NL8200950A

NL8200950A - Apparatus for sensing a fluid flow, volume meter and heat meter.

Info

Publication number: NL8200950A
Application number: NL8200950A
Authority: NL
Original assignee: Schlumberger Meterfab
Priority date: 1982-03-08
Filing date: 1982-03-08
Publication date: 1983-10-03
Also published as: DE3380039D1; DE8217706U1

Description

. * *Λ t. * * Λ t

Hw/Mv/Schlumberger 3Hw / Mv / Schlumberger 3

Inrichting voor het waarnemen van een fluidumstroom, volumemeter en warmtemeterDevice for sensing a fluid flow, volume meter and heat meter

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het waarnemen van een fluidumstroom, zoals een gasof waterstroom in hoofdzaak bestaande uit een huis met inlaat- en uitlaatopening en een in het huis aangebracht' ge-5 sloten omloopkanaal waarin een lichaam vrij beweegbaar is ondergebracht, en tenminste één bij het kanaal aangebrachte op de omloop van het lichaam reagerend orgaan voor het geven van telkens een impuls»The invention relates to a device for detecting a fluid flow, such as a gas or water flow mainly consisting of a housing with inlet and outlet opening and a closed bypass channel arranged in the housing, in which a body is freely movable, and at least one member responsive to the channel on the circulation of the body to give an impulse in each case »

Dergelijke inrichtingen worden veelvuldig toegepast bij .Yölumemeters voor het gebruik als warm - koud water-meter respectievelijk warmtemeter voor het meten van het warmteverbruik in bijvoorbeeld stadverwarmingsprojecten.Such devices are frequently used in Yum meters for use as a hot / cold water meter or heat meter for measuring heat consumption in, for example, district heating projects.

Dergelijke meetinstrumenten zijn gewoonlijk in de vorm van balgen - gasmeters, turbine - meters voor water en gassen, waar-15 bij een schoepenrad of turbine wordt gebruikt. Dergelijke meters vertonen allen mechanische middelen voor het waarnemen van de fluidumstroom . welke mechanische middelen heel zorgvuldig moeten zijn gelagerd om een goede aanloopnauwkeurigheid van de meter te waarborgen. Deze zorgvuldige lagering maakte de toe-20 stellen echter ongeschikt voor bijvoorbeeld agressieve fluida, zoals dat bijvoorbeeld voorkomt in centrale verwarmingscircuits, waarbij het water is vervuild door ijzerdeeltjes enzovoorts. Bovendien heeft de wisselende temperatuur een nadelige invloed op de levensduur van de lagers.Such measuring instruments are usually in the form of bellows - gas meters, turbine - meters for water and gases, where an impeller or turbine is used. Such gauges all have mechanical means for sensing the fluid flow. which mechanical means must be mounted very carefully to ensure good starting accuracy of the meter. However, this careful bearing made the devices unsuitable for, for example, aggressive fluids, such as occurs in central heating circuits, for example, where the water is contaminated by iron particles and so on. In addition, the varying temperature adversely affects the life of the bearings.

25 De uitvinding beoogt een inrichting van het in de aanhef beschreven type te verschaffen, waarbij bovengenoemde bezwaren zich niet voordoen, welke inrichting niettemin een hoge aanloopnauwkeurigheid heeft.The object of the invention is to provide a device of the type described in the preamble, wherein the above-mentioned drawbacks do not arise, which device nevertheless has a high starting accuracy.

De inrichting volgens de uitvinding onder- 30 scheidt zich doordat het kanaal is gevormd door een wand met één of meer toe- en afvoeropeningen, waarbij buiten het kanaal een zich tussen toe- en afvoeropeningen respectievelijk in- en uitlaatopeningen uitstrekkende scheidingswand is aangebracht.The device according to the invention is distinguished in that the channel is formed by a wall with one or more inlet and outlet openings, wherein a dividing wall extending between inlet and outlet openings and inlet and outlet openings is arranged outside the channel.

8200950 ί ' » -2- Ιη het omloopkanaal zal de fluidumstroom het vrij beweegbare lichaam meesleuren en in omloop brengen.8200950 ί '»-2- Ιη the bypass channel will entrain the fluid flow and circulate the freely movable body.

