FI88207B

FI88207B - Volumetric flow meter and/or regulator for flowing medium

Info

Publication number: FI88207B
Application number: FI914158A
Authority: FI
Inventors: Olli Kytoelae
Original assignee: Kytoelae Instrumenttitehdas
Priority date: 1991-09-03
Filing date: 1991-09-03
Publication date: 1992-12-31
Also published as: FI88207C; FI914158A0

Abstract

A volumetric flow meter and/or regulator for a flowing medium. The apparatus comprises a cylindrical sector- shaped measuring duct 1, a vane drum 3 provided with a vane 14, the vane drum rotating in the measuring duct, and an element 5, which produces a counter-force that acts on the vane drum. The position of the vane 14 in the vane drum 3 gives the quantity of the volumetric flow of the medium flowing through the apparatus. The metering and/or regulating range of the meter can be determined through adjustment of the width of the axial measuring intersection 12 in relation to the outlet side of the flow in the measuring duct, said intersection emerging radially from the measuring duct, this adjustment being carried out by means of an adjusting part 6 sliding axially in the measuring duct. The movement of the vane 14 of the vane drum 3 is coupled, either directly or by way of a gear, to a part 10 in the meter or the regulator that adjusts the opening of the valve 7 in such a way that the flow- regulating action occurs automatically. <IMAGE>

Description

! 88207! 88207

Tilavuusvirtausmittari ia/tai säädin virtaavaa väliainetta vartenVolume flow meter and / or regulator for the flowing medium

Keksintö koskee tilavuusvirtausmittaria ja/tai säädintä virtaavaa väliainetta varten, jossa laitteessa on 5 - oleellisesti sylinterin tai sylinterisektorin muotoinen mittauskanava - virtauksen vaikutuksesta mittauskanavassa kanavan pituusakselin suhteen kiertyvä, siivellä varustettu siipirum-pu, ja 10 - siipirumpuun vaikuttavan vastavoiman aikaansaava elin, jolloin siipirummun siiven asento osoittaa laitteen läpi virtaavan väliaineen tilavuusvirtauksen määrän.The invention relates to a volumetric flow meter and / or a regulator for a flowing medium, the device having 5 - a substantially cylindrical or cylindrical sector measuring channel - indicates the volume flow rate of the medium flowing through the device.

Tällaisessa mittarissa mittauskanavaan sijoitettu akselin ympäri kiertyvä vastavoimalla kuormitettu siipirumpu määrit-15 tää kiertyessään yhdessä vastavoiman ja virtaavan väliaineen mittausraossa aiheuttaman painehäviön kanssa virtaavan väliaineen tilavuusvirtauksen.In such a meter, a counter-loaded impeller rotating about an axis placed in the measuring channel determines the volume flow of the flowing medium together with the counter-force and the pressure drop caused by the flowing medium in the measuring gap.

Mittareita, joissa siipirummun kiertyvä siipi osoittaa virtauksen määrän, on kuvattu patenttijulkaisuissa DE 20 846 800, DE 3 106 523, EP 203 331, US 4 366 719 ja USMeters in which the rotating vane of the vane drum indicates the amount of flow are described in DE 20 846 800, DE 3 106 523, EP 203 331, US 4 366 719 and US 4 366 719.

4 043 188. Siipirummun kiertymistä vastustaa siihen liitetty vastajousi esim. julkaisun DE 846 800 rakenteessa.4,043,188. The rotation of the wing drum is resisted by a counter spring connected to it, e.g. in the structure of DE 846 800.

Mekaanisissa virtausmittareissa on ongelmana yleensä se, että mittarin mittausalue määräytyy mittarin mekaanisten . .25 mittojen pohjalta, jolloin tuotannossa syntyy paljon erilai-* ; siä osia eri mittausalueiden tähden. On myös ratkaisuja, joissa mittausalue on voitu määrittää vastajousen voimaa säätämällä. Eräässä toteutuksessa on oleellisesti sylinteri-mäisen mittausputken sisällä liikkuva kartio, joka sylinte-- '30 rissä aksiaalisesti liikkuessaan vaikuttaa mittausalueen arvoon, mutta siinä ei saavuteta kovin suurta asettelumahdol-lisuutta ja se on riippuvainen väliaineen viskositeetista.The problem with mechanical flow meters is usually that the measuring range of the meter is determined by the mechanical properties of the meter. .25 on the basis of dimensions, resulting in a wide variety of *; due to different measuring ranges. There are also solutions in which the measuring range can be determined by adjusting the force of the counter spring. In one embodiment, there is a cone moving substantially inside the cylindrical measuring tube, which, when moving axially in the cylinder, affects the value of the measuring range, but does not achieve a very high positioning possibility and is dependent on the viscosity of the medium.

