FI100360B

FI100360B - Flowmeter

Info

Publication number: FI100360B
Application number: FI944151A
Authority: FI
Inventors: Kari Malminen
Original assignee: Kari Malminen
Priority date: 1994-09-09
Filing date: 1994-09-09
Publication date: 1997-11-14
Also published as: FI944151A; FI944151A0

Description

100360100360

Virtausmittari Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon 5 mukainen tilavuusvirtamittari, jonka mittauskanava voidaan puhdistaa mittaria purkamatta.The present invention relates to a volume flow meter according to the preamble of claim 1, the measuring channel of which can be cleaned without dismantling the meter.

Virtaavan nesteen tai kaasun määrän mittaamiseen on monentyyppisiä mittalaitteita. Varsin yleisiä ovat mittarit, 10 joissa on kartiomainen mittauskanava, jossa neste virtaa sisään kartion kapeammasta päästä ja poistuu leveämmästä päästä. Kartioon on sijoitettu uimuri, jonka sijainti muuttuu kanavan läpi virtaavan nesteen tilavuusvirran mukaan. Uimurin asento luetaan mittauskanavan sivulle sijoitetun 15 ikkunan kautta. Toinen virtausmittareiden päätyyppi on mittari, jossa lieriömäiseen mittauskanavaan on sijoitettu kartio, jonka ympärillä on uimuri. Tässä mittarityypissä kartion ja uimurin välille on muodostettu muuttuvankokoinen virtauskanava.There are many types of measuring devices for measuring the amount of liquid or gas flowing. Quite common are meters 10 with a conical measuring channel in which liquid flows in from the narrower end of the cone and exits from the wider end. A float is placed in the cone, the position of which changes according to the volume flow of the liquid flowing through the channel. The position of the float is read through 15 windows located on the side of the measuring channel. Another main type of flow meter is a meter in which a cone with a float is placed in a cylindrical measuring channel. In this type of meter, a variable size flow channel is formed between the cone and the float.

20 Tämänkaltaisten tilavuusvirtamittareiden haittana on se, että nesteen epäpuhtaudet, esim. veden humusaineet, muodostavat kerrostumia mittauskanavan sisäpinnalle. Tämä vaikeuttaa liikkuvan männän asettumista oikeaan kohtaan ja 25 tummentaa myös mittauskanavan sisäpintaa niin, että männän sijaintia on vaikea havaita. Mittari on siten määräajoin purettava ja puhdistettava sen toimivuuden varmistamiseksi. Mittarin purkamisen välttämiseksi on suomalaisessa patentissa 53 042 kuvattu mittari, jossa kartiomaiseen mittaus-30 kanavaan on asennettu mittauskanavaan ulkopuolelta varren avulla liikutettavissa oleva harja, jolla mittauskanavan sisäpinta on puhdistettavissa. Harjan käyttö on hidasta, koska se vaatii edestakaisen liikuttelun lisäksi samanaikaisen harjan pyörittelyn akselinsa ympäri. Kun puhdistus 35 on tehty, harja vedetään virtauskanavan päätyyn nesteen sisääntuloaukon taakse, jolloin se ei häiritse virtausta, mutta tällöin harjan varsi ulkonee mittarista koko pituu- 100360 2 deltaan, joten varsi on helposti vahingoittuva. Puhdis-tusharja häiritsee myös nesteen virtausta mittauskartion läpi puhdistusta tehtäessä.A disadvantage of such volume flow meters is that liquid contaminants, such as water humic substances, form deposits on the inner surface of the measuring channel. This makes it difficult for the moving piston to position itself and also darkens the inner surface of the measuring channel so that the position of the piston is difficult to detect. The meter must therefore be periodically disassembled and cleaned to ensure its functionality. In order to avoid disassembly of the meter, a meter is described in Finnish patent 53,042, in which a conical measuring-30 channel is fitted with a brush movable from the outside by means of an arm, with which the inner surface of the measuring channel can be cleaned. The use of the brush is slow because, in addition to reciprocating, it requires simultaneous rotation of the brush about its axis. After cleaning 35, the brush is pulled to the end of the flow channel behind the liquid inlet, so that it does not interfere with the flow, but then the brush arm protrudes from the meter over its entire length, so that the arm is easily damaged. The cleaning brush also interferes with the flow of liquid through the measuring cone during cleaning.