Telkens bij het passeren van het impulsorgaan wordt een impuls afgegeven, welke naar een buiten de uitvinding vallend elek-5 trisch of elektronisch of andere impulsverwerkende systemen wordt gestuurd waarbij de hoeveelheid inpulsen per tijdseenheid een maat is voor de volumestroom in het kanaal respectievelijk door de inrichting. Met deze gegevens kan afhankelijk van de afmetingen van het huis de bijbehorende "volumestroom 10 worden vastgesteld. Het zal duidelijk zijn dat dankzij het ontbreken van enige mechanische lagering in het kanaal de inrichting ongevoelig is geworden voor vuil in de fluidumstroom, zoals bijvoorbeeld kalkafzetting en dergelijke. In de praktijk is gebleken dat voor de meeste nauwkeurigheid de maattoleran-15 tie van het beweegbare lichaam niet klein behoeft te zijn.An impulse is delivered each time the impulse member passes, which is sent to an electrical or electronic or other impulse processing system falling outside the invention, the amount of pulses per unit time being a measure of the volume flow in the channel or through the device . Depending on the dimensions of the housing, the associated volume flow 10 can be determined with these data. It will be clear that, due to the absence of any mechanical bearings in the channel, the device has become insensitive to dirt in the fluid flow, such as, for example, scale deposits and the like. It has been found in practice that for most accuracy the dimensional tolerance of the movable body need not be small.

Ter vermindering van mogelijke wrijving van het lichaam tegen de binnenwand van het geleidingskanaal is het lichaam hol uitgevoerd, en kan daarbij gevuld zijn met een qua soortelijk gewicht van het fluïdum afwijkend medium.In order to reduce possible friction of the body against the inner wall of the guide channel, the body is made hollow, and can thereby be filled with a medium deviating from the fluid in terms of specific gravity.

20 Hiermee wordt .althans . het eigen gewicht van het lichaam door het fluïdum gedragen, zodat wrijving ten gevolge van het eigen gewicht is voorkomen.20 This becomes .althans. the body's own weight carried by the fluid, so that friction due to its own weight is prevented.

Bij voorkeur is volgens de uitvinding het lichaam bolvormig, waardoor het lichaam gemakkelijk in het ka-25 naai kan gaan rollen en waardoor de glijweerstand nog meer wordt verminderd.Preferably, according to the invention, the body is spherical, so that the body can easily roll into the quay and so that the sliding resistance is reduced even more.

Teneinde een voortdurende voortstuwing van het lichaam in het -kanaal te bereiken zijn bij voorkeur de toe-voeropening tangentieel gericht in de buitenwand van het kanaal 30 aangebracht.In order to achieve a continuous propulsion of the body in the channel, the supply opening is preferably arranged tangentially oriented in the outer wall of the channel 30.

Om het verschil in stuwing ten gevolge van lage respectievelijk hoge stroomsnelheden te corrigeren, kan een deel of het geheel van de toevoeropeningen in de wand van het kanaal plaatselijk zijn vernauwd. Ten gevolge van deze 35 vernauwing kan de stroomvector uit de toevoeropening in het kanaal van richting veranderen, waardoor de stuwdruk op het lichaam overeenkomstig verandert.In order to correct the difference in thrust due to low or high flow rates, part or all of the supply openings in the wall of the channel may be narrowed locally. As a result of this constriction, the flow vector from the supply opening in the channel can change direction, causing the thrust on the body to change accordingly.

8200950 , , « * -3-8200950,, «* -3-

Bij voorkeur is het kanaal cirkelvormig, waarbij de scheidingswand een deel van een om het kanaal aangebracht slakkenhuis kan uitmaken. Hierin wordt een gelijkmatige toevoer van de fluidumstroom in het geleidingskanaal 5 verzekerd.The channel is preferably circular, the dividing wall being able to form part of a cochlea arranged around the channel. This ensures a uniform supply of the fluid flow into the guide channel 5.

Voor het verkrijgen van een lineair verband tussen omloopsnelheid van het bolvormig lichaam en het debiet van het fluidum kunnen de afvoeropeningen op verschillende steekdiameters in de wand van het omloopkanaal zijn aange-10 bracht.In order to obtain a linear relationship between the circulation speed of the spherical body and the flow rate of the fluid, the discharge openings can be arranged at different pitch diameters in the wall of the circulation channel.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de hieronder staande figuurbeschrijving van een aantal uitvoeringsvoorbeelden. In de tekening toont: fig. 1 een bovenaanzicht van een eerste uit-15 voeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding,The invention is further elucidated on the basis of the figure description below of a number of exemplary embodiments. In the drawing: Fig. 1 shows a top view of a first embodiment of the device according to the invention,

fig. 2 een doorsnede volgens de lijn II-IIfig. 2 shows a section according to the line II-II

