a longo prazo fique acumula-do ou fique incluso em um canal de fluxo no lado do elemento de detecção.Em particular, o dispositivo de captura de pó somente pode aprisionar o póem um fluxo de ar que flua em uma direção e não pode controlar um fluxo dear que flua a partir de uma direção oposta. Conseqüentemente, há o proble-ma de que uma vazão de um fluido que flui de duas direções não poder serdetectada.

Considerando o problema acima, um objetivo da presente inven-ção é o de determinar um dispositivo de medição de vazão que possa sepa-rar de modo confiável o pó de um fluido e possa evitar um defeito devido àinclusão de pó apesar de seu uso a longo prazo, em particular um dispositivode medição de vazão que também possa controlar um fluido que flua a partirde duas direções.

Meios para Solucionar o Problema

Com a finalidade de solucionar o problema acima, na presenteinvenção, é fornecido um dispositivo de medição de vazão no qual é formadoum canal de fluxo, sendo o referido canal de fluxo composto de:

uma câmara centrífuga que apresenta uma superfície de paredecurvada;

um canal de condução de fluxo que permite a comunicação deum canal de fluxo externo com uma extremidade da superfície da parede dacâmara centrífuga a partir da direção tangencial da mesma;

um canal de descarga de fluxo em comunicação com a outraextremidade da superfície de parede da câmara centrífuga a partir da dire-ção tangencial da mesma; e

um canal que divide o fluxo em comunicação com a câmara cen-trífuga, geralmente perpendicular a uma direção curvada da superfície deparede; em que

um elemento de detecção é colocado em um lado de fluxo des-cendente do canal que divide o fluxo, um fluido que foi introduzido na câma-ra centrífuga a partir do canal de fluxo externo através do canal de conduçãodo fluxo é dividido com o canal de fluxo de descarga e o canal que divide ofluxo, e uma leitura de vazão efetuada a partir do canal que divide o fluxo émedida pelo elemento de detecção.Efeito da Invenção:

De acordo com a presente invenção, uma força centrífuga atuasobre o pó que fluiu para o interior da câmara centrífuga a partir do canal decondução de fluxo, o pó flui ao longo da superfície da parede da câmaracentrífuga, de modo que somente um fluido limpo flua para o interior do ele-mento de detecção a partir do canal que divide o fluxo. Portanto, o pó nãoadere ou se acumula no elemento de detecção e é possível evitar que sejadeteriorada a precisão da medição do elemento de detecção ou ocorra umafalha do elemento de detecção. Além disso, visto que o pó separado é des-carregado a partir da câmara centrífuga juntamente com o fluido, o acúmulode pó é pequeno apesar de seu uso a longo prazo. Portanto, pode ser obtidoum dispositivo de medição de vazão que seja de manutenção fácil e tenhauma longa vida útil.

Em um outro dispositivo de medição de vazão da presente in-venção, uma placa que forma um canal de fluxo é interposta entre uma pri-meira camada de placa base e uma segunda camada de placa base;

são formadas, entre a primeira placa base de camada e a placaque forma o canal de fluxo, a câmara centrífuga que apresenta a superfíciede parede curvada, o canal de condução de fluxo que permite a comunica-20 ção do canal de fluxo externo com a referida extremidade da superfície daparede da câmara centrífuga a partir da direção tangencial da mesma, e ocanal de fluxo de descarga se comunicando com a outra extremidade dasuperfície de parede da câmara centrífuga a partir da direção tangencial damesma; e,

é formado, entre a placa que forma o canal de fluxo e a segundaplaca base de camada, um canal que divide o fluxo que se comunica com acâmara centrífuga através de um orifício que divide o fluxo determinado naplaca que forma o canal de fluxo, e na qual está colocado um elemento dedetecção em seu lado de fluxo descendente:

um fluido que foi introduzido na câmara centrífuga a partir docanal de fluxo externo através do canal de condução de fluxo é dividido como canal de fluxo de descarga e o canal que divide o fluxo, e uma vazão deum fluido tomada a partir do canal que divide o fluxo é medida pelo elementode detecção.

De acordo com a presente invenção, além do efeito acima, trêscanais de fluxo dimensional complicado podem ser formados por uma com-binação da primeira placa base de camada e da segunda placa base de ca-mada e, além disso, a fabricação é facilitada.

Em uma modalidade da presente invenção, o canal de conduçãode fluxo pode ser formado de modo a ser inclinado na direção oposta à dire-ção de fluxo do canal externo de fluxo.

De acordo com a presente modalidade, visto que o canal decondução de fluxo está inclinado na direção oposta à direção de fluxo docanal externo de fluxo, uma velocidade de fluxo aumenta pelo efeito do fluxoque jorra e é possível intensificar o efeito de separação centrífuga no pó.

Há um outro dispositivo de medição de vazão determinado dapresente invenção no qual um canal de fluxo é formado, sendo o referidocanal composto de:

um par de primeira e segunda câmaras centrífugas, cada uma

apresentando uma superfície de parede curvada;

um primeiro canal de condução de fluxo que permite a comuni-cação de um primeiro canal de fluxo externo com uma extremidade da su-perfície de parede da primeira câmara centrífuga a partir de uma direçãotangencial da mesma;

um canal de fluxo intermediário que se comunica com a outraextremidade da superfície de parede da primeira câmara centrífuga a partirda direção tangencial da mesma, bem como se comunica com uma extremi-dade da superfície de parede da segunda câmara centrífuga a partir da dire-ção tangencial da mesma;