5 Suomalaisesta patentista 61 759 tunnetaan tilavuusvirtamit-tari, jossa puhdistaminen tehdään osoitinmännän avulla saattamalla se liikkumaan nopealla iskulla alkuasentoonsa ja takaisin mittausasentoonsa muuttamalla nesteen virtaus-suunta hetkellisesti päinvastaiseksi erityisen suunnanvaih-10 toventtiilin avulla. Ongelmana tässä ratkaisussa on, että osoitinmännän liike puhdistaa vain alkuasennon ja mit-tausasennon välisen osan mittauskanavaa. Muu osuus mittaus-kanavasta likaantuu ja muuttuu ajanmittaan käyttökelvottomaksi. Siten tällainen mittari on purettava määräajoin puh-15 distusta varten.5 Finnish Patent 61,759 discloses a volume flow meter in which cleaning is performed by means of a pointer piston by moving it with rapid stroke to its initial position and back to its measuring position by momentarily reversing the flow direction of the liquid by means of a special reversing valve. The problem with this solution is that the movement of the pointer piston only cleans the measuring channel of the part between the initial position and the measuring position. The rest of the measurement channel becomes dirty and becomes unusable over time. Thus, such a meter must be disassembled periodically for cleaning.

Molemmille edellä kuvatuille mittareille on yhteistö se, että tilavuusvirta ja paine mittarin yli muuttuvat puhdistuksen aikana. Muutokset saattavat aiheuttaa häiriöitä ja 20 jopa vaurioita mittarin jälkeisissä laitteissa. Mittarit on usein varustettu ns. alarajahälyttimellä, joka varoittaa liian pienestä tilavuusvirrasta. Hälytys voi olla kytketty suoraan prosessinohjausjärjestelmään siten, että prosessi pysäytetään hälytyksen sattuessa. Kun edellä kuvatun kal-25 täistä mittaria puhdistetaan, uimuri siirtyy alarajalle, jolloin tapahtuu hälytys, virheellisten hälytysten välttämiseksi ohjainjärjestelmään on liitettävä viive- tai ohi-tuspiiri, joka kytkeytyy päälle puhdistuksen ajaksi. Tälläkään tavalla ei tosin välttämättä voida estää virhehälytyk-30 siä.What both gauges described above have in common is that the volume flow and pressure across the gauge change during cleaning. Modifications may cause interference and even damage to the equipment after the meter. Gauges are often equipped with so-called. with a lower limit alarm that warns of too low a volume flow. The alarm can be connected directly to the process control system so that the process is stopped in the event of an alarm. When the caliper described above is cleaned, the float moves to the lower limit, causing an alarm; to avoid false alarms, a delay or bypass circuit must be connected to the control system that turns on during cleaning. However, even in this way, it may not be possible to prevent error alarms.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada lieriömäisellä mittauskanavalla varustettu tilavuusvirtamittari, jossa mittauskanava voidaan puhdistaa nopeasti ja helposti.The object of the present invention is to provide a volume flow meter with a cylindrical measuring channel, in which the measuring channel can be cleaned quickly and easily.

Keksintö perustuu siihen, että mittauskanavaan sijoitetun 35 3 100360 kartion päähän kiinnitetään jäykkä puhdistuselin, jonka ulkomitta vastaa mittauskanavan sisämittaa, ja että kartio on kiinnitetty varteen, jonka avulla kartiota ja puhdis-tuselintä voidaan siirtää mittauskanavassa, jolloin puhdis-5 tuselin kaapii kanavan puhtaaksi.The invention is based on the fact that a rigid cleaning member with an outer dimension corresponding to the inner dimension of the measuring channel is attached to the end of the cone 35 3 100360, and the cone is attached to an arm by means of moving the cone and the cleaning member in the measuring channel.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle mittarille on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.More specifically, the meter according to the invention is characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 1.

1010

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.The invention provides considerable advantages.

