NL7909271A

NL7909271A - FLUID METER.

Info

Publication number: NL7909271A
Application number: NL7909271A
Authority: NL
Original assignee: Nevamo Inc
Priority date: 1979-12-21
Filing date: 1979-12-21
Publication date: 1981-07-16
Also published as: JPH0125403B2; JPS56119810A

Description

VO 3326 -1-VO 3326 -1-

VV

JJ

VloeistofmeterLiquid meter

De uitvinding heeft betrekking op een fluxdumdebiet-meter, in het bijzonder een brandstof-verbruiksmeter voor een verbrandingsmotor.The invention relates to a flux flow meter, in particular a fuel consumption meter for a combustion engine.

Sr zijn fluxdumdebx etmeters bekend, waarbij in een 5 fluxdumdoorgaag een rotor is gelegerd die door langsstromend fluïdum om zijn as kan worden geroteerd en vaarbij middelen zijn aangebracht om de rcuoromwentelingen waar te nemen en om te zetten in een voor het fluxdumdebiet representatief signaal. Vergelijke debietmeters worden bijvoorbeeld toegepast bij vlcei-10 stofdoseerinrichtingen, waarbij in relatief korte tijd telkens een relatief grote hoeveelheid vloeistof door de fluxdumdoorgaag meet kunnen stromen. Teneinde dsa vlcastcibtroming niet meer dan nodig te hinderen wordt gebruikgemaakt van een rotor met een zodanige configuratie dat deze door de over de volle doergangs-15 opening stromende vloeistof onder een relatief geringe hoek, bijvoorbeeld van 20°, wordt getroffen. Mede door onder de gegeven omstandigheden onvermijdelijk optredende slip is er van een lineair verbaad tussen de rotatiesnelheid en het vloeistof debiet binnen ruime grenzen geen sprake, hetgeen echter bij 20 doseerinrichtingen, bijvoorbeeld voor frisdrank, geen bezwaar is.Sr are known flux-dumb etmeters, in which a rotor is mounted in a flux-dumpling layer which can be rotated around its axis by flowing fluid, and means are provided therein to detect the revolutions of the flux and to convert them into a signal representative of the flux-flow rate. Comparative flow meters are used, for example, with liquid dust metering devices, in which a relatively large amount of liquid can flow through the flux-through layer in a relatively short time. In order not to impede flow flow more than necessary, a rotor of such configuration is used that it is struck by the liquid flowing over the full passageway opening at a relatively small angle, for example of 20 °. Partly due to slip which inevitably occurs under the given circumstances, there is no linear prohibition between the rotation speed and the liquid flow rate within wide limits, which is however no problem with 20 dosing devices, for instance for soft drinks.

Deel van de uitvinding is een fluxdummeter, waarbij binnen ruime debietgrenzen lineair verband tussen het aantal rotorcmwentelingen per tijdseenheid en het fluxdumdebiet gehandhaafd blijft, zodat de fluxdummeter geschikt is voor het meten 25 van het momentane brandstofverbruik bij een verbrandingsmotor, in het bijzonder van een auto.Part of the invention is a flux gauge, which maintains a linear relationship between the number of rotor revolutions per time unit and the flux flow rate within wide flow limits, so that the flux gauge is suitable for measuring the instantaneous fuel consumption of a combustion engine, in particular of a car.

Tot dusverre in personenauto's toegepaste verbruiks-meters berusten cp het principe van vacuümmeting in het inlaat-spuxtstuk, waaruit dan, indirect, het brands-ofverbruik wordt 7909271 -2- * * afgeleid. Dit soort meting is zeer onnauwkeurig en houdt "bijvoorbeeld al geen rekening met feit dat bij een koude motor bet gemeten vacuüm in verhouding gering is, terwijl het bramdstofgebruik zeer hoog is.Consumption meters used hitherto in passenger cars are based on the principle of vacuum measurement in the intake nozzle, from which, indirectly, the fuel consumption is derived 7909271 -2- * *. This type of measurement is very inaccurate and does not take into account, for example, that the measured vacuum with a cold engine is relatively small, while the fuel consumption is very high.

