CS224102B1 - Zařízení k měření malých průtočných h množství kapalin - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení k měřeni malých průtočných množství kapalin za pomoci měřicí komůrky s toroidní drážkou, obíhající kuličkou a optoelektrickým snímáním oběhů kuličky·

Známá zařízeni k měření malých průtočných množství, zvláště elektricky nevodivých kapalin využívají jednak elektrokalorického principu měření za použití bariumtitanátových PTC termistorů, jednak dynamické složky tlaku proudícího média k rotaci měrných křidélek, lopatek nebo i k oběhu kuličky v drážce měřicí komůrky ve spojení s elektromagnetickými nebo optoelektrickými snímači· Nevýhodou zařízení využívajících elektrokalorického principu měření je nízká dlouhodobá stabilita, proto i malá přesnost a potřeba častého korigování, zvláště je-li teplota proudící kapaliny proměnlivá· Zařízení používající ke své činnosti rotujících křidélek nebo lopatek mají nevýhodu ve své složitosti a v požadavku na dodržení vysokých přesností při opracování jednotlivých funkčních dílů, a proto jsou nákladná· Rotující díly podléhají také rychlému opotřebení· Dosud známá zařízení praoujíoi za pomoci měřicí komůrky s toroidní drážkou a obíhající kuličkou popsaná např. v časopise Sdělovací technika r* 1978, č· 8, str· 319 až 320 jsou konstruována tak, že měřicí komůrka je vybavena jednou vstupní tryskou umístěnou tangenciálně k oso, toroidní drážky a jedním výstupním kanálkem napojeným radiálně nebo i tangenciálně na drážku s obíhající kuličkou· Tato zařízení mají řadu nevýhod, zvláště nízkou přesnost a reprodukovatelnost, která vyplývá z konstrukčního uspořádáni komůrky a ostatních funkčních dílů· Nevýhodou těchto zařízení je značně proměnlivá obvodová rychlost kuličky při každém jednotlivém oběhu v drážce a to i při konstant ním průtoku, způsobená proměnlivou hodnotou dynamické složky tlaku tekutiny na kuličku v závislosti na vzdálenosti této od vstup227 102

- 2 ní trysky. Změna obvodové rychlosti je rovněž ovlivňována odklonem komůrky proti normální pracovní poloze· V krajním případě, tj· při minimálních průtočných rychlostech, je i nebezpečí zastavení kuličky v prostoru mezi vtokovou tryskou a výtokovým kanálkem v oběžné drážce v případě vyrovnání všech sil působících na kuličku· Ke snímání oběhů kuličky je zde běžně používán jen jeden optoelektrický snímač, což je nedostačující např· pro jednoduchý způsob analogového vyhodnocení okamžitých hodnot průtočných množství při nízkých průtočných rychlostech tekutiny měřicí komůrkou· Nevýhodu v nízké přesnosti a výrobní složitosti má řešení podle německého patentu 25 40949, pracující s rotujícím ozubeným rotorem uloženým v ložiskách, nebo i řešení podle čs· autorského osvědčení č· 180 971, využívající rovněž rotace těžkého ozubeného rotoru v měřicí komůrce· Průtokoměr presentovaný USA patentem č. 4089 220 má nevýhodu ve značné konstrukční složitosti a způsobuje nežádoucí tlakové ztráty vlivem náhlých změn směru proudění kapaliny v rozváděčích kanálcích komůrky·

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zařízení k měření malých průtočných množství kapalin podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že výstupní kanálek měřicí komůrky s toroidní drážkou a oběžnou kuličkou je umístěn v ose měřicí komůrky a zaústěn do jejího vnitřního meziprostoru, který může být opatřen tvarovanými přepážkami·

Výhodou zařízení je zlepšení linearity, zvýšení přesnosti i reprodukovatelnosti i omezení vlivu změn pracovní polohy komůrky na přesnost· Větší počet vstupních trysek spolu s tvarovanými přepážkami umožňuje zvýšení citlivosti zvláště v dolní oblasti měření průtočných množství při současném zrovnomšrnění obvodové rychlosti kuličky v průběhu jednotlivých oběhů v toroidní drážce·

V tomto případě mohou být vstupní trysky propojeny s přívodem kapaliny prostřednictvím vnější rozvodnicové hlavice, nebo přímo prostřednictvím centrálního kanálku, který tvoří nedílnou součást měřici komůrky· Při využití většího počtu optoelektrických dvojic umístěných v prostoru nad a pod toroidní drážkou je možno měřit a vyhodnocovat i velmi nízká okamžitá průtočná množství analogově pomocí jednoduchých elektrických obvodů· Přepínáním počtu optoelektrických dvojic napojených na integrační obvod analogového vyhodnocovacího stupně lze jediné komůrky s obíhající kuličkou využít pro

- 3 227 102 dva i více měřicích rozsahů· ¥ praktické aplikaci lze např· s výhodou využít přímého čítání výstupních impulsů jedné optoelektrické dvojice napojené na číslicové počitadlo prostřednictvím tvarovacího zesilovače. Počet impulsů zaznamenaný v časovém intervalu a násobený konstantou měřicí komůrky udává celkové proteklLé množství kapaliny· Při tomto uspořádání mohou být impulsy z této jediné optoelektrické dvojice společně s impulsy ostatních optoelektrických dvojic využity k analogovému nebo i digitálnímu vyhodnoceni okamžitých hodnot průtoku*

Na přiložených obrázcích je schematicky znázorněno zařízeni k měření malých průtočných množství kapalin podle vynálezu, a to na obr* 1 a 2 v základním provedení, na obr· 3 a 4 v provedení s třemi vstupními tryskami a třemi optoelektrickými dvojicemi, na obr. 5 a 6 v provedení se dvéma vstupními tryskami a jediným světelným zdrojem spřaženým s jedním nebo několika snímači optoelektrický ch dvojic, na obr· 7 v provedení s jedním vstupním kanálkem a centrálním rozváděcim kanálkem·

