DK161167B - Apparat til maaling af den vaeskeformige andel af en tofaset stroem af gas og vaeske - Google Patents

Description

i

DK 161167 B

Opfindelsen omhandler et apparat til måling af den væskeformige andel af en tofaset strøm af gas og væske og af den i krav l's indledning angivne art.

Volumenstrømmålere af den nævnte art er kendt eksempel-5 vis fra beskrivelserne til fransk patent nr. 1 603 943 og U.S. A.-patenterne nr. 3 370 463, 3 169 397, 3 589 188 og 3 636 767. Som eksempler på kendt teknik kan der også henvises til beskrivelserne til U.S . A.-patenterne nr. 3 251 227 og 3 292 433. Alle disse kendte udførel-10 sesformer løser problemerne i forbindelse med grænserne for måleområdet, dvs. for enten meget små eller meget store strømningshastigheder. Fælles for alle de nævnte udførelsesformer er det forhold, at den strøm, der skal måles, er homogen, dvs. enten gasformig eller væskefor-15 mig.

I talrige forbindelser er det af interesse at måle en væskestrøm med en iblandet gasart. Som eksempel herpå kan nævnes en måling af mælk i forbindelse med malkemaskiner. Sådanne målinger kan ikke foretages nøjagtigt med 20 de kendte måleapparater, og det har længe været kendt, at en måling af tofasede strømme kun kan foretages med målere, der er behæftet med en målefejl af en størrelsesorden på op til 50/°ό.

Behovet for måling af tofasede blandinger er for nylig 25 vokset, især i forbindelse med malkemaskiner og især som følge af den forøgede automatisering inden for landbruget og anvendelsen af dataanlæg til overvågning af kostaldene. Da der anvendes luft som overføringsmiddel for mælken i de kendte malkemaskiner, fremkommer der 30 således et tofaset system af gas og væske, der altså ikke har kunnet måles med de hidtil kendte udstyr, selv ikke med en tilnærmelsesvis acceptabel nøjagtighed.

DK 16116 7 B

z

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe et apparat til måling af en varierende væskestrøm i en tofaset strøm af væske med iblandet gas, hvilket apparat er simpelt og økonomisk og tilvejebringer et pålideligt 5 måleresultat.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved et apparat af den indledningsvis angivne art, der er opbygget som angivet i krav l's kendetegnende del.

Med dette apparat er det for første gang blevet muligt 10 at måle tofasede strømme, altså strømme indeholdende såvel gas som væske, med en tilfredsstillende målenøjag-tighed, idet afvigelserne kun andrager nogle få procent. Hovedårsagen til dette synes at være den aksiale bevægelighed af turbinehjulet, hvorved dette kan reagere over 15 for hyppige og pludselige ændringer af strømningsmassens densitet, i modsætning til alle de konventionelle måleapparater .

Opfindelsen beskrives nærmere nedenfor i forbindelse med tegningen, der viser et længdesnit igennem en udførel-20 sesform for apparatet ifølge opfindelsen.

Måleapparatet ifølge opfindelsen består i det væsentlige af et rørformet hus 1 og et turbinehjul 2 med en aksial gennemstrømning og skruelinieformede vinger, monteret roterbart i huset 1. Huset 1 er fortrinsvis monteret 25 lodret, og ved dettes nederste parti er der et indløbs- kammer 3, i hvilket der indmunder en indløbsledning 4, fortrinsvis i det væsentlige tangentialt. Herved opnås, at strømmen af væske med iblandet gas underkastes en roterende bevægelse, før den rammer turbinehjulet 30 2, hvilken bevægelse ledes modsat hældningsretningen af turbinehjulets vinger således, at der sker en forøgelse af strømningens kraftpåvirkning på hjulet. Ved den

DK 161167 B

3 modsatte ende af huset 1 er der forbundet en udløbsledning 5.

I den viste udførelsesform er turbinehjulet 2 lejret roterbart og aksialt bevægeligt på en aksel 6, der er 5 lejret koaksialt i huset 1. Turbinehjulet 2 kan for spændes af en fjeder 7, der omgiver akselen 6 og trykker turbinehjulet 2 imod en startposition i det nederste parti af huset 1 på tegningen. Endvidere er turbine-hjulet 2 forsynet med transorer 8, i den viste udførel-10 sesform fire sådanne, der består af magnetiske elemen ter, der er lejret periferisk 90° fra hinanden og rager så langt ud, at deres yderste ender er beliggende umiddelbart op imod indervæggen af huset 1. Som det fremgår af tegningen, kan turbinehjulet 2 således bevæge 15 sig aksialt imellem den viste startposition og en grænse-position som angivet ved hjælp af stiplede linier på tegningen.

