FI59175B - Maetanordning foer maetning av tryckdifferensen och volymstroemmen av en mediumstroemning - Google Patents

Description

R3r*l ΓβΊ ««KUULUTUSJULKAISU rQ17r JHa lBJ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT ^ ^ $ (45) ^ w ^ (51) Kv.llu/lm.a.3 o 01 P 5/14 SUOMI—FINLAND <*) Pat«nttlhtk«mui — PK«ntm6lutinf 790233 (22) H*k*mltjrfUvI—Amttknlnpd»* 25.01.79 * * (23) Alku pilvi—Glltfghttsdig 25.01.79 (41) Tullut Julkiseksi — Blivlt offcntllg 26.07.80

Patentti- ja rekisterihallitus ... ......... .

_ _, (44) Nihttvikslpunon |a kuuLjutkalaun pvm. —

Patent· oeh registerstyrelsen AinMca» utiagd och utl.»krlft«n publk*r*d 27.02.8l (32)(33)(31) Pietty etuoikeus—Begird prlorltet (71) Fincoil-teollisuus Oy, 01230 Vantaa 23, Suomi-Finland(Fl) (72) Pauli Grönberg, Espoo, Suomi-Finland(Fl) (7*0 Seppo Laine (5*0 Mittalaite paine-eron ja väliainevirtauksen tilavuusvirran mittaamiseksi virtauskanavassa - Matanordning för mätning av tryckdifferensen och volym-strömmen av en mediumströmning Tämän keksinnön kohteena on mittalaite paine-eron ja väliainevirtauksen tilavuusvirran mittaamiseksi virtauskanavassa, joka laite käsittää - renkaanmuotoisen, virtausvastuksena toimivan levyn, joka on sovitettu olennaisen koaksiaalisesti virtauskanavaan niin, että levyyn jää aukko, - ainakin kaksi putkimaista elintä tai sentapaista, jotka on sovitettu olennaisen koaksiaalisesti levyn kanssa tämän molemmin puolin ja joissa on useita aukkoja, kuten suhteellisen pienikokoisia reikiä tai lovia, levyn molemmilla puolilla vallitsevan paineen toteamiseksi, ja - painetta mittaavat elimet, jotka on kytketty putkimaisiin elimiin levyn eri puolilla vallitsevien paineiden erotuksen mittaamiseksi.

Ennestään tunnetut tilavuusvirran mittausmenetelmät ja -laitteet tarvitsevat lähes häiriöttömän virtausprofiilin mittauskohdassa, jotta mittauksen virhe olisi riittävän pieni kohtuullisella työmäärällä. Yleensä käytännön asennustapauksissa virtausprofiili ei ole riittävän häiriötön ilman erityisiä virtauksen oikaisu- ja tasoituslaitteita, koska virtauskanavissa ei ole riittävän pitkiä suoria kanavanosia, joissa virtausprofiili ehtisi tasoittua. Täten mittaustarkkuus on jäänytkin huonoksi. Joissakin tapauksissa luotettavaa mittaustulosta ei ole voitu kohtuudella saavuttaakaan.

Aiemmin ei ole ollut käytettävissä sellaisia mittaus- ja säätölaitteita, joilla ilmanvaihtolaitosten tilavuusvirrat voitaisiin häiriintyneissäkin virtausolousuhteissa mitata ja säätää riittävän vähällä vaivalla ja riittävän tarkasti suunniteltuihin arvoihin.