uit fig. 1, fig. 3 een langsdoorsnede over de in- en uit-laatstomp van de inrichting uit fig. 1, 20 fig. 4 een dwarsdoorsnede volgens de lijn IV-IV in fig. 3, fig. 5 en 6 doorsneden van een tweede uitvoeringsvorm respectievelijk volgens de lijn V-V in fig. 6 en VI-VI in fig. 5, 25 fig. 7 en 8 doorsneden van een derde uitvoe ringsvorm respectievelijk volgens de lijn VII-VII in fig. 8 en VIII-VIII in fig. 7.from fig. 1, fig. 3 a longitudinal section through the inlet and outlet stump of the device of fig. 1, fig. 4 a cross section according to the line IV-IV in fig. 3, fig. 5 and 6 of a second embodiment, respectively along the line VV in fig. 6 and VI-VI in fig. 5, fig. 7 and 8, cross sections of a third embodiment, respectively along the line VII-VII in fig. 8 and VIII-VIII in fig. 7.

fig. 9 een detail van de doorsnede in fig. 7.fig. 9 shows a detail of the cross-section in fig. 7.

fig. 10 en 11 doorsneden van een vierde uit-30 voeringsvorm respectievelijk volgens de lijn X-X in fig. 11 en XI-XI in fig. 10.Figures 10 and 11 show cross-sections of a fourth embodiment, taken along the line X-X in Figure 11 and XI-XI in Figure 10, respectively.

De in de figuren getoonde inrichting bestaat in hoofdzaak uit een huis 1 met inlaatstomp 2 respectievelijk uitlaatstomp 3, welke elke gewenste vorm kan hebben.The device shown in the figures mainly consists of a housing 1 with inlet stub 2 and outlet stub 3, respectively, which can have any desired shape.

35 In het huis is een omloopkanaal 4 aangebracht, dat in de getoonde uitvoeringen een cirkelvorm heeft. Het omloopkanaal 4 is voorzien van toevoeropeningen 5 en afvoeropeningen 6 in de buitenwand daarvan.A bypass channel 4 is provided in the housing, which has a circular shape in the embodiments shown. The by-pass channel 4 is provided with supply openings 5 and discharge openings 6 in the outer wall thereof.

8200950 -4- * ψ8200950 -4- * ψ

De toevoeropeningen 5 staan tangeitieel gericht. Tussen de toe- en afvoeropeningen respectievelijk inlaat- en uitlaatstomp van het huis is een scheidingswand 7 aangebracht, zodat het via de inlaatstomp 2 binnenkomende fluïdum altijd 5 via het kanaal 4 naar de uitlaatstomp 3 zal stromen.The supply openings 5 are initially oriented. A dividing wall 7 is arranged between the inlet and outlet openings, respectively inlet and outlet stubs of the housing, so that the fluid entering via inlet stub 2 will always flow through channel 4 to outlet stub 3.

In het omloopkanaal 4 is een bolvormig vrij beweegbaar lichaam 8 ondergebracht. Afhankelijk van de plaats en vormgeving van de toevoeropeningen 5 zal de bol 8 in het kanaal gaan rondlopen, onder andere wordt dit bevorderd door 10de tangentiële richting van de toevoeropeningen 5, waarmee een sterke wervel in het kanaal 4 wordt bewerkstelligt.A spherical freely movable body 8 is accommodated in the bypass channel 4. Depending on the location and design of the supply openings 5, the bulb 8 will start to rotate in the channel, this is aided, inter alia, by the tangential direction of the supply openings 5, whereby a strong vortex is created in the channel 4.

Bij het kanaal is een op de omloop van de bol 8 reagerend orgaan aangebracht dat in fig. 2 wordt aangegeven als een lichtbron 9, welke is gericht op een lichtgevoelige 15 cel 10 van een elektrische verwerkingseenheid 11, die in het · bovendeel van het huis 1 is ondergebracht. Deze verwerkingseenheid 11 kan tevens zijn voorzien van digitale of analoge uitleesmiddelen. Bovendien kan de elektronische verwerkingseenheid 11 op een geheel andere plaats dan in het huis 1 zijn 20 ondergebracht.Attached to the channel is a member responsive to the orbit of the sphere 8, which is shown in FIG. 2 as a light source 9, which is directed to a light-sensitive cell 10 of an electrical processing unit 11, which is located in the upper part of the housing 1 is housed. This processing unit 11 can also be provided with digital or analog reading means. In addition, the electronic processing unit 11 can be located in a completely different place than in the housing 1.