Keksinnön avulla voidaan poistaa likaantumisesta johtuva ongelma ja parantaa siten mittareiden luettavuutta ja lisä-15 ten niiden käytettävyyttä. Mittauskanava on puhdistettavissa käytön aikana yksinkertaisesti liikuttamalla kar-tiomaista säätökappaletta edestakaisin mittauskanavassa mitta-asteikon maksimi- ja minimiarvon välillä, jolloin puhdistusrengas pyyhkäisee mittauskanavan sisäpinnan puh-20 taaksi. Nesteen oma virtaus kuljettaa likahiukkaset pois mittarista. Kun puhdistusta ei tehdä, on säätökappaleen siirtonuppi lukittu kierteellä päätytulppaan ja säätökappaleen siirtovarsi on suojattuna mittarin sisällä. Puhdis-tinrenkaassa olevat reiät päästävät virtauksen renkaan läpi • 25 säätökappaleen ja mittauskanavaan sijoitetun sisääntulevaa virtausta vastaan jousikuormitetun aksiaalisesti liikkuvan männän läpi, jossa on reikä ja joka yhdessä mittauskanavaan sijoitetun säätökappaleen kanssa muodostaa virtausaukon. Puhdistettaessa mäntä seuraa säätökappaleen liikettä pyr-30 kien pitämään nesteen virtauksen asetusarvossa, joten ulos-tulevan virtauksen tilavuusvirta ja paine pysyvät asetusarvossa ja järjestelmässä ei esiinny häiriöitä. Koska puhdistus tehdään siirtämällä puhdistusrengasta pituussuunnassa ja koska renkaan läpimitta vastaa mittauskanavan sisä-35 mittaa, puhdistus tapahtuu nopeasti muutamilla edestakaisilla liikkeillä. Virheellistä alarajahälytystä ei myöskään 4 100360 pääse tapahtumaan, koska puhdistusliikkeellä ei siirretä uimuria ala-asentoonsa. Tämä parantaa järjestelmän luotettavuutta ja tekee erityiset hälytyksen ohitus- tai viive-piirit tarpeettomiksi.The invention makes it possible to eliminate the problem of soiling and thus to improve the readability of the meters and, in addition, their usability. The measuring channel can be cleaned during use simply by moving the conical control piece back and forth in the measuring channel between the maximum and minimum value of the measuring scale, whereby the cleaning ring sweeps the inner surface of the measuring channel clean. The liquid's own flow transports the dirt particles out of the meter. When cleaning is not performed, the control transfer button is threadedly locked into the end plug and the control transfer arm is protected inside the meter. The holes in the purifier ring allow flow through the ring • through a spring-loaded axially movable piston having a hole in the measuring channel and a spring-loaded axially movable piston having a hole which together with the adjusting channel placed in the measuring channel. When cleaning, the piston monitors the movement of the control piece in an effort to keep the fluid flow at the setpoint, so that the volume flow and pressure of the outgoing flow remain at the setpoint and there are no disturbances in the system. Since the cleaning is done by moving the cleaning ring in the longitudinal direction and since the diameter of the ring corresponds to the inner-35 dimension of the measuring channel, the cleaning takes place quickly with a few reciprocating movements. Also, an incorrect lower limit alarm 4 100360 cannot occur because the cleaning motion does not move the float to its lower position. This improves system reliability and eliminates the need for special alarm bypass or delay circuits.

55

Keksintöä selitetään seuraavassa tarkemmin oheisten piirustusten avulla.The invention is explained in more detail below with the aid of the accompanying drawings.

Kuvio 1 esittää yhtä keksinnön mukaista mittaria halkileik-10 kauksena.Figure 1 shows one meter according to the invention in cross-section.

Kuvio 2 on leikkaus kuvion 1 mittarin mittauskanavasta kohdasta A - A.Fig. 2 is a section of the measuring channel of the meter of Fig. 1 from A to A.

15 Kuvio 3 esittää kuvion 1 yksityiskohtaa.Figure 3 shows a detail of Figure 1.

Mittari on valmistettu runkokappaleeseen 1, jossa on mittauskanava 4, johon johtaa nesteen sisääntulokanava 2 ja josta lähtee ulostulokanava 3. Sisääntulokanavassa 2 on 20 säätöventtiili 12 virtauksen säätämiseksi, ja ulostulo- kanavassa on takaiskuventtiili 13 estämässä paluuvirtausta mittariin. Nesteen virtausta mittarissa on kuvattu nuolilla. Mittauskanavaan 4 on sijoitettu kartiomainen säätökap-pale 5, joka on kiinnitetty varteen 16, joka on puolestaan 25 lukittu kierteen 18 välityksellä runkoon 1. Varren 16 päässä on lukitusnuppi 15. Varsi 16 kulkee runkoon 1 ulostulo-kanavan 3 puolelle kiinnitetyn liukulaakerin 14 läpi. Varren 16 lukituskierre 18 on kiinnitetty tähän liukulaakeriin 14, ja laakeri sulkee mittauskanavan 4 ulostulokanavan 3 30 puoleisen pään. Mittauskanavan vierellä on asetusarvon osoitin 11.The meter is made in a body 1 with a measuring channel 4 led by a liquid inlet channel 2 and from which an outlet channel 3 exits. The inlet channel 2 has a control valve 12 for regulating the flow, and the outlet channel has a non-return valve 13 to prevent return flow to the meter. The flow of liquid in the meter is indicated by arrows. A conical adjusting body 5 is placed in the measuring channel 4, which is fixed to the arm 16, which in turn is locked to the body 1 by means of a thread 18. At the end of the arm 16 there is a locking knob 15. The arm 16 passes through a plain bearing 14 attached to the body 1 on the outlet channel 3. The locking thread 18 of the arm 16 is attached to this plain bearing 14, and the bearing closes the end 30 on the outlet channel 3 of the measuring channel 4. There is a setpoint indicator 11 next to the measuring channel.

