HU217736B - Fluid oszcillátor és áramlásmérő ezen fluid oszcillátor alkalmazásával - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya fluid oszcillátor, amely egy hosszirányúszimmetriasíkra (P) szimmetrikusan van elrendezve, és tartalmaz egyolyan elemet, amely kétdimenziós sugarat hoz létre, amely a máremlített szimmetriasíkhoz (P) képest keresztirányban oszcillál, ésörvényeket hoz létre a kétdimenziós sugár mindkét oldalán, és ezek azörvények ellentétes fázisban váltakozva erősek és gyengék, összhangbana sugár oszcillációjával. A találmány lényege, hogy tartalmaz egyolyan elemet, amelynek segítségével a sugár áramlási viszonyainakfüggvényében változtatja a fő- és segédörvények sugárirányú méretét. ŕ

Description

A leírás terjedelme 14 oldal (ezen belül 6 lap ábra)

HU 217 736 Β

A találmány tárgya fluid oszcillátor, valamint áramlásmérő, amely ezen fluid oszcillátort tartalmazza, és amely áramló folyadék- vagy gázközegek mérésre szolgál.

A legtöbb áramlásmérő, amely manapság ismeretes és széles körben elterjedten alkalmazott, valamilyen mozgó mechanikus alkatrészt tartalmaz. Ez elsődlegesen igaz az örvényáramos rotaméterekre vagy a membrános áramlásmérőkre.

Ezzel ellentétben egy fluid oszcillátornak nincs semmiféle mozgó része, amely idővel elkopik úgy, hogy a kopás következtében az oszcillátort nem lehet újrahitelesíteni. A fluid oszcillátorok kis méretben rendkívül egyszerű felépítéssel valósíthatók meg, megbízhatóságuk pedig rendkívül nagy. Ezen túlmenően a fluid oszcillátorokkal olyan frekvenciájú jelet lehet előállítani, amely könnyen átalakítható digitális jellé. Ennek a jellemzőnek ott van jelentősége, hogy a mért értékek távleolvasása és távfeldolgozása egyszerű.

A legtöbb kísérlet az ilyen áramlásmérők továbbfejlesztésére az úgynevezett örvényáramos áramlásmérők vagy általánosan örvényáramhatással, illetőleg úgynevezett Coanda-effektussal mérő áramlásmérők területén történt.

Az örvényáramú hatás kihasználásával működő áramlásmérők működési elve azon a jól ismert tényen alapul, hogy amennyiben egy csőben, amelyben fluid közeg áramlik, valamilyen ütközőt vagy gátat helyezünk el, ennek hatására periodikus örvényáramok alakulnak ki. A mérés elve az, hogy az örvény leválás frekvenciáját mérjük, amely örvényáram lényegében az áramlási sebességgel arányos, adott geometriájú, és a csőben elhelyezett gát vagy ütköző esetén.

Az örvényáram frekvenciáját különböző módon lehet mérni; lehet mérni például az örvényleválás átlagsebességét, és ebből lehet az áramlási sebességet meghatározni. Az örvényáramot felhasználó áramlásmérők általában rendkívül érzékenyek a zajokra, valamint az áramló fluid közeg egyes paramétereire. A gyakorlatban egy áramlás-egyenirányítót alkalmaznak annak érdekében, hogy egyenletes legyen a sebesség profilja. Ilyen típusú áramlásmérő van az US 3 589 185 számú leírásban ismertetve. A Coanda-effektust alkalmazó áramlásmérő, amelynek a neve is tükrözi ezt, azon az elven működik, hogy egy fluidsugár-nyaláb természetes módon mindig arra törekszik, hogy a falnak a körvonalát kövesse, ha a sugárnyalábot ezen fal közelében vezetjük el, és ez még akkor is így van, ha a falnak a külső körvonala az elvezetési sugárnyaláb tengelyétől eltér. Az ilyen típusú fluid oszcillátorok tartalmaznak egy kamrát, amelybe a fluidsugár-nyaláb egy megfelelő konvergens csőcsatlakozón keresztül be van vezetve. A kamrában a két oldalsó fal lényegében szimmetrikusan van a sugárnyaláb elvezetési tengelyéhez képest elhelyezve. Maga a sugárnyaláb, amely az oszcillátorhoz van elvezetve, a Coanda-effektus következtében spontán módon illeszkedik az egyik oldalfalhoz. Ily módon tehát az áramlásnak egy részét a fal által képezett azon csatorna irányítja, amelyhez a sugárnyaláb is csatlakoztatva van, és amely azt eredményezi, hogy a sugárnyaláb leválik a falról, és átcsapódik a szemben lévő falra. Ez a jelenség önmagában ismétlődik, és ez eredményezi a bemeneti áramlás állandó oszcillációját. Ilyen módon azonban csak viszonylag korlátozott tartományban lehet az áramlási sebességet mérni, és a kalibrációs görbe nemlinearitása is viszonylag nagy. Meg kell említenünk még, hogy az ilyen berendezésben az oszcilláció bizonyos körülmények között megszűnik. Ilyen körülmények lehetnek a külső zavarok, amelynek hatására a jelben veszteség lép fel. Annak érdekében, hogy az ily módon történő mérés méréshatárát növelni lehessen, dolgoztak ki Okadayashi és társai egy olyan megoldást, amely két fluid oszcillátort tartalmaz, ezek közül az egyik az alacsonyabb áramlási sebességeknél, míg a másik a nagyobb áramlási sebességeknél működik. Ezen megoldás az US 4 610 162 számú szabadalmi leírásban van ismertetve. Mivel az örvényáramú áramlásmérőkkel és a Coanda-effektust alkalmazó áramlásmérőkkel kapcsolatosan számos probléma merült fel, kísérleteket végeztek annak érdekében, hogy egyéb fluid oszcillátoros megoldásokat fejlesszenek ki, amelyeknek a működése is alapvetően eltér az ismert megoldásoktól. Ilyen áramlásmérők vannak például az US 4 184 636, a 4 244 230 és a 4 843 889 számú szabadalmi leírásokban ismertetve.

