CS267408B1 - Zařízení pro měření objemového průtoku tekutin - Google Patents

Abstract

Zařízení pro měření objemového průtoku tekutin sestává z čidla (1) průtoku, opatřeného soustavou Štěrbinových průtočných kanálků (2), do kterých jsou zaústěny odběrné otvory (5,5f pro odběr statického a absolutního tlaku v tekutině a otvory (9), vedoucí k teplotnímu čidlu (10). Průtočné kanálky (2) mají rozdílnou šířku ve směru svého většího příčného rozměru, takže jejich příčné průřezy jsou vepsány do myšlené kružnice.

Description

Vynález se týká zařízení pro měření objemového průtoku kapalín a plynů, opatřeného čidlem s nejméně jedním průtokovým kanálem podlouhlého příčného průřezu, na který jsou ve směru proudění kapaliny nebo plynu napojeny nejméně dva otvory pro snímání statického tlaku protékající kapaliny nebo plynu, propojenými s měřicím ústrojím pro měření statického tlaku Dosud známá zařízení pro měření objemového průtoku tekutin snímáním statického tlaku ve dvou místech průtokového kanálu jsou opatřena čidlem, vřazeným do potrubí a tvořeným soustavou štěrbinových průtokových kanálků obdélníkového průřezu, uspořádaných těsně vedle sebe, to znamená oddělených od sebe tenkými dělicími stěnami. V dělicích stěnách jsou ve směru proudu tekutiny za sebou uspořádány dvojice otvorů, kterými je do nejméně jednoho průtokového kanálku vyvedena snímací trubice pro snímání statického tlaku v kanálku. Toto zařízení je však poměrně nepřesné, protože snímá tlak v podstatě v jediném ze soustavy průtokových kanálků.

Výhodnější známé řešení průtokového čidla je rovněž opatřeno soustavou navzájem rovnoběžných štěrbinových průtokových kanálků, které mají obdélníkový průřez a snímací otvory pro snímání statického tlaku jsou uspořádány v oblasti laminárního proudění průtokovým kanálkem v kratší stěně obdélníkového průřezu průtokového kanálku a jsou zaústěny do sběrného kanálu, napojeného na měřicí ústrojí pro měření statického tlaku.

U těchto známých čidel jsou všechny průtokové kanálky stejně široké, takže příčné rozměry čidla jsou podstatně větší než je průřez napojeného potrubí. Pro napojení čidla je třeba použít výrobně složitý přechodový kus, kterým se spojí kruhový průřez potrubí se čtvercovým průřezem čidla. Tím se zvětšuje stavební délka čidla i jeho hmotnost a spotřeba materiálu. U čidla, tvořeného soustavou sepnutých tenkých desek, tvořících dělicí přepážky mezi kanálky, a distančních dílů, vymezujících šířku průtočných kanálků, se obtížně dosahovalo dokonalého utěsnění celé soustavy. Charakteristika čidla je u stlačitelných tekutin, zejména plynů s většími tlakovými spády, nelineární, což zhoršuje přesnost měření .

Tato nelinearita charakteristiky čidla je dána jevy, k nimž dochází při proudění stlačitelných tekutin, to znamená plynů a kapalin při velkém tlakovém spádu, kanálem, který má konstantní průřez. Vlivem ztrát třením se mění statickký tlak podél kanálu, který klesá a tím se zmenšuje i hustota proudící tekutiny. Protože protékající hmota musí zůstat podle zákona o zachování hmoty stále konstantní, dochází ke zvětšování rychlosti proudění tekutiny podél kanálu. To má za následek, že charakteristika laminárního čidla není lineární. V praxi se tato charakteristika linearizuje za cenu zhoršení přesnosti. U každé charakteristiky přístroje proto musí být udáváno. při kterém absolutním tlaku a absolutní teplotě platí, aby ji bylo možno přepočítat na srovnatelné normální podmínky. U dosud známých lamlnárních čidel byl zpravidla udáván statický tlak v prvním a druhém snímacím kanálu, popřípadě v potrubí před čidlem a za ním. což není pro přesnost

CS 267408 Bl měřeni postačující.

