ITMI961818A1 - Flussometri - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:

"FLUSSOMETRI

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce a flussometri.

Flussometri ad area variabile sono noti, per esempio dalla pubblicazione brevettuale EP-A-0522708 , che descrive un flussometro comprendente un orifizio entro il quale è situato un tappo conico. Lo spostamento del tappo conico contro l'azione di una molla, sotto l'influenza del fluido che fluisce, varia la sezione trasversale di flusso fra il tappo e il bordo dell’orifizio. La differenza di pressione sul tappo fornisce un'uscita che rappresenta la velocità di flusso attraverso il flussometro. Poiché la posizione del tappo conico entro l'orifizio varia in dipendenza della velocità del flusso, il flussometro può fornire misure di velocità di flusso precise su un ampio campo di velocità di flusso.

Il tappo conico della pubblicazione brevettuale EP-A-0522708 è supportato entro l'orifizio su un alberino che è esso stesso supportato su un'armatura portata entro un condotto che fornisce l'orifizio. L'accumulazione di tolleranze che avviene con questa costruzione rende difficile raggiungere la concentricità fra il tappo e l'orifizio. Poiché, in un flussometro ad area variabile, il tappo non dovrebbe mai chiudere interamente l’orifizio, la mancanza di concentricità significa che lo spazio fra il tappo e l'orifizio sarà in pratica relativamente grande. Questo significa che il flussometro non è in grado di misurare con precisione velocità di flusso basse.

Inoltre, l'attrito fra il tappo e l’alberino provoca un'isteresi nel funzionamento del flussometro e, in alcuni casi, il tappo può incastrarsi interamente sull'alberino.

Secondo la presente invenzione è fornito un flussometro un flussometro che comprende un ugello avente una regione che è divergente nella direzione prevista di flusso attraverso il flussometro, e un tappo situato entro la regione divergente dell'ugello e guidato per spostarsi lungo l'ugello mediante palette che si estendono verso l'interno dell'ugello, tale spostamento, mediante una differenza di pressione generata dal fluido che fluisce, variando la sezione trasversale di flusso fra la superficie esterna del tappo e la superficie interna dell'ugello, essendo previsti mezzi di misura che sono reattivi alla differenza di pressione sul tappo nella direzione del fluido che fluisce, per fornire quindi un'uscita che rappresenta la velocità di flusso del fluido attraverso il flussometro.

Preferibilmente, l'ugello è sotto forma di un tubo di Venturi, del quale la regione divergente può essere conica. L'ugello può essere munito di una flangia per lo scopo di montare il flussometro entro una conduttura fra due flange di tubo.

I mezzi di misura possono comprendere una cella a pressione differenziale per la misura diretta della differenza di pressione sul tappo. Tuttavia, i mezzi di misura possono essere in alternativa reattivi allo spostamento del tappo, o alla forza applicata, mediante mezzi di spinta resilienti, ad un elemento di supporto. L'elemento di supporto può comprendere un anello in carbonio o un anello metallico avente un rivestimento superficiale a basso attrito, e può essere montato entro l'ugello per mezzo di un elemento a deformazione munito di estensimetri per fornire un'uscita che rappresenta la velocità di fluido entro il flussometro. L'elemento a deformazione può comprendere un tubo esterno che è supportato ad un'estremità sull'ugello, ed è connesso all'altra estremità ad un'estremità di un tubo interno che si estende attraverso il tubo esterno e porta il supporto alla sua altra estremità.

I mezzi di misura possono avere un sensore di temperatura per fornire una compensazione di temperatura.

II tappo può essere generalmente ci1 indrico -avente un'estremità semisferica di entrata (rispetto alla direzione di flusso attraverso il misuratore). L'estremità di uscita del tappo può essere profilata per ridurre la turbolenza nel passaggio di flusso fra il tappo e l'ugello. In una forma di realizzazione alternativa, il tappo può essere sferico e può essere cavo.

In una forma di realizzazione preferita, il tappo è spinto nella direzione contraria alla direzione prevista del flusso attraverso il misuratore per mezzo di una molla. Il tappo può avere una nicchia per ricevere un'estremità della molla. Possono essere previsti mezzi per guidare la molla in modo da evitare l'inflessione. Questi mezzi di guida possono essere sotto forma di una barra di guida che è assicurata o ad un tappo o ad un arresto all'altra estremità della molla, e che si estende entro la molla. In alternativa, o inoltre, i mezzi di guida possono comprendere una chiusura di molla telescopica.

Per una migliore comprensione della presente invenzione, e per mostrare come essa può essere eseguita, si fa adesso riferimento, per mezzo di esempio, ai disegni allegati, in cui:

la figura 1 è una vista in sezione di un flussometro;

la figura 2 è una sezione trasversale in scala ridotta, lungo la linea II-II in figura 1;

la figura 3 corrisponde alla figura 1 ma mostra una forma alternativa del flussometro; e

la figura 4 corrisponde alla figura 1 e mostra una terza forma di realizzazione di un flussometro.