2 59175

Nykyisin rakennusten energiahäviöstä yli puolet johtuvat ilmanvaihdosta. Tulevaisuudessa rakennusten energiansäästötoimet edellyttävät energiavirtojen riittävän tarkkaa hallintaa. Tämä ei ole mahdollista, ellei ilman-vaihtolaitosten tilavuusvirtoja (= energiavirtoja) voida mitata nykyistä luotettavammin ja säätää vaivattomammin.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada väliainevirtauksen tilavuusvirran mittalaite, joka ensisijaisesti sopii ilmanvaihtolaitoksen ilmavirtojen mittaamiseen nykyistä käytäntöä merkittävästi tarkemmin myös virtausprofii-lin ollessa voimakkaasti häiriintynyt. Mittalaite on tarkoitettu asennettavaksi kiinteästi ilmanvaihtolaitokseen. Mittalaitetta voidaan eri rakennemuotoina käyttää poikkileikkaukseltaan pyöreissä, soikeissa, suorakaiteen ja muun muotoisissa virtauskanavissa ja -aukoissa.

Keksintöön liittyvän tekniikan tason osalta viitataan hakijan aikaisempaan suomalaiseen patenttihakemukseen n:o TÖOT^+O. Esillä olevan keksinnön eräänä tarkoituksena on kehittää edelleen edellä mainituisa patenttihakemuksissa esitettyjä mittausmenetelmiä ja laitteita.

Keksinnän erityistarkoituksena on saada aikaan sellainen mittalaite, jolla saadaan paine-eron havaitsemisessa entistä tarkempi ja suurempi näyttämä ja täten suurempi tilavuusvirran mittaustarkkuus. Tarkoituksena on myös suuremman mittaustarkkuuden aikaansaaminen, etenkin erittäin häiriintyneissä esim. epäsymmetrisissä virtausprofiileissa. Joka tapauksessa keksinnön mukaisella laitteella päästään vaikeissakin olosuhteissa helposti parempaan kuin 5·..10 % mittaustarkkuuteen.

Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksintö tunnetaan pääasiallisesti rengasmaisen levyn ulkokehän ja kanavan sisäpinnan välisestä rengasmaisesta virtausaukosta.

Keksinnön edullisen sovellutusmuodon mukaisesti mittalaitteeseen kuuluu rengasmainen levy, jolla saadaan aikaan tarpeellinen mitattava paine-ero. Tämän laipan ulkosäde on olennaisesti pienempi kuin mittauskanavan sisäsäde. Mainitun levyn molemmin puolin on kiinnitetty putkielimet, jotka on varustettu, sopivimmin molemmilta puoliltaan, pieniläpimittaisin rei'in, joiden kautta paine havaitaan virtausvastuksen molemmin puolin. Sopivimmin on mainittu rengaslevy ja siihen kiinnitetyt putki-elimet sovitettu koaksiaalisesti virtauskanavan kanssa.

Keksinnön mukaisella mittalaitteella saadaan aikaan mm. seuraavat käytännössä tärkeät edut: - virtauksen häiriöt eivät merkittävästi vaikuta mittalaitteen toimintaan ja saavutettavaan mittaustarkkuuteen, 3 59175 - tilavuusvirta voidaan mittalaitteella määrittää helposti yhdellä paine-eromittauksella, - mittalaitetta voidaan käyttää sekä pienillä että suurilla virtausnopeuksilla - mitattava paine-ero on suuri verrattuna mittalaitteen aiheuttamaan virtausvastukseen, yksinkertainen rakenne, - mitattava paine-ero pysyy stabiilina, mittalaitteella saadaan riittävä mittaustarkkuus myös häiriintyneessäkin virtauksessa - mittalaite soveltuu käytettäväksi poikkileikkaukseltaan eri muotoisissa virtauskanavissa tai -aukoissa esim. ilmanvaihto-laitoksen puhallus- ja poistoelimissä, - mittalaite soveltuu sekä kaasujen että nesteiden tilavuusvirto-jen mittaukseen, - virtaussuunnalla ei ole vaikutusta mittalaitteen toimintaan, - mittalaitteella ei ole kanavan tai aukon ulkopuolista tilantarvetta, soveltuu käytettäväksi myös tilavuusvirran säätölaitteen kanssa yhdessä ns. mittaavana säätölaitteena.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyyn kahteen keksinnön eri sovellutusesimerkkiin, jonka yksityiskohtiin keksintöä ei ole rajoitettu.

