ITTO950237A1

ITTO950237A1 - FLOW RATE FLOW METER

Info

Publication number: ITTO950237A1
Application number: IT95TO000237A
Authority: IT
Inventors: Guido Belforte; Massimiliana Carello; Gabriella Eula; Stefano Pastorelli; Marco Roccato
Original assignee: Il Gas P A Soc It
Priority date: 1995-03-28
Filing date: 1995-03-28
Publication date: 1996-09-28
Also published as: ITTO950237A0; IT1280831B1

Abstract

Il misuratore (10) comprende: un condotto di alimentazione (26) che convoglia il fluido in una camera di oscillazione (28) del flusso, in cui sono collocate, da parti opposte rispetto allo sbocco del condotto di alimentazione (26), una prima ed una seconda parete (34, 36), alle quali il flusso di fluido è suscettibile di attaccarsi alternativamente; primi mezzi sensori (46) atti a rilevare il movimento alternativo del flusso di fluido dalla prima alla seconda parete (34, 36) e viceversa; secondi mezzi sensori (50) atti a rilevare la velocità del flusso di fluido; un unico condotto di uscita (30) del flusso di fluido dalla camera di oscillazione (28), che è allineato rispetto al condotto di alimentazione (26); e un ostacolo centrale (44) collocato nella camera (28) di fronte all'imboccatura del condotto di uscita (30).(Fig. 2).The meter (10) comprises: a supply conduit (26) which conveys the fluid into a flow oscillation chamber (28), in which, on opposite sides with respect to the outlet of the supply conduit (26), are located, a first and a second wall (34, 36), to which the flow of fluid is likely to attach itself alternately; first sensor means (46) adapted to detect the alternative movement of the flow of fluid from the first to the second wall (34, 36) and vice versa; second sensor means (50) adapted to detect the speed of the flow of fluid; a single outlet conduit (30) for the flow of fluid from the oscillation chamber (28), which is aligned with respect to the supply conduit (26); and a central obstacle (44) located in the chamber (28) in front of the mouth of the outlet conduit (30). (Fig. 2).

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Misuratore di portata di un flusso di fluido" DESCRIPTION of the industrial invention entitled: "Flow meter of a fluid flow"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce ad un misuratore di portata di un flusso di fluido, in particolare gas metano di impiego domestico. The present invention relates to a flow meter for a flow of fluid, in particular methane gas for domestic use.

E 'noto da tempo l'impiego di flussimetri fluidici per la misura di portate di fluidi sia liquidi che gassosi, basati sullo sfruttamento di vari fenomeni quali instabilità di getti, effetto parete o Coanda, effetto "edge tone" e simili. The use of fluidic flowmeters for measuring flow rates of both liquid and gaseous fluids has been known for some time, based on the exploitation of various phenomena such as jets instability, wall or Coanda effect, "edge tone" effect and the like.

Con tali flussimetri si effettua una misurazione digitale della frequenza di variazione della direzione del flusso, che permette di risalire, mediante opportune tarature, al valore di portata. With these flowmeters, a digital measurement of the frequency of variation of the flow direction is carried out, which allows to go back, by means of appropriate calibrations, to the flow rate value.

I principali problemi che si incontrano nell'impiego dei flussimetri fluidici sono relativi all'estensione del campo di portate effettivamente misurabile ed alla precisione della misura. The main problems encountered in the use of fluidic flowmeters are related to the extension of the effectively measurable flow range and to the accuracy of the measurement.

Quest'ultima è legata per molti aspetti ai fenomeni di disturbo, quali vortici, distacchi di vena, oscillazioni di flusso, che nascono quando il fluido subisce bruschi cambiamenti di direzione, ad esempio passando attraverso valvole, gomiti e simili, o di sezione di flusso. Disturbi di questo genere sono molto frequenti nelle linee di distribuzione del gas metano a causa delle esigenze di ridotto ingombro da soddisfare e della necessità di adattamento ad impianti preesistenti. The latter is linked in many respects to disturbance phenomena, such as vortices, vein detachments, flow oscillations, which arise when the fluid undergoes sudden changes in direction, for example passing through valves, elbows and the like, or flow section . Disturbances of this kind are very frequent in methane gas distribution lines due to the need for reduced dimensions to be met and the need for adaptation to pre-existing systems.