Az US 4 244 230 számú leírás például egy olyan fluid oszcillátoros áramlásmérőt ismertet, amely az áramló folyadékot továbbító csőben van elhelyezve, és annak egy részét el is foglalja. Az oszcillátornak két eleme van, amelyek egymás mellett az oldalfalakkal szemben vannak úgy elhelyezve, hogy ott egy fúvókát, azaz mérőtorkot képezzenek. Maga a gát úgy van kialakítva, hogy van egy elülső ürege, amely a füvókával szemben helyezkedik el.

Magának az üregnek általában van egy bemenete és egy kimenete. Az a sugár, amely fúvókát, illetőleg a mérőtorkot elhagyja, behatol ebbe az üregbe, és az üregnek a fenéklapján becsapódik. A sugárnyalábnak az üregben fellépő keresztirányú oszcillációja következtében két örvény keletkezik, mindegyik sugároldalon egyegy. Mindegyik örvény váltakozva erősödik és csökken, és a két örvény egymással ellenfázisban van. Az a sugárnyaláb, amely tehát a közös kimeneten kilép, van a főáramlás irányába irányítva.

A sugárnyaláb oszcillációjának a frekvenciája, amely az üregben keletkezik, nyomástávadókkal mérhető, és ez a frekvencia arányos lesz az áramlási sebességgel.

Az ilyen típusú áramlásmérők paraméterei általában jobbak, mint az eddig ismert áramlásmérők paraméterei. Az elrendezésnek azonban hátránya, hogy néhány tulajdonsága, különösen az érzékenysége és a méréshatára nem kielégítő, azon túlmenően pedig az adott méréshatárban linearitása sem kedvező.

A találmánnyal célul tűztük ki a bevezetőben ismertetett áramlásmérők hiányosságának a kiküszöbölését és egy olyan fluid oszcillátoros áramlásmérő kialakítását, amelynél az oszcillátor paraméterei kedvezőbbek, mint az ismert megoldásoknál.

A fluid oszcillátorok linearitását egy K tényezővel határozzák meg, amely K tényező a sugár oszcillációjának f frekvenciája osztva a Q áramlási sebességgel.

Általánosságban három olyan feltétel van, amelyet az áramlási sebesség növekedésekor figyelembe kell

HU 217 736 Β venni, nevezetesen a lamináris viszonyok, az átmeneti viszonyok és a turbulencia.

Az 1. ábrán a már említett K tényezőt, illetőleg a K/K tényezőt mutatjuk az RE Reynolds-szám függvényében, és ahol a linearitást a lamináris és turbulens viszonyok között vizsgáljuk. Itt utalunk arra, hogy az RE Reynolds-szám a szakember számára önmagában ismert, és úgy határozzuk meg, hogy az oszcillációs kamra bemeneti tartományában mérjük a fluid közegnek a sebességét, és ezt szorozzuk meg a nyílásnak a szélességével és osztjuk a fluid közeg kinetikus viszkozitásával. Az 1. ábrán megfigyelhető, hogy a lamináris áramlási viszonyok között és alacsony áramlási sebességnél a K tényező értéke hirtelen lecsökken. Az átmeneti tartományban, amikor a lamináris áramlás határánál vagyunk, van a görbének a csúcsértéke. A találmány szerinti oszcillátor úgy van kialakítva azonban, hogy igen széles tartományban lineárisan működjön. Ez alatt azt értjük, hogy az oszcillátor lineárisan fog működni akkor, ha a K tényező változása 1,5%-on belül van. Ahogyan erre a későbbiekben utalunk, a találmány lehetővé teszi, hogy csökkentsük a K tényező csúcsértékét az átmeneti állapotnál, és ily módon a működési tartománynak azt a részét, ahol még lineárisan működik a rendszer, megnöveljük. A találmány szerinti fluid oszcillátor úgy van kialakítva, hogy egy hosszirányú szimmetriasíkra szimmetrikusan van elrendezve.

