FI71022B - Maetanordning foer maetning av volymstroemmen av en mediumstroem - Google Patents

Description

r, KUULUTUSJULKAISU

B (11> UTLÄGGNINGSSKRIFT 710 2 2 ‘ .....

(51) Kv.lk.*/lnt.CI.‘ G 01 P 5/1*1 SUOMI—FINLAND (21) Patenttihakemus Patentansöknlng 79200*4 (22) Hakemispäivä Ansöknlngsdag 25.06.79 (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 25 06 79 (41) Tullut julkiseksi—Blivit offentlig 2^ ]2 80

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväks ipanon ja kuul.julkaisun pvm. -

Patent-och registerstyrelsen ' ' Ansökan utlagd och utl.sk rif ten publicerad 18.07.86 (86) Kv. hakemus Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet (71) Lapinleimu Oy, 37800 Toijala. Suomi-Fin I and(F I) (72) Pauli Grönberg, Espoo, Suoni i-F i n 1 and (F !) (7*0 Seppo La ine Ky (5*0 Mittalaite vä1 iainevirtauksen tilavuusvirran mittaamiseksi -Mätanordning för mätninq av vo!ymströmmen av en mediumström

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen mittalaite paine-eron ja väliainevirtauksen tilavuusvirran mittaamiseksi virta uskanavassa .

Ennestään tunnetut tilavuusvirran mittausmenetelmät ja -laitteet tarvitsevat lähes häiriöttänän virtausprofiilin mittauskohdassa, jotta mittauksen virhe olisi riittävän pieni. 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.

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

710 2 2 2

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

FI-kuulutusjulkaisussa 59 175 on esitetty väliai nevirtauksen tilavuus-virran mittalaite, joka ensisijaisesti sopii ilmanvaihtolaitoksen ilmavirtojen mittaamiseen nykyistä paremmin myös virtausprofiilin ollessa voimakkaasti häiriintynyt. Mittalaite on tarkoitettu asennettavaksi kiinteästi ilmanvaihto-laitokseen. Mittalaitetta voidaan eri suoritusmuotoina käyttää poikkileikkaukseltaan pyöreissä, soikeissa, suorakaiteen- ja muunmuotoisissa virta as kanavissa ja -aukoissa.

Esillä olevan keksinnön eräänä tarkoituksena on kehittää edelleen edellä mainitussa julkaisussa esitettyjä mittauslaitteita.

Keksintöön liittyvän tekniikan tason osalta viitataan lisäksi aikaisempiin FI-patenttihakemuksiin 780740 ja 782384.

Keksinnön 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.

Nämä päämäärät voidaan saavuttaa keksinnön mukaisella mittalaitteella, jolle on pääasiallisesti tunnusomaista, että ainakin toinen putkielimistä on tietyn välimatkan päässä rengaslevystä, jolloin kukin tässä putkielimessä oleva aukko avautuu rengaslevyyn päin.

Keksinnön mukaiseen mittalaitteeseen kuuluu rengasmainen levy, jolla saadaan aikaan tarpeellinen mitattava paine-ero. Tämän laipan ulkoläpimitta on olennaisesti pienempi kuin mittauskanavan sisäläpimitta. Mainitun levyn molemmin puolin on kiinnitetty putkielimet, jotka on varustettu pieniläpimittaisilla aukoilla, esim. rei'illä, joiden kautta paine havaitaan virtausvastuksen molemmin puolin. Sopivimmin on mainittu rengaslevy ja siihen kiinnitetyt putkielimet sovitettu koaksaalisesti virtauskanavan kanssa.

Keksinnön mukaisella mittalaitteella saavutetaan irm. seuraavat käytännössä tärkeät edut: - keksinnön mukaisella laitteella päästään vaikeissakin olosuhteissa helposti parempaan kuin 5...10 %:n mittaustarkkuuteen, 3 71022 - virtauksen häiriöt eivät merkittävästi, vaikuta mittalaitteen toimintaan ja saavutettavaan mittaustarkkuu!eon, - tilavuusvirta voidaan mittalai t.t.oelda määri ttää hoi nosti yhdellä jxiine-eromi t tnuksel 1 a, - mittalaitetta voidaan käyttää sekä pienillä että suurilla virtausnopeuksilla , - mitattava paine-ero on suuri, verrattuna m i 1:t a! ai Lteen aiheuttamaan virtausvastukseen, - mittalaitteen rakenne on yksinkertainen, - mitattava paine-ero pysyy stabiilina, - mittalaitteella saadaan riittävä mittaustarkkuus myös häiriintyneessäkin virtauksessa, - mittalaite soveltuu käytettäväksi, jjoikki loikkaukseltaan erimuotoisissa virtauskanavissa tai -aukoissa, esim. .i lmanvaiiitolaitoksen puhallus-ja poistoelimissä, - mittalaite sovelthu sekä kaasujen että nesteiden tilavuusvirtojen mittaukseen, - virtaussuunnat.la ei ole vaikutusta mittalaitteen toimintaan, - mittalaitteella ei ole kanavan tai aukon ulkopuolista tilantarvetta ja - mittalaite soveltuu köytettäväksi myös tilavuusvirran säätölaitteen kanssa yhdessä ns. mittaavana säätölaitteena.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan liitteinä olevien piirustusten mukaisten suoritusesimerkkien avulla.

