FI74140B

FI74140B - FLOEDESMAETARE.

Info

Publication number: FI74140B
Application number: FI843037A
Authority: FI
Inventors: Vello Arvedovich Leito
Original assignee: Kharjuskoe Raionnoe Ob Kolkhoz
Priority date: 1984-08-01
Filing date: 1984-08-01
Publication date: 1987-08-31
Also published as: FI843037A; FI74140C; FI843037A0

Description

1 741401 74140

Virtausmittari Tämä keksintö liittyy mittaustekniikkaan ja tarkemmin sanottuna virtausmittareihin erilaisten nesteiden ja kaasujen virtausnopeuden mittaamista varten.This invention relates to measurement technology, and more particularly to flow meters for measuring the flow rates of various liquids and gases.

Tämän keksinnön mukainen virtausmittari soveltuu erittäin hyvin käytettäväksi polttoaineen virtausnopeuden mittaamiseen kaasutinmoottorilla varustetuissa moottoriajoneuvoissa.The flow meter of the present invention is very well suited for use in measuring fuel flow rates in motor vehicles equipped with a carburetor engine.

Keksinnön mukaista virtausmittaria voidaan käyttää myös muiden nesteiden ja kaasujen virtauksen mittaamiseen.The flow meter according to the invention can also be used to measure the flow of other liquids and gases.

Alalla tunnetaan laajalti pyöriviä virtausmittareita (käyräin-mittareita) ja kuulavirtausmittareita, joissa on pesä ja pesän sisään sijoitettu liikkuva elin eli roottori tai kuula, jonka mitattavan nesteen virtaus panee liikkeeseen. Asemanil-maisin on sovitettu rekisteröimään poikkisuuntaan asennetun elimen suorittamaa liikettä, jolloin ilmaisimen antosignaalis-ta saadaan nestevirtauksen nopeus.Rotating flow meters (curve meters) and ball flow meters with a housing and a movable member, i.e. a rotor or a ball placed inside the housing, driven by the flow of the liquid to be measured, are widely known in the art. The position detector is adapted to register the movement performed by the transversely mounted member, whereby the velocity of the liquid flow is obtained from the output signal of the detector.

Edellä selitettyjä virtausmittareita käytetään yleisesti polttoaineen kulutuksen mittaamiseen. Mutta pyörivät ja kuula-tyyppiset virtausmittarit toimivat vasta suhteellisen suurilla nestevirtauksilla. Tämä johtuu poikkisuuntaan sovitetun elimen inertiavoimista ja siitä, että se pääsee liukumaan mitattavan nestevirtauksen päällä.The flowmeters described above are commonly used to measure fuel consumption. But rotary and ball-type flowmeters only operate at relatively high fluid flows. This is due to the inertial forces of the transversely fitted member and the fact that it can slide over the fluid flow to be measured.

Kaikkialla maailmassa jatkuvasti kasvavan moottoriajoneuvokan-nan ja polttoainevarantojen niukkuuden vuoksi käy yhä tärkeämmäksi pystyä mittaamaan tarkemmin polttoaineen kulutusta laajalla alueella ja etenkin pienillä virtausnopeusarvojen alueilla.Due to the ever-growing fleet of motor vehicles and the scarcity of fuel resources around the world, it is becoming increasingly important to be able to more accurately measure fuel consumption over a wide area, and especially in low flow rate ranges.

Laajempi polttoaineen virtausnopeuden mittausalue tekee mahdolliseksi arvioida tarkemmin moottoriajoneuvon teknistä 2 74140 suorituskykyä, mikä puolestaan antaa mahdollisuuden ryhtyä ajoissa toimenpiteisiin epätavallisen suurta polttoaineen kulutusta aiheuttavien teknisten vikojen korjaamiseksi.The wider fuel flow measurement range makes it possible to assess more precisely the technical performance of the motor vehicle 2 74140, which in turn makes it possible to take timely action to correct technical defects that cause unusually high fuel consumption.

Aikaisemmin tunnetaan eräs kaasun virtauksen mittaamiseen tarkoitettu virtausmittari, joka käsittää putkijohdon kappaleen tai osan mitattavan nesteen virtauksen syöttöä varten. Syöt-töputkijohdon osan ja tuntoelimen väliin on sovitettu konvertteri, joka muuttaa kaasuvirtauksen hydrodynaamisen työnnön (eli paineen) mekaaniseksi voimaksi, joka vaikuttaa tuntoelimeen. Viimeksi mainittu on olennaisesti jokin polvivipu, jonka toinen varsi suorittaa mainitun mekaanisen voiman toimeenpanon, toisen varren ollessa kytketty sähkömagneettiseen käämiin. Tuntoelin on sovitettu toimimaan yhdessä sen aseman ilmaisimen kanssa, jonka ilmaisimen anto on kytketty vahvistimen ottoon, jonka antoon on kytketty sarjaan näyttölaite ja sähkömagneettinen käämi (vrt. esimerkiksi DE-patentti n:o 1 184 1 06) .A flow meter for measuring a gas flow is previously known, which comprises a piece or part of a pipeline for supplying the flow of liquid to be measured. A converter is arranged between the part of the supply line and the sensor, which converts the hydrodynamic thrust (i.e. the pressure) of the gas flow into a mechanical force acting on the sensor. The latter is essentially a knee lever, one arm of which performs the application of said mechanical force, the other arm being connected to an electromagnetic coil. The sensor is adapted to co-operate with a detector of a station whose output is connected to the input of an amplifier, to the output of which a display device and an electromagnetic coil are connected in series (cf., for example, DE patent No. 1,184,066).