Per quanto concerne invece l'estensione del campo di portata, si è riscontrato che a bassi valori di velocità e quindi di portata del fluido i fenomeni di variazione di direzione del flusso hanno carattere irregolare o non hanno luogo del tutto e non permettono .quindi di effettuare la misurazione. As regards the extension of the flow rate range, it has been found that at low values of velocity and therefore of flow rate of the fluid the phenomena of variation of the direction of the flow are of an irregular nature or do not take place at all and therefore do not allow for take the measurement.

Si è pertanto rivelato necessario accoppiare al flussimetro fluidico un sensore di velocità del flusso affidabile per la rilevazione delle basse portate, così da ottenere un misuratore efficace per un campo di portate sufficientemente esteso. It has therefore proved necessary to couple to the fluidic flowmeter a reliable flow rate sensor for detecting low flow rates, so as to obtain an effective meter for a sufficiently extended flow range.

Più in particolare quindi la presente invenzione si riferisce ad un misuratore di portata di un flusso di fluido comprendente: More specifically, therefore, the present invention relates to a flow meter for a fluid flow comprising:

- un condotto di alimentazione che convoglia il fluido in una camera di oscillazione del flusso, in cui sono collocate, da parti opposte rispetto allo sbocco del condotto di alimentazione, una prima ed una seconda parete, alle quali il flusso di fluido è suscettibile di attaccarsi alternativamente, - a supply duct that conveys the fluid into a flow oscillation chamber, in which a first and a second wall are located on opposite sides with respect to the outlet of the supply duct, to which the fluid flow is likely to attach alternatively,

- primi mezzi sensori atti a rilevare il movimento alternativo del flusso di fluido dalla prima alla seconda parete e viceversa, - first sensor means adapted to detect the reciprocating movement of the fluid flow from the first to the second wall and vice versa,

- secondi mezzi sensori atti a rilevare la velocità del flusso di fluido. - second sensor means adapted to detect the speed of the fluid flow.

La camera di oscillazione insieme con i primi mezzi sensori costituiscono un flussometro fluidico, sfruttabile per la misurazione delle portate superiori ad un certo valore, a cui si aggiungono i secondi mezzi sensori che consentono di misurare le basse portate. The oscillation chamber together with the first sensor means constitute a fluidic flowmeter, usable for measuring the flow rates higher than a certain value, to which are added the second sensor means which allow to measure the low flow rates.

Un misuratore di portata di questo genere è descritto in GB-A -2177 204. Secondo tale documento la camera di oscillazione presenta due condotti di uscita separati, nei quali si incanala alternativamente il flusso di fluido a seguito delle proprie oscillazioni fra le condizioni di attacco alla prima ed alla seconda parete. A flow meter of this kind is described in GB-A -2177 204. According to this document, the oscillation chamber has two separate outlet ducts, in which the fluid flow is channeled alternately as a result of its own oscillations between the connection conditions to the first and second walls.

Scopo della presente invenzione è quello di perfezionare un misuratore di portata del tipo sopra indicato con particolare riguardo all'eliminazione dei fenomeni di disturbo ed alla regolarizzazione delle oscillazioni di flusso, così da consentire una misurazione più precisa. The object of the present invention is to improve a flow meter of the type indicated above with particular regard to the elimination of disturbance phenomena and to the regularization of flow oscillations, so as to allow a more precise measurement.