De werking van de inrichting uit fig. 1 tot en met 4 is als volgt: het fluïdum komt via de inlaatstomp 2 in de ruimte om het kanaal 4 aan de ene zijde van de scheidingswand 7 en treedt via de toevoeropeningen 5 in het kanaal 25 binnen, stuwt daarbij de kogel 8 in een cirkelvormige baan vooruit. Vervolgens stroomt het fluidum via de afvoeropeningen 6 naar de andere zijde van de scheidingswand 7 en vloeit verder weg naar de uitlaatstomp 3. Telkens als de bol 8 de lichtstraal van de lichtbron 9 onderbreekt krijgt hqt lichtgevoelige or-30 gaan 10 een impuls, welke verder in de eenheid 11 wordt verwerkt.The operation of the device from Figs. 1 to 4 is as follows: the fluid enters the space around the channel 4 via the inlet stub 2 on one side of the dividing wall 7 and enters the channel 25 via the supply openings 5 , thereby advancing the ball 8 in a circular path. Subsequently, the fluid flows through the discharge openings 6 to the other side of the dividing wall 7 and flows further away to the outlet stub 3. Each time the bulb 8 interrupts the light beam from the light source 9, the photosensitive organ 10 receives a pulse, which further is processed in unit 11.

Bij hogere stroomsnelheden zal de omloopsnelheid van de bol 8 toenemen en derhalve het aantal impulsen per tijdseenheid bij het lichtgevoelige orgaan 10. Dit aantal im-35 pulsen is bepalend voor de te meten fluidumstroom, snelheid of volume.At higher flow rates, the orbital velocity of the sphere 8 will increase and therefore the number of pulses per unit time at the photosensitive member 10. This number of pulses determines the fluid flow, velocity or volume to be measured.

Fig.5 en 6 onderscheidt zich van de inrichting uit fig. 1 en 2 doordat de scheidingswand 7 halverwege de 8200950 -5- hoogte van het kanaal 4 is aangebracht, waarbij de toevoer-opening 5 respectievelijk afvoeropening 6 van het kanaal in de buitenwand daarvan zijn geplaatst. In deze uitvoeringsvorm kan tevens de afvoeropeningen 6 tangentieel gericht zijn. Het 5 bolvormig lichaam 8 is hier hol uitgevoerd, welk lichaam kan zijn gevuld met een bepaald medium zodanig dat het lichaam in het fluidum zweeft.Figures 5 and 6 differ from the device of Figures 1 and 2 in that the dividing wall 7 is arranged halfway along the height of the channel 4, the inlet opening 5 and outlet opening 6 of the channel respectively in the outer wall thereof. are placed. In this embodiment, the discharge openings 6 can also be directed tangentially. The spherical body 8 is hollow here, which body can be filled with a certain medium such that the body floats in the fluid.

De impulsgever in deze uitvoeringsvorm kan bestaan uit een tweetal tegenover elkaar aangebrachte elek-10 troden 13 en 14, welke reageren op een verandering in de geleidbaarheid in het daartussen liggende gebied. Zodra het bolvormige lichaam 8 passeert zal dit plaatsvinden en wordt een impuls aan de elektronische verwerkingsketen 11 afgegeven.The pulse generator in this embodiment may consist of two electrodes 13 and 14 arranged opposite each other, which respond to a change in conductivity in the intermediate region. As soon as the spherical body 8 passes this will take place and a pulse is delivered to the electronic processing circuit 11.

15 In de fig. 7 en 8 is het cirkelvormige kanaal ondergebracht in een slakkenhuis 15 waarvan de scheidingswand 7 een deel uitmaakt. Doordat de afstand tussen de binnenwand van het slakkenhuis en de buitenwand van het cirkelvormige kanaal 4 kleiner wordt is de gelijkmatige toevoer van het 20 fluidum via de toevoerpoort 5 gewaarborgd, waardoor een gelijkmatige voortstuwing van het bolvormige lichaam 8 is verzekerd.In Figs. 7 and 8, the circular channel is housed in a cochlea 15 of which the dividing wall 7 forms a part. Since the distance between the inner wall of the cochlea and the outer wall of the circular channel 4 becomes smaller, the uniform supply of the fluid via the supply port 5 is ensured, whereby uniform propulsion of the spherical body 8 is ensured.

- De toevoeropeningen 5 kunnen zijn voorzien van een vernauwing vormende drempel 16, zie fig. 9, waardoor de 25 stroomvector bij toenemende snelheid verandert van stand aan-geduidt met P 1 naar een stand aangeduidt met P 2. Hiermee kan een gewenste correctie op de omloopsnelheid van het lichaam 8 worden verkregen, waardoor bijvoorbeeld lineair verband tussen fluidumsnelheid en de omloopsnelheid van het 30 lichaam 8 tot stand kan worden gebracht.The feed openings 5 can be provided with a constriction-forming threshold 16, see fig. 9, whereby the flow vector changes from position indicated by P 1 to a position indicated by P 2 with increasing speed. This allows a desired correction to be made to the speed of circulation of the body 8, so that, for example, a linear relationship between fluid speed and the speed of circulation of the body 8 can be established.