A találmány tárgya fluid oszcillátor, amely egy hosszirányú szimmetriasíkra szimmetrikusan van elrendezve, és tartalmaz egy olyan elemet, amely kétdimenziós sugarat hoz létre, amely a már említett szimmetriasíkhoz képest keresztirányban oszcillál, és örvényeket hoz létre a kétdimenziós sugár mindkét oldalán, és ezek az örvények ellentétes fázisban váltakozva erősek és gyengék, összhangban a sugár oszcillációjával.

A fluid oszcillátor lényege, hogy tartalmaz egy, a főés szekunder örvények sugárirányú méretét a sugár áramlási viszonyainak függvényében változtató elemet.

Előnyös a fluid oszcillátor, ha tartalmaz egy, az oszcilláló kétdimenziós fluid sugarat létrehozó, d szélességű bemeneti nyílással ellátott fluidközeg-bemenetet, egy oszcillációs kamrát, amely a fluidközeg-bemeneti nyíláshoz van csatlakoztatva; egy gátat, amely az oszcillációs kamra közelében van szemben elhelyezkedő főüreg van kiképezve, és a fluid oszcillátor úgy van kialakítva, hogy az áramlási viszonyoktól függően változik az örvényáramok sugárirányú mérete azáltal, hogy van legalább két szekunder üreg, amelyek a gát elülső részén vannak kiképezve, és ezek a szekunder üregek szimmetrikusan vannak a szimmetriasík mindkét oldalán a főüregnél elhelyezve.

Ennél a kiviteli alaknál nagy áramlási sebességek esetében mindegyik szekunder üregben szekunder örvény alakul ki. A főörvény a gát elülső része és az oszcillációs kamra fala között helyezkedik el. A sugárirányú kiterjedését a szekunder örvények sugárirányú kiterjedése korlátozza. Ennek eredményeként növekszik a K tényező. Ezzel ellentétben átmeneti viszonyok között, valamint csökkenő áramlási sebesség esetén a főörvénynek a sugárirányú kiterjedése egyre jobban és jobban növekszik, és ez a szekunder üregekben elhelyezkedő szekunder örvényeknek a terhére történik. Ezen működési viszonyoknak a határa ott van, amikor a főörvény abban a periódusban, amikor nagyméretű, teljes egészében kitölti a szekunder üregeket. Abban az állapotban, amikor a főörvények nagy kitérj edésűek, minél nagyobb a főörvénynek az a sugárirányú kiterjedése, amely a sugároszcilláció kialakulásában részt vesz, annál jobban fog a sugár oszcillációs frekvenciája csökkenni. Ennek következménye az, hogy a K tényező és annak relatív változása csökkenni fog, és általánosságban ez azt jelenti, hogy az oszcillátornak a lineáris működési tartománya nőni fog.

A főüreg előnyösen kissé ferde falakkal van kiképezve, amelyek előnyösen olyan V alakot képeznek, amelynek két szára az üreg kimenetétől távolodva nő.

A főüregnek a falai adott esetben a szimmetriasíkhoz képest 0-80°-os nyílásszöggel is rendelkezhetnek.

Az üreg előnyösen parabola alakú fenékrésszel alakítható ki. Abban az esetben, ha a nyílásszög 0°, úgy a főüreg négyszögletes keresztmetszetű, ugyanakkor azonban a főüreg falai előnyösen a szimmetriasíkhoz képest 10-45°-os nyílásszöggel rendelkezhetnek. Az a távolság, amely a főüregnek a fenékrésze és a bemeneti nyílás között van, 3d-15d távolságra van megválasztva.

A sugár oszcillációja során mért frekvencia függ az üreg fenékrészének a bemeneti nyílástól való távolságától. Annak érdekében, hogy elegendően nagy frekvenciákat is mérni tudjunk, ez a távolság előnyösen 4d-8d távolság. A főüreg előnyösen olyan bemeneti nyílással van kiképezve, amelynek szélessége 2d-10d. A találmány előnyösen kialakítható úgy is, hogy a gát elülső részének a szélessége 5d-30d értékű.

A gát elülső része lényegében merőleges a szimmetriasíkra. Adott esetben a bemeneti nyílástól ld-lOd távolságra helyezhető el.

Egyik előnyös kiviteli alak kialakítható úgy, hogy a gátban szekunder üregek is ki vannak képezve, amelyeknek négyszögletes nyílásuk van, amely a bemenetét képezi, és az alakja pedig olyan, hogy érintőleges egy négyoldalú elrendezés három oldalával.