Tale scopo viene raggiunto grazie ad un misuratore del tipo precedentemente descritto e caratterizzato dal fatto che comprende un unico condotto di uscita del flusso di fluido dalla camera di oscillazione, che è allineato rispetto al condotto di alimentazione, e che un ostacolo centrale è collocato in detta camera di fronte all'imboccatura del condotto di uscita. This object is achieved thanks to a meter of the type described above and characterized in that it comprises a single outlet duct for the flow of fluid from the oscillation chamber, which is aligned with respect to the supply duct, and that a central obstacle is located in said chamber in front of the mouth of the outlet duct.

Grazie in particolare alla presenza dell'ostacolo centrale sulla retta congiungente il condotto di alimentazione e l'unico condotto di uscita, si genera nel misuratore dell'invenzione un regime molto regolare di oscillazione del flusso anche a portate piuttosto basse dell'ordine di 30 dm3/min ANR (atmosfera normale di riferimento) che consente di effettuare misurazioni molto precise. Thanks in particular to the presence of the central obstacle on the straight line joining the supply duct and the single outlet duct, a very regular flow oscillation regime is generated in the meter of the invention even at rather low flow rates of the order of 30 dm3 / min ANR (normal reference atmosphere) which allows for very precise measurements.

In una forma favorita di attuazione del misuratore dell'invenzione nel suddetto condotto di uscita sono collocati elementi raddrizzatori e regolatori del flusso e, a valle di detti elementi, un sensore atto a rilevare la velocità del flusso. In a favored embodiment of the meter of the invention, rectifier and flow regulating elements are located in the aforesaid outlet duct and, downstream of said elements, a sensor suitable for detecting the flow velocity.

La presenza degli elementi regolatori e raddrizzatori del flusso aumenta la precisione della misurazione della velocità di flusso, rende il sensore di velocità indipendente dal flussimetro fluidico ed elimina la possibile influenza perturbatrice delle condizioni di installazione del misuratore. The presence of the flow regulating and rectifying elements increases the accuracy of the flow rate measurement, makes the speed sensor independent of the fluidic flow meter and eliminates the possible disruptive influence of the installation conditions of the meter.

Il misuratore è cosi in grado di coprire efficacemente anche il campo delle basse portate, non investigabile dal flussimetro fluidico. The meter is thus able to effectively cover even the low flow rate range, which cannot be investigated by the fluidic flow meter.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche della presente invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione dettagliata che segue, effettuata con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui: Further advantages and characteristics of the present invention will become evident from the detailed description that follows, made with reference to the attached drawings, provided purely by way of non-limiting example, in which:

la figura 1 é una vista in sezione in elevazione laterale del misuratore dell'invenzione, Figure 1 is a sectional view in side elevation of the meter of the invention,

la figura 2 è una vista in sezione secondo la linea II-II di figura 1, e Figure 2 is a section view along the line II-II of Figure 1, and

la figura 3 è una vista in sezione secondo la linea III-III di figura 1. Figure 3 is a sectional view along the line III-III of Figure 1.

Un misuratore 10 della portata di un flusso di fluido, in particolare gas metano per consumo domestico, comprende una carcassa formata da una piastra superiore ed una inferiore 12, 14 collegate da un corpo intermedio 16. A flow meter 10 for a flow of fluid, in particular methane gas for domestic consumption, comprises a casing formed by an upper and a lower plate 12, 14 connected by an intermediate body 16.

Sulla piastra superiore 12 sono praticati un foro di entrata 18 ed un foro di uscita 20 del flusso del fluido (indicato dalle frecce 22) da una cavità interna della carcassa.Tale cavità comprende in successione un vano di entrata 24, un condotto di alimentazione 26, una camera di oscillazione 28, un condotto 30 ed un vano 32 di uscita. An inlet hole 18 and an outlet hole 20 for the fluid flow (indicated by arrows 22) from an internal cavity of the casing are made on the upper plate 12. , an oscillation chamber 28, a conduit 30 and an outlet compartment 32.

I condotti di alimentazione 26 ed uscita 30 hanno sezione uguale e ristretta rispetto a quella della camera di oscillazione 28 ed ai vani 24, 32. The supply ducts 26 and outlet 30 have an equal and restricted section with respect to that of the oscillation chamber 28 and the compartments 24, 32.

