FI71014B - Foerfarande och anordning foer maetande av ytnivao i vaetskebehaollare och liknande - Google Patents

Description

1 71014

Menetelmä ja laitteisto nestesäiliöiden tai vastaavien pinnankorkeuden mittaamiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä ja laitteisto neste-5 säiliöiden tai vastaavien pinnankorkeuden mittaamiseksi, jossa mitattavaan säiliöön sijoitetaan kuplailuputki ja jossa paineenmittaus ja pursutusilman syöttö kuplailuput-kelle tapahtuu saman impulssiputken kautta.

Tällainen menetelmä ja sitä hyväksikäyttävät lait-10 teistot ovat erittäin tunnettuja esimerkiksi laivojen nestesäiliöiden yhteydessä. Tällöin ilman pursutusmäärä säädetään venttiilillä ja valvotaan tilavuusvirtamittarilla tai ilman pursutus hoidetaan vakiovirtaussäätimellä.

Käytännön rakenteissa, esimerkiksi laivoissa joudu-15 taan kuitenkin lähes aina käyttämään pitkiä impulssiputkia. Tällöin mittaukseen syntyy haitallinen virhe. Tämä virhe syntyy impulssiputkien pituudesta virtausvastuksen muuttuessa eri tilanteissa. Mitattavaan säiliöön sijoitetaun kuplailuputken hydrostaattisen paineen eli vastapaineen 20 kasvaessa pinnannousun seurauksena putkistoon syötetty ilma puristuu kokoon ja sen seurauksena virtaus impulssiputkessa hidastuu, jolloin virtausvastus vähenee ja päinvastoin, eli mittausvaiheessa syntyvä kompensoitava virhe, putkivastus, vaihtelee vastapaineesta riippuen. Em. syystä esimerkiksi 25 vakiovirtaussäätimen käytöllä ei ole päästy parhaisiin mahdollisiin tuloksiin. Vakiovirtaussäätimen käytön haittapuolena on lisäksi se, että vakiovirtaussäätimelle tulevan ilman syöttöpaineen täytyy olla vakio. Käytännön hankaluutena on myös se, että oikea mittaustulos saadaan suhteel-30 lisen hitaasti, mikäli vastapaine nousee nopeasti. Tämä johtuu siitä, että ilman määrä pysyy vakiona ja ilma puris-kokoon kuten edellä on todettu.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sellainen menetelmä, jonka avulla järjestelmien epäkohdat pystytään 35 poistamaan. Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada 2 71014 laitteisto, jonka avulla em, menetelmää voidaan käyttää hyväksi.

Tähän on päästy keksinnön mukaisen menetelmän avulla, joka on tunnettu siitä, että ilman virtausnopeus im-5 pulssiputkessa pidetään vakiona syötettävän ilman paineen tai impulssiputken vastapaineen vaihteluista huolimatta lisäämällä ilman virtausta impulssiputken vastapaineen kasvaessa ja päinvastoin. Keksinnön mukainen laitteisto on puolestaan tunnettu siitä, että säädin on vakiovirtaus-10 nopeussäädin, joka käsittää sinänsä tunnetun kalvon avulla ensimmäiseen ja toiseen osaan jaetun kammion ja sinänsä tunnetun toiseen osaan sijoitetun kalvo-ohjatun venttiilin, että ilma on sovitettu syötettäväksi kalvo-ohjatun venttiilin kautta kammion toiseen osaan ja sieltä edelleen 15 kuplailuputkelle ja että kalvo-ohjattu venttiili on sovitettu avautumaan enemmän kammion ensimmäisessä osassa vallitsevan impulssiputken vastapaineen kasvaessa ja vastaavasti liikkumaan päinvastoin vastapaineen pienentyessä ja näin lisäämään ja vähentämään ilman virtausta virtausno-20 peuden pitämiseksi vakiona impulssiputkessa syötettävän ilman paineen tai vastapaineen vaihteluista huolimatta.

Keksinnön etuna on esimerkiksi se, että syöttöpai-neen ei tarvitse olla vakio. Impulssiputken putkivastusta voidaan lisäksi pitää samana riippumatta vastapaineesta.

25 Oikea mittaustulos saavutetaan myös nopeammin kuin aiemmin käytetyissä järjestelmissä.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa selvittämään tarkemmin oheisessa piirustuksessa esitettyjen erään tunnetun ratkaisun ja keksinnön mukaisen erään edullisen sovellutus-30 esimerkin avulla, jolloin kuvio 1 esittää periaatekuvantona erästä tunnettua mittauslaitteistoa, kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaisessa laitteistossa käytetyn vakiovirtaussäätimen toimintaa eri vastapaineti-35 lanteissa, 3 71014 kuvio 3 esittää periaatekuvantona keksinnön erästä edullista sovellutusmuotoa ja kuvio 4 esittää kuvion 3 mukaisessa sovellutusmuo-dossa käytetyn vakiovirtausnopeussäätäjän toimintaa eri 5 vastapainetilanteissa.