Nedostatky těchto dosud známých zařízení pro měření objemového průtoku tekutin jsou odstraněny zařízením podle vynálezu, opatřeným čidlem pro snímání statického tlaku tekutiny v různých místech proudu tekutiny, tvořeným soustavou navzájem rovnoběžných průtočných kanálků s otvory pro odběr tlaku; podstata vynálezu spočívá v tom, že průtočné kanálky mají ve směru svého většího příčného rozměru proměnnou šířku a jsou vepsány do myšlené válcové plochy, přičemž v nejméně jednom průtočném kanálku je v podélném směru mezi dvěma otvory pro odběr statického tlaku uspořádán další otvor pro odběr absolutního tlaku tekutiny, proti němuž je na protilehlé straně průtočného kanálku vytvořena skupina otvorů, vedoucích ke snímači teploty.

Ukázalo se, že je-li třeba získat lineární charakteristiku měřicího čidla, je třeba uvažovat závislost tlakové diference na objemovém průtoku vzhledem k absolutnímu tlaku a absolutní teplotě uprostřed mezi dvěma odběry statického tlaku, to znamená, že zařízení musí svým čidlem merit také absolutní tlak a absolutní teplotu uprostřed mezi oběma odběry statického tlaku. K měření absolutní teploty je možno použít běžných měřicích ústrojí, pracujících se stupni Celsia, a dalšího matematického členu, který naměřené údaje převádí na absolutní hodnoty. Absolutní tlak je možno snímat snímačem absolutního tlaku.

Vytvoření soustavy průtočných kanálků štěrbinového tvaru s rozdílnou šířkou ve směru většího rozměru průřezu, přičemž šířky jednotlivých kanálků jsou voleny tak, že jejich průřezy je možno vepsat do myšlené kružnice, usnadňuje napojení čidla pro měření průtoku na potrubí a zmenšuje jeho vnější příčné rozměry, přičemž jednotlivé průtočné kanálky se snadněji utěsňují.

Příklady provedení zařízení pro měření průtoku tekutin jsou zobrazeny na výkresech, kde obr. 1 znázorňuje podélný řez jedním z průtočných kanálků čidla, propojeného odběrnými otvory s ústrojím pro snímání tlaků a teploty, na obr. 2 je příčný řez prvním provedením čidla ve šroubovaném provedení, obr. 3 znázorňuje podélný řez čidlem z obr. 2, obr. 4 příčný rez druhým příkladným provedením čidla, opatřeného pouzdrem pravoúhelníkového průřezu, a na obr. 5 je příčný řez třetím příkladným provedením čidla, uloženého ve svařovaném pouzdru.

Zařízení pro měření průtoku tekutin sestává z čidla 1, tvořeného soustavou navzájem rovnoběžných štěrbinových průtočných kanálků 2, majících obdélníkový průřez a omezených na svých delších stranách dělicími plechy 3 a na svých kratších stranách distančními plechy 4. Šířka jednotlivých průtočných kanálků 2 je rozdílná a je volena tak, že všechny průtočné kanálky 2 jsou vepsány do myšlené válcové plochy, to znamená, že v příčném řezu se rohy obdélníkových příčných průřezů kanálků 2 dotýkají opsané kružnice, takže soustava průtočných kanálků 2 navazuje optimálně na části potrubí, do kterého je čidlo 1 vřazeno.

CS 267408 Bl

Průtočné kanálky 2 jsou opatřeny ve svých užších stěnách odběrnými otvory 5, umístěnými v oblasti laminárního proudění v odstpu od sebe a vyústěnými do společného odběrného kanálku 6. na který je potom napojena odběrná trubka 7, vedoucí k měřicímu ústrojí 8 pro měření statických tlaků. Uprostřed mezi odběrnými otvory 5 je v užší stěně kanálků 2 vytvořen střední otvor 5'pro odběr absolutního tlaku. V protilehlé stěně průtočného kanálku 2 je vytvořena skupina malých otvorů 9, vedoucích k teplotnímu čidlu 10 pro měření teploty.

Tímto uspořádáním se získává lineární charakteristika čidla £ průtoku, to znamená, že závislost tlakové diference na objemovém průtoku vzhledem k absolutnímu tlaku a absolutní teplotě uprostřed mezi dvěma odběry statického tlaku je lineární.