A találmány egy további kiviteli alakja kialakítható úgy is, hogy a szekunder üregek háromszög alakzatban helyezkednek el, amelynek nyitott oldala képezi a másodlagos üreg bemenetét, és ez a két oldala háromszöget érintő irányban helyezkedik el.

Kialakítható az elrendezés úgy is, hogy a szekunder üregek lépcsőzetes fenékkel vannak kiképezve.

A fluidbemenet előnyösen hatszög keresztmetszetű beállítókamrával van kiképezve, amely a bemeneti csőhöz van csatlakoztatva, és van egy konvergens tartománya, amely az ülepítőkamra egyik oldalával van összekapcsolva. Ennek a konvergens tartománynak négyszögletes, d szélességű bemeneti nyílása van, és ez van az oszcillációs kamrához csatlakoztatva.

Maga a fluidbemenet előnyösen tartalmaz olyan részeket, amelyeknek segítségével a fluid sugarat kondicionálni lehet.

Ezen kondicionálás egyik lehetősége például a szimmetriasík mentén elhelyezett siklemez.

HU 217 736 Β

A kondicionálás egy további megvalósítási formája lehet az, amikor a szimmetriasíkba egy alakos gátat helyezünk.

A kondicionálást végző elem egyik vége előnyösen a bemeneti nyílástól 0,5d-4d távolságra van.

A találmány tárgya még áramlásmérő, amely a fentiekben ismertetett fluid oszcillátort tartalmazza.

A találmányt a továbbiakban példakénti kiviteli alakjai segítségével a mellékelt ábrákon ismertetjük részletesebben. Az

1. ábrán látható a K tényező relatív változása az áramlási sebesség függvényében az ismert fluid oszcillátoros elrendezésekre, a

2. ábrán a találmány szerinti fluid oszcillátor vázlatos rajza látható, a

3. ábrán a találmány szerinti fluid oszcillátor egyik beállítókamrája térbeli rajza látható, a

4. ábrán a találmány szerint kialakított és a fluid oszcillátor bemenetét képező beállítókamra egy másik kiviteli alakja látható, az

5. ábrán a fluid sugár áramlási profilja látható arra az esetre, amikor megtalálható a gát, és arra, amikor nem, a

6. ábrán részben felülnézetben látható a gát egy példakénti kiviteli alakja, a

7. ábrán szintén felülnézetben látható a gát egy további részleges kiviteli alakja, a

8. ábrán a gát felülnézetének egy további kiviteli alakja látható, a

9. ábrán felülnézetben látható a gát egy további kiviteli alakja, a

10. ábrán szintén a gát látható felülnézetben részlegesen egy további kiviteli alak segítségével, a

11. ábrán látható felülnézetben a találmány szerinti fluid oszcillátor egy részlete átmeneti állapotban, a

12. ábrán a 11. ábrán bemutatott fluid oszcillátor áramlási képe látható egy másik állapotában, a

13. ábrán látható a K tényező relatív változása a találmány szerinti oszcillátor esetére az áramlási sebesség függvényében.

A 2. ábrán látható a találmány szerinti fluid oszcillátor egy példakénti kiviteli alakja. A fluid közeg lehet folyadék vagy gáz. Az oszcillátornak egy hosszirányú P szimmetriasíkja van, amely a 2. ábrán jól megfigyelhető.

A fluid közeg az oszcillátorba E fluidbemeneten keresztül jut be, először egy 10 beállítókamrába, amely a fluidközeget bevezető 12 csőhöz van csatlakoztatva, a 10 beállítókamra pedig egy 14 konvergens tartományon keresztül van a 16 bemeneti nyíláshoz csatlakoztatva, amelynek négyszögletes a keresztmetszete, és a

3. ábrán látható részletesebben. A 10 beállítókamra hatszög keresztmetszetű, úgyhogy az az elülső oldalának, amely a bemeneti 12 csőhöz van csatlakoztatva, a felülete nagyobb, mint a hátsó oldalának a felülete, amely a 14 konvergens tartományhoz van csatlakoztatva, a hátsó felülete előnyösen négyszög keresztmetszetű, és egyik oldala megegyezik a kétdimenziós fluid sugár magasságával. Ez teszi lehetővé, hogy a bemeneti 12 csövet elhagyó, lényegében hengeres fluid sugár egy olyan sugárrá alakuljon át, amelynek lényegében négyszögletes a keresztmetszete. A 14 konvergens tartomány egyrészt felgyorsítja a fluid közeget, másrészt lehetővé teszi, hogy kialakuljon a kétdimenziós oszcilláció. Ezt megvalósítandó a 16 bemeneti nyílás, amely 18 oszcillációs kamrába nyílik, szintén négyszögletes keresztmetszetű, H magasságú és d szélességű, és a A magasság és a d szélesség aránya olyan, hogy az megfelel a kétdimenziós működési feltételeknek. Ennek kialakítása a szakember számára ismert. Általánosságban azt mondhatjuk el, hogy a h/d arány 6 vagy célszerűen ennél nagyobb legyen. A d szélesség az, amit a továbbiakban, mint referenciaegységet figyelembe veszünk, ehhez viszonyítjuk a többi méretet is.