Il flussometro mostrato in figura 1 comprende un ugello 2 sotto forma di un tubo di Venturi avente una regione convergente 4 e una regione divergente 6 conica. La regione divergente 6 ha una flangia 8 per supportare il flussometro fra flange di tubo in una tubatura. Un tappo 10 è situato entro l'ugello 2. Il tappo 10 ha una regione centrale 12 cilindrica con un'estremità di entrata 14 semisferica e una estremità di uscita 16 rastremata. Il tappo 12 ha una nicchia 18 cilindrica che riceve un'estremità di una molla 20. L'altra estremità della molla 20 si attesta contro un supporto 22 sotto forma di un anello in carbonio.

Mezzi (non mostrati) sono previsti per limitare lo spostamento del tappo 10 verso sinistra, come visibile in figura 1,

L'anello in carbonio 22 riceve un'estremità di un elemento di supporto 24 che è montato su un elemento a deformazione 26. L'elemento a deformazione 26 comprende un tubo esterno 28 che è assicurato ad un'estremità alla flangia 8 dell'ugello 2. Alla sua altra estremità, il tubo esterno 28 è unito ad un'estremità di un tubo interno 30, l'altra estremità del quale porta l'elemento di supporto 24. Estensimetri 32 sono connessi al tubo esterno 28. Un termometro a resistenza al platino 34 è previsto entro il tubo interno 30 in una posizione che si estende entro l'ugello 2. Gli estensimetri 32 e il termometro 34 sono connessi mediante conduttori a circuiteria di elaborazione 36.

La regione divergente 6 dell'ugello 2 ha palette 38 sporgenti verso l'interno. Tre di tali palette 38 sono mostrate in figura 2, ma più di tre palette possono essere previste. Alla regione di entrata 6 dell'ugello 2, le palette terminano su un diametro leggermente maggiore del diametro esterno della parte cilindrica 12 del tappo 10. Nella regione del supporto 22, le palette terminano ad un diametro intermedio e, oltre il supporto 22, le palette 38 terminano ad un diametro ancora più piccolo, fornendo un arresto 40.

Durante il funzionamento, il flussometro è montato entro una tubatura per mezzo della flangia 8. Il fluido, come vapore, che fluisce attraverso la tubatura genera una differenza di pressione sul tappo 14 che tende a spostare il tappo 14 verso destra, come visibile in figura 1, contro l’azione della molla 20. A basse velocità di fluido, il fluido passerà attraverso il tappo e la parte più stretta della regione divergente 6 ma, all'aumentare della velocità di flusso, il tappo verrà spinto progressivamente oltre verso destra, e la sezione trasversale di flusso fra il tappo 10 e l'ugello 2 aumenterà. L'estremità di uscita 16 rastremata del tappo 10 aiuta a evitare che il flusso si stacchi dalla superficie del tappo 10, evitando così la turbolenza e una caduta di pressione irrecuperabile. :

Quando il tappo 10 è spostato, la molla 20 verrà compressa, e la forza applicata da essa, attraverso un anello 22, all'elemento del supporto 24, aumenterà. La risultante piccola deflessione dell'elemento a deformazione 26 provocherà una deflessione corrispondente degli estensimetri 32, che forniscono segnali alla circuiteria di elaborazione 36, come farà il termometro a resistenza di platino 34. L'uscita risultante dalla circuiteria di elaborazione 36 rappresenta la velocità di flusso che passa attraverso il flussometro.

In condizioni di flusso molto intenso, l'anello 22 può essere spinto contro l'arresto 40, che serve per limitare la deflessione dell'elemento a deformazione 26.

Si apprezzerà che il tappo 10 è centrato entro l'ugello 2 direttamente mediante le palette 38. Di conseguenza, lo spazio (mostrato esagerato in figura 1) fra il tappo 10 e la parte più stretta dell'ugello 2 può essere reso piccolo, poiché non vi è alcuna possibilità di un accumulo di tolleranze come nel flussometro descritto nella pubblicazione brevettuale EP-A-0522708. Riducendo lo spazio minimo fra il tappo 10 e l'ugello 2, la reattività del flussometro a velocità di flusso molto basse è migliorata, aumentando il campo entro cui funzionerà il flussometro. Inoltre, sono minimizzati effetti di attrito e il rischio di incastro.

Inoltre, eliminando la necessità di montare il tappo su un alberino supportato entro la tubatura, sono ridotti il costo di fabbricazione e la complessità.

La figura 3 mostra un flussometro che è generalmente simile a quello di figura 1, particolarmente rispetto ai mezzi di misura per convertire la forza applicata dalla molla 20 all'anello in carbonio 22 in segnali di uscita dalla circuiteria di elaborazione 36. In figura 2, gli stessi numeri di riferimento sono usati per parti simili a quelle in figura 1.

Nella forma di realizzazione di figura 3, il tappo 10 è una sfera che può essere cava per ridurre la sua massa e di conseguenza la risposta del flussometro a fluttuazioni della velocità di flusso. La molla 20 è racchiusa per la sua intera lunghezza, da una chiusura 42 telescopica, che comprende un tubo esterno 44 assicurato entro incisioni nelle palette 38. Un tubo interno 46 scorre entro un tubo esterno 44 e ha un'estremità chiusa 48 che si attesta sulla sfera 10. La chiusura 42 serve di conseguenza ad evitare deflessioni laterali della molla 20, e serve anche ad evitare turbolenza nel flusso a valle della sfera 10.