Uden for huset 1 er der anbragt et antal detektorer 9. Hver detektor 9 er opstillet i en række aksialt langs 20 yderfladen af huset 1 og er indrettet til at detektere, når en af transorerne 8 på turbinehjulet 2 passerer inden for den respektive detektor, som derved bringes til at sende et udgangssignal i form af en impuls. For at eliminere behovet for anvendelse af detektorer af 25 induktionstypen, der bevirker en vis bremsning af turbine- hjulets rotation og derved nedsætter målenøjagtigheden, foreslås det ifølge opfindelsen at anvende detektorer i form af Hall-elementer, en slags transistoragtige elementer, der først gennemleder strøm, når der påtrykkes 30 et svagt magnetfelt over elementet. Da kun de magnetis ke elementer 8 består af metal, medens resten af huset 1 består af et umetallisk materiale, udøves der ingen bremsevirkning på turbinehjulet 2. Detektorerne 9 er gennem individuelle modstande 10 forbundne med en omfor-

DK 161167B

4 mer 11 til omformning af impulserne fra detektorerne 9 til en måleværdi. Omformningen bliver herved afhængig både af impulsfrekvensen, der svarer til rotationshastigheden af turbinehjulet 2, og af de impulserne udsendende 5 detektorer 9, da dette angiver den aksiale stilling af turbinehjulet 2 i huset 1. Afhængigt af den stærkt varierende væskemasse, der overføres ved hjælp af gassen på ethvert tidspunkt, vil turbinehjulet 2 nemlig ikke blot rotere med et varierende omløbstal, men også meget 10 hurtigt og ofte variere sin aksiale position. For enhver strømningsværdi vil turbinehjulet 2 dog udvise et fastlagt impulsmønster fra detektorerne 9, og dette kan let bestemmes empirisk til kalibrering af apparatet for den aktuelle væske. En matematisk og/eller af en datamat foretaget 15 analyse af impulsmønstrene kan da omdannes til bestemte værdier for de respektive individuelle modstande 10, og således kan der let opnås en permanent kalibrering for et bestemt anvendelsesområde. Ved en passende indretning af omformeren 11 kan der således fra denne opnås 20 en eller flere måleværdier, der med stor nøjagtighed angiver væskestrømningen gennem huset 1, såvel momentant som integreret.

Det skal bemærkes, at apparatet ifølge opfindelsen er særlig velegnet til anvendelse i forbindelse med strømme 25 af størrelsesordenen 0,2 - 10 1/min, hvilket især er egnet til anvendelse i forbindelse med malkemaskiner, men naturligvis kan apparatet ifølge opfindelsen også anvendes til måling af kraftigere strømme ved en passende ændring af dimensionerne.

Claims (3)

5 DK 16116 7 B Patentkrav :

1. Apparat til måling af den væskeformige andel af en tofaset strøm af gas og væske, især ved transport af en væske ved hjælp af en gasart, i hvilken tofasede strøm blandingsforholdet mellem gas og væske varierer 5 stærkt, hvilket apparat omfatter et rørformet hus (1) og et turbinehjul (2) med en aksial gennemstrømning og monteret roterbart i huset og udstyret med mindst ét magnetisk element (8) ved et radialt yderparti af hjulet, hvilket element har en begrænset aksial og pe-10 riferisk udstrækning på turbinehjulet, hvorhos appara- tet omfatter magnetiske detektorer (9) indrettet til at udsende udgangssignaler i overensstemmelse med rotationshastigheden af turbinehjulet (2), der er monteret aksialt bevægeligt i strømningsretningen fra en 15 startposition imod en forspændingskraft, kende tegnet ved, at der langs huset (1) i aksialret-ningen er anbragt et antal magnetiske detektorer (9) indrettet til måling af turbinehjulets (2) rotationshastighed i forskellige bevægelsespositioner af turbine-20 hjulet i huset (1) svarende til såvel densiteten som hastighedsændringer af strømmen og derved til bestemmelse af dennes væskeformige andel ved hjælp af en omformer (11), der er forbundet med alle detektorerne (9), hvorhos det rørformede hus (1) fortrinsvis er monteret lod-25 ret med turbinehjulet (2) beliggende nederst i dettes startposition.

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der er monteret fire magnetiske elementer (8) på turbinehjulet (2) med en indbyrdes vinkelafstand på 90°.

3. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at detektorerne (9) er udformet som Hall-elementer.