um segundo canal de condução de fluxo que permite a comuni-cação a um segundo canal de fluxo externo com a outra extremidade da su-perfície de parede da segunda câmara centrífuga a partir da direção tangen-cial da mesma;

um primeiro canal que divide o fluxo que se comunica com aprimeira câmara centrífuga, geralmente perpendicular a uma direção curva-da da superfície de parede da primeira câmara centrífuga;

um segundo canal que divide o fluxo que se comunica com asegunda câmara centrífuga, geralmente perpendicular a uma direção curva-da da superfície de parede da segunda câmara centrífuga; e

uma porção de espaço de detecção, que permite a comunicaçãodo primeiro canal que divide o fluxo e o segundo canal que divide o fluxo umcom o outro, e no qual está colocado um elemento de detecção; em que

um fluido que foi introduzido na primeira câmara centrífuga apartir do primeiro canal de fluxo externo através do primeiro canal de condu-ção de fluxo é dividido com o canal de fluxo intermediário e o primeiro canalque divide o fluxo, e a vazão de um fluido tomada a partir do primeiro canalque divide o fluxo pode ser medida pelo elemento de detecção, e

um fluido que foi introduzido na segunda câmara centrífuga apartir do segundo canal de fluxo externo através do segundo canal de con-dução de fluxo é dividido com o canal de fluxo intermediário e o segundocanal que divide o fluxo, e a vazão de um fluido tomada a partir do segundocanal que divide o fluxo pode ser medida pelo elemento de detecção.

De acordo com a presente invenção, uma força centrífuga atuano pó que fluiu para o interior das primeiras e segundas câmaras centrífugasa partir dos primeiro e segundo canais de condução de fluxo, respectivamen-te, e o pó flui ao longo da superfície das paredes das primeiras e segundascâmaras centrífugas, de modo que somente um fluido limpo flua para o inte-rior do elemento de detecção a partir dos primeiro e segundo canais que di-videm o fluxo. Portanto, o pó não adere ou se acumula no elemento de de-tecção e é possível evitar que a exatidão da medição fique deteriorada ouocorra uma falha do elemento de detecção. Além disso, visto que o pó sepa-rado é descarregado nos primeiro e segundo canal externo de fluxo junta-mente com o fluido, o acúmulo de pó é pequeno apesar de seu uso de longoprazo. Portanto, pode ser obtido um dispositivo de medição de vazão de fácilmanutenção e longa vida útil. Em particular, de acordo com a presente in-venção, é possível controlar um fluido que esteja fluindo a partir de duas di-reções pelo par de câmaras centrífugas e, além disso, obter um dispositivoversátil de medição de vazão.

Em um outro dispositivo de medição de vazão da presente in-venção, uma placa que forma um canal de fluxo é interposta entre uma pri-meira placa base de camada e a segunda placa base de camada;

são formados, entre a primeira placa base de camada e a placaque forma um canal de fluxo, um par de primeira e segunda câmaras centrí-fugas que apresentam uma superfície de parede curvada, um primeiro canalde condução de fluxo que permite a comunicação de um primeiro canal defluxo externo com uma extremidade da superfície de parede da primeira câ-mara centrífuga a partir de uma direção tangencial da mesma, um canal defluxo intermediário que se comunica com a outra extremidade da superfíciede parede da primeira câmara centrífuga a partir de uma direção tangencialda mesma, bem como se comunica com uma extremidade da superfície deparede da segunda câmara centrífuga a partir da direção tangencial damesma, e um segundo canal de condução de fluxo que permite a comunica-ção de um segundo canal de fluxo externo com a outra extremidade da su-perfície de parede da segunda câmara centrífuga a partir de uma direçãotangencial da mesma; e,

são formados, entre a placa que forma o canal de fluxo e a se-gunda placa base de camada, um primeiro canal que divide o fluxo que secomunica com a primeira câmara centrífuga, geralmente perpendicular auma direção curvada da superfície de parede da primeira câmara centrífuga,e um segundo canal que divide o fluxo com a segunda câmara centrífuga,geralmente perpendicular a uma direção curvada da superfície de parede dasegunda câmara centrífuga, e é formado uma porção de espaço de detec-ção, que permite a comunicação do primeiro canal que divide o fluxo com osegundo canal que divide um fluxo, e no qual é colocado o elemento de de-tecção,

um fluido que foi introduzido no interior da primeira câmara cen-trífuga a partir do primeiro canal de fluxo externo através do primeiro canalde condução de fluxo é dividido com o canal de fluxo intermediário e o pri-meiro canal que divide o fluxo, e uma vazão de fluido pode ser medida a par-tir do primeiro canal que divide o fluxo pelo elemento de detecção, e

um fluido que foi introduzido no interior da segunda câmara cen-trífuga a partir do segundo canal de fluxo externo através do segundo canalde condução de fluxo é dividido com o canal de fluxo intermediário e o se-gundo canal que divide o fluxo, e uma vazão de um fluido tomada a partir dosegundo canal que divide o fluxo pode ser medida pelo elemento de detecção.

De acordo com a presente modalidade, além do efeito acima,três canais de fluxo dimensional complicado podem ser facilmente formadospela combinação da primeira placa base de camada e da segunda placa ba-se de camada e assim facilitar a fabricação.

Em uma modalidade da presente invenção, cada um dos primei-ro e segundo canais de condução de fluxo pode ser formado de modo a serinclinado em uma direção oposta à direção de fluxo de cada um dos primeiroe segundo canais externos de fluxo.

De acordo com a presente invenção, visto que cada um dos ca-nais de condução de fluxo está inclinado na direção oposta à direção de flu-xo de cada um dos primeiro e segundo canais externos de fluxo, uma veloci-dade de fluxo aumenta pelo efeito de jorro do fluido que flui e é possível in-tensificar um efeito centrífugo de separação no pó.