Tämän keksinnön mukaiselle tilavuusvirtausmittarille ja/tai säätimelle on tunnusomaista se, että mittarin mittaus-• 35 ja/tai säätöalue on määriteltävissä mittauskanavassa säteet-täisesti mittauskanavasta poistuvan virtauksen poistopuolella olevan aksiaalisen mittausraon leveyttä mittauskanavaan :·. aksiaalisesti työntyvän asettelukappaleen avulla muuttamalla.The volume flow meter and / or controller according to the present invention is characterized in that the measuring and / or adjusting range of the meter can be defined in the measuring channel radially by the width of the axial measuring gap on the outlet side of the flow leaving the measuring channel: ·. by means of an axially projecting alignment piece.

2 882072 88207

Keksinnön edullisessa sovellutuksessa siipirumpu vaikuttaa kiertyessään poistovirtauskanavassa olevaan venttiiliin niin, että virtauksen pyrkiessä ulkoisesta vaikutuksesta kasvamaan, se sulkee venttiiliä ja virtauksen pyrkiessä pienenemään, se 5 avaa venttiiliä. Tällöin laite automaattisesti omavoimaisesti pitää väliaineen virtauksen vakiona.In a preferred embodiment of the invention, the vane drum acts as it rotates on the valve in the exhaust flow channel so that as the flow tends to increase due to external influence, it closes the valve and as the flow tends to decrease, it opens the valve. In this case, the device automatically keeps the fluid flow constant on its own.

Yleensä vakiovirtaussäätimet on toteutettu siten, että niissä vakioidaan joko laitteen tulo- tai lähtöpaineessa tapahtuvia muutoksia, mutta tämän keksinnön mukaisessa lait-10 teessä vakioidaan laitteen sisäisesti virtauksen aiheuttama painehäviö. Säätö vakioi suoraan virtauksen, eikä sen liitän-nöissä vallitsevaa painetta. Laitteen sisään rakennetun mittausraon leveyden säädöllä laitteella saadaan laaja käyttöalue omavoimaisena vakiovirtaussäätimenä.In general, constant flow controllers are implemented to standardize changes in either the inlet or outlet pressure of the device, but in the device of the present invention, the pressure drop caused by the flow internally is standardized. The control directly stabilizes the flow and not the pressure at its connections. By adjusting the width of the measuring gap built into the device, the device provides a wide operating range as a self-powered constant flow controller.

15 Rakenteella on lisäksi se etu, että siinä on onnistuneesti yhdistetty virtauksenmittauslaite ja virtauksen omavoimainen säädin.15 The design also has the advantage of successfully combining a flow measuring device and a self-powered flow controller.

Seuraavassa keksintöä selitetään lähemmin eräiden keksinnön toteutusesimerkkien avulla viitaten oheisiin piirustuk-20 siin, joissa kuva la esittää keksinnön mukaisen tilavuusvirtausmittarin pitkittäisleikkausta (leikkaus B-B kuvasta ib), kuva Ib esittää keksinnön mukaisen tilavuusvirtausmittarin poikittaisleikkausta, (leikkaus A-A kuvasta la), 25 kuva 2a esittää pitkittäisleikkauksena toista keksinnön sovellutusta, kuva 2b esittää perspektiivikuvana kuvan 2a mittarin asetuskappaletta ja siipirumpua ja kuva 3 esittää pitkittäisleikkauksena kolmatta keksinnön 30 sovellutusta.The invention will now be described in more detail by means of some embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1a shows a longitudinal section of a volumetric flow meter according to the invention (section BB from Fig. Ib), Fig. Ib shows a another embodiment of the invention, Fig. 2b shows a perspective view of the metering insert and the wing drum of Fig. 2a and Fig. 3 shows a longitudinal section of a third embodiment of the invention 30.