Nella camera di oscillazione 28, che è di profilo circolare, sono collocate da parti opposte rispetto allo sbocco del condotto di alimentazione 26 una prima ed una seconda parete 34, 36. Queste ultime delimitano al loro interno un canale centrale 38 mentre delimitano al loro esterno rispettivi canali laterali 40, 42. In the oscillation chamber 28, which has a circular profile, a first and a second wall 34, 36 are placed on opposite sides with respect to the outlet of the supply duct 26. The latter delimit inside themselves a central channel 38 while delimiting them on the outside respective lateral channels 40, 42.

Dalla camera 28 si diparte l'unico condotto di uscita 30 del flusso di fluido, che è allineato rispetto al condotto di alimentazione 26. The single outlet duct 30 for the fluid flow departs from the chamber 28 and is aligned with respect to the supply duct 26.

Un ostacolo 44 è collocato nel canale centrale 38 della camera 28 di fronte all'imboccatura del condotto di uscita 30. An obstacle 44 is located in the central channel 38 of the chamber 28 in front of the mouth of the outlet conduit 30.

In adiacenza dello sbocco del condotto di alimentazione 26 nella camera 28 ed a cavallo del flusso del fluido è collocato un trasduttore differenziale di pressione 46 comprendente due rami di rilevazione. A differential pressure transducer 46 comprising two sensing branches is located adjacent to the outlet of the supply duct 26 in the chamber 28 and straddling the flow of the fluid.

Nel condotto di uscita 30 sono collocati elementi raddrizzatori e regolatori del flusso, costituiti da una pluralità di paratie 48 disposte spaziate parallelamente alla direzione di flusso. A valle delle paratie è inoltre disposto nel condotto 30, in posizione sostanzialmente equidistante dalle piastre superiore ed inferiore, un sensore 50, ad esempio di tipo termico, atto a rilevare la velocità del flusso. In the outlet duct 30 there are rectifier and flow regulator elements, consisting of a plurality of bulkheads 48 arranged spaced parallel to the flow direction. Downstream of the bulkheads there is also arranged in the duct 30, in a position substantially equidistant from the upper and lower plates, a sensor 50, for example of the thermal type, suitable for detecting the flow velocity.

Il sensore 50 ed il trasduttore 46 sono inoltre collegati in modo non illustrato nelle figure ad una centralina elettronica suscettibile di ricevere, elaborare ed evidenziare i dati da essi trasmessi. The sensor 50 and the transducer 46 are also connected in a manner not shown in the figures to an electronic control unit capable of receiving, processing and highlighting the data transmitted by them.

Nel funzionamento del misuratore 10 il flusso di fluido uscente dal condotto di alimentazione 26 si attacca casualmente per effetto Coanda all'una o all'altra delle pareti laterali 34, 36 percorrendo il canale centrale 38. Una parte del flusso imbocca poi il condotto di uscita 30, aggirando l'ostacolo centrale 44, mentre la parte restante imbocca il canale laterale 40, 42 delimitato dalla parete 34, 36, a cui si è precedentemente attaccato, e viene indirizzata in corrispondenza dello sbocco del canale di alimentazione 26, provocando l'adesione del flusso nel canale centrale 38 alla parete opposta 36, 34. In the operation of the meter 10, the flow of fluid outgoing from the supply duct 26 is randomly attached by the Coanda effect to one or the other of the side walls 34, 36 along the central channel 38. A part of the flow then enters the outlet duct 30, bypassing the central obstacle 44, while the remaining part enters the side channel 40, 42 delimited by the wall 34, 36, to which it was previously attached, and is directed at the outlet of the supply channel 26, causing the adhesion of the flow in the central channel 38 to the opposite wall 36, 34.

