NO132850B - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et utstyr for å styre, viskositeten til et fluidum og utstyret omfatter en pumpe med en konstant gjennom-strømning og et målende kapillar-rør gjennom hvilket den konstante fluidumstrøm føres, og hvor trykkdifferansen for fluidumet ved inntaket til og utløpet fra kapillar-røret utgjør et differensialtrykk som benyttes som et styringssignal for å påvirke, viskositeten til fluidumet.

Dette arrangementet er tidligere kjent fra nederlandsk patent

nr. 81 065, hvilket patent viser en viskositetsmåler som omfatter et kapillar-rør hvis utgangssignal benyttes for automatisk styring av . viskositeten. Denne viskositetmåler kan på enkel måte installeres i et rør slik at viskositeten til fluidumet som flyter i dette røret vil måles i den temperaturen som virkelig foreligger i røret, og det vil ikke være noe behov for å fjerne en del av fluidumet fra røret for måleformål. I denne kjente viskositetsmåler av kapillar-rør typen, tvinges et fluidum hvis viskositet skal måles, gjennom et målende kapillar-rør, og trykkdifferansen i fluidumet ved inngangen til og uttaket fra det målende kapillar-rør måles. Pumpen og kapillar-røret er sammenbygget på en slik måte at de kan anbringes inne i røret, og følgelig er de på alle kanter omgitt av fluidumet som flyter i røret mens både inntaket til pumpen og utløpet fra kapillar-røret står i direkte kontakt med rørets indre.

En slik viskositetsmåler kan på enkel måte installeres i et

rør som forsyner en oljebrenner eller et direkte innsprøytningssystem i en forbrenningsmotor, med oppvarmet brensel. I slike systemer avhenger ikke bare en sikker drift, men også effektforbruket til høy-trykkspumpen i sterk grad av viskositeten til brenselet, slik at brenselet varmes opp for at det skal få den ønskede, lave viskositet. Den kjente viskositetsmåler er tilpasset for kontinuerlig måling av viskositeten ved den aktuelle temperatur i brenselsrøret, eller for

å styre viskositeten til fluidumet fordi en reduksjon av temperaturen til fluidumet verken, vil finne sted i kapillar-røret eller i pumpen.

Den ovennevnte, kjente fremgangsmåte har imidlertid den ulempe at nøyaktigheten til viskosistetsmålingen også avhenger av det statiske trykk ved det punkt hvor fluidumet føres ut av det- målende kapillar-rør. Inntil nå har systemene som har vært i bruk vært bygget

opp slik at variasjonene i det statiske trykk har vært sterkt begrenset. Men i nyere brenselssystemer har man tatt i bruk automatisk utstyr som f.eks. selvrensende filtre, og dette introduserer relativt høye og tildels periodiske, pulsformede trykkvariasjoner i brensels-systemet. I viskositetsmålere av tidligere kjent type er slike pulseringer som er blitt overlagret på. de vanlige styringssignaler, blitt overført til det utstyret som påvirker, viskositeten til fluidumet. Slike styringssystemer omfatter for det første en differen-sialtrykkomformer. Denne differensialomformeren påvirkes av pulseringene på en ikke-lineær måte. Som et resultat av dette introduseres feil i omformingen av styringssignalet, og i alvorlige tilfeller vil differensialtrykkomformeren bli ført fullstendig ut av sitt vanligvis lineære styringsområde.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et viskositeusstyringssystem som ikke påvirkes av langsomme eller pulsformede variasjoner i det statiske trykk til fluidumet ved det sted hvor brenselet som er benyttet for måleformål på ny forenes med hovedstrømmen av brensel.

For å oppnå dette utformes styringssystemet i overensstemmelse med de nedenfor fremsatte patentkrav.

Et styringssystem i henhold til foreliggende oppfinnelse har dessuten den fordel at det er svært enkelt i oppbygning og derfor blir rimelig i produksjon og dessuten lett kan anbringes på steder med sterkt begrenset plass.

Det skal også nevnes at et styringssystem i henhold til foreliggende oppfinnelse på enkel måte kan justeres slik at størrelsen til differensialtrykket som benyttes for justering av fluidumets viskositet på enkel måte kan tilpasses de styringskretser som direkte

. virker inn på viskositeten til fluidumet.

For å gi en klarere forståelse av foreliggende oppfinnelse vises til nedenstående detaljerte beskrivelse av et utførelseseksempel og til de ledsagende tegninger hvor: Fig. 1. viser en prinsippskisse for et kjent'arrangement av et

styringssystem for å styre viskositeten til et fluidum,

Fig. 2 viser selve måleapparaturen for et styringssystem i henhold til foreliggende oppfinnelse, Fig.- 3 viser et langsgående tverrsnitt gjennom et kapillar-system i henhold til foreliggende oppfinnelse, Fig. 4. viser et oppriss av en ytterligere utførelse av det

første legeme som inngår i kapillar-systemet, og

Fig. 5 viser et oppriss av en forseglende plate som utgjør det

andre legeme i kapillar-systemet i henhold til fig. 4.