Piirustuksissa la, Ib esitetyssä tilavuusvirtausmittarissa on runkorakenteessa 2 kannella 11 suljetussa tilassa sekto-rimittauskanava 1 ja virtaavan väliaineen liitännästä 9 siihen johtava sisääntulo sektorijalassa 4. Mittauskanavaan 35 on sijoitettu kara-akseliin 8 kiinteästi kiinnitetty, akselin ympäri kiertyvä siipirumpu 3, jossa on kiinni siipi 14. Sisääntuleva virtaus saa siiven kiertymään kuvassa Ib myötäpäivään, kun taas kara-akseliin kiinnitetty vastajousi 5 vastustaa tätä liikettä. Kara-akselille on lisäksi sovitettu 3 8 8 2 G / mittausalueen asetusholkki 6 siten, että siipirummun ja hoikin väliin jää aksiaalinen rako 12. Raon leveyttä voidaan säätää kiertämällä kierteitettyä hoikkia 6 sisemmälle tai ulommas. Siipirumpu 3 on varustettu aukoilla 16, joiden 5 kautta virtaus kulkee edelleen aksiaalisesti rummun läpi.The volume flowmeter shown in the drawings 1a, 1b has a sector measuring channel 1 in the closed structure in the frame structure 2 on the cover 11 and an inlet in the sector leg 4 leading to it from the fluid connection 9. In the measuring channel 35 there is a vane 14 rotating The incoming flow causes the wing to rotate clockwise in Fig. Ib, while the counter spring 5 attached to the spindle shaft resists this movement. In addition, a 3 8 8 2 G / measuring range setting sleeve 6 is arranged on the spindle shaft so that an axial gap 12 is left between the wing drum and the sleeve. The width of the gap can be adjusted by turning the threaded sleeve 6 inwards or outwards. The vane drum 3 is provided with openings 16 through which the flow continues to pass axially through the drum.

Kara-akseliin 8 on kiinnitetty epäkeskisesti venttiiliauk-koa eli istukkaa 7 osittain sulkeva sulkuelin, venttiilikara 10. Virtaus kulkee venttiiHaukon 7 läpi edelleen poisto-kanavaan 13.Attached to the spindle shaft 8 eccentrically is a closing member, the valve stem 10, which partially closes the valve opening, i.e. the seat 7. The flow passes through the valve opening 7 further to the outlet channel 13.

10 Mitattava virtaava väliaine tulee mittariin tulokanavasta 9, jossa vallitsee paine Pl. Virtaus johdetaan mittauskanavaan 1 sektorijalan 4 kautta. Virtaus poistuu mittauskanavasta sen keskustassa olevan mittausraon 12 kautta säteittäi-sesti keskelle päin ja edelleen siipirummun 3 keskiön läpi 15 aksiaalisesti. Virtaussuuntaa on kuvissa merkitty nuolilla.10 The flowing medium to be measured enters the meter from the inlet channel 9, where the pressure P1 prevails. The flow is led to the measuring channel 1 via sector leg 4. The flow leaves the measuring channel through the measuring gap 12 in its center radially towards the center and further through the center 15 of the vane drum 3 axially. The flow direction is indicated by arrows in the pictures.

Tällöin mittauskanavan keskiakselille laakeroitu, siivellä 14 varustettu siipirumpu 3 kiertyy mittauskanavassa kara-akselin 8 ympäri jatkaen säädettävän mittausraon 12 kehän suuntaista pituutta. Näin syntyy tasapaino, kun siipirumpuun kara-akse-20 Iin 8 välityksellä vaikuttavan ja siipirummun kiertymistä vastustavan vastajousen 5 aiheuttama voima ja virtauksen mittausraossa 12 aiheuttaman painehäviön siipirummun 3 siipeen 14 synnyttämä voima ovat yhtä suuret. Tällöin siipirummun 3 siipi 14 osoittaa mitattavan väliaineen virtauksen . . 25 arvon.In this case, the wing drum 3 provided with a wing 14 mounted on the central axis of the measuring channel rotates in the measuring channel around the spindle axis 8, continuing the circumferential length of the adjustable measuring gap 12. This creates an equilibrium when the force caused by the counter spring 5 acting on the vane drum via the spindle shaft 20 and resisting the rotation of the vane drum and the force generated by the flow loss in the vane 12 of the vane drum 3 are equal. In this case, the wing 14 of the wing drum 3 indicates the flow of the medium to be measured. . 25 value.