Soustava dělicích plechů 3 a distančních plechů 4, mezi nimiž je vytvořena soustava průtočných kanálků 2 pro měření průtoku pomocí tlakové diference, je doplněna dvěma doplňovacími díly 11 a sevřena v pouzdru 12, které v prvním příkladném provedení /obr. 3/ sestává ze dvou podélných polovin s mírně komole kuželovými vnějšími plochami, které je z vnější strany obklopeno vnějším pouzdrem 13, jehož vnitřní stěna je tvořena dvojicí rozbíhajících se komole kuželových ploch; vnitřní dělená pouzdra 12 jsou uspořádána ve dvojici proti sobě a jsou svými čely opřena o přírubová čela 14. spojená navzájem stahovacím šroubem 15, jehož závity na obou koncích mají opačné stoupání a jsou zašroubovány do otvorů v přírubových čelech 14- Stahováním přírubových čel 14 k sobě otáčením stahovacího šroubu 15 působí komole kuželové plochy vnitřních pouzder 12 a vnějšího pouzdra 13 jako klíny, které stahují soustavu dělicích plechů 3 a distančních plechů 4 těsně k sobě. Pro zlepšení tohoto sevření je možno mezi obvodovou plochu soustavy plechů 3,4a vnitřní plochy vnitřních pouzder 12 umístit dělené pryžové pouzdro 16.

Ve druhém příkladném provedení /obr. 4/ je soustava dělicích plechů 3 a distančních plechů 4, ohraničujících průtočné kanálky 2, uložena v úložném pouzdru 17 pravoúhelníkového průřezu, sestávajícím ze čtyř desek 18, spojených navzájem do celku šrouby 19. Prostor mezi obvodovými plochami soustavy dělicích plechů 3 a distančních plechů 4 a vnitřními plochami úložného pouzdra 17 je vyplněn těsněním 20

Ve třetím příkladném provedení čidla 1 průtoku podle vynálezu je soustava dělicích plechů 3 a distančních plechů 4 doplněna podobně jako v prvním provedení dvěma doplňovacími díly 11. které mohou být vytvořeny například z trvale pružného tmelu, pryže nebo podobných materiálů, a uložena v úložném válcovém pouzdru 21, sestávajícím ze dvou polovin, které jsou po potřebném sevření vnitřních prvků navzájem svařeny dvojicí podélných svarů 22. /obr. 5/.

Claims (6)

1. Zařízení pro měření objemového průtoku tekutin, sestávající z čidla průtoku a z měřicího ústrojí pro měření tlaku, přičemž čidlo průtoku je opatřeno soustavou průtočných kanálků zejména štěrbinového charakteru, do nichž jsou vyústěny odběrné otvory pro odběr statického tlaku v nejméně dvou místech, vzdálených od sebe ve směru proudění tekutiny kanálky, vyznačující se tím, že průtočné kanálky /2/ mají ve směru svého většího příčného rozměru rozdílnou šířku a jsou vepsány do myšlené válcové plochy.

2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že průtočné kanálky /2/ čidla /1/ jsou ve směru proudu tekutiny mezi dvěma odběrnými otvory /5/ pro odběr statického tlaku opatřeny středním otvorem /5 /, spojeným s odběrným kanálkem /6/, pro odběr absolutního tlaku, přičemž proti střednímu otvoru /5 / je v protější stěně průtočných kanálků /2/ vytvořena skupina otvorů /9/, vedoucích k čidlu /10/ pro měření teploty.

3. Zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že průtočné kanálky /2/ jsou ohraničeny soustavou dělicích plechů /3/ a mezi nimi uspořádaných distančních plechů /4/, která má válcovou vnější plochu a je sevřena ve válcovém pouzdru /12, 21/.

4. Zařízení podle bodu 3, vyznačující se tím, že úložné pouzdro /12/ sestává ze čtyř podélně a příčně dělených dílů, z nichž každý díl má vnější komole kuželovou plochu, na kterou dosedá komole kuželová část vnitřní plochy vnějšího válcového pouzdra /13/, přičemž na čela dílů vnitřního úložného pouzdra /12/ dosedají přírubová čela /14/, stahovaná k sobě stahovacími šrouby /15/.

5. Zařízení podle bodu 3, vyznačující se tím, že válcové úložné pouzdro /21/ sestává ze dvou žlabových polovin, které jsou navzájem svařeny.

6. Zařízení podle bodů 3 až 5, vyznačující se tím, že mezi soustavou dělicích plechů /3/ a distančních plechů /4/ a válcovým úložným pouzdrem /12, 21/ je vrstva pružné těsnicí hmoty.