Edellä mainittu virtausmittari on tarkoitettu kaasuvirtauksen mittaamiseen pysyvissä olosuhteissa. Koska tuntoelin, esimerkiksi polvivipu, on kytketty toisesta varrestaan sähkömagneettiseen käämiin ja toisesta varrestaan kaasuvirtauksen hydrodynaamisen paineen mekaaniseksi voimaksi muuttavaan konvertteriin, sen inertiamassa on suhteellisen suuri, mikä puolestaan vaikuttaa epäedullisesti virtausmittarin dynaamiseen tarkkuuteen. Sitäpaitsi puheena oleva virtausmittari on käytännöllisesti katsoen soveltumaton moottoriajoneuvon polttoaineen virtausnopeuden mittaamiseen, koska järjestelmää, joka käsittää polvivivun, sähkömagneettisen käämin ja nestevirtauksen hydrodynaamisen paineen mekaaniseksi voimaksi muuttavan konvertterin, ei saada käytännössä sellaiseen tasapainoon, että mitkään mekaaniset voimat, iskut, tärinä tai avaruussuunta eivät vaikuttaisi virtausmittariin.The above flowmeter is intended for measuring gas flow under constant conditions. Because a sensor, such as a knee lever, is connected on one end to an electromagnetic coil and on the other to a converter that converts the hydrodynamic pressure of the gas flow into a mechanical force, its inertial mass is relatively large, which in turn adversely affects the dynamic accuracy of the flowmeter. Moreover, the flowmeter in question is practically unsuitable for measuring the fuel flow rate of a motor vehicle, since a system comprising a knee lever, an electromagnetic coil and a hydrodynamic pressure transducer converting .

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada virtausmittari, jossa tuntoelin ja sähkömagneettinen käämi ovat sillä tavoin toteutetut ja siten toisiinsa nähden sovitetut, että virtausmitta- i 3 74140 n' on vähemmän herkkä mekaanisille vaikutuksille ja avaruussuun-nalle, ja jossa samanaikaisesti nesteen virtauksen mittausalue on laajempi, jolloin virtausmittari11 a voidaan mitata jopa erittäin pieniä nesteen virtausarvoja.The object of the invention is to provide a flowmeter in which the sensor and the electromagnetic coil are designed and so arranged relative to each other that the flowmeter is less sensitive to mechanical effects and the spatial direction, and at the same time the liquid flow measuring range is wider. a even very small fluid flow values can be measured.

Tähän tavoitteeseen päästään keksinnön mukaisella virtausmittarilla, joka käsittää putkijohdon osan, joka ohjaa mitattavan nes-tevirran kohti tuntoelementtiä, joka on asennettu akselille niin, että se voi kääntyä mitattavan nesteen suoran painevaikutuksen johdosta, edelleen ilmaisimen, joka reagoi tuntoelementin asentoon ja on järjestetty toimimaan yhdessä tuntoelementin kanssa, ilmaisimen annon ollessa kytketty vahvistimen ottoon, jolloin tämän vahvistimen antoon on kytketty sarjaan näyttölaite ja tuntoelimen kanssa vuorovaikutuksessa oleva sähkömagneettinen käämi, jolloin putkijohdon osa on suunnattu tuntoelementin yhtä reunaosaa päin ja sähkömagneettinen käämi on sijoitettu samankeskisesti mainitun putkijohdon osan päälle, jolloin ainakin se osa tuntoelementtiä, johon putkijohdon osa on suunnattu, on tehty ferromagneettisesta aineesta.This object is achieved by a flow meter according to the invention comprising a part of a pipeline which directs the flow of liquid to be measured towards a sensor mounted on the shaft so that it can turn due to the direct pressure effect of the liquid to be measured, a detector reacting to the output of the detector being connected to the input of an amplifier, the output of this amplifier being connected in series to a display device and an electromagnetic coil interacting with the sensor, the pipeline portion being directed towards one edge portion of the sensor element , to which part of the pipeline is directed, is made of a ferromagnetic material.

Jotta mainittu levy pääsee vapaasti liikkumaan, se on edullisesti asennettu sen tasoon sisältyvälle ja sen painopisteen kautta kulkevalle kääntöakseli11 e.In order for said plate to be able to move freely, it is preferably mounted on a pivot shaft 11e included in its plane and passing through its center of gravity.

Vaikka tällainen rakenteellinen järjestely on suhteellisen yksinkertainen, sillä saadaan tuntoelimen kannalta paras tasapainotila.Although such a structural arrangement is relatively simple, it provides the best equilibrium state for the sensor.

Levy voidaan sovittaa myös siten, että se pääsee liikkumaan tasonsa suunnassa.The plate can also be adapted to move in the direction of its plane.

Levyn tällaisella asennuksella voidaan jossakin määrin supistaa virtausmittarin kokonaismittoja.With such a mounting of the plate, the overall dimensions of the flow meter can be reduced to some extent.