5 Volgens· de uitvinding is de fluïdumdebietmeter geken merkt doordat de fluidumdoorgang in een direct bovenstrooms· van de rotor gelegen deel is vernauwd en althans het bij de rotor uitmondende einde van het vernauwde deel zodanig ten opzichte van de rotoras: is georiënteerd dat een daar uittredende 10 fluldumstroom de rotoras zoveel mogelijk haaks· kruist.According to the invention, the fluid flow meter is characterized in that the fluid passage is constricted in a part located directly upstream of the rotor and at least the end of the constricted part which opens at the rotor is oriented with respect to the rotor shaft in such a way that a discharge there 10 fluid flow crosses the rotor shaft at right angles as much as possible.

Bij de meter volgens de uitvinding wordt door de plaatselijke doorgangsvernauwing de stromingssnelheid verhoogd, waardoor het aantal rotoromwentelingen en daarmee de meetnauwkeurig-heid wordt verhoogd, terwijl tevens door de specifieke oriëntatie 15 van de, de rotor treffende fluldumstroom het optreden van slip-verschijnselen tot een minimum wordt beperkt.In the meter according to the invention, the flow velocity is increased by the local passage constriction, so that the number of rotor revolutions and thus the measuring accuracy is increased, while also the occurrence of slip phenomena through a specific orientation of the fluid flow striking the rotor. minimum is limited.

In een voorkeursuitvoeringsvorm, van de uitvinding wordt bij een rotor, waarvan de as zich axiaal in de fluidumdoorgang uitstrekt, het vernauwde fluidumdoorgangsdeel gevormd door 20 tenminste een schroeflijnvormig kanaal. Aldus wordt, terwijl turbulentie zoveel mogelijk wordt vermeden, op eenvoudige wijze aan de aanvankelijk axiale fluidumstroming een belangrijke tangentiale bewegingscomponent gegeven.In a preferred embodiment of the invention, on a rotor, the shaft of which extends axially in the fluid passage, the narrowed fluid passage portion is formed by at least one helical channel. Thus, while avoiding turbulence as much as possible, an important tangential motion component is given in a simple manner to the initial axial fluid flow.

Het creëren van dergelijke schroeflijnvormige kanalen 25 kan op constructief uiterst eenvoudige wijze geschieden doordat volgens de uitvinding in het direct bovenstrooms van de rotor gelegen'deel van de fluidumdoorgang een een- of meergangige worm passend is opgenomen, welke worm aan het benedenstroomse einde een legerholte heeft voor een einde van de rotoras, waar-30 van het ander einde is gelegerd in een daarvoor aangebrachte holte in een lichaam dat benedenstrooms van de rotor in de fluidumdoorgang is aangebracht. Niet alleen dat aldus een eenvoudige montage van de fluidummeter in een leiding, bijvoor- 7909271 * « -3- beeld de brandstofleiding van een verbrandingsmotor, kan werden gemonteerd, ni. door tussenvoeging van een buis stuk. waarin vanaf een einde de worm is geperst en na het axiaal inhrengen van de rotor, vanaf het andere einde het contraleger wordt ingeduwd, 5 echter het contraleger aan het benedenstroomse einde van de rotor zorgt voor enige vloeistofstuwing met als effect dat de rotor in axiale zin tussen de tegenover elkaar gelegen ieger-holtes gaat zweven en hierdoor de legerwrijving minimaal wordt.The creation of such helical channels 25 can be accomplished in a constructionally extremely simple manner, in accordance with the invention, in the part of the fluid passage located directly upstream of the rotor, a single or multi-worm is suitably accommodated, which worm has an army cavity at the downstream end. for one end of the rotor shaft, the other end of which is mounted in a cavity provided therefor in a body arranged downstream of the rotor in the fluid passage. Not only that a simple mounting of the fluid meter in a pipe, for example the fuel pipe of a combustion engine, can thus be mounted, ni. by insertion of a pipe piece. in which the worm is pressed from one end and after the axial insertion of the rotor, the counter-bearing is pushed in from the other end, however the counter-bearing at the downstream end of the rotor provides some liquid build-up with the effect that the rotor is axially floats between the opposing army cavities, thereby minimizing the bearing friction.