Az E fluidbemenet el van látva még további, a fluidközeget kondicionáló elemekkel. Ilyen lehet például egy olyan 20 lemez, amely a P szimmetriasík mentén van elhelyezve, és amely egy további kiviteli alakja látható például a 4. ábrán. Ennél a kiviteli alaknál a kondicionálást megvalósító elemet egy olyan profilos 21 gát képezi, amely szintén a P szimmetriasíkban van elhelyezve.

Az 5. ábrán látható, hogy a kondicionálásnak az a szerepe, hogy a sugárnak a sebességprofilját, amely alacsony áramlási sebességeknél természetéből kifolyóan parabola alakú burkológörbével rendelkezik, kiegyenesítse úgy, hogy egészen nagy áramlási sebességeknél is egyenletes legyen. Lényegében tehát a sebességprofil az összes áramlási sebességnél azonos marad.

A 20 lemeznek vagy a 21 gátnak a vége, amely a 16 bemeneti nyílással szemben helyezkedik el, a 16 bemeneti nyílástól 0,5d-4d távolságra van annak érdekében, hogy a legkedvezőbb kondicionálási feltételeket biztosítsuk. Adott esetben ez a távolság lehet 1 d is. Visszatérve a 2. ábrára, látható, hogy az oszcilláló kétdimenziós sugár bejut a 18 oszcillációs kamrába, amelybe el van helyezve a 22 gát. A 18 oszcillációs kamra és a 22 gát a hosszirányú P szimmetriasíkra szimmetrikusan van elrendezve. A 22 gátnak van egy 24 elülső oldala, amely lényegében a hosszirányú P szimmetriasíkra merőleges, és Do távolságra helyezkedik el a 16 bemeneti nyílástól. A Do távolság ld-lOd lehet. Ez a távolság adott esetben 3d értékű is lehet.

A 22 gátnak a 24 elülső része Lo szélességű, amely Lo (5d—30d) tartományban lehet, a példakénti kiviteli alaknál 12d.

A 18 oszcillációs kamra legnagyobb Le szélessége abban a tartományban van, ahol a 22 gát 24 elülső oldala helyezkedik el. A 18 oszcillációs kamra falai és a 22 gát között elhelyezkedő térrészek az áramló fluid közeg számára Cl és C2 csatornákat képeznek, amelyek a kimeneti nyílás felé irányulnak. Ezeknek a Cl és C2 csatornáknak a szélessége (Lc-Loj. A 22 gátnak a 16 bemeneti nyílással szemben lévő oldalán van egy 26 főüreg kiképezve. Ennek a 26 fő üregnek a bemeneti része Le szélességű, amelynek értéke 2d-20d között lehet. A példakénti kiviteli alaknál Le értéke 5d. A 2. ábrán látható kiviteli alaknál a 26 fő üreg 28 és 30 belső

HU 217 736 Β fala kissé lejtősre van kiképezve, és lényegében egy, a 26 fő üreg belseje felé csúcsával elhelyezkedő V alakot képeznek.

A 28 és 30 falaknak al nyílásszöge van, ezt a hosszirányú P szimmetriasíkhoz képest mérjük, és ennek értéke 0°-80°. Legelőnyösebbnek az mutatkozott, ha al 10° és 45° közötti tartományba esik, a példakénti kiviteli alaknál 45°-ra van megválasztva.

Ugyancsak jól látható a példakénti kiviteli alaknál, hogy a 26 főüreg 28 és 30 oldalfalai a 32 fenékrész irányába, amely lényegében parabola alakú, konvergálnak. A 26 főüreg 32 fenékrészének a 16 bemeneti nyílástól való távolsága Df, amely ű/3d-15d tartományba esik, Df lehet például 6d.

A kétdimenziós sugárnak a 18 oszcillációs kamrában történő rezgése olyan örvények létrehozását eredményezi, amelyek a sugár mindkét oldalán elhelyezkednek, és ellenkező fázisban váltakozva erősödnek fel és gyöngülnek, és az oszcillációval összhangban vannak. Az örvények általában a 22 gát 24 elülső része és a 18 oszcillációs kamra azon fala között helyezkednek el, ahol a 16 bemeneti nyílás van kiképezve. Akkor, amikor a hullám 18 oszcillációs kamrába behatol, a 26 főüregnek a 32 fenékrészéhez és 28 és 30 oldalfalaihoz becsapódik, ez a becsapódás pedig egy váltakozó fűrészjel alakot leíró mozgásnak felel meg.

A találmány szerinti megoldásnál a fluid oszcillátor tartalmaz egy olyan elemet, amely az örvénynek a sugár áramlási viszonyaitól függő sugárirányú méretét figyeli.