Em uma outra modalidade da presente invenção, o canal de flu-xo intermediário pode ser curvado, geralmente, em um formato de V.

De acordo com a presente modalidade, a partir do par de primei-ra e segunda câmaras centrífugas, aumenta uma velocidade de fluxo no ladoda descarga da câmara centrífuga e uma maior força centrífuga atua sobre amesma de modo a tornar mais fácil a descarga do pó.

Em uma outra modalidade da invenção, a câmara centrífuga po-de ter um formato cilíndrico.

Em uma outra modalidade da presente invenção, já que o fluxodo fluido faz um círculo, a força centrífuga atua em direção à superfície daparede de um modo tal a ser sempre perpendicular à direção do fluxo dofluido e, assim, a eficiência da separação do pó é alta.

Em uma modalidade diferente da presente invenção, uma ex-tremidade do canal que divide o fluxo pode ser formada de uma porçãocilíndrica projetando-se no interior da câmara cilíndrica.

De acordo com a presente modalidade, por exemplo, mesmoque o canal que divide o fluxo seja colocado de modo que esteja localizadona superfície de fundo da câmara centrífuga, o pó separado do fluxo do flui-do devido à gravidade não pode fluir para o segmento cilíndrico, de modoque há um efeito que impede o pó de fluir mais para o interior do canal quedivide o fluxo.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma vista em perspectiva que apresenta um estadoconectado de uma primeira modalidade de dispositivo de medição de vazãoda presente invenção.

A figura 2A, a figura 2B e a figura 2C são vistas em perspectivado dispositivo de medição de vazão apresentado na figura 1, que perspecti-vas a partir de diferentes pontos visuais.

A figura 3 é uma vista em perspectiva explodida do dispositivode medição de vazão apresentado na figura 1.

A figura 4 é uma vista em perspectiva explodida do dispositivode medição de vazão apresentado na figura 1, que é vista a partir de cima.

A figura 5 é uma vista em perspectiva explodida do dispositivode medição de vazão apresentado na figura 1, que é vista a partir de baixo.

A figura 6A e a figura 6B são uma vista seccional transversallongitudinal e uma vista plana, respectivamente, que mostram um dispositivode medição de vazão.

A figura 7 é uma vista frontal da base mostrada na figura 3.

A figura 8A e figura 8B são uma vista seccional transversaltransversa e uma vista frontal, respectivamente, em um caso onde uma pla-ca que forma um canal de fluxo é adaptada no interior da base mostrada nafigura 7.

A figura 9 é uma vista lateral de uma placa de circuitos mostradana figura 3.

A figura 10A, a figura 10B e a figura 10C são uma vistaexplodida em perspectiva, uma vista seccional transversal longitudinal e umavista seccional transversal transversa, respectivamente, que são esquemati-camente mostradas com a finalidade de descrever o formato de um canal defluxo.

Afigura 11 A, a figura 11B, a figura 11C e a figura 11D são umavista plana, uma vista seccional transversal longitudinal, uma vista frontal euma vista seccional transversal transversa, respectivamente, que são mos-tradas com a finalidade de descrever um canal de fluxo de um formato dife-rente.

A figura 12A, a figura 12B e a figura 12C são uma vista plana,uma vista em perspectiva e uma vista em perspectiva conforme visto em umângulo diferente, respectivamente, que somente ilustram um formato de umcanal de fluxo.

A figura 13A e figura 13B são vistas planas apresentadas es-quematicamente mostrando canais de fluxo do exemplo 1 e do exemplocomparativo 1, respectivamente.

A figura 14A, a figura 14B e a figura 14C são vistas planas quemostram esquematicamente canais de fluxo dos exemplos 2, 3 e exemplocomparativo 2, respectivamente;

A figura 15A é um gráfico que mostra os resultados do cálculodo exemplo 1 e exemplo comparativo 1, e a figura 15B, a figura 15C são grá-ficos que mostram os resultados do cálculo dos exemplos 2, 3 e exemplocomparativo 2; e

As figuras 16A e 16B são gráficos que mostram diferentes resul-tados de cálculo do exemplo 3.

Descrição dos Números de Referência

10: dispositivo de medição de vazão

11: tubulação de fluxo primário

12, 13: primeira e segunda tubulações de conexão

14: orifício15: canal de fluxo primário

20: base

21, 22: primeira e segunda tubulações de entrada e saída

21a, 22a: primeiro e segundo canais de fluxo secundário

23: porção com recesso

23a: canal de comunicação de fluxo

23b: porção de espaço de detecção

24: recesso

25, 26: primeira e segunda câmaras centrífugas

27, 28: primeiro e segundo canais de condução de fluxo

29: canal de fluxo intermediário

30: placa de formação de canal de fluxo

31, 32: primeira e segunda abertura de divisão de fluxo

33, 34: primeira e segunda porções cilíndricas

35, 36: primeiro e segundo canais de divisão de fluxo

40: membro de vedação similar a uma placa

41: abertura de detecção

50: placa de circuitos

51: elemento de detecção

60: cobertura

61, 62: aberturas de ajuste

63, 64: aberturas de encaixe

65, 66: porções de braço elástico

Melhor Modo de Executar a Invenção

Uma modalidade de um dispositivo de medição de vazão de a-cordo com a presente invenção será descrita com referência aos desenhosanexos das figuras de 1 até 12.

