FI82551B

FI82551B - Flow and quantity meter for liquid substances

Info

Publication number: FI82551B
Application number: FI893800A
Authority: FI
Inventors: Pekka Waltari
Original assignee: Led Oy
Priority date: 1989-08-11
Filing date: 1989-08-11
Publication date: 1990-11-30
Also published as: FI893800A0; FI82551C

Abstract

The invention concerns a flow and quantity meter for liquid substances which comprises a duct 1 which is circular in cross-section which forms a ring which has an inlet 2 and an outlet 3 for liquid substances. The duct 1 contains four balls 4 which are held between ribs 6 by means of a magnetic field. The magnetic field is created by a magnet 5 placed eccentrically in relation to the ring formed by the duct 1 and controlled by pairs of ribs 6 attached to the magnet. The ribs 6 form parallel planes with the plane formed by the closed duct 1, with one above the duct 1 and one below the duct. When the balls 4 are subjected to forces, the system comprising the magnet 5, the pairs of ribs 6 and the balls 4 always rotates clockwise in the direction of the arrow 7, due to the fact that the lever 6' is longer than the lever 6. By arranging an apparatus which calculates the speed of rotation of the balls 4, the flow speed of the liquid substance is obtained. <IMAGE>

Description

8255182551

Juoksevan aineen virtaus- ja määrämittari - Flödes- och kvantitetsmätare för flytande ämnen.Flow meter and flow meter - Flödes- och kvantitetsmätare för flytande ämnen.

Keksinnön kohteena on juoksevan aineen virtaus- ja määrämit-tari, joka käsittää oleellisesti renkaanmuotoisen radan muodostavan, poikkileikkaukseltaan ympyränmuotoisen umpikana-van, jossa on juoksevan aineen tuloaukko ja poistoaukko, sekä kanavassa kiertävän, halkaisijaltaan kanavan pokkileik-kausta oleellisesti vastaavan kuulan. Tällainen virtaus- ja määrämittari soveltuu erityisen hyvin esimerkiksi auton polttoainemittariksi.The invention relates to a fluid flow and flow meter comprising a substantially circular cross-sectional channel of circular cross-section with a fluid inlet and an outlet and a channel cross-section of the channel circulating in diameter. Such a flow and flow meter is particularly well suited, for example, as a car fuel gauge.

Kuulaperiaatteella toimiva virtausnopeusmittari on sinänsä tunnettu. Esimerkiksi autoissa käytetään polttoaineen virtausnopeuden mittauksessa renkaanmuotoista, poikkileikkaukseltaan ympyränmuotoista kanavaa, jossa kuula kiertää vapaasti polttoainevirtauksen mukana. Polttoaine tuodaan ympyränmuotoiseen kanavaan suuttimella varustetusta tuloaukosta ja polttoaine poistuu kanavasta lähellä tuloaukkoa olevasta poistoaukosta tehtyään kierroksen ympyränmuotoisessa kanavassa. Suuttimesta tuleva polttoainesuihku pakottaa kuulan edellään liikkeelle ja pitää sen kiertävässä liikkeessä ympyränmuotoisessa kanavassa, jolloin kuulan tekemät kierrokset voidaan mitata esimerkiksi kanavassa olevan valoaukon ja siihen suunnatun valodiodin avulla.A ball flow meter is known per se. In cars, for example, a ring-shaped channel with a circular cross-section is used to measure the fuel flow rate, in which the ball rotates freely with the fuel flow. The fuel is introduced into the circular duct from the inlet with the nozzle and the fuel exits the duct from the outlet near the inlet after making a turn in the circular duct. The jet of fuel coming from the nozzle forces the ball forward and keeps it in a circular motion in a circular channel, whereby the turns made by the ball can be measured, for example, by means of a light aperture in the channel and a light emitting diode directed at it.

Ongelma tämäntyyppisessä laitteessa on laitteen epätarkkuus. Tämä ilmenee erityisesti auton käydessä alhaisilla kierroksilla, jolloin suuttimesta tuleva polttoainesuihku ei ole kovin voimakas ja osa polttoaineesta karkaa suoraan lyhintä tietä tuloaukon suuttimesta poistoaukkoon. Tällöin saadaan polttoaineen virtaukselle ja siitä lasketulle kulutukselle virheellinen arvo.The problem with this type of device is the inaccuracy of the device. This is especially evident when the car is running at low revs, where the fuel jet from the injector is not very strong and some of the fuel escapes directly the shortest path from the inlet nozzle to the outlet. This gives an incorrect value for the fuel flow and the consumption calculated from it.