Käytännöllistä on myös järjestää sähkömagneettinen käämi koak-siaalisesti edellä mainitun putkijohdon osan kanssa.It is also practical to arrange the electromagnetic coil coaxially with the above-mentioned part of the pipeline.

Tämän rakenteellisen seikan ansiosta osaltaan saadaan levyllä osumaan yksiin mitattavan nestevirtauksen dynaamisen paineen ja sähkömagneettisen induktion resultanttivoimien vaikutuspisteet. Tämän ansiosta taas levy voidaan tehdä mahdollisimman 4 741 40 ohueksi ja pienentää näin entisestään sen inertiamassaa.This structural factor contributes to the coincidence of the points of influence of the dynamic pressure and the electromagnetic induction resultant forces of the measured liquid flow on the plate. This, in turn, makes the plate as thin as 4,741 40 and thus further reduces its inertial mass.

Sähkömagneettisen induktion edistämiseksi putkijohdon osa, jolle sähkömagneettinen käämi on sovitettu, on edullista tehdä jostakin magneettisesta aineesta.In order to promote electromagnetic induction, it is preferable to make the part of the pipeline to which the electromagnetic coil is fitted made of a magnetic material.

Virtausmittarissa, johon kuuluu sen tasoon sisältyvälle ja sen painopisteen kautta kulkevalle kääntöakselille asennettu levy, tuntoelimen aseman ilmaisin on helppo järjestää tunnetun piirin mukaan, jossa on signaaligeneraattori ja kaksi eri-napaista tasasuuntaajaa, joiden otot on kytketty vertailukapa-sitansseihin ja annot summaimen ottoihin. Tällöin on rakenteellisesti edullista, että tuntoelin ja kiinteät levyt, jotka sijaitsevat lähellä tuntoelimen tasaista pintaa sen kääntö-akselin vastakkaisilla puolilla, muodostavat vertailtavat kapasitanssit .In a flowmeter comprising a plate mounted on its plane and mounted on a pivot axis passing through its center of gravity, the position sensor of the sensor is easily arranged according to a known circuit with a signal generator and two polar rectifiers whose inputs are connected to reference capacitances and the outputs to adder. In this case, it is structurally advantageous for the sensor and the fixed plates located close to the flat surface of the sensor on opposite sides of its pivot axis to form comparable capacitances.

Lisäksi tällaisella rakenteellisella järjestelyllä aseman ilmaisimelle saadaan hyvä lineaarisuus, koska levyn liikkuessa vertailtavat kapasitanssit vaihtelevat herkästi samalla tavoin, mutta vastakkaisiin suuntiin, jolloin näiden kapasitanssien ei-lineaariset vaihtelut ovat toisiinsa nähden tasapainossa.In addition, such a structural arrangement provides good linearity for the position detector, because as the plate moves, the capacitances to be compared vary sensitively in the same way, but in opposite directions, whereby the nonlinear variations of these capacitances are balanced with respect to each other.

On suositeltavaa, että summaimen toista haaraa voidaan säätää suhteessa sähkömagneettisessa käämissä kulkevaan virtaan.It is recommended that the second branch of the adder be adjustable relative to the current flowing in the electromagnetic coil.

Tällaisella rakenteellisella järjestelyllä saadaan virtausnopeuden mittauksen dynaamista aluetta edelleen laajennetuksi pienempiin virtausarvoihin päin.With such a structural arrangement, the dynamic range of the flow rate measurement can be further expanded towards smaller flow values.

Tämän keksinnön mukaisen rakenteen omaava virtausmittari on rakenteellisesti yksinkertainen ja suhteellisen vähän herkkä mekaanisille vaikutuksille, jolloin sitä voidaan käyttää polttoaineen virtausnopeuden mittaamiseen kaasutinmoottoreilla varustetuissa ajoneuvoissa. Lisäksi tässä ehdotetulla virtaus-mittarilla voidaan mitata polttoaineen kulutusta suhteellisen 5 74140 laajalla alueella.The flowmeter having the structure of the present invention is structurally simple and relatively insensitive to mechanical effects, so that it can be used to measure the flow rate of fuel in vehicles equipped with carburetor engines. In addition, the flow meter proposed here can measure fuel consumption over a relatively wide range of 5,74140.

Seuraavaesa on yksityiskohtainen selitys eräistä tämän keksinnön erityissuoritusmuodoista ja siinä viitataan liitteenä oleviin piirustuksiin, joissa:The following is a detailed description of some specific embodiments of the present invention, with reference to the accompanying drawings, in which:

Kuvio 1 on kaavamainen kuva keksinnön mukaisesta virtausmittarista; kuvio 2 esittää tuntoelintä asennettuna siten, että se pääsee liikkumaan tasonsa suunnassa; ja kuvio 3 on kaavamainen kuva keksinnön mukaisesta virtausmittarista, jossa tuntoelimen aseman ilmaisin pystyy säätämään tuntoelimen tasapainoa suorassa suhteessa sähkömagneettisessa käämissä kulkevaan virtaan.Figure 1 is a schematic view of a flow meter according to the invention; Fig. 2 shows the sensor mounted so as to be able to move in the direction of its plane; and Fig. 3 is a schematic view of a flow meter according to the invention, in which the sensor position detector is able to adjust the balance of the sensor in direct proportion to the current flowing in the electromagnetic coil.