Maguknak az örvényeknek a keresztmetszete nem kör alakú, az örvények inkább deformálódnak a sugár oszcillációja során. Ennek eredménye, hogy a sugárirányú kiterjedés alatt azt a távolságot értjük, amely a szóban forgó örvény középpontja és a kerület között van. A 2. ábrán látható példakénti kiviteli alaknál az örvények sugárirányú méretét mérő elem, amely tehát függ a sugár áramlási viszonyaitól, két 34 és 36 szekunder üregként van kiképezve, amelyek a 22 gát 24 elülső részében vannak a 26 főüreg mindkét oldalán a P szimmetriasíkhoz képest szimmetrikusan kiképezve. A 6. ábrán jól láthatók a 34 és 36 szekunder üregek, amelyek négyszög keresztmetszetűek, egyik oldaluk nyitott, ez képezi a bemenetűket. A 34 és 36 szekunder üregek alakja tehát a négyszög három oldalával érintkezik. Mindegyik 34 és 36 szekunder üreg úgy van kialakítva, hogy van egy első külső 38 és 40 oldalfala, és egy második belső 42 és 44 oldalfala, valamint van egy 46, 48 fenékrésze.

A 38, 40 oldalfalaknak a lejtése a P szimmetriasíkhoz képest nagy lehet anélkül, hogy a rendszernek vagy a szerkezetnek a működése lényegesen változna. A 6. ábrán a 34 és 36 szekunder üregek 46 és 48 fenékrészei gyakorlatilag a P szimmetriasíkra merőlegesen helyezkednek el, a 7. ábrán látható kiviteli alaknál pedig a 46, illetőleg 48 fenékrész a P szimmetriasíkkal +45° bemeneti szöget zár be. A 34 és 36 szekunder üregek bemenetének a szélessége Ls, amelynek értéke célszerűen ld- 15d. A 34 és 36 szekunder üregek keresztmetszete a négyszögletestől, amelynek egyik oldala képezi a bemenetet, egészen az ívelt alakzatig különféle alakzatot felvehet úgy, hogy ez az ívelt alaknak mindegyik oldallal van legalább egy érintkező pontja.

A 8. ábrán egy további példakénti kiviteli alak látható, ahol a 34 és 36 szekunder üregek 46 és 48 fenékrészei lépcsőzetesre vannak kiképezve. A példakénti kiviteli alaknál a 46 fenékrész két 46a és 46b lépcsőből áll, míg a 48 fenékrész két 48a és 48b lépcsőből áll. Természetesen több lépcsőszámmal is kialakítható az elrendezés. Ezek a lépcsők lehetnek a P szimmetriasíkra merőlegesen, de bezárhatnak a 90°-tól eltérő szöget is.

Azok a meredek oldalak, amelyek az egyes lépcsőket egymástól elválasztják, lehetnek a P szimmetriasíkkal párhuzamosak, vagy adott esetben mindegyik lehet 0 szögtől eltérő bemeneti szögű. Adott esetben ezek a felemelkedő részek párhuzamosak is lehetnek a külső 38 és 40 oldalfalakkal. A 9. ábrán látható kiviteli alaknál a 34 és 36 szekunder üreg keresztmetszete olyan, amely lényegében egy háromszög mentén helyezkedik el, és amelynek egy oldala nyitott, és ez képezi a bemenetet. A 34 és 36 szekunder üregek képezhetnek egy háromszöghöz hasonló ívelt alakzatot is, ahol természetesen az egyik oldal nyitott, de ez az ívelt alak is olyan kell legyen, hogyha egy háromszög keresztmetszetet képzelünk el, akkor ennek a háromszögnek két oldalával egy-egy ponton érintkezik.

A 10. ábrán olyan 34 és 36 szekunder üregek láthatók, amelyek lépcsőzetesen vannak kiképezve. Lényegében a 34 és 36 szekunder üregek különböző alakzatára képezhetők ki, amelyek mindegyike a már említett működési feltételeknek eleget tesz. Turbulens áramlás esetén, akárhol is van a becsapódási pontja a 26 főüregben, mindegyik 34 és 36 szekunder üregben szekunder örvénylés jön létre. Ezek a szekunder örvények elég erősek ahhoz, hogy a fluid oszcillátor működjön hasonló módon, mint abban az esetben akkor, ha nincs 34 és 36 szekunder üreg.

A továbbiakban a találmány szerinti berendezés általános működését mutatjuk be átmeneti viszonyok között. Ezt a 11. és 12. ábra segítségével mutatjuk be.

All., illetőleg 12. ábrán az F fluid sugár a 26 főüregben 11 és 12 szélső pontok között söpör végig. Az oszcillációhoz járul a két TI és T2 főörvény kialakulása, amely a 22 gát 24 elülső része és a 18 oszcillációs kamra azon fala között, amely a 16 bemeneti nyílás közelében van, helyezkedik el.