Keksinnön mukaisen laitteen tarkoituksena on poistaa em. ongelma. Keksinnön mukaisessa laitteessa polttoaine tai muu juokseva aine ei voi karata em. tavalla vaan polttoaine kul- 2 82551 kee aina samaa reittiä ympyränmuotoisessa kanavassa tuloau-kosta poistoaukkoon.The purpose of the device according to the invention is to eliminate the above-mentioned problem. In the device according to the invention, the fuel or other fluid cannot escape in the above-mentioned manner, but the fuel always follows the same path in a circular channel from the inlet to the outlet.

Keksinnön mukaiselle virtausmittarille on tunnusomaista, että siinä on epäkeskisesti umpikanavan suhteen asennettu magneetti, jolloin magneetin toinen napa on suunnattu umpikanavan määrittelemän tason yläpuolelle ja toinen sen alapuolelle, ainakin kolme magneettiin kiinnitettyä sakarapari-a, jolloin kulloinkin yhden parin sakarat ulottuvat keskenään yhdensuuntaisesti umpikanavan määrittelemän tason kanssa samansuuntaisissa tasoissa, toinen umpikanavan yläpuolella, toinen sen alapuolella, magneetin keskipisteestä aina umpikanavan määrittelemän radan ulkopuolella olevaan kohtaan, ja että umpikanavassa on kutakin sakaraparia kohti yksi kuula, joka magneetin kehittämän ja sakaroiden suuntaaman magneettivuon vaikutuksesta pysytetään umpikanavassa sakaroiden välissä, jolloin magneetista, sakarapareista ja kuulista muodostuu yhtenä kokonaisuutena ainevirtauksen vaikutuksesta pyörivä rakenne.The flow meter according to the invention is characterized in that it has a magnet mounted eccentrically with respect to the closed channel, one pole of the magnet being directed above and below the plane defined by the closed channel, at least three pairs of claws attached to the magnet, the pairs of each pair extending parallel to each other in parallel planes, one above the closed channel, one below it, from the center of the magnet to a point outside the path defined by the closed channel, and that there is one ball for each pair of claws in the blind channel a rotating structure is formed as a whole due to the flow of matter.

Keksinnön muut tunnusmerkit on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa.Other features of the invention are set out in the appended claims.

Keksintöä selostetaan seuraavassa suoritusmuotoesimerkillä oheiseen piirustukseen viitaten, jossaThe invention will now be described by way of an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawing, in which

Kuv. 1 esittää keksinnön mukaista virtaus- ja määrämittaria kanavan muodostavan ympyrän tason suuntaisena leikkauksena ja kuv. 2 esittää vastaavaa poikkileikkausta.Fig. 1 shows a flow and flow meter according to the invention in a section parallel to the plane of the circle forming the channel; 2 shows a corresponding cross-section.

Kuviossa 1 on esitetty keksinnön mukainen virtausnopeusmit-tari, joka muodostuu: renkaan muodostavasta, poikkileikkaukseltaan ympyränmuotoisesta kanavasta 1, jossa on juoksevan aineen tuloaukko 2 ja poistoaukko 3. Ympyrän muotoiseen ka-Figure 1 shows a flow rate meter according to the invention, consisting of: a ring-forming channel 1 of circular cross-section with a fluid inlet 2 and an outlet 3. A circular channel

IIII

3 82551 navaan 1 on sijoitettu neljä, oleellisesti kanavan sisähal-kaisijan kokoista kuulaa 4, joita pysytetään neljän sakara-parin 6 välissä magneettikentän avulla. Magneettikenttä muodostetaan epäkeskisesti kanavan 1 renkaan muotoisen radan suhteen asennetulla magneetilla 5 ja ohjataan magneettiin 5 kiinnitetyillä, hyvän magneettisen johtokyvyn omaavilla sa~ karapareilla 6, jotka sijaitsevat yhdensuuntaisesti umpika-navan 1 muodostavan tason kanssa samansuuntaisissa tasoissa, toinen kanavan 1 yläpuolella ja toinen sen alapuolella.3 82551 hub 1 is provided with four balls 4, substantially the size of the inner diameter of the channel, which are held between four pairs of claws 6 by means of a magnetic field. The magnetic field is generated eccentrically with respect to the annular path of the channel 1 by a magnet 5 mounted and guided by a pair of pins 6 of good magnetic conductivity attached to the magnet 5, located parallel to the plane forming the closed channel 1, one above the channel 1 and the other below the channel 1.