Na obr· 1 je znázorněno v půdorysném pohledu základní prove» dění tvořené měřicí komůrkou 1 s toroidní drážkou 2, kuličkou 3 a dvěma /vstupními tryskami 4, s výstupním kanálkem 5, meziprostorem 6 a dvéma tvarovanými přepážkami 7 a dvěma optoelektrickými dvojicemi 8· Obrázek 2 představuje bokorysný pohled na tutéž měřicí komůrku v příčném řezu· V dělicí rovině měřicí komůrky 1 vytvořené z průhledné hmoty s toroidní drážkou 2 a kuličkou 3 jsou umístěny dvě vstupní trysky 4, jejichž směry jsou současně tečnami k středové kružnici toroidní drážky 2· Vnitřní meziprostor 6 jo opatřen dvěma tvarovanými přepážkami 7· Do tohoto meziprostoru 6 je zaústěn i výstupní kanálek 5· Snímací části obou optoolektrickýoh dvojic 8 jsou umístěny diametrálně proti sobě· Obě části optoelektrických dvojic 8 - zdroj světla i fotoelektrické snímače - jsou umístěny nad a pod toroidní drážkou 2 měřicí komůrky 1.

Na obr* 3 je schematicky znázorněno jiné provedení zařízeni k měření malých průtočných množství kapalin, kdo měřicí komůrka 1 s toroidní drážkou 2 je vytvořena z neprůhledného materiálu, např· z tvrzené hliníkové slitiny nebo je vytvořena vylisováním z umělé hmoty, a tři optoelektrické dvojice 8 jsou umístěny v pouzdrech ze světlovodného materiálu 9· Tři vstupní trysky 4, jejichž směry jsou současně tečnami k středové kružnici toroidní drážky 2 jsou

- 4 vzájemně posunuty o úhel 120°·

227 102

Obr. 4 představuje pohled na stejnou komůrku v řezu á-A.

Na obr. 5 je schematicky znázorněno dalSí uspořádání zařízeni k měření malých průtočných množství kapalin, kde měřicí komůrka 1 s toroidní drážkou 2 je vytvořena z neprůhledného materiálu a jediný světelný zdroj 10 prostřednictvím světlovodných materiá* lů 9 těsně procházejících tělesem měřicí komůrky 1 je současně spřažen s jedním nebo i více fotoelektriokými snímači optoelektrickýeh dvojic 8. Dvě vstupní trysky 4, jejichž směry jsou současně tečnami k středové kružnici toroidní drážky 2 jsou vzájemně posunuty o úhel 180°.

Obr. 6 představuje pohled na stejnou komůrku v řezu A-A.

Na obr. 7 je schematioky znázorněn příklad provedení zařízení k měření malých průtočných množství, jehož podstatou zůstává pro* vedení dle obr. 3 a 4, ale je navíc doplněno centrálním rozváděcím kanálkem 11 a jediným vstupním kanálkem 12 tvořícím kompaktní celek s měřicí komůrkou 1.

Měření průtočného množství kapaliny probíhá v zařízení podle vynálezu tak, že kapalina proudící vstupními tryskami 4 uvádí do pohybu kuličku 3, která se pohybuje po kruhové dráze v toroidní drážce 2 a při tomto pohybu zastiňuje světelný paprsek procházející od světelného zdroje optoelektřické dvojice 8, která snímá rych* lest pohybu kuličky 3 v toroidní drážce 2. Snímací část opteelektrických dvojic 8 zaznamená pohyb kuličky 3 ve formě impulsů, je* jichž frekvence je úměrná rychlosti průtoku kapaliny. Otevřením toroidní drážky 2 do meziprostoru 6 měřicí komůrky 1 úzkou výtoko* vou štěrbinou, jejíž celkový průřez je srovnatelný s průřezem jedné nebo více vstupních trysek 4, dochází k příznivějšímu uspořádání výtokových proudnio tekutiny do směru centrálně umístěného výstupního kanálku 5. Tvarované přepážky 7 umístěné v meziprostoru £ měřicí komůrky 1 v blízkosti vstupních trysek 4 způsobují vhodné nasměrování i potřebnou koncentraci proudnic v místech, kdy obíhající kulička 3 přechází kritickou oblastí těsně před vtokem kapaliny do toroidní drážky 2. Optimálních výsledků se dosahuje za použití dvou až tří vstupních trysek 4 napojených na společný zdroj měřené kapaliny např. flotačniho oleje a použití kuličky 3 z polyetylénu nebo polypropylénu.

227 102

S výhodou může být zařízení použito i k měření průtoku nafty nebo jiných tekutých paliv vo spojení s předřazeným termostatem za účelem dodržení konstantní viskozity média v průběhu měření v závislosti na požadované přesnosti měření·

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   227 102

   1« Zařízení k měření malých průtočných množství kapalin za pomoci měřicí komůrky s toroidní drážkou a obíhající kuličkou, vstupní tryskou, výstupním kanálkem a optoolektriokou dvojicí ke snímání oběhu kuličky^ vyznačené tím, že výstupní kanálek (5) měřicí komůrky (1) s toroidní drážkou (2) a oběžnou kuličkou (3) je umístěn v ose měřicí komůrky (1) á zaústěn do jejího vnitřního meziprostoru (6),
2. 2, Zařízení k měření malých průtočných množství kapalin podle bodu 1,vyznačené tím, že meziproetor (6) je opatřen tvarovanými přepážkami (?)·