In een in de praktijk gunstig gebleken uitvoeringsvorm 10 bestaat volgens de uitvinding de rotor uit een in hcofdsaak plat en rechthoekig lichaam, met aan weerseinden uitstekende asstompen en een centrale opening voor het bij rotorrotatie periodiek doorlaten van een lichtstraal naar een sensor, met behulp waarvan opgevangen lichtpulsen kunnen worden omgezet in 15 . een fiuïdumdebietindicatie en/of een totaal indicatie per tijdseenheid. Met een dergelijke fluidummeter blijken bij debiet-variaties tussen twee liter en tachtig liter per uur en bij rctoromwentalingen tussen 50 - bG.-OOO/min benzinedebietmetingen met minder dan 1,5/« afwijking mogelijk te zijn.In an embodiment 10 which has proved favorable in practice, according to the invention the rotor consists of a substantially flat and rectangular body, with shaft stubs protruding at both ends and a central opening for periodically transmitting a light beam during rotor rotation to a sensor, with the aid of which it is received light pulses can be converted to 15. a fluid flow rate indication and / or a total indication per time unit. With such a fluid meter, flow rate variations between two liters and eighty liters per hour and with reactor revolutions between 50 bG-OOO / min allow gasoline flow measurements with less than 1.5% deviation.

20 Teneinde te verhinderen dat in de centrale lichtdoor- laatcpening in de rotor een luchtbel ontstaat die de lichtdoor-lating beïnvloedt, kan volgens de uitvinding deze opening polygoon zijn, bijvoorbeeld vierkant.According to the invention, this opening can be polygonal, for example square, in order to prevent an air bubble from forming in the rotor in the central light transmission pin in the rotor.

Ter verduidelijking van de uitvinding zal, onder vervij-25 zing naar de tekening, een uitvoeringsvoorbeeld van de fluïdun-debietmeter worden beschreven.To clarify the invention, an embodiment of the fluid flow meter will be described with reference to the drawing.

Fig. 1 toont de fluidummeter, in een specifiek voer iebietmeting in een benzineleiding geschikte uitvoeringsvorm, gedeeltelijk in axiale doorsnede, gedeeltelijk in zijaanzicht en 30 fig. 2a-c zijn schematische axiale eindaanzichten van variannultvoeringen van de retor.Fig. 1 shows the fluid meter, in a specific flow rate measurement in a gasoline line suitable embodiment, partly in axial section, partly in side view and FIG. 2a-c are schematic axial end views of varior versions of the retor.

Volgens de tekening in het'bijzonder fig. 1, is de meter cpgenomen in een 7909271 -k- benzineleiding 1, waarin de stromingsrichting volgens de pijl verloopt. De meter heeft een huis 2 van bijvoorbeeld transparante kunststof en met een cilindrische configuratie.According to the drawing, in particular Fig. 1, the meter is received in a 7909271 -k-petrol line 1, in which the flow direction is according to the arrow. The meter has a housing 2 of, for example, transparent plastic and with a cylindrical configuration.

In het huis 2 is een rotor 3 in de' vorm van een rechthoek met 5 een centrale opening k en asstompen 5 en 6 gelegerd tussen enerzijds een een- of meergangige worm 7 en een zich dwars· door de centrale opening in het huis 2 uit strekkend, plaatvormig contraleger 8. De asstouqoen 5 en 6 van de rotor 3 zijn daarbij vrij draaiend opgenomen in legerholten in de worm 7 10 en de contralegerplaat 8.In the housing 2, a rotor 3 in the form of a rectangle with 5 a central opening k and shaft stubs 5 and 6 are mounted between on the one hand a single or multi-worm 7 and a projection extending through the central opening in the housing 2 stretching, plate-shaped counter bearing 8. The axis of the rotor 5 and 6 of the rotor 3 are herein freely rotatably received in bearing cavities in the worm 7 and the counter bearing plate 8.

De benzinestroom in de leiding 1 wordt door de worm 7 gedwongen in het door de wormwinding en het huis 2 begrensde schroeflijnvormige, relatief nauwe kanaal of meerdere kanalen indien de worm meergangig is. De uitgang van het wormkanaal bij 15 de rotor 3 sluit met de rotoras een hoek a indie zoveel mogelijk haaks is, dat wil zeggen zoveel mogelijk de 90° benadert, zodat in ruimte 9, waarin de rotor 3 draait, een zoveel mogelijk radiale stroming aanwezig is die de rotor vrijwel haaks treft.The gasoline flow in the conduit 1 is forced by the worm 7 into the helical, relatively narrow channel or several channels bounded by the worm coil and the housing 2 if the worm is multi-channel. The outlet of the worm channel at the rotor 3 closes with the rotor shaft at an angle as far as possible at right angles, that is to say as close as possible to 90 °, so that in space 9, in which the rotor 3 rotates, there is as much radial flow as possible that hits the rotor almost at right angles.