Säätökappaleen 5 sisääntulokanavan 2 puoleiseen päähän on kiinnitetty kiinnittimellä 10 puhdistusrengas 9. Puhdistus-35 renkaan 9 ulkomitta vastaa tarkasti mittauskanavan 4 sisä-mittaa ja siinä on neljä reikää 19 nesteen läpivirtausta 5 100360 varten. Säätökappaleen 5 muoto voi vaihdella varsin paljon. Tässä tapauksessa säätökappale 5 on kartio, josta on leikattu pois segmentti. Kartio 5 on sovitettu mittauskanavaan 4 siten, että sen yksi reuna kulkee samansuuntaisena kuin 5 mittauskanava 4. Säätökappaleen 5 ympärille on sovitettu uimuri 6. Tässä uimurissa 6 on keskeinen ympyrän muotoinen reikä 17, jonka kautta säätökappaleen 5 kartio-osa kulkee. Uimuri 6 on liitetty jouseen 8, joka vaikuttaa nesteen virtaussuuntaa vasten, ja uimurin 6 virtaussuunnan puolei-10 sessa päädyssä on tiiviste 7, joka tiivistää uimurin 6 mittauskanavan 4 seinämiin siten, että neste pääsee kulkemaan vain säätökappaleen 5 ja uimurin 6 reiän 17 määrittämän raon kautta.A cleaning ring 9 is attached to the inlet channel 2 end of the control body 5 by a fastener 10. The outer dimension of the cleaning-35 ring 9 corresponds exactly to the inner dimension of the measuring channel 4 and has four holes 19 for the liquid flow 5 100360. The shape of the adjusting piece 5 can vary quite a lot. In this case, the adjusting body 5 is a cone with a segment cut away. The cone 5 is arranged in the measuring channel 4 so that one edge thereof runs parallel to the measuring channel 4. A float 6 is arranged around the adjusting body 5. This float 6 has a central circular hole 17 through which the conical part of the adjusting body 5 passes. The float 6 is connected to a spring 8 acting against the flow direction of the liquid, and at the end of the flow direction half of the float 6 there is a seal 7 which seals the float 6 to the walls of the measuring channel 4 so that the liquid can only pass through the gap defined by the adjuster 5 and the float 6 hole 17 .

15 Kun neste virtaa sisääntulokanavan 2 kautta mittaus- kanavaan 4, se virtaa puhdistustenkaan 9 reikien 19 läpi uimuria 6 vasten, jolloin uimuri 6 asettuu nesteen virtaus-määrän ja jousen 8 vastavoiman määräämään tasapainoasemaan ja virtausmäärä voidaan lukea uimurin 6 asennon perusteel-20 la. Jotta mittarin näyttämä saataisiin sovitettua oikein asteikolle, säätökappaletta 5 voidaan siirtää varren 16 avulla pituussuunnassaan. Silloin kun mittauskanava 4 halutaan puhdistaa, varsi 16 irrotetaan lukituskierteestään 18 lukitusnuppia 15 kiertämällä ja mittauskanava 4 puhdiste-25 taan siirtämällä puhdistusrengasta 9 edestakaisin mittaus-kanavassa 4 kunnes kanava on puhdas. Koska neste virtaa koko ajan mittarin kautta, irronneet likapartikkelit huuhtoutuvat pois mittarista nestevirran mukana.When the liquid flows through the inlet channel 2 to the measuring channel 4, it also flows through the holes 19 of the cleaning 9 against the float 6, whereby the float 6 is in the equilibrium position determined by the liquid flow rate and the counterforce of the spring 8 and the flow rate can be read based on the float 6 position. In order to adjust the display of the meter correctly to the scale, the adjusting piece 5 can be moved in its longitudinal direction by means of the arm 16. When it is desired to clean the measuring channel 4, the arm 16 is removed from its locking thread 18 by turning the locking knob 15 and the measuring channel 4 is cleaned by moving the cleaning ring 9 back and forth in the measuring channel 4 until the channel is clean. Because the liquid constantly flows through the meter, the detached dirt particles are flushed out of the meter with the liquid flow.