Fig. 1 viser som nevnt et tidligere kjent styringssystem for å styre viskositeten til det flytende brensel i et oljebrenneranlegg eller i en forbrenningsmotor med direkte innsprøytning av brenselet. Brenslet tilføres, ved inntaket 1 og oppvarmet i en varmeveksler 2 ved hjelp av damp til en temperatur som gir den ønskede viskositet. Brenslet passerer videre til den viskositetsmålende enhet: 3 og passerer deretter gjennom brenselrøret 4 til høytrykkspumpen som ikke er. vist på figuren. Den viskositetsmålende enhet 3 omfatter prin-sipielt en liten pumpe 5 som ved inntaket 6 suger inn en konstant mengde brensel pr. tidsenhet og tvinger denne fluidummengde gjennom røret 7 og gjennom kapillar-røret 8. Mellom punktene 10 og 9. vil det bygge seg opp et trykkfall over kapillar-røret, og dette utgjør et mål for. viskositeten for brenslet. Denne trykkdifferansen overføres over målelinjene 11 og 12 til differensialtrykkomformeren 13. Differensialtrykkomformeren 13 kan betraktes som en forsterker og et tilpasningsledd som omformer en relativt liten trykkdifferanse mellom de to målelinjene 11 og 12 til et styringssignal som er tilpasset for å styre den pneumatiske styringsenhet 18. Den pneumatiske styringsenhet sammenligner det innkomne styringssignal med et referansesignal, og den eksisterende forskjell benyttes etter forsterkning til å justere posisjonen av styringsventilen for å regulere det målte trykk tilbake til den ønskede verdi. For å fylle denne oppgaven er styringsventilen 16 anbragt i linjen 17 som forsyner varmeveksleren 2 med et oppvarmet fluidum, og derved hever temperaturen, og på denne måten styrer brenselets viskositet. Effekten for å drive differensialtrykkomformeren 13 og styringsenheten 18 tilføres ved hjelp av trykk-luft over linjen 14.

Som det er nevnt ovenfor medfører det ovenfor beskrevne tidligere kjente styringssytem på grunn av sin oppbygning at periodiske pulseringer i det statiske trykk til brenslet overføres gjennom linjen 11 til differensialtrykkomformeren og påvirker denne på en ikke-lineær måte. Følgelig påvirkes styringssystemet, og i uheldige tilfelle kan styringssystemet bryte fullstendig sammen.

For å tilveiebringe en korrekt styring av viskositeten selv i brenselssystemer med høyfrekvente pulseringer i det statiske trykk, erstattes, viskositetsmåleren- 3 i det kjente utstyr vist i fig. 1

med en viskosistetsmåler vist i fig. 2.

I fig.. 2 omfatter, viskositetsmåleren 3 en liten pumpe 5 som suger inn et konstant volum av fluidumet fra brenselsrøret gjennom sitt

inntak 6 og .tvinger denne lille del av brenselsstrømmen gjennom lederer 7 og. videre inn i det målende kapillar-rør 8. På samme måte som i det tidligere kjente måleutstyr bygger det seg opp en trykkdifferanse over det målende kapillar-rør 8 mellom punktene 10 og 9, og dette differensialtrykk utgjør et mål for viskositeten til brennstoffet.

I henhold til foreliggende oppfinnelse etterfølges det målende kapillar-rør 8 av et dempende kapillar-rør 20 slik at fluidumet som passerer gjennom pumpen bare strømmer ut i hovedstrømmen til brennstoffet ved punkt 19. Trykkdifferansene over det målende■kapillar-rør 8 overføres gjennom linjene 11 og 12 til differensialtrykkomformeren 13/ Som et resultat av den dempende virkning til det dempende kapillar-rer 20 sammen med elastisiteten til brennstoff t-t som be-finner seg i målelinjen 11, samt elastisiteten til selve målelinjen 11 og belgsysternet i differensialtrykkmåleren, fås en sterk dempning som fører til at pulseringene ved utgangen fra det dempende kapillar-rør 19 ikke lenger kan overføres til målelinjene 11, 12 og derfra videre til differensialtrykkomformeren. Følgelig vil ikke viskositetsstyringer lenger, bli påvirket av verken langsomme eller hurtige variasjoner i det statiske trykk i brennstoffet. For å heve den dempende virkning kan gjennomstrømningsmotstanden til det dempende kapillar-rør 20 gjøres så stor som mulig.