Het plaatvormige contraleger 8 vormt een weerstand in de benzine-20 leiding 1 die voor enige stuwing in de benzinestroom zorgt met als gunstig resultaat dat de rotor 3 met de asstomp 6 niet in de betreffende legerholte wordt geperst maar in axiale sin tussen de tegenover elkaar liggende legerholtes in de legerplaat 8 en de worm 7 zweeft.The plate-shaped counter bearing 8 forms a resistance in the gasoline-line 20, which provides some propulsion in the gasoline flow, with the favorable result that the rotor 3 with the stub shaft 6 is not pressed into the respective bearing cavity, but in axial sin between the opposite army cavities in the army plate 8 and the worm 7 floats.

25 Het huis 2 is voorzien van schematisch aangegeven, diametraal tegenover elkaar gelegen signaalgevers en -ontvangers bijvoorbeeld een infrarood-stralingsbron 10 en een ontvanger 11. Door de zender 10 uitgezonden lichtstraal gaat door de rotoropening k en wordt door de rotorrotatie periodiek onder-30 broken, zodat de ontvanger 11 liehtpulsen ontvangt die verder op overigens bekende wijze kunnen worden omgezet in voor het fluidumdebiet representatieve signalen. De rotoropening h is bijvoorkeur rechthoekig, zodat wordt verhinderd dat zich in de 7 9 0 S 2 7 1 -5- opening een luchtbel vast zet die het door de zender 10 uitgezonden signaal kan verstoren.The housing 2 is provided with schematically indicated, diametrically opposite signal transmitters and receivers, for instance an infrared radiation source 10 and a receiver 11. Light beam emitted by the transmitter 10 passes through the rotor opening k and is periodically interrupted by the rotor rotation. so that the receiver 11 receives light pulses which can further be converted into signals representative of the fluid flow rate in otherwise known manner. The rotor opening h is preferably rectangular, so that an air bubble is prevented from settling in the opening, which may disturb the signal transmitted by the transmitter 10.

Be fluldumdebietmeter volgens· de uitvinding kan op eenvoudige "wijze in een benzineleiding 1 worden opgenomen door 5 deze door te knippen, de buiseinden op het meterhuis 2 te schuiven en bijvoorbeeld met behulp van slangklemmen vast te zetten, en . de noodzakelijke electrische en andere aansluitingen, met gecalibreerde afleesapparatuur te verbinden. Een dergeiijke henzinedebietmeter kan goedkoop worden vervaardigd 10 en geeft een nauwkeurige aflezing van de momentane, werkelijke bezinestroom naar de carburateur van de motor.The fluid flow meter according to the invention can be incorporated in a petrol line 1 in a simple manner by cutting it through, sliding the tube ends onto the meter housing 2 and, for example, fixing it with hose clamps, and the necessary electrical and other connections. , to calibrated reading equipment Such a henzine flow meter can be manufactured inexpensively and gives an accurate reading of the instantaneous actual fuel flow to the carburettor of the engine.

ïïet is duidelijk dat de uitvinding niet is beperkt tot het beschreven uitveeringsvoorbeeld maar dat diverse wijzigingen binnen hen raam van de uitvinding mogelijk zijn. Wezenlijk 15 voor de uitvinding is dat een axiale fluidumstroom bovenstrooms van de rotor wordt versneld door vernauwing van de doerstroom-opening en dat er voor wordt gezorgd dat de, de rotor treffende stroom zoveel mogelijk haaks· op de rotoras is georiënteerd om slipstroomeffecten, die bij vloeistofstromen evenwijdig aan de 20 rotoras de oorzaak zijn van meetafwijkingen die tot 10$ kunnen bedragen, te beperken zodat dergelijke afwijkingen tot 1 - \\% beperkt blijven. Bergelijke geringe afwijkingen worden tot dusverre slechts bereikt met uiterst gecompliceerde, omvangrijke en kostbare eiectronische apparatuur.It is clear that the invention is not limited to the described exemplary embodiment, but that various modifications are possible within the scope of the invention. It is essential for the invention that an axial fluid flow upstream of the rotor is accelerated by narrowing the conduit flow aperture and that the rotor striking current is oriented as far as possible perpendicular to the rotor axis to provide slip flow effects, which liquid flows parallel to the 20 rotor axis cause measurement deviations that can be up to $ 10, so that such deviations are limited to 1%. Mountainous deviations have hitherto only been achieved with extremely complicated, extensive and expensive eiectronic equipment.