Keksinnön mukainen virtausmittari käsittää kotelon 1 (kuvio 1), jossa on putkijohdon osa 2 mitattavan polttoainevirran päästämiseksi sisään ja putkijohdon osa 3 polttoainevirran poistamiseksi kotelosta 1. Putkijohdon osassa 2 on poistoauk-kona vakioalainen päästöaukko 4. Kotelossa 1 on tuntoelin 5, joka on toteutettu levynä, johon seuraavassa viitataan samalla viitenumerolla 5. Levy 5 on tässä erityistapauksessa tehty jostakin magneettisesta aineesta.The flow meter according to the invention comprises a housing 1 (Fig. 1) with a pipeline part 2 for introducing a measurable fuel flow and a pipeline part 3 for removing a fuel flow from the housing 1. The pipeline part 2 has an outlet-Kona standard discharge opening 4. , hereinafter referred to by the same reference numeral 5. In this particular case, the plate 5 is made of a magnetic material.

Mahdollista on myös se, että ainakin osa levystä 5 on tehty jostakin magneettisesta aineesta.It is also possible that at least part of the plate 5 is made of some magnetic material.

Levy 5 on asennettu kääntyväksi kotelossa 1 olevan kääntöakse-lin 6 ympäri. Kääntöakseli 6 on sovitettu samaan tasoon levyn 5 kanssa ja se kulkee sen painopisteen kautta.The plate 5 is mounted to pivot about a pivot shaft 6 in a housing 1. The pivot shaft 6 is aligned with the plate 5 and passes through its center of gravity.

Levy 7 (kuvio 2) voidaan myös sovittaa koteloon liikkuvaksi tasonsa suunnassa ohjaimilla 8.The plate 7 (Fig. 2) can also be adapted to move in the housing in the direction of its plane by guides 8.

Levy 5 (kuvio 1 ) on sovitettu toimimaan yhdessä sen aseman ilmaisimen 9 kanssa, jonka anto on kytketty sähköisesti vahvistimen 10 ottoon. Vahvistimen 10 antoon on kytketty sar- 6 741 40 jaan näyttölaite 11 ja sähkömagneettinen käämi 12. Mainittu käämi on asennettu putkijohdon osalle 2 samanakselisesti sen kanssa. Putkijohdon osa 2 on tehty jostakin magneettisesta aineesta ja se toimii sähkömagneettisen käämin 12 sydämenä.The plate 5 (Fig. 1) is adapted to co-operate with the station detector 9, the output of which is electrically connected to the input of the amplifier 10. A display device 11 and an electromagnetic coil 12 are connected in series to the output of the amplifier 10. Said coil is mounted on the part 2 of the pipeline coaxially with it. Part 2 of the pipeline is made of some magnetic material and acts as the core of the electromagnetic coil 12.

Sähkömagneettisen käämin 12 tällaisella sovituksella saadaan levyllä 5 osumaan yksiin mitattavan nestevirtauksen dynaamisen paineen ja sähkömagneettisen induktion resultanttivoimien vaikutuspisteet. Resultanttivoimien vaikutuspisteiden tällaisella järjestelyllä levyyn 5 ei kohdistu minkäänlaista taivu-tusmomenttia, jolloin se voi olla mahdollisimman ohut; lisäksi levyn 5 inertiamassa on hyvin pieni.Such an arrangement of the electromagnetic coil 12 causes the points of action of the dynamic pressure of the liquid flow to be measured and the resultant forces of the electromagnetic induction to coincide on the plate 5. With such an arrangement of the points of action of the resultant forces, the plate 5 is not subjected to any bending moment, so that it can be as thin as possible; in addition, the inertial mass of the plate 5 is very small.

Sähkömagneettinen käämi 12 voidaan myös asentaa putkijohdon osalle ei-samanakselisesti sen kanssa.The electromagnetic coil 12 may also be mounted on a portion of the pipeline non-coaxially therewith.

Levy 5 on yhteistoiminnassa sen aseman ilmaisimen 9 kanssa vertailtavien kapasitanssien 13 ja 14 kautta, jotka määritetään levyjen 5 ja levyjen 15, 16 väliltä, jotka sijaitsevat levyn 5 tasaisen pinnan lähellä sen kääntöakselin 6 molemmin puolin. Levyt 15 ja 16 ovat kiinni kotelon 1 ulkopinnassa ja ne on tehty jostakin virtaa johtavasta aineesta.The plate 5 cooperates with its position detector 9 via comparable capacitances 13 and 14 defined between the plates 5 and the plates 15, 16 located near the flat surface of the plate 5 on both sides of its pivot axis 6. The plates 15 and 16 are attached to the outer surface of the housing 1 and are made of some conductive material.

Levyjen 15 ja 16 tällainen järjestely estää kaikkinaisen säh-kökosketuksen mittauspiirin ja mitattavan nesteen välillä, jolloin vältytään palovaaralta.Such an arrangement of the plates 15 and 16 prevents any electrical contact between the measuring circuit and the liquid to be measured, thus avoiding the risk of fire.