Conforme apresentado na figura 1, um dispositivo de mediçãode vazão 10 da presente modalidade está conectado a uma tubulação defluxo primário 11 através de uma primeira tubulação de conexão e uma se-gunda tubulação de conexão 12, 13. Em particular, a primeira e a segundatubulação de conexão 12, 13 estão conectadas a um lado de fluxo ascen-dente e a um lado de fluxo descendente, respectivamente, de um canal defluxo primário 15 passando através de um orifício anular 14 formado em umasuperfície periférica interna da tubulação de fluxo primário 11.

Conforme apresentado nas figuras 3 até 5, o dispositivo de me-dição de vazão 10 é constituído de uma base 20, uma placa que forma umcanal de fluxo 30, um membro de vedação similar à placa 40, uma placa decircuitos 50 e uma cobertura 60.

Uma primeira e uma segunda tubulação de entrada e saída 21,22, que estão conectadas às primeira e segunda tubulações de conexão 12,13, respectivamente, estão providas coaxialmente, projetando-se de ambasas superfícies laterais da base 20. A base 20 apresenta, sobre o seu lado dasuperfície posterior, uma porção com recesso 23 para alojar os componen-tes internos, que serão descritos a seguir, e um recesso 24 que apresentauma profundidade maior que aquela da porção com recesso 23 é formadode uma porção lateral de uma superfície de fundo da porção com recesso23. Além disso, conforme apresentado na figura 7, um par de uma primeira euma segunda câmara centrífuga esquerda e direita 25, 26 está formado emuma superfície de fundo do recesso 24. A primeira e a segunda câmara cen-trífuga 25, 26 comunicam-se com um primeiro e um segundo canal de fluxosecundário 21a, 22a da primeira e da segunda tubulação de entrada e saída21, 22 através de um primeiro e um segundo canal de condução de fluxo 27,28, respectivamente. A primeira e a segunda câmara centrífuga 25, 26 co-municam-se entre si através de um canal de fluxo intermediário 29 curvadogeralmente em um formato de V. O primeiro canal de condução de fluxo 27está formado de modo a ser inclinado em uma direção oposta a uma direçãode fluxo do primeiro canal de fluxo secundário 21a, enquanto que o segundocanal de condução de fluxo 28 está formado de modo a ser simétrico emlinha em relação ao primeiro canal de condução de fluxo 27. Além disso, nasuperfície de fundo da porção com recesso 23, está formada uma porção deespaço de detecção 23b de um modo tal a se comunicar com o recesso 24através de um canal de comunicação de fluxo em formato de J 23a. Alémdisso, um orifício conector 23c está formado em um lado da superfície defundo da porção com recesso 23, e um orifício conector 23d também estáprovido em uma superfície interna da porção com recesso 23.

Os ângulos do primeiro e segundo canal de condução de fluxo27, 28 em relação ao primeiro e ao segundo canal de fluxo secundário 21a,22a são, cada um, 45° ou maior e menor que 90°, de preferência 55° ou mai-or e menor que 90°. A razão para isso é que se cada ângulo for menor que45°, a perda de pressão torna-se muito grande e se o ângulo for 90° ou mai-or, não é obtida uma força centrífuga desejada.

No que se refere ao grau de curvatura do canal de fluxo inter-mediário 29, é preferível que o canal de fluxo intermediário 29 tenha umainclinação geralmente paralela aos primeiro e segundo canais de fluxo decondução 27, 28. Especificamente, o mesmo é de 50° ou maior e menor doque 180°, de preferência 80° ou maior e menor do que 180°. A razão paraisso é que se for menor que 50°, a perda de pressão torna-se muito grande,e se for 180° ou maior, não é obtida a força centrífuga desejada.

Conforme apresentado nas figuras 3 até 5, a placa que forma ocanal de fluxo 30 apresenta um formato planar que pode ser adaptado nointerior do recesso 24, e é formado com uma primeira e uma segunda aber-tura de divisão de fluxo 31, 32 nas posições correspondentes às primeira esegunda câmaras centrífugas 25, 26, respectivamente. Uma superfície infe-rior da placa que forma o canal de fluxo 30 está formada com uma primeira euma segunda porção cilíndrica 33, 34, que se comunica com a primeira e asegunda abertura de divisão de fluxo 31, 32, respectivamente. Por outro la-do, uma superfície superior da placa que forma o canal de fluxo 30 está for-mada com um primeiro e um segundo canal de divisão de fluxo 35, 36, quese comunica com a primeira e a segunda câmara centrífuga 25, 26 a partirda primeira e da segunda abertura de divisão de fluxo 31, 32, respectiva-mente. Além disso, o primeiro e o segundo canal de divisão de fluxo 35, 36podem se comunicar com o canal de comunicação de fluxo 23a e o segmen-to de espaço de detecção 23b, respectivamente.

As primeira e segunda porções cilíndricas 33, 34, de preferência,apresentam uma dimensão de altura de aproximadamente de um a dois ter-ços daquela das primeira e segunda câmaras centrífugas 25, 26, particular-mente em torno de 50% da mesma. A razão para isso é que se as primeira esegunda porções cilíndricas 33, 34 forem muito curtas, é provável que sejaincluído pó, enquanto que se as primeiro e segunda porções cilíndricas 33,34 forem muito longas, um fluido torna-se muito espesso para fluir de manei-ra uniforme no interior do primeiro e segundo canais de divisão de fluxo.