Questo fenomeno di oscillazione del flusso si ripete ciclicamente e la sua frequenza è misurata tramite il trasduttore di pressione 46 o altri dispo-sitivi similari in sé noti, permettendo di ricavare il corrispondente valore di portata. This flow oscillation phenomenon is repeated cyclically and its frequency is measured by means of the pressure transducer 46 or other similar devices known per se, allowing the corresponding flow rate value to be obtained.

Infatti i valori di portata Q e di frequenza f sono legati dalla relazione lineare In fact the values of flow rate Q and frequency f are linked by the linear relationship

(I) (THE)

in cui a1 e a2 sono costanti. where a1 and a2 are constant.

Il fenomeno oscillatorio si innesca regolarmente per valori di portata superiori a circa 30 dm<3>/min ANR. The oscillatory phenomenon is triggered regularly for flow rates higher than about 30 dm <3> / min ANR.

Per rilevare i valori inferiori, il misuratore 10 si avvale del sensore 50 di velocità di flusso, in quanto i valori di portata Q sono correlati a quelli di velocità v dalla relazione lineare To detect the lower values, the meter 10 makes use of the flow velocity sensor 50, since the values of flow rate Q are correlated to those of velocity v by the linear relationship

in cui b1 e b2 sono costanti. where b1 and b2 are constant.

La centralina elettronica provvede automatica -mente a seconda dei dati di programmazione ad utilizzare l'una o l'altra delle relazioni I o II oppure entrambe per fornire il valore di portata. The electronic control unit automatically, according to the programming data, uses one or the other of the relations I or II or both to supply the flow rate value.

Per il buon funzionamento del misuratore esiste infatti un campo di portate compreso all'incirca fra 30 dm<3>/min ANR e 40 dm<3>/min ANR in cui i valori di portata calcolati mediante le relazioni I e II sono entrambi sostanzialmente corretti. For the proper functioning of the meter there is in fact a range of flow rates between approximately 30 dm <3> / min ANR and 40 dm <3> / min ANR in which the flow rate values calculated by means of the relations I and II are both substantially correct.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di costruzione e le forme di attuazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato, a puro titolo di esempio, senza per questo uscire dal suo ambito. Naturally, the principle of the invention remaining the same, the details of construction and the embodiments may widely vary with respect to what has been described and illustrated, purely by way of example, without thereby departing from its scope.

Claims

CLAIMS A flow meter (10) of a fluid flow comprising: - a supply duct (26) which conveys the fluid into an oscillation chamber (28) of the flow, in which a first and a second wall (34) are located on opposite sides with respect to the outlet of the supply duct (26) , 36), to which the flow of fluid is susceptible to attach itself alternately, - first sensor means (46) adapted to detect the reciprocating movement of the fluid flow from the first to the second wall (34, 36) and vice versa, - second sensor means (50) adapted to detect the speed of the fluid flow, said flow meter (10) being characterized in that it comprises a single outlet duct (30) for the flow of fluid from the oscillation chamber (28), which is aligned with respect to the supply duct (26), and that a central obstacle (44) is located in said chamber (28) opposite the mouth of the outlet duct (30).

Flow meter (10) according to claim 1, characterized in that in said outlet conduit (30) there are elements (48) rectifiers and flow regulators and, downstream of said elements (48), a sensor ( 50) adapted to detect the flow velocity.

Flow meter (10) according to claim 2, characterized in that said flow regulating and rectifying elements (48) comprise a plurality of bulkheads arranged spaced parallel to the flow direction.

Flow meter (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that said first sensor means (46) comprise a differential pressure transducer placed in the oscillation chamber (28) adjacent to the outlet of the supply duct (26). ) and straddling the flow of fluid.

5. Flow meter (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that said supply ducts (26) and outlet (30) have an equal and restricted section with respect to that of the oscillation chamber (28).

6. Flow meter (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that said oscillation chamber (28) has a circular profile and that within the chamber (28) said first and second walls (34, 36) delimit their inside a central channel (38), in which said central obstacle (44) is located, while they delimit on their outside respective lateral channels (40, 42).