Levyn 5 aseman ilmaisin 9 käsittää signaaligeneraattorin 17, kaksi erinapaista tasasuuntaajaa 18, 19 ja summaimen 20. Ge neraattori 17 on kytketty annollaan levyyn 5 levyn 5 ja levyn 22, joka on tehty jostakin sähköä johtavasta aineesta ja kiinnitetty pysyvästi koteloon 1, välisellä kapasitanssilla 21. Erinapaisten tasasuuntaajien 18 ja 19 otot on kytketty vastaavasti levyihin 15 ja 16 ja niiden annot on kytketty summaimen 20 ottoihin.The position detector 9 of the plate 5 comprises a signal generator 17, two non-polar rectifiers 18, 19 and an adder 20. The generator 17 is connected to the plate 5 by a capacitance 21 between the plate 5 and a plate 22 made of an electrically conductive material and permanently fixed to the housing 1. The inputs of the different rectifiers 18 and 19 are connected to the plates 15 and 16, respectively, and their outputs are connected to the inputs of the adder 20.

Generaattori 17, erinapaiset tasasuuntaajat 18, ja 19, sum- h 74140 7 main 20 ja vahvistin 10 voivat pohjautua mihin tahansa aikaisemmin tunnettuun tarkoitukseen sopivaan piiriin.The generator 17, the non-polar rectifiers 18, and 19, the sum 74140 7 main 20 and the amplifier 10 may be based on any circuit suitable for the previously known purpose.

Jotta virtauksen mittausaluetta saadaan vieläkin laajennetuksi, summaimen 20 (kuvio 3) haara 23 on säädettävissä suhteessa sähkömagneettisessa käämissä 12 kulkevaan virtaan. Summaimen 20 haara 23 on säädettävissä elementin 24 ansiosta, joka on kytketty sarjaan haaran 23 kanssa ja jossa on sisäisesti ohjattu resistanssi. Elementtinä 24, jossa on sisäisesti ohjattu resistanssi, voi olla mikä tahansa aikaisemmin tunnettu tarkoitukseen sopiva komponentti. Sähkömagneettisessa käämissä 12 kulkevaa virtaa vastaavan signaalin aikaansaamiseksi laitteessa on jännitteen anto 25, jona toimii vastus 26, joka on kytketty sarjaan sähkömagneettisen käämin 12 kanssa. Anto 25 on kytketty sisäisesti ohjatun resistanssin sisältävän elementin 24 ohjausottoon. Tässä selitettävässä esimerkinomaisessa erityissuoritusmuodossa elementin 24 sisäisen resistanssin ja annon 25 jännitteen välinen suhde on kääntäen verrannollinen eli jännitteen kasvaessa annossa 25 elementin 24 sisäinen resistanssi heikkenee. Kun summaimen 20 haara 27 on tehty säädettäväksi, edellä mainitun suhteen tulee olla päinvastainen.In order to further expand the flow measuring range, the branch 23 of the adder 20 (Fig. 3) is adjustable with respect to the current flowing in the electromagnetic coil 12. The branch 23 of the adder 20 is adjustable by means of an element 24 connected in series with the branch 23 and having an internally controlled resistance. The element 24 with the internally controlled resistance can be any previously known suitable component. In order to provide a signal corresponding to the current flowing in the electromagnetic coil 12, the device has a voltage output 25 operated by a resistor 26 connected in series with the electromagnetic coil 12. The output 25 is connected to the control input of the internally controlled resistance element 24. In the specific exemplary embodiment to be described here, the relationship between the internal resistance of the element 24 and the voltage of the output 25 is inversely proportional, i.e. as the voltage increases in the output 25, the internal resistance of the element 24 decreases. When the branch 27 of the adder 20 is made adjustable, the above-mentioned ratio must be reversed.

Elementti 24 on edullista tehdä sellaiseksi, että sen sisäinen resistanssi saavuttaa minimiarvonsa, kun jännite annossa 25 vastaa sellaista virtausnopeutta, jonka arvo on alempien nestevirtausarvojen alueen päässä.It is preferred to make the element 24 such that its internal resistance reaches its minimum value when the voltage at the output 25 corresponds to a flow rate at a value at the end of the range of lower liquid flow values.

Tällä tavoin saadaan virtausmittarin mittaustarkkuus pysymään mahdollisimman hyvänä laajalla mitattavien keski- ja maksimi-virtausnopeuksien alueella.In this way, the measurement accuracy of the flow meter is kept as good as possible over a wide range of average and maximum flow rates to be measured.

Keksinnön mukainen virtausmittari toimii seuraavasti.The flow meter according to the invention operates as follows.

Mitattava nestevirtaus, joka tulee putkijohdon osan 2 vakio-alaisesta aukosta 4 virtausmittarin koteloon 1, aiheuttaa dynaamisen paineen levyyn 5 saaden sen siten pois tasapainosta.The measured liquid flow coming from the constant opening 4 of the pipeline part 2 into the flow meter housing 1 causes a dynamic pressure on the plate 5, thus getting it out of balance.