De acordo com a presente modalidade, pelo ajuste dos diâme-tros da primeira e da segunda abertura de divisão de fluxo 31, 32, pode serajustada uma proporção de divisão de fluxo de uma vazão de um fluido des-carregado no canal de fluxo intermediário 29 para uma vazão de um fluidoque passe através da porção de espaço de detecção 23b. Portanto, mesmose as taxas de fluxo a serem medidas sejam muito diferentes uma da outra,as taxas de fluxo podem ser facilmente ajustadas meramente pela substitui-ção da placa que forma o canal de fluxo 30 apresentando as aberturas dedivisão de fluxo 31, 32 com uma placa que forma o canal de fluxo que tenhaaberturas de divisão de fluxo com diâmetros diferentes. Em decorrência domesmo, há uma vantagem que pode ser provida uma melhor especificaçãopossível sem trocar um elemento de detecção 51 abaixo descrito, que é dis-pendioso e leva tempo para ser substituído.

O membro de vedação similar a uma placa 40 apresenta umformato planar que pode ser adaptado no segmento com recesso 23 da base20, e está provido com uma abertura de detecção 41 em uma posição cor-respondente ao segmento de espaço de detecção 23b. Portanto, ao adaptaro membro de vedação similar a uma placa 40 no segmento com recesso 23da base 20, o segmento de espaço de detecção 23b da base 20 pode servisualmente verificado a partir da abertura de detecção 41.

A placa de circuitos apresenta um formato planar que pode seradaptado no segmento com recesso 23 da base 20, e em sua face frontal,um elemento de detecção 51 está colocado em uma posição correspondenteao segmento do espaço de detecção 23b da base 20, e os conectores 52, 53estão colocados em posições correspondentes às aberturas de conector23c, 23d na base 20, respectivamente. Exemplos do elemento de detecção51 compreendem um sensor de fluxo MEMS e um sensor do tipo hélice, porexemplo. Além disso, em uma face posterior da placa de circuitos 50 estãomontados um elemento de controle 54 e um elemento de ajuste de voltagem55 e colocados elementos de ajuste 56, 57 que podem ser operados a partirdo lado externo.

Portanto, pela adaptação da placa de circuitos 50 no segmentocom recesso 23 da base 20, o elemento de detecção 51 fica posicionado nosegmento do espaço de detecção 23b, os conectores 52, 53 são adaptadosnas aberturas de conector 23c, 23d, respectivamente, e os conectores 52,53 ficam expostos conectáveis a partir das aberturas 23c, 23d. Além disso, ésuficiente que haja, pelo menos, um dos conectores 52, 53, e o outro rema-nescente pode servir como um conector fictício.

A cobertura 60 tem um formato planar que pode ser adaptadosobre uma porção da borda da abertura da porção com recesso 23 da base20, e está provida com aberturas de ajuste 61, 62 nas posições correspon-dentes aos elementos de ajuste 56, 57, respectivamente, na placa de circui-tos 50. Além disso, uma porção da borda lateral da cobertura 60 é formadacom um par de lingüetas de encaixe 63, 64 que são encaixadas com as a-berturas de encaixe 20a, 20a na base 20, enquanto que uma porção de bor-da lateral oposto é formada com um par de segmentos de braço elástico 65,66 que são encaixados com entalhes de encaixe 20b, 20b na base 20.

Portanto, as lingüetas de encaixe 63, 64 da cobertura 60 sãoencaixadas com as aberturas de encaixe 20a, 20a na base 20, na qual estãoincorporados a placa que forma o canal de fluxo 30, o membro de vedaçãosimilar a uma placa 40 e a placa de circuitos 50, e os segmentos de braçoelástico 65, 66 são encaixados com os entalhes de encaixe 20b, 20b na ba-se 20, através do qual o trabalho de montagem é completado. Então, os e-lementos de ajuste 56, 57 ficam expostos, de modo operável, a partir dasaberturas de ajuste 61, 62.

A seguir, será descrito um fluxo de fluido quando um fluido épassado através do dispositivo de medição de vazão.

Primeiramente, um fluido, que tenha fluido no primeiro canal defluxo secundário 21a a partir do lado de fluxo ascendente do canal de fluxoprimário 15 da tubulação de fluxo primário 11, flui para o interior da primeiracâmara centrífuga 25 a partir do primeiro canal de condução de fluxo 27.

Neste momento, visto que o primeiro canal de condução de fluxo 27 estáinclinado em direção ao primeiro canal de fluxo secundário 21a, o fluido queflui ao longo da superfície da parede da primeira câmara centrífuga 25, devi-do ao seu efeito de jorro sem diminuir a velocidade de fluxo do fluido, e umaforça centrífuga atua sobre o fluido. A força centrífuga é proporcional aoquadrado da velocidade, e inversamente proporcional ao raio da curvatura.Por esta razão, o pó no fluido é distribuído de maneira não uniforme sobre olado da superfície da parede.

Além disso, o fluido que passou para o interior da primeira câma-ra centrífuga 25 flui para o interior da segunda câmara centrífuga 26 atravésdo canal de fluxo intermediário 29 e flui para fora no segundo canal de fluxointermediário 22a através do segundo canal de condução de fluxo 28. Vistoque o canal de fluxo intermediário 29, geralmente, é curvado em um formatode V, é obtido um efeito de jorro na segunda câmara centrífuga 26 e o fluidopode ser efetivamente descarregado.