Kuvio 1 esittää FI-kuulutusjulkaisun 51175 mukaista tunnettua mittalaitetta aksiaalisena leikkauksena.

Kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaista mittalaitetta virtaussuuntaan katsottuna.

Kuvio 3 esittää ]cikkauskuvantona keksinnön mukaisen mittalaitteen putki-elin järjestelyn yhtä suoritusmuotoa.

Kuvio 4 esittää leikkauskuvantona keksinnön mukaisen mittalaitteen putki-elinjärjestelyn toista suoritusmuotoa.

Kuvio 5 esittää leikkauskuvantona keksinnön mukaisen mittalaitteen putki-elin järjestelyn kolmatta suoritusmuotoa.

Kuviot 6-10 esittävät: profiilikuvantoina keksinnön mukaisen mittalaitteen yhteydessä käytettävän rengaslevyn vaihtoehtoisia suoritusmuotoja.

Kuvioiden 1 ja 2 mukainen tunnettu mittalaite koostuu rengaslevvstä 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 sopivimriin molemmin puolin pieniläpimittaisia reikiä 13, jotka avautuvat olennaisesti kohtisuoraan virtauksen suuntaan F nähden. Maini tl u ien oiernLen reikien kautta saadaan paine-ero Ap, jonka virtausvastus, Iässä tapauksessa rengasmainen levy 10, aikaansaa.

4 71022

Sove 1 lettavan mittausTiienetelman osui ta v L i t at al.'\ tässä yhteydessä (xikaisempiin FI-patent.tihakemuksi in 780740 ja 782384.

Rengasmaisten putt ieIinten 12 seka rengaslevyn 10 koskihalkaisiia c on olennaisesti pienempi kuin vix tanskana van 1 f> hai ka is i. ia ci. Viimoniainittu mitta d on huomattavasti suurempi kuin rengaslevyn 10 ulkona!kai sija b. Täten virtausKanavan 16 .s i s< 1 ρ i m suri ja rengaslevyn 10 ulkoreunan väl iin piit ronunstila B, jota kautta virtaus pääsee kulkemaan. Kengän levyssä 10 on aukko Λ, jonka halkaisija on a. Tämän aukon Λ kautta kulkee toi non <e,a vi i t ausk.innvan vi rtauksesta F. Udella esitetyt mitat a, b, e ja d va 1 itään siten, että mahdollisimman suuri mittaustarkkuus eri mittausolosuhteissa saavutetaan. Esimerkkinä sopivasta mitoituksesta on kuviossa 1 esitetyt mi t ta suli Lee t. Tällöin suure d/c «s 1,3.

Kuvion 3 mukaisessa tapauksessa molemmat vmnjy n'i;xä kk i pinta isot putki-levyt 12 ovat keksinnön mukaisesti väl imatkan e päässä profiili ltaan suorasta rengaslevystä 10. Tämä välimatka o on esimerkiksi alueella 30...ISO k putki- elimen 12 ulkoläpimitnsta. Kuvion 3 mukaisessa tapauksessa tämä vä1imatka e on noin 50 % put.k iel imen 12 u.lkoJ apiini Lasta, Molemmissa putki elimissä 12 olevat reiät 13 avautuvat toisiaan kohti rengas levyyn !u piin. TäUii jär iestely.1 lä saadaan aikaan erittäin hyvä ia Pirkka paino-eron m i l t uusina! idol li suns put k L-elinten 12 välille.

Kuvion 4 mukaisessa tapauksessa on virtaussuunnassa F ensimmäinen putkielin 12 välimatkan e päässä rengaslevystä 10, kun taas toinen nutkielin 12 on sinänsä tunnetulla tavalla joko kiinni tai lähes kiinni ronqaslevyssä 10. Tässä tapauksessa molemmissa putkiel imissä 12 olevat reiät. 11 avautuvat uauasiallisesti virtaussuuntaan F.