Piirustuksessa kuvio 1 esittää aksiaalista keskeistä leikkausta keksinnön mukaista mittalaitetta sovitettuna ilmavirtauskanavaan.

Kuvio 2 esittää samaa kuin kuvio 1 virtaussuuntaan nähden kohtisuorana osittaisena leikkauksena.

Kuvio 3 esittää kuviota 2 vastaavalla tavalla sellaista keksinnön sovellutusta, jota käytetään poikkileikkaukseltaan suorakaiteen muotoisessa yirtauskanavassa.

4 591 75

Kuvio 4 esittää poikkileikkauskuvantona keksinnön mukaisen mittalaitteen yksityiskohtaista toteutusta.

Kuvioiden 1 ja 2 mukaisesti keksinnön mukainen mittalaite muodostuu rengaslevys-tä 10, jonka molemmin puolin on kiinnitetty rengasmaiset putkielimet 12, joiden sisätilat on putkilla 14 yhdistetty kanavan 16 ulkopuolelle letkuihin 15, jotka johtavat painemittariin. Rengasmaisissa putkielimissä 12 on sopivimmin molemmin puolin pieniläpimittaisia reikiä 13, jotka avautuvat olennaisesti kohtisuoraan virtauksen suuntaan F nähden. Mainittujen pienten reikien kautta saadaan paine-ero A p, jonka virtausvastus, tässä tapauksessa rengasmainen levy, aikaansaa. Keksinnön mukaisen mittausmenetelmän osalta viitataan tässä yhteydessä hakijan aikaisempaan suomalaiseen patenttihakemukseen n:o 780740.

Rengasmaisten putkielinten 12 sekä rengaslevyn 10 keskihalkaisija c on olennaisesti pienempi kuin virtauskanavan 16 halkaisija d. Viimemainittu mitta d on huomattavasti suurempi kuin rengaslevyn 10 ulkohalkaisija b. Täten keksinnön mukaisesti virtauskanavan 16 sisäpinnan ja rengaslevyn 10 ulkoreunan väliin jää rengastila B, jota kautta virtaus pääsee kulkemaan. Rengaslevyssä 10 on aukko A, jonka halkaisija on a. Tämän aukon A kautta kulkee toinen osa virtaus-kanavan virtauksesta F. Edellä esitetyt mitat a,b,c ja d valitaan siten, että mahdollisimman suuri mittaustarkkuus eri mittausolosuhteissa saavutetaan. Esimerkkinä sopivasta mitoituksesta on kuvioissa esitetyt mittasuhteet. Tällöin suure d/c ^ 1,3.

Kuvion 3 mukaisesti on keksinnön mukainen mittalaite sijoitettu poikkileikkaukseltaan suorakaiteen muotoiseen kanavaan 16'. Virtausvastuksena toimii tässä sovellutusmuodossa rengaslevy 10', joka on myös suorakaiteen muotoinen niin, että sen keskellä on aukko A' ja sen ulkopuolelle jää rengastila B’ kanavan 16' sisälle.

Putkielimet 12', jotka sijaitsevat edellä esitetyllä tavalla rengaslevyn 10’ molemmin puolin, on varustettu sekä ulkosivultaan että sisäsivultaan pieniläpimittaisin rei'in 13, joiden kautta saadaan edustava paine-ero (Λρ) tässä tapauksessa suorakaiteenmuotoisesta virtauskanavasta 16'.

Kuvioihin 1,2 ja 3 tehdyillä merkinnöillä on virtauskanavan 16,16' ja rengas-levyn 10,10' keskinäiset mittasuhteet sopivimmin seuraavalla vaihteluvälillä 591 75 5 1 < — — 3 ia 1 < — 3. Eräs sovelias mitoitus on — 1,3.

c c c

Kuvioissa 3 on esitetty vastaavat mitat kuin kuviossa 1. Mitat a,b,c ja d kuvaavat suorakaiteen muotoisen renkaan edellä mainittuja vaakamittoja ja a',b', c' ja d' vastaavia pystymittoja. Kuvion 3 mukaisesti kanavan 16’ seinämät ja suorakaiteen muotoinen rengaslevy 10' ovat koaksiaalisia.