74140 8 Tämä vuorostaan muuttaa kapasitanssien 13 ja 14 välistä suhdetta ja siten generaattorin 17 kehittämän signaalin jakautumista tasasuuntaajien 18 ja 19 kesken, jolloin summaimen 20 antoon tulee erotussignaali. Vahvistin 10 vahvistaa tämän singaalin ja se vaikuttaa näyttölaitteen 11 kautta sähkömagneettiseen käämiin 12. Sähkömagneettisen käämin ja putkijohdon osan 2 aikaansaama sähkömagneetin (solenoidin) magnetomotorinen voima on ohjattu palauttamaan levyn 5 tasapainoon. Mitä suurempi virtausnopeus on, sitä suurempi on mitattavan nestevirtauksen dynaaminen paine ja sitä laajempi levyn 5 poikkeama tasapainotilasta? siten indikaattorin 11 (kalibroitu virtausnopeusyksikköinä) lukema vahvistimen 10 antovirta kasvaa samoin.74140 8 This in turn changes the relationship between the capacitances 13 and 14 and thus the distribution of the signal generated by the generator 17 between the rectifiers 18 and 19, whereby a difference signal is applied to the output of the adder 20. The amplifier 10 amplifies this signal and acts on the electromagnetic coil 12 via the display device 11. The magnetomotive force of the electromagnet (solenoid) provided by the electromagnetic coil and the pipeline part 2 is directed to restore the balance of the plate 5. The higher the flow rate, the higher the dynamic pressure of the liquid flow to be measured and the wider the deviation of the plate 5 from the equilibrium state? thus, the output current of the amplifier 10 read by the indicator 11 (calibrated in units of flow rate) increases as well.

Koska levyn 5 inertiamassa on vain vähäinen ja se ottaa vastaan mitattavan nestevirtauksen dynaamisen paineen suoraan pinta-alallaan, virtausmittarin dynaaminen mittausalue laajenee pienempiä virtausarvoja kohti ja se reagoi erittäin herkästi mitättömän pieniin virtauksen muutoksiin.Since the inertial mass of the plate 5 is only small and it receives the dynamic pressure of the liquid flow to be measured directly on its surface area, the dynamic measuring range of the flow meter expands towards smaller flow values and reacts very sensitively to negligible small flow changes.

Sekä levyn 5 pieni inertiamassa ja sen hyvä tasapainotila tekevät virtausmittarista suhteellisen vähän herkän mekaanisille vaikutuksille ja avaruussuunnalle.Both the low inertial mass of the plate 5 and its good equilibrium state make the flowmeter relatively less sensitive to mechanical effects and spatial direction.

Koska levyn 5 mitattavaan nestevirtaan upotetun tasaisen pinnan pinta-ala on suhteellisen suuri, levy 5 toimii samalla vaimentimena, joka tekee virtausmittarin vieläkin vähemmän alttiiksi mekaanisille vaikutuksille ja tasoittaa sykäyksittäisiä virtausarvojen vaihteluita.Since the surface area of the flat surface embedded in the measured liquid flow of the plate 5 is relatively large, the plate 5 at the same time acts as a damper, which makes the flow meter even less susceptible to mechanical effects and smooths out pulsating variations in flow values.

Koska ajanmukainen elektroniikka antaa mahdollisuuden valita vahvistimen 10 vahvistuskertoimen hyvin korkeaksi, levyn 5 liike tässä ehdotetussa virtausmittarissa on erittäin vähäinen (tässä erityissuoritusmuodossa liike on niinkin lyhyt kuin 0,5 mm koko dynaamisella mittausalueella). Tämä sulkee pois käytännöllisesti katsoen kaikki mitattavan nesteen hydrodynaamisen vastuksen vaikutukset mittaustulokseen.Since modern electronics make it possible to select the gain of the amplifier 10 very high, the movement of the plate 5 in this proposed flowmeter is very small (in this particular embodiment the movement is as short as 0.5 mm over the entire dynamic measuring range). This excludes practically all the effects of the hydrodynamic resistance of the liquid to be measured on the measurement result.

9 741409 74140

Sen ansiosta, että levyn 5 siirtyessä vertailtavat kapasitanssit 13 ja 14 muuttuvat samalla tavoin, mutta vastakkaisiin suuntiin, levyn 5 aseman ilmaisimen 9 ja siten koko virtausmittarin lineaarisuus on hyvä.Due to the fact that as the plate 5 moves, the capacitances 13 and 14 to be compared change in the same way, but in opposite directions, the linearity of the position indicator 9 of the plate 5 and thus of the entire flow meter is good.

Virtausmittari, jossa summaimen 20 toinen haara 23 on säädettävä suhteessa sähkömagneettisessa käämissä 12 kulkevaan virtaan, toimii seuraavasti.The flow meter in which the second branch 23 of the adder 20 is to be adjusted in relation to the current flowing in the electromagnetic coil 12 operates as follows.

Mitattavan nestevirtauksen dynaamisen paineen ottaa vastaan, samoin kuin virtausmittarin edellä selitetyssä suoritusmuodossa, levy 5, jonka liikkeen rekisteröi levyn aseman ilmaisin 9. Levyn 5 aseman ilmaisimen 9 antosignaalin vahvistaa vahvistin 10 ja se siirtyy näyttölaitteen 11 kautta sähkömagneettiseen käämiin 12. Käämin 12 magnetomotorinen voima on ohjattu palauttamaan levyn 5 tasapainoon.The dynamic pressure of the liquid flow to be measured is received, as in the above-described embodiment of the flow meter, by a plate 5 whose movement is detected by the plate position detector 9. The output signal of the plate 5 position detector 9 is amplified by the amplifier 10 and transmitted to the electromagnetic coil 12 by the magnet 11. to restore disk 5 to balance.