Kuvion 5 mukaisessa tapauksessa molempien pui k valinten 12 sijoittelu sekä ensimmäisen putkielimen 13 reikien sovitus rengaslevyn 10 suhteen on kuvion 4 mukainen. Sen sijaan toisen putkielimen 12 reiät. 1.1 avautuvat pääasiallisesti virtaussuuntaan F nähden polkittaisest i.

On huomattava,(itä putkLeiinton 12 sekä niissä olevien reikien 13 tai rakojen sovittelun lisäksi mittaustarkkuuteen voidaan vaikut taa myös renyaslevyn 10 profiilia sopivasti muotoilemalla. Tällaisia edullisia rengas levyn 10 profiileja on eristetty kuvioissa 6 - 10.

Kuvio 6 esittää rakennetta, jossa rengas 1cvyn ulkoreunassa on aksiaalinen laippa.

Kuvion 7 mukaisessa tapauksessa on puolestaan rengaslevyn 10 sisäreunaan sovitettu aksiaalinen laippa.

Kuvion 8 mukaisessa ratkaisussa on sekä rengas levyn uiko- että sisäreunassa aksiaalinen laippa.

Kuvion 9 mukaisessa rakenteessa on kaksi prof i i]iltaan kaarevaa koaksiaa-lista uraa.

71022

Kuvion 10 mukainen rengaslevy 10 on vihdoin kokonaisuudessaan profiililtaan kaareva siten, että profiili vastaa ympyrän kaarta, esimerkiksi puoliympyrää.

Vaikka edellä on puhuttu vain rengasmaisen nutkielimcn 12 pieniläpimittaisesta rei1ityksestä 13,on ymmärrettävää, että rei1ityksen asemesta voidaan käyttää vastaavaa kapeaa rakoa tai useampia perättäisiä rakoja tai eri muotoisia rei'ityksiä.

On lisäksi huomattava, että keksinnön puitteissa myös virtaussuunnassa F toinen putkielin 12 voi olla välimatkan päässä rcngaslevystä 10, kun taas ensimmäinen putkielin 12 puolestaan voi olla kiinni tai. lähes kiinni rengaslevyssä 10.

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

V

Claims (8)

1. Mittalaite paine-eron ja väliainevirtauksen tilavuusvirran mittaamiseksi virtauskanavassa (16), joka laite käsittää - renkaanmuotoisen, virtausvastuksena toimivan levyn (10), joka on sovitettu olennaisen koaksaalisesti virtauskanavaan (16) niin, että toisaalta levyn (10) sisäpuolelle jää aukko (A) ja toisaalta levyn (10) ulkokehän ja kanavan (16) sisäpinnan väliin jää rengasmainen aukko (B), - ainakin kaksi putkimaista elintä (12) tai sentapaista, jotka on sovitettu olennaisen koaksaalisesti levyn (10) kanssa tämän molemmin puolin ja joissa on useita aukkoja (13), kuten suhteellisen pienikokoisia reikiä tai lovia, levyn (10) molemmilla puolilla vallitsevan paineen toteamiseksi , ja - painetta mittaavat elimet, jotka on kytketty putkimaisiin elimiin (12) levyn (10) eri puolilla vallitsevien paineiden erotuksen mittaamiseksi, tunnettu siitä, että ainakin toinen putkielimistä (12) on tietyn välimatkan (e) päässä rengaslevystä (10), jolloin kukin tässä putkielimessä (12) oleva aukko (13) avautuu rengaslevyyn (10) päin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että molemmat putkielimet (12) ovat tietyn välimatkan (e) päässä rengaslevystä (10) (kuvio 3).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että molemmissa putkielimissä (12) olevat aukot (13) avautuvat rengaslevyyn (10) päin (kuvio 3).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että virtaussuunnassa (F) ensimmäinen putkielin (12) on tietyn välimatkan (e) päässä rengaslevystä (10), kun taas toinen putkielin (12) on likimain kiinni rengaslevyssä (10) (kuviot 4 ja 5).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että molemmissa putkielimissä (12) olevat aukot (13) avautuvat virtaussuuntaan (F) (kuvio 4).

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen mittlaite, tunnettu siitä, että virtaussuunnassa (F) ensimmäisen putkielimen (12) aukot (13) avautuvat virtaussuuntaan (F), kun taas toisen putkielimen (12) aukot (13) avautuvat virtaussuuntaan (F) nähden poikittaiseen suuntaan (kuvio 5).

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että välimatka (e) on alueella 30___150 % putkielimen (12) ulkoläpimitästä.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että välimatka (e) on suuruusluokkaa 50 % putkielimen (12) ulkoläpimitasta. 7 Patentkrav: 710 2 2