A 11. ábrán jól megfigyelhető, hogy a sugár az II ponton csapódik be, és a TI főörvény ezt követően koncentrálódik és erőssé válik, míg a T2 főörvény ilyenkor gyenge. Maga a folyadéksugár általában a C2 csatornán keresztül távozik azután.

Turbulens viszonyok között a két 34 és 36 szekunder üreg megtelik a második Tsl és Ts2 szekunder örvényekkel, amelyek a TI és T2 főörvényekkel ellentétes fázisban szintén váltakozva erősek, illetőleg gyengék. Általában elmondhatjuk azt, hogy minél jobban csökken az áramlási sebesség, annál jobban fog a másodlagos Tsl, Ts2 szekunder örvények intenzitása, illetőleg koncentrációja csökkenni.

Abban az esetben tehát, ha a TI főörvény erős, azaz a TI főörvény erős, úgy annak a sugárirányú mérete nö5

HU 217 736 Β vekszik, amikor pedig az áramlási sebesség csökken, úgy a TI főörvény fokozatosan elfoglalja a 34 másodlagos szekunder üreget a Tsl szekunder örvény kárára, amely végül teljesen eltűnik. Ezzel ellentétben a Ts2 szekunder örvény akkor jön létre, amikor a fluid sugár eltűnik.

A 12. ábrán az a helyzet látható, amikor a folyadéksugár az 12 helyen csapódik be. Ekkor a T2 főörvény, az, amelynek nagy a sugárirányú mérete, és a Ts2 szekunder örvény tűnik el akkor, amikor az áramlás elegendően alacsony. A TI, T2 főörvényeknek, amikor koncentráltak és erősek, a sugárirányú méretük nagyobb az átmeneti viszonyok között, mint a turbulens viszonyok között, mivel turbulens viszonyok között a 34, illetve 36 szekunder üregeket a Tsl, illetve Ts2 szekunder örvények elfoglalják, és az a tér, amely a TI illetve T2 főörvények ki alakulásához szükséges, kisebb lesz. Az oszcilláció frekvenciája a TI, illetve T2 főörvények sugárirányú méretének növekedésével csökken.

A 13. ábrán vázlatosan látható a K tényező relatív változása a Reynolds-szám függvényében egy, a találmány szerinti eszköz vonatkozásában, látható továbbá az, hogy az örvények sugárirányú mérete függ az áramlási viszonyoktól, és ily módon lehetővé teszi, hogy turbulens viszonyok között az oszcilláció frekvenciája nőjön, átmeneti viszonyok között az oszcilláció frekvenciája csökkenjen, és ily módon az oszcillátor linearitása fog javulni.

A 2. ábrán látható fluid oszcillátor lehetővé teszi, hogy a rajta áthaladó folyadék áramlását két 50 és 52 nyomástávadóval mérni lehessen, ezek a folyadéksugámak a főüregbe történő mozgásának a végpontjai között helyezkednek el. A nyomástávadók önmagában ismert módon csatlakoztathatók, és ily módon azok jelének a feldolgozásával lehet mérni a sugár oszcillációs frekvenciájának változását. Ez a frekvencia előzetes kalibrálás után az áramlási sebességgel lesz arányos.