La figura 4 mostra una terza forma di realizzazione di un flussometro. Questa forma di realizzazione è simile a quella di figura 1, ma fornisce una forma differente dei mezzi di misura. Di nuovo, i numeri di riferimento utilizzati in figura 4 sono gli stessi di quelli usati in figura 1 per componenti simili.

Nella forma di realizzazione di figura 4, il tappo 10 ha la stessa forma esterna di quello di figura 1, ma, all'estremità chiusa della nicchia 18, vi è una borchia maschiata 50 che riceve un'estremità filettata di una barra 52 fatta di materiale magnetico. La barra 52 è assicurata mediante un dado 54.

Alla sua estremità lontana dal tappo 10, la barra 52 si estende in un gruppo di bobina 56 racchiuso in un corpo 58 non magnetico. Il gruppo di bobina 56 comprende una bobina primaria 60 e due bobine secondarie 62. Le bobine sono collegate a circuìteria di funzionamento e di elaborazione (non mostrata) mediante conduttori 64 che si estendono attraverso un elemento di arresto 66 e una regione ispessita 68 di una delle palette 38. L'arresto 66 serve come attestamento per l'estremità della molla 20 lontana dal tappo 10.

Durante il funzionamento, il movimento del tappo 10 provoca il movimento della barra 52 entro il gruppo-di bobina 56. Il concatenamento di flusso fra la bobina primaria 60 e la bobina secondaria 61 è variato secondo la posizione della barra 52, e di conseguenza la corrente indotta nelle bobine secondarie 62 e rivelata dalla circuiteria di elaborazione serve come indicazione della posizione del tappo 10 e di conseguenza della velocità di flusso attraverso il misuratore.

In tutte le forme di realizzazione, il tappo 10 può essere rivestito di un rivestimento a basso attrito o resistente all'usura.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Flussometro comprendente un ugello avente una regione che è divergente nella direzione prevista di flusso attraverso il flussometro, e un tappo situato entro la regione divergente dell'ugello e guidato per spostarsi lungo l'ugello mediante palette che si estendono verso l'interno dell'ugello, tale spostamento, mediante una differenza di pressione generata dal fluido che fluisce, variando la sezione trasversale di flusso fra la superficie esterna del tappo e la superficie interna dell'ugello, essendo previsti mezzi di misura che sono reattivi alla differenza di pressione sul tappo nella direzione del flusso che fluisce, per fornire così un'uscita che rappresenta la velocità di flusso del fluido attraverso il flussometro.
2. 2. Flussometro secondo la rivendicazione 1, in cui l'ugello è sotto forma di un tubo di Venturi.
3. 3. Flussometro secondo la rivendicazione 1 oppure 2, in cui la regione divergente dell'ugello è conica.
4. 4. Flussometro secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui l'ugello ha una flangia per montare il flussometro in una tubatura fra flange di tubo.
5. 5. Flussometro secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui i mezzi di misura sono reattivi allo spostamento del tappo lungo l'ugello.
6. 6. Flussometro secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui il tappo è spinto da mezzi resilienti in una direzione opposta alla direzione prevista di flusso attraverso il flussometro, i mezzi resilienti agendo fra il tappo e un supporto montato entro l'ugello.
7. 7. Flussometro secondo la rivendicazione 6 se dipendente da una delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui i mezzi di misura sono reattivi alla forza applicata dai mezzi resilienti al supporto.
8. 8. Flussometro secondo la rivendicazione 7, in cui il supporto agisce su un elemento a deformazione, i mezzi di misura comprendendo estensimetri previsti sull'elemento a deformazione in modo da essere reattivi a deflessione dell'elemento a deformazione sotto la forza applicata dai mezzi resilienti.
9. 9. Flussometro secondo la rivendicazione 8, in cui l'elemento a deformazione comprende una prima parte allungata che è montata ad un'estremità dell'ugello ed è connesso, alla sua altra estremità, ad un'estremità di una seconda parte, l'altra estremità della quale impegna il supporto.
10. 10. Flussometro secondo una delle rivendicazioni da-6 a 9, in cui il tappo ha una nicchia che riceve una estremità dei mezzi resilienti .
11. 11. Flussometro secondo una delle rivendicazioni da 6 a 10, in cui i mezzi resilienti comprendono una molla, essendo previsti mezzi di guida per resistere a deflessione laterale della molla.
12. 12. Flussometro secondo la rivendicazione 11, in cui i mezzi di guida comprendono una chiusura di molla telescopica.
13. 13. Flussometro secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui i mezzi di misura comprendono mezzi per compensare le variazioni di temperatura del fluido che fluisce.
14. 14. Flussometro sostanzialmente come descritto qui con riferimento alle figure 1 e 2 o alla figura 3, o alla figura 4 dei disegni allegati.