Tällä järjestelyllä kuulat 4 joutuvat magneetin 5 pohjoisnavasta etelänavalle kulkevien, sakaraparien 6 ohjaamien magneettivuoviivojen kenttään. Magneettivuoviivat muodostavat tihentymän kuulien 4 kohdalla ja pyrkivät siten pitämään kuulia paikallaan sakaroiden 6 välissä. Kun kuulaan 4 kohdistuu juoksevan aineen toimesta sakaraan 6 nähden sivuttai-nen voima siirtyy tämä voima magneettisen sidoksen kautta kuulaa 4 vastaavaan sakaraan 6 ja edelleen kiertävänä momenttina sakaroiden 6 kiinnityspisteeseen magneetissa 5. Koska magneetti 5 on hyvin kevyesti laakeroitu laitteen runkoon tulee magneetista 5, sakaroista 6 ja kuulista 4 muodostuva järjestelmä pyörimään.With this arrangement, the balls 4 are subjected to a field of magnetic lines running from the north pole of the magnet 5 to the south pole, guided by pairs of claws 6. The magnetic lines form a condensation at the balls 4 and thus tend to hold the balls in place between the prongs 6. When a lateral force is applied to the ball 4 by the fluid relative to the mandrel 6, this force is transmitted to the mandrel 6 corresponding to the ball 4 via a magnetic bond and further as a torque to the attachment point of the mandrels 6 in the magnet 5. Since the magnet 5 is very lightly mounted on the device body and cause the resulting system 4 to rotate.

Epäkeskisyyden johdosta on vipuvarsi 6' pitempi kuin vipu-varsi 6, jolloin tuloaukosta 2 tuleva juoksevan aineen virtaus aina aiheuttaa suuremman vääntömomentin sakaroiden kiinnityspisteeseen vipuvarrella 6'. Tästä johtuen magneetin 5, sakaroiden 6 ja kuulien 4 muodostama systeemi tulee aina pyörimään kuviossa 1 myötäpäivään, nuolen 7 mukaisesti kun tuloaukosta 2 syötetään kanavaan 1 juoksevaa ainetta.Due to the eccentricity, the lever arm 6 'is longer than the lever arm 6, whereby the flow of fluid from the inlet 2 always causes a higher torque to the point of attachment of the prongs on the lever arm 6'. As a result, the magnet 5, the legs 6 and the system formed by the four balls will always rotate in a clockwise direction in Figure 1, arrow 7 in accordance with an inlet port 2 is supplied to one fluid passage.

Kun juoksevan aineen tuloaukko 2 ja poistoaukko 3 sijaitsevat edullisesti kanavan 1 muodostavaa tasoa vastaan kohtisuorassa, kanavan 1 muodostavan ympyrän keskipisteeseen asennetussa vaakatasossa ympyrän vastakkaisilla puolilla kulkee juokseva aine puoli ympyrän kaarta kanavassa 1 tulo- 4 82551 aukon 2 ja poistoaukon 3 välillä. Kun kanavan 1, tuloaukon 2, poistoaukon 3 ja näihin liittyvien putkien sisähalkaisija on sama on myös virtausnopeus näissä oleellisesti samansuuruinen ja juoksevan aineen massavirtaus Q (mVs) on helposti laskettavissa virtausnopeudesta, joka saadaan kuulien 4 kierrosnopeudesta. Kuulien 4 kierrosnopeus taas voidaan mitata esim. valosähköisesti sakaroiden pyörimisliikeestä tai muodostamalla kanavaan l valoaukko, johon valodiodi kohdistetaan. Eräs toinen mahdollisuus on mitata jossain kohtaa kanavaa 1 magneettikentän muutosta, joka aiheutuu siitä kun kuulat 4 sivuuttavat tämän kohdan.When the fluid inlet 2 and the outlet 3 are preferably perpendicular to the plane forming the channel 1, in the horizontal plane mounted on the center of the circle forming the channel 1, on the opposite sides of the circle, fluid flows in a circle arc in the channel 1 between the inlet 4 and the outlet 3. When the inner diameter of the channel 1, the inlet 2, the outlet 3 and the associated pipes is the same, the flow rate in these is also substantially the same and the fluid mass flow Q (mVs) can be easily calculated from the flow rate obtained from the rotational speed of the balls 4. On the other hand, the rotational speed of the balls 4 can be measured e.g. Another possibility is to measure at some point in the channel 1 the change in the magnetic field caused by the balls 4 ignoring this point.