Claims (20)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Fluid oszcillátor, amely egy hosszirányú szimmetriasíkra (P) szimmetrikusan van elrendezve, és tartalmaz egy olyan elemet, amely kétdimenziós sugarat hoz létre, amely a már említett szimmetriasíkhoz (P) képest keresztirányban oszcillál, és örvényeket hoz létre a kétdimenziós sugár mindkét oldalán, és ezek az örvények ellentétes fázisban váltakozva erősek és gyengék, összhangban a sugár oszcillációjával, azzal jellemezve, hogy tartalmaz egy, a fő- és szekunder örvények (TI; T2, Tsl, Ts2) sugárirányú méretét a sugár áramlási viszonyainak függvényében változtató elemet.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti fluidoszcillátor, azzal jellemezve, hogy tartalmaz egy, az oszcilláló kétdimenziós fluid sugarat létrehozó, d szélességű bemeneti nyílással (16) ellátott fluidközeg-bemenetet (£), egy oszcillációs kamrát (18), amely a fluidközeg-bemeneti nyíláshoz (16) van csatlakoztatva; egy gátat (22), amely az oszcillációs kamra (18) közelében van elhelyezve, és van egy elülső része (24), amelybe egy, a fluidközeg-bemeneti nyílással (16) szemben elhelyezkedő fő üreg (26) van kiképezve, és a fluidoszcillátor úgy van kialakítva, hogy az áramlási viszonyoktól függően változik az örvényáramok sugárirányú mérete azáltal, hogy van legalább két szekunder üreg (34, 36), amely a gát (22) elülső részén (24) van kiképezve, és ezek a szekunder üregek (34, 36) szimmetrikusan vannak a szimmetriasík (P) mindkét oldalán a fő üregnél (26) elhelyezve.
3. 3. A 2. igénypont szerinti fluidoszcillátor, azzal jellemezve, hogy a főüreg (26) olyan ferde belső falakkal (28, 30) van ellátva, amelyek olyan V alakot képeznek, amelynek két szára a fő üregtől (26) kifelé egymástól távolodik.
4. 4. A 3. igénypont szerinti fluidoszcillátor, azzal jellemezve, hogy a fő üreg (26) belső falai (28, 30) egy bemeneti szöggel {al) vannak a szimmetriasíkhoz (P) képest elrendezve, és ez a szög 0-80°.
5. 5. A 4. igénypont szerinti fluidoszcillátor, azzal jellemezve, hogy a fő üreg (26) belső falai (28, 30) bemeneti szöge {al) a P szimmetriasíkhoz (P) képest 10°-45° tartományban vannak.
6. 6. A 2. igénypont szerinti fluidoszcillátor, azzal jellemezve, hogy a fő üreg (26) fenékrésze (32) a bemeneti nyílással (16) szemben, attól Df távolságra van elhelyezve, és ez a távolság (Df) 3d-15d tartományba esik.
7. 7. A 6. igénypont szerinti fluidoszcillátor, azzal jellemezve, hogy a fő üreg (26) fenékrésze (32) a bemeneti nyílással (16) szemben Df távolságra van elhelyezve, amely 4d-8d tartományban van.
8. 8. A 2. igénypont szerinti fluidoszcillátor, azzal jellemezve, hogy a fő üreg (26) bemenetének a szélessége (Le) 2d-10d tartományba esik.
9. 9. A 2. igénypont szerinti fluidoszcillátor, azzal jellemezve, hogy a gát (22) elülső része (24) szélessége (Lo) 5d-30d tartományba esik.
10. 10. A 2. igénypont szerinti fluidoszcillátor, azzal jellemezve, hogy a gát (22) elülső része (24) merőleges a szimmetriasíkra (P), és a bemeneti nyílástól (16) Do távolságra van, amelynek értéke ld-lOd.
11. 11. A 2. igénypont szerinti fluidoszcillátor, azzal jellemezve, hogy a szekunder üregek (34, 36) négyszögletesek, a nyitott oldaluk képezi a szekunder üregek (34, 36) bemenetét, és az alakja olyan, hogy oldalai a négyszög másik három oldalát legalább érintik.
12. 12. A 2. igénypont szerinti fluidoszcillátor, azzal jellemezve, hogy a szekunder üregek (34, 36) lényegében háromszög alakú keresztmetszetűek, az egyik oldaluk nyitott, ez képezi a szekunder üregek (34, 36) bemenetét, és a másik két oldaluk legalább a háromszög másik két oldalát érinti.
13. 13. A 11. vagy 12. igénypont szerinti fluidoszcillátor, azzal jellemezve, hogy a szekunder üregek (34, 36) lépcsős (46a, 46b; 48a, 48b) fenékrésszel (46, 48) vannak kiképezve.
14. 14. A 11. vagy 12. igénypont szerinti fluidoszcillátor, azzal jellemezve, hogy a szekunder üregek (34, 36) bemenetének szélessége (Ls) ld—lOd tartományban van.

    HU 217 736 Β
15. 15. A 2. igénypont szerinti fluid oszcillátor, azzal jellemezve, hogy a fluidközeg-bemenet (£) hatszög keresztmetszetű beállítókamrát (10) tartalmaz, amely egy bemeneti csőhöz (12) van csatlakoztatva, és van egy konvergens tartománya (14), amely a beállítókamra (10) egyik oldalához van csatlakoztatva, és ennek a konvergens tartománynak (14) négyszögletes, d szélességű bemeneti nyílása (16) van, amely az oszcillációs kamrához (18) van csatlakoztatva.
16. 16. A 15. igénypont szerinti fluid oszcillátor, azzal jellemezve, hogy a fluidközeg-bemenet (£) további, a fluid sugarat kondicionáló elemet tartalmaz.
17. 17. A 16. igénypont szerinti fluid oszcillátor, azzal jellemezve, hogy a kondicionálóelem olyan lemez (20), amely a szimmetriasík (P) mentén van elhelyezve.
18. 18. A 16. igénypont szerinti fluid oszcillátor, azzal 5 jellemezve, hogy a kondicionálóelem egy profilos gát (21), amely a szimmetriasík (P) mentén van elhelyezve.
19. 19. A 17. vagy 18. igénypont szerinti fluid oszcillátor, azzal jellemezve, hogy a kondicionálóelem közelebbi vége a bemeneti nyílástól (16) 0,5d-4d távolságra

    10 van elhelyezve.
20. 20. Áramlásmérő, azzal jellemezve, hogy az 1-19. igénypont szerinti fluid oszcillátorral van ellátva.