Por outro lado, pela força centrífuga que atua na primeira câma-ra centrífuga 25, o pó flui de modo não uniforme ao longo da superfície daparede da primeira câmara centrífuga. Portanto, um fluido limpo que nãocompreende pó flui no interior do primeiro canal de divisão de fluxo 35 a par-tir da primeira abertura de divisão de fluxo 31 que está em comunicação como primeiro segmento cilíndrico 33. Então, após fluir para o interior da porçãodo espaço de detecção 23b através do canal de comunicação de fluxo 23a,o fluido flui através do segundo canal de divisão de fluxo 36, e flui para ointerior da segunda câmara centrífuga 26 a partir da segunda porção cilíndri-ca 34 através da segunda abertura de divisão de fluxo 32. Além disso, o flui-do passa para o interior do canal de fluxo primário 15 a partir do segundocanal de condução de fluxo 28 através do segundo canal de fluxo secundário22a, enquanto une-se com o fluido que fluiu através do canal de fluxo inter-mediário 29 na segunda câmara centrífuga 26.No canal acima, por exemplo, o primeiro canal de condução defluxo 27 e o canal de fluxo intermediário 29 podem ser formados de modo aserem paralelos um em relação ao outro, conforme apresentado na figura10. Alternativamente, os mesmos podem ser formados de modo a formar umângulo menor que 90°, conforme apresentado na figura 11.

Além disso, conforme apresentado na figura 11, a placa queforma o canal de fluxo e o membro de vedação similar a uma placa podemser formados por moldagem integral. De acordo com a presente modalidade,é uma vantagem reduzir o número de componentes e o número de proces-sos de montagem.

Além disso, é natural que o ângulo e a dimensão do primeiro edo segundo canal de condução de fluxo 27, 28 e o canal de fluxo intermediá-rio 29, e os diâmetros da primeira e da segunda abertura de divisão de fluxo31, 32 sejam modificados conforme exigido.

Exemplos:

(Exemplo 1)

Conforme apresentado na figura 13A, o canal de condução defluxo que se estende do canal de fluxo secundário 22a para o interior da câ-mara centrífuga 26 foi instalado a um ângulo de 55° em relação à direção defluxo do segundo canal de fluxo 22a, e o número de partículas que passamatravés do interior da porção do espaço de detecção 23b foi calculado.

As condições de análise foram conforme se segue: 10000 partí-culas que apresentam um diâmetro de 3 ^m foram colocadas de uma só vezsob condições de uma densidade de partícula de 3000 kg/m3 e uma vazãode entrada de 1 L/min. Foi efetuada a contagem do número de partículas quepassaram no segmento do espaço de detecção 23b. Portanto, fica demons-trado que quanto menor o número de partículas, tanto menos partículas flu-em para o interior da porção do espaço de detecção 23b. Os resultados docálculo estão apresentados na figura 15A.

(Exemplo comparativo 1)

Conforme apresentado na figura 13B, o exemplo comparativo 1é quase o mesmo do exemplo 1. Uma diferença reside no fato de que o ca-nal de condução de fluxo 28 foi estendido em uma direção geralmente per-pendicular em relação ao canal de fluxo secundário 22a e comunicado coma câmara centrífuga 26. Os resultados do cálculo estão apresentados nafigura 15A.

Conforme fica visível a partir da figura 15A, foi descoberto que onúmero de partículas que passam através da porção do espaço de detecção23b foi muito menor no exemplo 1 do que aqueles que passam através daporção do espaço de detecção no exemplo comparativo 1. Portanto, foidescoberto que o exemplo 1 apresenta menor probabilidade de aderência dopó ou similares no elemento de detecção 51 quando comparado com o e-xemplo comparativo 1.

(Exemplo 2)

Conforme apresentado na figura 14A, cada um dos primeiro esegundo canais de condução de fluxo 27, 28 foi inclinado a um ângulo de55° em relação à direção de fluxo de cada um dos primeiro e segundo canaisde fluxo secundário 21a, 22a, e o canal de fluxo intermediário 29 foi formadoreto, paralelo em relação aos primeiro e segundo canais de fluxo secundário21a, 22a.

Então, as partículas foram inseridas sob as mesmas condiçõesdaquelas do exemplo 1. Foi calculado o número de partículas que passavamatravés da porção de espaço de detecção 23b e foi calculado o número departículas remanescentes nos canais de fluxo. Os resultados dos cálculosestão apresentados nas figuras 15B e 15C.

(Exemplo 3)

Conforme apresentado na figura 14B, o exemplo 3 é quase omesmo do exemplo 2 acima descrito. Uma diferença reside no fato de que ocanal de fluxo intermediário 29 foi curvado em um ângulo de 80° para formarum formato geralmente em V.

A seguir, as partículas foram inseridas sob as mesmas condi-ções daquelas do exemplo 1. Foi calculado o número de partículas que pas-savam através da porção de espaço de detecção 23b e foi calculado o nú-mero de partículas remanescentes nos canais de fluxo. Os resultados doscálculos estão apresentados nas figuras 15B e 15C.

(Exemplo comparativo 2)

Conforme apresentado na figura 14C, cada um dos primeiro esegundo canais de condução de fluxo 27, 28 foi estendido em uma direçãoperpendicular em relação a cada um dos primeiro e segundo canais de fluxointermediário 21a, 22a, e o canal de fluxo intermediário 29 foi formado reto,paralelo em relação aos primeiro e segundo canais de fluxo secundário 21a, 22a.

Então, as partículas foram inseridas sob as mesmas condiçõesdaquelas do exemplo 1. Foi calculado o número de partículas que passavamatravés da porção de espaço de detecção 23b e foi calculado o número departículas remanescentes nos canais de fluxo. Os resultados dos cálculosestão apresentados nas figuras 15B e 15C.

Conforme fica visível a partir da figura 15B, foi averiguado que onúmero de partículas que passavam através da porção do espaço de detec-ção 23b foi muito menor nos exemplos 2 e 3 do que aquelas que passavamatravés da porção do espaço de detecção 23b no exemplo comparativo 2.Portanto, foi averiguado que os exemplos 2 e 3 apresentam menos probabi-lidade de aderência do pó ou similares no elemento de detecção quandocomparado com o exemplo comparativo 2.