Kuviossa 1 esitetyssä tunnetussa laitteistossa on viitenumerolla 1 esitetty yleisesti vakiovirtaussäädintä. Viitenumerolla 2 on puolestaan esitetty painemittaria. Vakiovirtaussäädin 1 muodostuu kotelo-osasta 3, jonka si-10 s-än on muodostettu ontelo, joka on jaettu kalvon 4 avulla yläkammioksi 5 ja alakammioksi 6. Lisäksi kuvioon 1 on viitenumeron 7 avulla merkitty kalvon 4 ohjaama venttiili, joka toimii pääventtiilinä. Kalvoon 4 liittyen alakammioon 6 on sovitettu jousi 8. Mitattavaan säiliöön sijoitettu 15 kuplailuputki on merkitty viitenumerolla 9. Alakammioon 6 johtavassa kanavassa olevaa kuristinta on merkitty viitenumerolla 10.

Kuviossa 1 esitetty laitteisto on rakenteeltaan ja toiminnoiltaan alalla täysin tunnettu, joten tämän lait-20 teiston toiminta kuvataan tässä yhteydessä ainoastaan pää-piirteitätin. Paineilma syötetään vakiovirtaussäätimelle 1 paineenalennusventtiilin 11 kautta. Syöttöpaineen täytyy tällöin olla vakio. Vakiovirtaussäädin 1 pitää ilman virtauksen vakiona riippumatta putkistossa olevasta vasta-25 paineesta, joka kuvion 1 tapauksessa on riippuvainen mitattavan säiliön pinnankorkeudesta. Kuten kuviosta voidaan nähdä, vaikuttaa yläkammiossa 5 syöttöpaine P^ ja alakam-miossa 6 vastaavasti paine P2, joka on yhtäsuuri kuin P^-jousipaine. Painemittarilla 2 mitataan vastapaine P^, 30 joka tässä tapauksessa on säiliössä olevan nesteen hydrostaattinen paine. Tässä yhteydessä on tärkeätä huomata, että paine P^ on kuplailuputken 9 hydrostaattisen paineen ja impulssiputkistossa vaikuttavan muuttuvan virtausvastuksen summa. Tällä seikalla on suuri merkitys, sillä 35 vastapaineesta riippuen ilma puristuu kokoon ja näin ollen kuplailuputkelle menevän impulssiputken pituudesta johtuen 4 71014 virtausvastus muuttuu vastapaineen muuttuessa. Em. seikoista johtuen saaduissa mittaustuloksissa on hankalasti kompensoitavia virheellisyyksiä.

Kuvion 1 mukaisessa laitteistossa käytetty vakio-5 virtaussäädin 1 pitää ilman virtauksen vakiona normaali-litroissa riippumatta em. vastapaineesta. Em. seikka on esitetty havainnollisesti kuviossa 2. Kuvion 2 tapauksessa on lähdetty siitä, että syöttöpaine on 5 baria.

Ilman kokoonpuristumisesta aiheutuvien epäkohtien 10 eliminoimiseksi on keksinnössä lähdetty siitä perusoivalluksesta, että ilman virtausnopeus impulssiputkessa pide- tään vakiona syötettävän ilman paineen tai impulssiputken virtausvastuksen vaihteluista huolimatta.

Kuviossa 3 on periaatteellisesti esitetty laite, 15 joka käyttää hyväksi em. ideaa. Kuviossa 3 on viitenumerolla 101 esitetty yleisesti vakionopeusvirtaussäädintä ja viitenumerolla 102 puolestaan painemittaria. Vakiovir-taussäädin 101 muodostuu kotelo-osasta 3, jonka sisään on muodostettu ontelo, joka on jaettu kalvon 104 avulla ylä-20 kammioksi 105 ja alakammioksi 106. Kuvioon 3 on lisäksi merkitty kalvon 104 ohjaama venttiili 107, joka toimii pääventtiilinä. Kalvoon 104 liittyen on yläkammioon 105 sovitettu jousi 108. Mitattavaan säiliöön sijoitettu kup-lailuputki on merkitty kuvioon viitenumerolla 109. Ala-25 kammioon 106 johtavassa kanavassa olevaa kuristinta on merkitty viitenumerolla 110.

Kuvion 3 mukaisessa laitteistossa käytetyn vakio-nopeusvirtaussäätimen 1 kalvo-ohjatun venttiilin 107 asento on riippuvainen impulssiputken vastapaineesta, joka on 30 merkitty kuvioon viitteellä P^· Tämä voidaan nähdä helposti esimerkiksi kuviosta 3, jolloin on huomattava, että ylä-kammiossa vallitsee nimenomaan paine P^. Paineen P^ lisäksi kuvioon 3 on merkitty paineilman syöttöpaine P^ ja ala-kammiossa 106 vallitseva paine P£, joka on yhtäsuuri kuin 35 paineen P^ ja jousipaineen summa. Tässä yhteydessä on lisäksi tärkeätä huomata, että tässä tapauksessa vastapaine 5 71014 P3 on sama kuin kuplaipuputken 109 hydrostaattinen paine.