Levyn 5 tasapainotila edellyttää sellaista asentoa, jossa levy on, kun virtausnopeus on nolla ja jännite summaimen 20 annossa on nolla, mikä tilanne saattaa esiintyä vain silloin, kun summaimen haaroissa 23 ja 27 kulkevat virrat ovat voimakkuudeltaan yhtä suuret, mikä puolestaan on mahdollista vain silloin, kun kapasitanssin 13 ja summaimen 20 haaran 27 muodostaman piirin kompleksi-impedanssi on yhtä suuri kuin kapasitanssin 14 ja summaimen 20 haaran 23 muodostaman piirin kompleksi-impedanssi. Edellä olevasta seuraa, että jotta summaimen 20 annossa saataisiin pysymään nollajännite reaktiona muutokseen summaimen 20 haarojen 23 ja 27 sisäisten resistans-siarvojen suhteessa, vertailukapasitanssien 13 ja 14 suhteenkin pitäisi muuttua, mikä käytännössä vastaa levyn 5 muuttunutta asemaa tasapainotilassa.The equilibrium state of the plate 5 requires a position where the plate is when the flow rate is zero and the voltage at the output of the adder 20 is zero, which situation can only occur when the currents in the adder branches 23 and 27 are equal, which is only possible when the complex impedance of the circuit formed by the capacitance 13 and the branch 27 of the adder 20 is equal to the complex impedance of the circuit formed by the capacitance 14 and the branch 23 of the adder 20. It follows from the above that in order to keep the zero voltage at the output of the adder 20 in response to the change in the internal resistance values of the branches 23 and 27 of the adder 20, the reference capacitances 13 and 14 should also change, which practically corresponds to the changed position of the plate 5 in equilibrium.

Edellä mainittua seikkaa on käytetty hyväksi seuraavassa selitettävässä virtausmittarin suoritusmuodossa.The above has been exploited in the following flowmeter embodiment to be explained.

Ehdotetun virtausmittarin toimintaperiaatteen mukaan virtausnopeuden ollessa nolla sähkömagneettisessa käämissä 12 ei 10 74140 kulje virtaa eikä jännitettä ole myöskään annossa 25. Sisäisesti ohjatun resistanssin sisältävän elementin 24 sisäinen resistanssi on maksimiarvossaan. Tällöin jotta summaimen 20 antoon saataisiin nollajännite, kapasitanssin 14 tulisi senkin olla maksimiarvossaan. Tämä merkitsee sitä, että virtausnopeuden ollessa nolla levyn 5 asema tasapainotilassa on mahdollisimman lähellä putkijohdon osan 2 päästöaukkoa 4.According to the proposed principle of operation of the flow meter, when the flow rate in the electromagnetic winding 12 is zero, no current is flowing and no voltage is present in the output 25. The internal resistance of the internally controlled resistance element 24 is at its maximum value. In this case, in order to obtain a zero voltage for the output of the adder 20, the capacitance 14 should also be at its maximum value. This means that when the flow rate is zero, the position of the plate 5 in the equilibrium state is as close as possible to the outlet 4 of the pipeline part 2.

Edelleen kun virtausta esiintyy, sähkömagneettisessa käämissä 12 alkaa kulkea virta ja annossa 25 on nesteen virtausta vastaava jännite. Samanaikaisesti annon 25 jännitteen ohjaaman elementin 24 sisäinen resistanssi pienenee. Kuten edellä tämä vastaa levyn 5 vetäytymistä poispäin putkijohdon osan 2 päästöaukosta 4.Further, when flow occurs, current begins to flow in the electromagnetic coil 12 and the output 25 has a voltage corresponding to the flow of liquid. At the same time, the internal resistance of the voltage controlled element 24 of the output 25 decreases. As above, this corresponds to the withdrawal of the plate 5 away from the outlet 4 of the pipeline part 2.

Siten jokainen mitattavan nestevirtauksen nimellisarvo vastaa levyn 5 siirtymistä kahden komponentin vaikutuksesta, nimittäin mitattavan nestevirtauksen dynaamisen paineen vaikutuksesta ja elementin 24 sisäisen resistanssin jänniteohjauksen vaikutuksesta annossa 25.Thus, each nominal value of the liquid flow to be measured corresponds to the displacement of the plate 5 by two components, namely by the dynamic pressure of the liquid flow to be measured and by the voltage control of the internal resistance of the element 24 in the output 25.

Heti kun mitattavan nestevirtauksen nopeus on saavuttanut ennalta asetetun arvon, joka vastaa pienimpien mitattavien virtausnopeusarvojen alueen pääterajaa, elementin 24 sisäinen resistanssi saavuttaa minimiarvonsa; virtausmittari toimii jäljellä olevalla mitattavissa olevien virtausnopeuksien alueella, kuten sen edellä kuvatun suoritusmuodon yhteydessä selitettiin.As soon as the velocity of the measured liquid flow has reached a preset value corresponding to the end limit of the range of the smallest measurable flow velocity values, the internal resistance of the element 24 reaches its minimum value; the flow meter operates in the remaining range of measurable flow rates, as explained in connection with its embodiment described above.