30 Edellä kuvatun lisäksi tällä keksinnöllä on useita muitakin suoritusmuotoja. Säätökappaleen ja uimurin muotoilu voi vaihdella mittarin käyttötarkoituksen mukaan hyvinkin pal- k jon. Erilaiset nesteet ja kaasut vaativat monesti erilaisen rakenteen mutta säätökappaleen on oltava sellainen, että 35 sen poikkileikkaus pienenee virtaussuuntaan kuljettaessa. Uimurin liikettä voidaan rajoittaa jousen sijasta esimer- 6 100360 kiksi magneettisesti tai painovoiman avulla mittareissa, jotka voidaan sijoittaa pystyasentoon. Säätökappaletta ja puhdistusrengasta liikuttava varsi voidaan sovittaa vaihtoehtoisesti nesteen tulopuolelle, mutta tällöin varsi 5 saattaa jäädä lepoasennossa ulos mittarista, jolloin se vaurioituu helposti. Varren ympärille voidaan tosin tässä tapauksessa valmistaa suojakehikko tai kotelo. Puhdistus-rengas voidaan toteuttaa monella tavalla. Rengas voi muistuttaa kärrynpyörää ja sen kaapivan ulkoreunan ei tarvitse 10 olla täysi rengas. Kuitenkin jos puhdistusrenkaan tai muun puhdistuselimen kaapiva reuna koostuu yhdestä tai useammasta segmentistä, puhdistaminen on hitaampaa ja hankalampaa, koska puhdistusliikkeitä joudutaan tekemään useampia. Tällöin on myös vaarana, että osa mittausputkesta jää puhdis-15 tamatta ja uimurin liike vaikeutuu.In addition to the above, the present invention has several other embodiments. The design of the adjuster and the float can vary greatly depending on the intended use of the meter. Different liquids and gases often require a different structure, but the control piece must be such that its cross-section decreases as it travels in the flow direction. Instead of a spring, the movement of the float can be limited, for example, magnetically or by gravity in gauges which can be placed in a vertical position. The arm moving the adjusting piece and the cleaning ring can alternatively be fitted on the liquid inlet side, but in this case the arm 5 may remain out of the meter in the rest position, whereby it is easily damaged. In this case, however, a protective frame or housing can be made around the arm. The cleaning ring can be implemented in many ways. The ring may resemble a cartwheel and its scraping outer edge need not be a full ring. However, if the scraping edge of the cleaning ring or other cleaning member consists of one or more segments, cleaning is slower and more cumbersome because more cleaning movements have to be made. In this case, there is also a risk that part of the measuring tube will not be cleaned and the movement of the float will become more difficult.

tf | Ml!» HIK lii Π Itf | Ml! » HIK lii Π I

Claims

A flow meter comprising 5. a body (1) in which a cylindrical measuring channel (4) is formed, - an inlet channel (2) leading to the measuring channel (4), and a relative to the inlet channel (2) from the measuring channel. (4) the opposite end of the outlet outlet channel (3), these channels determining the flow direction, - a control piece (5) arranged in the measuring channel (4), whose cross-section decreases in the flow direction, and - a control piece (5) in the measuring channel (5). 4) movably arranged float (6), which has an opening (17) for the control piece (5), characterized by - a rigid cleaning device (2) fixed to the end of the control piece (5) on the side of the inlet channel (2). 9) extending to the interior of the measuring channel (4); and - a displacement means (16) fixed to the control piece (5) for at least axial movement of the control piece (5) and the cleaning device (9) attached thereto in the measuring channel (4), 100360 whereby the float (6) in displacement of the cleaning device (9), the movement of the control piece (5) follows and in this way the flow constantly flows. 5

Meter according to claim 1, characterized in that the cleaning device (9) is an annular device, the outer edge of which is arranged to snug against the inner surface of the measuring channel (4). 10

Meter according to claim 2, characterized by openings (19) formed in the cleaning device (9), which form a flow path for the liquid to be measured.

Meter according to any of the preceding claims, characterized in that the displacers comprise an arm (16) which is attached to the end of the regulating means (5) and the reading means (15, 18) for reading the control means (3). the regulator and the cleaning device at their locations. 20 •.