Käytetty magneetti 5 voi olla joko kestomagneetti tai vaih-tovirtamagneetti, jossa ferromagneettisen kappaleen ympärille on muodostettu vaihtovirtakäämitys. Sakaroissa 6 tulee käyttää hyvän magneettisen johtokyvyn omaavaa materiaalia esim. ns. muuntajalevyä. Kuulat 4 ovat sopivimmin ainetta, jonka magneettinen kyllästysaste on korkea esim. meltorautaa.The magnet 5 used can be either a permanent magnet or an alternating current magnet in which an alternating current winding is formed around the ferromagnetic body. In the crotch 6, a material with good magnetic conductivity should be used, e.g. transformer sheet. The balls 4 are preferably a substance with a high degree of magnetic saturation, e.g. wrought iron.

Kolmen sakaraparin 6 käyttö (ei esitetty kuvioissa) voi myös tulla kysymykseen, mutta tällainen järjestely ei yleensä kuitenkaan ole aivan yhtä stabiili kuin neljästä sakarapa-rista 6 muodostuva järjestelmä. Kolmen sakaraparin 6 järjestelmässä kukin sakarapari 6 muodostaa edullisesti 120* kulman vierekkäisten sakaraparien kanssa. Käyttämällä kuutta sakaraparia 6 (ei esitetty kuvioissa) saadaan järjestelmään vielä lisästabiilisuutta.The use of three pairs of claws 6 (not shown in the figures) may also be considered, but such an arrangement is generally not quite as stable as a system consisting of four pairs of claws 6. In a system of three pairs of claws 6, each pair of claws 6 preferably forms an angle of 120 ° with adjacent pairs of claws. The use of six pairs of claws 6 (not shown in the figures) provides even more stability to the system.

IlIl

Claims

5,82551

A fluid flow and mass meter comprising a substantially circular cross-sectional channel (1) having a circular cross-section and a fluid inlet (2) and an outlet (3), and a substantially cross-sectional cross-section of the channel circulating in the channel (1). (4), characterized in that it further has a magnet (5) mounted eccentrically with respect to the closed channel (1), one pole of the magnet (5) being directed above the plane defined by the closed channel (1) and the other below it, at least three magnets (5) a pair of claws (6), the pairs (6) of each pair extending parallel to each other in a plane parallel to the plane defined by the closed channel (1), one above the closed channel (1), the other below it, from the center of the magnet (5) to the path defined by the closed channel (1) and that there is each pair of claws in the closed channel (1) one ball (4) per ia (6), which is maintained in the closed channel (1) between the prongs (6) by the magnetic flux generated by the magnet (5) and directed by the prongs (6), whereby the magnet (5), prong pairs (6) and spheres (4) ) forms a rotating structure as a whole under the influence of the flow of matter. Device according to Claim 1, characterized in that it has four pairs of claws (6) attached to the magnet (5) perpendicular to one another and thus also four balls.

Device according to Claim 1, characterized in that it has six pairs of claws (6) attached to the magnet (5) forming an angle of 60 ° with one another and thus also six balls.

Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that said inlet opening (2) and outlet opening (3) 6 82551 are located in a horizontal plane perpendicular to the plane forming the closed channel (1) on opposite sides of the circle.

Device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the magnet (5) is a permanent magnet.

Device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the magnet (5) is formed by a winding wound around a ferromagnetic body, to which an alternating current is applied to form a magnetic flux in the circuit.

Device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the claws (6) are preferably a ferromagnetic material with a good magnetic conductivity, e.g. transformer plate.

Device according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the balls (4) are a substance with a high degree of magnetic saturation, e.g. wrought iron. li 7 82551