•; Mittarin mittausaluetta eli kalibrointia voidaan muuttaa liikuttamalla mittausraon 12 asettelukappaletta 6 aksiaalisesti, jolloin raon ollessa pienimmillään jo pieni virtaus aiheuttaa suuren paine-eron mittausraossa 12, kun taas rakoa 30 aksiaalisuunnassa leventämällä mittausaluetta voidaan suuren taa .•; The measuring range of the meter, i.e. the calibration, can be changed by moving the measuring piece 6 of the measuring gap 12 axially, whereby when the gap is small the small flow causes a large pressure difference in the measuring gap 12, while by widening the gap 30 axially.

Siipirummun 3 ja kara-akselin 8 kiertyessä kiertyy mukana myös venttiilin kara 10, joka kiertyessään alkaa sulkea venttiilin istukkaa 7. Tällöin virtaus aiheuttaa venttiilissä 35 suuremman painehäviön ja siten venttiili pyrkii pienentämään virtausta. Jos taas virtaus pyrkii pienenemään jostain ulkoisesta syystä, siipirumpu 3 alkaa kiertyä kuvassa Ib vasemmalle avaten venttiiliä, jolloin virtauksen painehäviö mittarin sisällä pienenee ja virtaus palautuu tasapainoon. Venttiili- 4 88207 rakenteella ei ole muita rajoituksia kuin, että se ei saa antaa voimavaikutuksia kara-akseliin aiheuttaen näin vir-henäyttämää osoitinkojeessa.As the impeller drum 3 and the stem shaft 8 rotate, the valve stem 10 also rotates, which when rotated begins to close the valve seat 7. In this case, the flow causes a greater pressure drop in the valve 35 and thus the valve tends to reduce the flow. If, on the other hand, the flow tends to decrease for some external reason, the vane drum 3 starts to rotate to the left in Fig. Ib, opening the valve, whereby the pressure drop of the flow inside the meter decreases and the flow returns to equilibrium. The structure of the valve 4 88207 has no limitations other than that it must not exert a force on the spindle shaft, thus causing an error display in the indicating device.

Kara-akselin mukana pyörivä venttiilikara 10 yhdessä 5 venttiili-istukan 7 kanssa muodostavat automaattisen oma- voimaisen säätöventtiilitoiminnan, jolla virtaavan väliaineen paineissa, tulopaine Pl, lähtöpaine P3, tapahtuvien muutosten vaikutukset virtaukseen eliminoidaan. Mittari toimii omavoi-maisena tilavuusvirtauksen automaattisäätimenä.The valve stem 10 rotating with the spindle shaft together with the valve seat 7 forms an automatic self-acting control valve function by which the effects on the flow of changes in the pressures of the flowing medium, inlet pressure P1, outlet pressure P3, are eliminated. The meter acts as a self-powered automatic volume flow controller.

10 Kuvassa 2 on esitetty vastaava rakenne, joka on tarkoi tettu yksittäiseksi mittariksi, kun taas kuva 1 on samassa runkorakenteessa olevaa ryhmärakennetta kuvaava.10 Figure 2 shows a corresponding structure intended as a single meter, while Figure 1 illustrates a group structure in the same frame structure.

Kuvan 2 sovellutuksen vastajousi 5 sijaitsee mittarin takaosassa. Mittarin osoittimena toimii siivessä oleva viiva 15 15.The counter spring 5 of the embodiment of Figure 2 is located at the rear of the meter. The indicator of the meter is the line 15 15 in the wing.

Säätöventtiilitoiminto on saatu aikaan mittausrummun jatkeessa toiselle sivulla olevan loven 10 avulla. Mittaus-rummun kiertyessä voimakkaamman virtauksen johdosta enemmän, lovi 10 kiertyy pois poistokanavan 13 aukon 7 kohdalta sulki-20 en venttiiliä, ja päinvastoin.The control valve function is provided by a notch 10 on one side of the extension of the measuring drum. As the measuring drum rotates more due to the stronger flow, the notch 10 rotates away at the opening 7 of the outlet duct 13 to close the valve, and vice versa.