Kuvion 3 mukainen vakiovirtaussäädin 1 pitää näin ollen ilman virtausnopeuden sekä ilman määrän paineenalai-sena vakiona riippumatta syöttöpaineesta ja vastapai-5 neesta P^. Em. seikalla on se olennainen etu, että impuls-siputken virtausvastus pysyy samana, vaikka ilma puristuu-kin kokoon kasvaneen vastapaineen johdosta, ts. ilman määrä normaalilitroissa kasvaa kun vastapaine kasvaa, sillä venttiili 107 avautuu enemmän ja pienenee vastaavasti, kun 10 vastapaine pienenee. Em. syistä johtuen ei muuttuva virtausvastus aiheuta virheitä paineen P^ mittauksessa, joka suoritetaan painemittarin 102 avulla. Kuvioon 3 liittyen on vielä tärkeätä havaita, että syöttöilman paineen ei tarvitse kuvion mukaisessa laitteistossa olla vakio.

15 Kuvion 3 mukaisessa laitteistossa käytetty vakio- nopeusvirtaussäädin 101 pitää ilman virtausnopeuden putkistossa vakiona vastapaineesta riippuen, ts. ilman määrä kasvaa normaalilitroissa mitaten, mikäli vastapaine P^ kasvaa ja päinvastoin. Em. seikka on esitetty havainnolli-20 sesti kuviossa 4. Kuvion 4 tapauksessa on lähdetty siitä, että syöttöilman paine P^ on 5 bar ± 1 bar.

Edellä esitettyä suoritusesimerkkiä ei ole mitenkään tarkoitettu rajoittamaan keksintöä, vaan keksintöä voidaan muunnella monin eri tavoin patenttivaatimusten puitteissa. 25 Näin ollen vakionopeusvirtaussäätimen 101 ei luonnollisestikaan tarvitse olla yksityiskohdiltaan juuri sellainen kuin kuviossa 3 on esitetty ja sen toiminnan ei tarvitse olla juuri sellainen kuin kuviossa 4 on esitetty, vaan myös muunlaiset ratkaisut ja toiminnat ovat mahdollisia.

30 Kuvioiden esimerkit on näin ollen ymmärrettävä ainoastaan periaatteellisiksi, suuntaa antaviksi esimerkeiksi.

Claims (2)

71014 Patenttivaatimukset: 1 u n

1. Menetelmä nestesäiliöiden tai vastaavien pinnan-korkeuden mittaamiseksi, jossa mitattavaan säiliöön sijoi- 5 tetaan kuplailuputki (109) ja jossa paineenmittaus (102) ja pursutusilman syöttö kuplailuputkelle (109) tapahtuu saman impulssiputken kautta, tunnettu siitä, että ilman virtausnopeus impulssiputkessa pidetään vakiona syötettävän ilman paineen (P^) tai impulssiputken vastapaineen (P^) 10 vaihteluista huolimatta lisäämällä ilman virtausta impulssiputken vastapaineen (P^) kasvaessa ja päinvastoin.

2. Laitteisto nestesäiliöiden tai vastaavien pin-nankorkeuden mittaamiseksi, jolloin mitattavaan säiliöön on sijoitettu kuplailuputki (109) ja jolloin paineenmittaus 15 (102) ja pursutusilman säätimen avulla tapahtuva syöttö on sovitettu tapahtumaan saman impulssiputken kautta, tunnettu siitä , että säädin on vakiovirtausnopeussäädin (101), joka käsittää sinänsä tunnetun kalvon (104) avulla ensimmäiseen (105) ja toiseen osaan (106) jaetun kammion ja 20 sinänsä tunnetun toiseen osaan (106) sijoitetun kalvo-ohjatun venttiilin (107) , että ilma on sovitettu syötettäväksi kalvo-ohjatun venttiilin (107) kautta kammion toiseen osaan (106) ja sieltä edelleen kuplailuputkelle (109) ja että kalvo-ohjattu venttiili (107) on sovitettu avautumaan enem-25 män kammion ensimmäisessä osassa (105) vallitsevan impulssiputken vastapaineen (P^) kasvaessa ja vastaavasti liikkumaan päinvastoin vastapaineen (P^) pienentyessä ja näin lisäämään ja vähentämään ilman virtausta virtausnopeuden pitämiseksi vakiona impulssiputkessa syötettävän ilman 30 paineen (P^) tai vastapaineen (P^) vaihteluista huolimatta.