Kuvion 4 mukaisesti on rengaslevyyn 10 kiinnitetty kaksi putkielintä 12'. Tämä kiinnitys on suoritettu taivuttamalla rengaslevyn 10 materiaaliin tehdyistä lävistyksistä 19 muodostuvat liuskat putkielinten 12' toisessa reunassa olevien olakkeiden päälle. Olakkeisiin 17 nähden vastakkainen putkielinten 12' sivu 18 on tasomainen. Putkielimissä on edellä esitetyn kaltaiset pieniläpimittaiset reiät 13. Kuvion 4 mukainen putkielimen 12' profiilin muoto sekä putkielimen esitetynlainen kiinnitys ovat erityisen edullisia keksinnön sovellutusmuotoja.

Vaikka edellä on puhuttu vain rengasmaisen putkielimen 12 pieniläpimittaisesta rei'ityksestä 13, on ymmärrettävää, että rei'ityksen asemesta voidaan käyttää vastaavaa kapeaa rakoa tai useampia perättäisiä rakoja tai eri muotoisia rei-ityksiä.

Keksinnön mukaista mittalaitetta voidaan soveltaa hyvin erilaisiin kanavapoikki-pintoihin, jopa sellaisiin, jossa kanavaseinämät muodostuvat tasomaisten ja kaarevien seinämien yhdistelminä.

Keksinnön piiriin kuuluvat myös sellaiset sovellutukset, joissa käytetään useampaa kuin yhtä, muunkin kuin suljetun renkaan muotoista edellä selostetun kaltaista putkielinpari-virtausvastuslevy-yhdistelmää. Eräs tällainen sovelias keksinnön toteutusmuoto on sellainen, että virtauskanavaan on sovitettu sen poikkileikkauksen muotoa vastaavia sisäkkäisiä putkielinparilla 12 varustettuja rengaslevyjä kaksi tai useampia, niin että näiden rengaslevyjen väliin jää rengasmainen virtaustila samoinkuin uloimman rengaslevyn ja kanavan seinämän väliin.

Keksintö ei mitenkään ahtaasti rajoitu edellä vain esimerkin vuoksi selostettuihin yksityiskohtiin, jotka voivat vaihdella seuraavassa esitettävien patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (2)

6 591 75

1. Mittalaite paine-eron ja väliainevirtauksen tilavuusvirran mittaamiseksi virtauskanavassa (16),. joka laite käsittää renkaanmuotoisen, virtausvastuksena toimivan levyn (10, 10'), joka on sovitettu olennaisen koaksiaalisesti virtauskanavaan (16) niin, että levyyn (10, 10') jää aukko (A), ainakin kaksi putkimaista elintä (12, 12') tai sentapaista, jotka on sovitettu olennaisen koaksiaalisesti levyn (10, 10. kanssa tämän molemmin puolin ja joissa on useita aukkoja (13), kuten suhteellisen pienikokoisia reikiä tai lovia, levyn (10, 10') molemmilla puolilla vallitsevan paineen toteamiseksi, ja painetta mittaavat elimet, jotka on kytketty putkimaisiin elimiin (12, 12') levyn (10, 10') eri puolilla vallitsevien paineiden erotuksen mittaamiseksi, tunnettu rengasmaisen levyn (10, 10') ulkokehän ja kanavan (16 ) sisäpinnan välisestä rengasmaisesta virtausaukosta (B).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että mainitun rengaslevyn (10, 10') ulkohalkaisija tai ulkomitta (b) on olennaisesti pienempi kuin virtauskanavan (l6, 16') halkaisija (d).