Além disso, conforme fica visível a partir da figura 15C, tambémfoi averiguado que o número de partículas remanescentes nos canais foimenor no exemplo 3 do que aquelas remanescentes nos canais do exemplo2. A razão considerada para isso é a seguinte: se o canal de fluxo intermedi-ário 29 é curvado em um formato em geral de V, uma velocidade de fluxo emum lado de descarga na câmara centrífuga aumenta e aumenta uma forçacentrífuga, por meio do qual é improvável que haja acúmulo de pó. Esse re-sultado demonstra que o efeito foi mais aperfeiçoado pela provisão de umcanal de fluxo intermediário 29 em formato em geral de V.

Além disso, quando o fluido é passado a partir de uma direçãonormal e uma direção reversa, uma relação entre a vazão de um fluido quetenha passado em uma velocidade média de fluxo na porção do espaço dedetecção foi calculada. Os resultados do cálculo estão apresentados na figu-ra 16A.

Conforme fica visível a partir da figura 16B que apresenta umcaso no qual a curva da figura 16A foi dobrada em uma origem coordenada,as curvas dobradas somente se sobrepõem aproximadamente uma sobre aoutra. Portanto, foi descoberto que mesmo que as direções de fluxo do fluidofossem diferentes, uma velocidade média de fluxo na porção do espaço dedetecção seria aproximadamente constante.

Portanto, a conclusão com base nas figuras 15B e 15C, e a con-clusão baseada nas figures 16A e 16B mostraram que, de acordo com o e-xemplo 3, é improvável que o pó penetre no interior da porção do espaço dedetecção mesmo que o fluido seja passado a partir da direção normal e dadireção reversa, e é improvável que o pó permaneça nos canais de fluxo.

Possibilidade de Aplicação Industrial

O dispositivo de medição de vazão da presente invenção podeestar conectado não somente à tubulação de fluxo primário através da tubu-lação de conexão, mas também conectado diretamente à tubulação de fluxoprimário. Além disso, o dispositivo de medição de vazão pode ser usado nãosomente para medição de vazão, mas também como um dispositivo de me-dição de velocidade de fluxo.

Claims (9)

1. Dispositivo de medição de vazão, no qual é formado um canalde fluxo, o referido dispositivo de medição de vazão sendo caracterizadopelo fato de que o canal de fluxo compreende:uma câmara centrífuga (25) que apresenta uma superfície deparede curvada;um canal de condução de fluxo (27) que permite a comunicaçãode um canal de fluxo externo com uma extremidade da superfície da parededa câmara centrífuga (25) a partir da direção tangencial da mesma;um canal de descarga de fluxo (29) em comunicação com a ou-tra extremidade da superfície de parede da câmara centrífuga (25) a partirda direção tangencial da mesma; eum canal que divide o fluxo (35) em comunicação com a câmaracentrífuga (25), geralmente perpendicular a uma direção curvada da superfí-cie de parede; sendo queum elemento de detecção (51) é colocado em um lado de fluxodescendente do canal que divide o fluxo (35), um fluido que foi introduzidona câmara centrífuga a partir do canal de fluxo externo através do canal decondução do fluxo (27) é dividido com o canal de fluxo de descarga e o canalque divide o fluxo (35), e uma vazão tomada a partir do canal que divide ofluxo (35) é medida pelo elemento de detecção (51).

2. Dispositivo de medição de vazão, de acordo com a reivindica-ção 1, caracterizado pelo fato de queuma placa que forma um canal de fluxo (30) é interposta entreuma primeira placa base de camada e uma segunda placa base de camada;são formados, entre a primeira placa base de camada e a placaque forma o canal de fluxo, a câmara centrífuga (25) que apresenta a super-fície de parede curvada, o canal de condução de fluxo (27) que permite acomunicação do canal de fluxo externo com a referida extremidade da su-perfície da parede da câmara centrífuga (25) a partir da direção tangencialda mesma, e o canal de fluxo de descarga se comunicando com a referidaoutra extremidade da superfície de parede da câmara centrífuga (25) a partirda direção tangencial da mesma; eé formado, entre a placa que forma o canal de fluxo (30) e a se-gunda placa base de camada,um canal que divide o fluxo (35) que se comu-nica com a câmara centrífuga (25) através de um orifício que divide o fluxodeterminado na placa que forma o canal de fluxo (30), e na qual está colo-cado um elemento de detecção (51) em seu lado de fluxo descendente, emqueum fluido que foi introduzido na câmara centrífuga (25) a partirdo canal de fluxo externo através do canal de condução de fluxo (27) é divi-dido com o canal de fluxo de descarga e o canal que divide o fluxo (35), euma vazão de um fluido tomada a partir do canal que divide o fluxo (35) émedida pelo elemento de detecção (51).

3. Dispositivo de medição de vazão, de acordo com a reivindica-ção 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o canal de condução de fluxo(27) é formado de modo a ser inclinado na direção oposta à direção de fluxodo canal de fluxo externo.