Kuvassa 3 on esitetty rakenne, jossa mittausraon 12 aset-telukappale 6 on aseteltavissa mittarin takaa ja vastajousi 5 sekä erillinen ulkoinen osoitin 18 ovat sijoitetut mittari-rakenteen ulkopuolelle. Tällä saavutetaan se etu, että osoi-25 tukseen on lisättävissä erilaisia mittaviestin lähetinlait- teita ja hälytinrakenteita. Mittarirakenne on piirretty ilman omavoimaista venttiilitoimintoa.Figure 3 shows a structure in which the setting piece 6 of the measuring gap 12 is adjustable behind the meter and the counter spring 5 and a separate external indicator 18 are located outside the meter structure. This has the advantage that various measuring transmitter devices and alarm structures can be added to the assignment. The gauge structure is drawn without a self-powered valve function.

Piirustukset ja niihin liittyvät selitykset ovat vain tarkoitettu havainnollistamaan keksintöä. Yksityiskohdiltaan 30 keksinnön mukaista mittaria ja säädintä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimusten puitteissa. Laite voidaan toteuttaa pelkästään mittarina ilman omavoimaista säätöä tai pelkästään säätimenä ilman mittauksen osoitusta. Vastavoima voidaan saada aikaan paitsi jousella, myös painovoimalla tai 35 paineen aiheuttamalla voimalla. Laitteessa voi lisäksi olla erillinen asetteluventtiili optimaalisen toiminnan saavuttamiseksi.The drawings and related explanations are only intended to illustrate the invention. In detail, 30 meters and controllers according to the invention can be modified within the scope of the appended claims. The device can be implemented only as a meter without self-adjustment or only as a controller without a measurement indication. The counterforce can be provided not only by a spring, but also by gravity or pressure. In addition, the device may have a separate setting valve for optimal operation.

Claims

1. A flow volume meter and / or regulator for a flowing medium in which the apparatus is provided - an essential cylinder or cylinder sector shaped measuring channel 5 (1), - a blade drum (3) provided with a blade (14), wherein the blade drum rotates in the measuring channel in relation to the longitudinal axis of the channel under the influence of the flow, and - a means (5) which produces a counter-force acting on the blade drum, - whereby the position of the blade (14) in the blade drum (3) indicates the amount of the flowing through the apparatus. The flow volume, characterized in that the measuring and / or control range of the meter can be determined by the adjustment of the axial measurement cutter (12) by the width of the output side of the measuring channel radially exiting radially outward from the measuring channel. an adjustable portion (6) inserted into the measuring channel axially.

A flow meter and / or regulator according to claim 1, characterized in that - the movement of the blade drum (3) is directly or via a gear coupled to a part (10) in the meter or regulator which adjusts the opening (7) ) thus, that it; The flow regulating action occurs by itself, whereby the valve construction (7, 10) cancels out the deviations caused by outstanding changes in the value of the medium flow.

A flow meter and / or regulator according to claim 1 or 2, characterized in that the counter force of the blade drum is provided with a spring force.

A flow meter and / or regulator according to any one of claims 1-3, characterized in that the part stated. The flow is a member (18) joined to the blade drum axis.

A flow meter and / or regulator according to any one of claims 1-4, characterized in that the meter is provided with an additional part for transmitting and processing the measurement information.

A regulator for a flowing medium in which regulator 5 is present - a substantial cylinder or cylinder sector shaped measuring channel (1), - a blade drum (3) provided with a blade (14), where the blade drum rotates in the measuring channel in relation to the longitudinal axis of the channel under the influence of the flow, and - a means (5) which produces a counter-force acting on the leaf drum, - wherein the position of the blade (14) in the leaf drum (3) indicates the amount of flow volume flowing through the apparatus, - characterized in that - the movement of the blade drum (3) is directly or via a gear coupled to a part (10) in the meter or regulator which adjusts the opening (7) of the valve so that the flow regulating action takes place itself, the valve structure (7, 10) eliminating the deviations caused by deflection changes in the value of the flow of the medium.