Summaimen 20 edellä selitetty suoritusmuoto ja summaimen 20 haaran 23 sisäisen resistanssin ohjaustapa auttavat osaltaan laajentamaan entisestään dynaamista mittausaluetta pienempiin virtausnopeusarvoihin päin. Tämä on mahdollista siitä syystä, että levyn 5 tasapainotilan putkijohdon osan 2 päästöaukkoa 4 lähentyvä asema pienentää kovasti mitattavan nestevirtauksen päästöaukon 4 ja levyn 5 välisessä tilassa tapahtuvan vaimennuksen vaikutusta mittaustulokseen.The embodiment of the adder 20 described above and the method of controlling the internal resistance of the branch 23 of the adder 20 help to further expand the dynamic measuring range towards lower flow rate values. This is possible because the position of the equilibrium state of the plate 5 approaching the outlet 4 of the pipeline part 2 reduces the effect of the damping of the liquid flow to be measured in the space between the outlet 4 and the plate 5.

I: 11 74140I: 11 74140

Eräs tärkeä polttoaineen virtausmittareille asetettava vaatimus on, että ne eivät saa aiheuttaa huomattavaa dynaamista vastusta mitattavalle polttoainevirtaukselle. Virtausmittarin edellä selitetyssä suoritusmuodossa mainittu vaatimus on täytetty siten, että vaadittu välimatka levyn 5 ja päästöau-kon 4 välillä mitattujen keski- ja maksimivirtausnopeusarvo-jen alueella on aikaansaatu elementin 24 sisäisen resistanssin ohjauksella, kun taas minimivirtausnopeusarvojen alueella kaikkinainen havaittava dynaaminen vastus on fysikaalisesti mahdotonta mitattavan nesteen alhaisen virtausnopeuden vuoksi.An important requirement for fuel flow meters is that they must not cause significant dynamic resistance to the fuel flow being measured. In the above-described embodiment of the flowmeter, said requirement is met such that the required distance between the plate 5 and the outlet 4 in the measured average and maximum flow rate values is provided by controlling the internal resistance of the element 24, while in the range of minimum flow rate values due to the low flow rate.

Virtausmittarin edellä selitetyssä suoritusmuodossa on välimatka pitempi levyn 5 mahdollisten ääriasentojen välillä, jotka vastaavat yhtäältä nollavirtausnopeutta ja toisaalta suurinta mahdollista mitattavissa olevaa virtausnopeutta. Toisin sanoen levyn 5 siirtymisalue on suurempi.In the embodiment of the flow meter described above, the distance is longer between the possible extreme positions of the plate 5, which on the one hand correspond to the zero flow rate and on the other hand to the maximum possible measurable flow rate. In other words, the transition area of the plate 5 is larger.

Levyn 5 suurempi siirtymisalue voidaan saada aikaan muutamilla vaihtoehtoisilla tavoilla, esimerkiksi vahvistimen 10 pienemmällä vahvistuskertoimella. Tämä kuitenkin vaikuttaa epäsuotuisasti virtausmittarin dynaamiseen mittaustarkkuuteen koko virtausnopeuden mittausalueella. Tämä selittyy sillä, että kaikkinainen laajennus levyn 5 siirtymisalueessa edistää mitattavan nesteen siihen upotetun levyn 5 liikkeisiin kohdistuvan dynaamisen vastuksen vaikutusta mittaustulokseen.The larger transition area of the plate 5 can be achieved in a few alternative ways, for example by a lower gain of the amplifier 10. However, this adversely affects the dynamic measurement accuracy of the flowmeter over the entire flow rate measurement range. This is explained by the fact that any expansion in the transition region of the plate 5 contributes to the effect of the dynamic resistance of the liquid to be measured on the movements of the plate 5 embedded in it to the measurement result.

Keksinnön mukaisen virtausmittarin edellä selitetyn suoritusmuodon tärkein etu on se, että kun dynaaminen mittausalue on laajentunut alempiin virtausnopeusarvoihin päin, mittarissa säilyy maksimaalinen mittaustarkkuus laajalla mittauskelpois-ten keski- ja maksimivirtausnopeusarvojen alueella.The main advantage of the above-described embodiment of the flow meter according to the invention is that when the dynamic measuring range is extended towards lower flow rate values, the meter maintains maximum measurement accuracy over a wide range of measurable average and maximum flow rate values.

Claims

A flow meter comprising a pipeline section (2) intended to direct the fluid stream whose flow is to be measured against a sensing element (5) mounted on an axis (6) so that it can oscillate under direct pressure action by it. liquid to be measured, another sensor (9), which responds to the position of the sensing element (5) and is arranged to cooperate with the sensing element (5), the output of the sensor coupled to an input of an amplifier (10), wherein the output of this amplifier is connected in series with an indicating device (11) and an electromagnetic coil (12) cooperating with the sensing element (5), characterized in that the pipe section (2) is directed to an edge region of the sensing element (5). ) and that the electromagnet coil (12) is located concentrically p1 of said pipeline section, at least the region of the sensing element (5) to which the pipeline section is directed is made of a magnetic material.

Flow meter according to claim 1, characterized in that an axis (6) is placed in a pane of the sensing element (5) and passes through its center of gravity.

Flow meter according to claims 1 and 2, characterized in that the electromagnetic coil (12) supporting section (2) of the pipeline is made of a ferromagnetic material.

Flow meter according to any of the preceding claims, wherein position sensor (9) for the sensing element comprises a signal generator (17), the output of which is through capacitances