De werking van de uitvoeringsvormen volgens de figuren 5 tot en met 9 komt verder overeen met de uitvoeringsvorm volgens de figuren 1 tot en met 4.The operation of the embodiments according to figures 5 to 9 further corresponds to the embodiment according to figures 1 to 4.

Fig. 10 en 11 tonen een uitvoeringsvorm waarin 35 de inlaatopening 2 een de fluidumstroom afbuigend lichaam,, hier getoond als een.in dwarsdoorsnede vleugelvormig schot 20 is aangebracht. De inlaatopening is alsmede de uitlaatopening 8200950 f · -6- hierbij radiaal gericht. Het schot kan zich over de gehele hoogte van het huis 1 uitstrekken, maar is in de figuur slechts over een deel daarvan getekend. De afvoeropeningen 6 zijn aangevuld met meer naar het centrum van het kanaal aan-5 gebrachte extra openingen 6'. Bij lage stroomsnelheden bevordert dit de impuls op het bolvormig lichaam omdat de stroom-vector zich meer in dwarsdoorsnede diametraal door het kanaal uitstrekt. Het schot 20 en het samenstel van inlaatopeningen 5 alsmede uitlaatopeningen 6 en 6' dragen bij tot het ver·* 10 krijgen van een lineair verband tu'ssen snelheid van het bol-vormig lichaam en het debiet.Fig. 10 and 11 show an embodiment in which the inlet opening 2 has a fluid flow-deflecting body, shown here as a wing-shaped partition 20 in cross-section. The inlet opening and the outlet opening 8200950 f · -6- are radially oriented. The partition can extend over the entire height of the housing 1, but is only drawn over part of it in the figure. The discharge openings 6 are supplemented with additional openings 6 'which are brought to the center of the channel. At low flow rates this promotes the impulse on the spherical body because the flow vector extends diametrically through the channel in cross section. The baffle 20 and the assembly of inlet openings 5 as well as outlet openings 6 and 6 'contribute to obtaining a linear relationship between the velocity of the spherical body and the flow rate.

Zoals uit de tekening blijkt zijn de toe- en afvoeropeningen gescheiden door een zich in het huis 1 diagonaal uitstrekkende wand 7, waarvan de kanaalwand deel uit-15 maakt. Bovendien wordt hierdoor verzekerd dat het bolvormig lichaam bij alle stroomsnelheden afrolt langs één zijde 21 van de binnenomtrek van het kanaal 4, hetgeen de reproduceerbaarheid van de meting ten goede komt en slijtage-effecten vermindert.As can be seen from the drawing, the inlet and outlet openings are separated by a wall 7 extending diagonally in the housing 1, of which the channel wall forms part. In addition, this ensures that the spherical body rolls at all flow rates along one side 21 of the inner circumference of channel 4, which improves the reproducibility of the measurement and reduces wear effects.

20 De uitvinding is niet beperkt tot de hierboven beschreven en in de figuren getoonde uitvoeringsvormen. Zo . hoeft het omloopkanaal niet cirkelvormig te zijn, maar kan bijvoorbeeld een ovale vorm vertonen. Voorts kan de impulsgever door elk willekeurig passend element zijn gevormd aan-25 gepast aan de daarachter geschakelde impulsverwerkende eenheid.The invention is not limited to the embodiments described above and shown in the figures. So . the bypass channel does not have to be circular, but can for instance have an oval shape. Furthermore, the pulse generator may be formed by any suitable element adapted to the pulse processing unit connected thereafter.

82009508200950

Claims

2. Device according to claim 1, characterized in that the body is hollow.

Device according to claim 2, characterized in that the body is filled with a medium deviating from the fluid in terms of specific gravity.

Device according to claims 1-3, characterized in that the body is spherical.

5. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the supply openings are tangentially oriented in the outer wall of the channel.

6. Device as claimed in claim 5, characterized in that part or all of the supply openings 25 have a local constriction.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the channel is circular.

8. Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the dividing wall is a part 30 of a volute arranged around the channel. 8200950 -8- w "-> 6

10. Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the inlet stub or inlet opening is oriented radially and a flow-deflecting body is arranged opposite the inlet opening in the housing.

A device according to any one of the preceding claims, characterized in that the discharge openings in the wall of the bypass channel are arranged at different pitch diameters.

Volume meter provided with a device according to any one of the preceding claims.

13. Heat meter provided with a device as claimed in any of the foregoing claims 1 to 11. 8200950