25 Be rotor 3 kan in kunststofuitvoering, een gewicht in de orde van grootte hebben van slechts 15 ngr; > zodat ook de massatraagheid gering is en de rotor direct reageert op debiet-fiuctuaties terwijl ook hierdoor slip nauwelijks zal kunnen optreden en iagervrijving tot een minimum wordt teruggebracht.The rotor 3 can, in a plastic version, have a weight of the order of only 15 ngr; > so that the mass inertia is also low and the rotor responds directly to flow fluctuations, while this will also make it difficult to slip and to reduce bearing friction to a minimum.

30 Mede door de specifieke legering van de rotor is de motor ongevoelig voor trillingen en standvijzigingen.30 Partly due to the specific alloy of the rotor, the motor is insensitive to vibrations and changes in position.

Be figuren 2a-c tonen varianten van rotoroonfiguraties en andere opstellingen van de signaalgever 10 en ontvanger 11.Figures 2a-c show variants of rotor configurations and other arrangements of the signal generator 10 and receiver 11.

79 0 9 2 7 * v Λ .6.79 0 9 2 7 * v Λ. 6.

Volgens fig. 2a is de rotor gesloten, dus zonder centrale opening k uitgevoerd en zijn de signaalgever en -ontvanger excentrisch, opgesteld. Fi'g. 2b. toont eveneens een excentrische opstelling van de signalering echter doordat de rotor 3b een 5 grote centrale opening kb heeft, worden vier pulsen per rotor-omwenteling verkregen. Fig. 2c.toont een rotor met een polygoon-eonfiguratie en licht-weerkaatsende wanden. Het aantal pulsen per rotoromwenteling is gelijk aan het aantal weerkaatsende wanden van het prismatische rotorliehaam.According to Fig. 2a, the rotor is closed, i.e. without a central opening k and the signal transmitter and receiver are arranged eccentrically. Fi'g. 2b. also shows an eccentric arrangement of the signaling, however, because the rotor 3b has a large central opening kb, four pulses per rotor revolution are obtained. Fig. 2c. Shows a rotor with a polygon configuration and light-reflecting walls. The number of pulses per rotor revolution is equal to the number of reflective walls of the prismatic rotor body.

79092717909271

Claims

1. Fluid flow meter, in which a rotor is mounted in a fluid passage, which can be rotated around its axis by flowing fluid and in which means are provided for detecting the rotational rotations of the rotors and converting them into a signal representative of the fluid flow rate, characterized in that that the fluid passage is constricted in a part directly upstream of the rotor and at least the end of the constricted part which opens at the rotor is oriented relative to the rotor shaft such that a fluid stream exiting there crosses the rotor shaft at right angles.

2. Device according to claim 1, characterized in that with a rotor, the shaft of which extends axially in the fluid passage, the narrowed fluid passage section is formed by at least one helical channel.

3. Device as claimed in claim 2, characterized in that in the part of the fluid passage located directly upstream of the rotor a single or multi-worm is suitably accommodated, which worm has an bearing cavity at the downstream end for one end of the rotor shaft, the other end of which is alloyed in a cavity provided therefor in a body disposed downstream of the rotor in the fluid passage. i. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the retor consists of a substantially flat and rectangular body with axial stubs projecting on either side and a central opening for periodically transmitting a light beam to a sensor during rotor rotation, by means of which received light pulses can be converted into a fluid flow rate conicatis and / or a total indication for «iVj UXJ .Jv ♦ 73 0 92 7 1 -8-

Device according to claim 1+, characterized in that the central light transmission opening in the rotor is polygonal.

6. Device as claimed in any of the claims 1-3 », characterized in that / the rotor consists of a substantially flat and straight angular body with shaft stub protruding at both ends and / wherein a sensor and transmitter assembly is arranged eccentrically, such that the light beam to the sensor crosses the rotor shaft.

7. Device as claimed in claim 6, characterized in that the rotor body between the shaft and the side end edges is open for periodically transmitting the light beam.

8. Device as claimed in any of the claims 1-3, characterized in that the rotor body is prismatic with light-reflecting side walls and the luminous flux and the sensor are arranged on one side of the rotor such that, in the case of rotor rotation, the consecutive subsequent rotor sidewalls reflect light from the transmitter to the sensor.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid flow meter is a fuel consumption meter for an internal combustion engine. 7909271