4. Dispositivo de medição de vazão, no qual um canal de fluxo éformado, o referido dispositivo de medição de vazão sendo caracterizadopelo fato de que o canal de fluxo compreende:um par de primeira e segunda câmaras centrífugas (25, 26), ca-da uma apresentando uma superfície de parede curvada;um primeiro canal de condução de fluxo (27) que permite a co-municação de um primeiro canal de fluxo externo com uma extremidade dasuperfície de parede da primeira câmara centrífuga (25) a partir de uma dire-ção tangencial da mesma;um canal de fluxo intermediário (29) que se comunica com a ou-tra extremidade da superfície de parede da primeira câmara centrífuga (25) apartir da direção tangencial da mesma, bem como se comunica com umaextremidade da superfície de parede da segunda câmara centrífuga (26) apartir da direção tangencial da mesma;um segundo canal de condução de fluxo (28) que permite a co-municação de um segundo canal de fluxo externo com a outra extremidadeda superfície de parede da segunda câmara centrífuga (26) a partir da dire-ção tangencial da mesma;um primeiro canal que divide o fluxo (35) que se comunica com aprimeira câmara centrífuga (25), geralmente perpendicular a uma direçãocurvada da superfície de parede da primeira câmara centrífuga (25);um segundo canal que divide o fluxo (36) que se comunica coma segunda câmara centrífuga (26), geralmente perpendicular a uma direçãocurvada da superfície de parede da segunda câmara centrífuga (26); euma porção de espaço de detecção (23b), que permite a comu-nicação do primeiro canal que divide o fluxo (35) e o segundo canal que divi-de o fluxo (36) um com o outro, e no qual está colocado um elemento de de-tecção (51); sendo queum fluido que foi introduzido na primeira câmara centrífuga (25)a partir do primeiro canal de fluxo externo através do primeiro canal de con-dução de fluxo (27) é dividido com o canal de fluxo intermediário (29) e oprimeiro canal que divide o fluxo (35), e a vazão de um fluido tomada a partirdo primeiro canal que divide o fluxo (35) pode ser medida pelo elemento dedetecção (51), eum fluido que foi introduzido na segunda câmara centrífuga (26)a partir do segundo canal de fluxo externo através do segundo canal de con-dução de fluxo (28) é dividido com o canal de fluxo intermediário (29) e osegundo canal que divide o fluxo (36), e a vazão de um fluido tomada a partirdo segundo canal que divide o fluxo (36) pode ser medida pelo elemento dedetecção (51).

5. Dispositivo de medição de vazão, caracterizado pelo fato de que:uma placa (30) que forma um canal de fluxo é interposta entre aprimeira placa base de camada e a segunda placa base de camada;são formados, entre a primeira placa base de camada e a placaque forma um canal de fluxo, um par de primeira e segunda câmaras centrí-fugas (25, 26) que apresentam uma superfície de parede curvada, um pri-meiro canal de condução de fluxo (27) que permite a comunicação de umprimeiro canal de fluxo externo com uma extremidade da superfície de pare-de da primeira câmara centrífuga (25) a partir de uma direção tangencial damesma, um canal de fluxo intermediário (29) que se comunica com a outraextremidade da superfície de parede da primeira câmara centrífuga (25) apartir de uma direção tangencial da mesma, bem como se comunica comuma extremidade da superfície de parede da segunda câmara centrífuga(26) a partir da direção tangencial da mesma, e um segundo canal de con-dução de fluxo (28) que permite a comunicação de um segundo canal defluxo externo com a outra extremidade da superfície de parede da segundacâmara centrífuga (26) a partir de uma direção tangencial da mesma; esão formados, entre a placa (30) que forma o canal de fluxo e asegunda placa base de camada, um primeiro canal que divide o fluxo (35)que se comunica com a primeira câmara centrífuga (25), geralmente per-pendicular a uma direção curvada da superfície de parede da primeira câma-ra centrífuga (25), e um segundo canal que divide o fluxo (36) com a segun-da câmara centrífuga (26), geralmente perpendicular a uma direção curvadada superfície de parede da segunda câmara centrífuga (26), e é formadauma porção de espaço de detecção (23b), que permite a comunicação doprimeiro canal que divide o fluxo (35) com o segundo canal que divide o flu-xo, e no qual é colocado o elemento de detecção (51), em queum fluido que foi introduzido no interior da primeira câmara cen-trífuga (25) a partir do primeiro canal de fluxo externo através do primeirocanal de condução de fluxo (27) é dividido com o canal de fluxo intermediário(29) e o primeiro canal que divide o fluxo (35), e uma vazão de fluido tomadaa partir do primeiro canal que divide o fluxo (35) pode ser medida pelo ele-mento de detecção (51), eum fluido que tenha sido introduzido no interior da segunda câ-mara centrífuga (26) a partir do segundo canal de fluxo externo através dosegundo canal de condução de fluxo (28) é dividido com o canal de fluxointermediário (29) e o segundo canal que divide o fluxo (36), e uma vazão deum fluido tomada a partir do segundo canal que divide o fluxo (36) pode sermedida pelo elemento de detecção (51).

6. Dispositivo de medição de vazão, de acordo com areivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que cada um dos primeiro esegundo canais de condução de fluxo (27, 28) é formado de modo a ser in-clinado na direção oposta à direção de fluxo de cada um dos primeiro e se-gundo canais externos.

7. Dispositivo de medição de vazão, de acordo com qualqueruma das reivindicações de 4 a 6, caracterizado pelo fato de que o canal defluxo intermediário (29) é curvado, geralmente, em um formato de V.

8. Dispositivo de medição de vazão, de acordo com qualqueruma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a câmaracentrífuga (25, 26) apresenta um formato cilíndrico.

9. Dispositivo de medição de vazão, de acordo com qualqueruma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado pelo fato de que uma ex-tremidade do canal que divide o fluxo (35) é formada de uma porção cilíndri-ca que projeta-se no interior da câmara centrífuga (25, 26).