Det skal bemerkes at dempningen av pulseringene i brennstoff-systemet med henblikk på styringen også kan oppnås ved å anbringe kapillar-rør, f.eks. i målelinjene 11 og/eller 12, dette vil imidlertid introdusere store tidsforsinkelser, noe som kan påvirke visko-sitetsstyringen på en uheldig måte. Ved å anbringe det dempende kapillar-rør slik som vist i fig. 2, vil det ikke opptre noen slik uheldig tidsforsinkelse i systemet.

Hvis man benytter seg av konvensjonelle kapillar-rør med sirkulære tverrsnitt som antydet på fig. 2,. vil det være svært vanskelig å tilpasse det dempende kapillar-rør i henhold til foreliggende oppfinnelse, og særlig å forene dette med det målende.kapillar-rør som antydet på figuren. Imidlertid kan kapillar-systemet fremstilles på en relativt enkel måte, og også på en kompakt måte, samtidig som man oppnår stor fleksibilitet for valget av lengden og tverrsnittet til de ulike kapillare soner, og likevel fås en svært enkelt tilpasning og overgang mellom de ulike kapillar-rør ved å utforme kapillar-rørene i overensstemmelse med utførelsen vist på fig. 3. Fig. 3 viser et langsgående tverrsnitt gjennom måleenheten som omfatter et sylindrisk legeme 30 omgitt av en forseglende hylse 31. Kapillar-rørene er utformet som riller med hovedsakelig triangulært tverrsnitt i den ytre overflate til det sylindriske legeme, og disse rillene kan være anbragt i den ,. ytre overflate på en sirkulær eller på en spiralformet måte. Brennstoffet som tilføres av pumpen innføres ved åpningen 32 og passerer gjennom en utboring i det sylindriske legeme 30 inn i den begynnende del av det målende kapillar-rør= 33. Det målende kapillar-rør 33 strekker seg i form av en halvsirkel til avslutningen 34 av det målende kapillar-rør som her komminuserer med utboringen 35. Utboringer

• 35 komminuserer på sin side med målelinjen 11 gjennom åpningen 36 (fig. 2) og på den annen side med det dempende kapillar-rør 37. Dette dempende kappilar-rør 37 strekker seg spiralformet på overflaten til

det sylindriske legeme- 30 og komminuserer ved sin avslutning1 38 hvor også hylsen= 31 er avsluttet, med det omgivende rom. I dette tilfelle representerer det omgivende rom den indre del av brennstoffrøret idet den foreliggende kompakte utførelse av kapillar-rørsystemet kan" installeres sammen med pumpen inne i brennstoffrøret, slik' at enheten på alle sider er omgitt av brennstoff. Målelinjen 12. (fig. 2) er på forseglende måte tilkoblet inngangen-- 39.

Det er også mulig å forlenge det sylindriske legeme 30 i retning oppover, og pumpen kan da anbringes inne i dette legeme, slik at man kan unngå inntaket 32. Fig. 4 og. 5. viser en ytterligere utførelse av kapillar-rørsystemqt Fig. 4 er et oppriss av en flat overflate til et sylindrisk legeme 40. På samme måte som ved ovennevnte utførelse, består kapillar-rørene av riller med hovedsakelig triangulært tverrsnitt, men denne gangen laget i endeflaten til det sylindriske legeme, og disse riller er dekket av en forseglende flate: 50 som er vist på fig. 5. Utboringen 41 i fig. 4 er koblet sammen med trykksiden til pumpen, og også med målelinjen 12. (fig. 2). Ved forsiden kommuniserer utboringen 41 med rillen 42 og utgjør det målende kapillar-rør. Dette kapillar-rør 42 strekker seg inn i en utboring 43 som på baksiden kommuniserer med målelinjen 11: (fig. 2). Det dempende kapillar-rør 44 strekker seg spiralformet og utgår fra utboringen 43 og strekker seg herfra mot senteret til endeflaten av det sylindriske legeme. Brennstoffet passerer fra utgangen av det dempende kapillar-rør 45 gjennom utboringen 51 i den forseglende plate vist i fig. 5, og passerer derfra ut i det omgivende rom. Den forseglende plate 50 i fig. 5 er festet ved hjelp av 4 skruer gjennom utboringene 46 til legemet 40 i fig. 4, og utboringene 52 anbringes altså ved montasjen på linje med utboringene 46.

Utboringene 52 er slissformede og gjør det derved mulig å for-skyve den forseglende plate 50 et lite stykke ved dreining. Når dette gjøres, vil utsparingen 53 som er anbragt i den forseglende plate, overlappe en mindre eller større del av det målende kapillar-rør 42. På denne måte er det mulig å øke eller minske den effektive lengde til det målende kapillar-rør 42. Følgelig vil en forutbestemt viskositet tilsvare et høyere eller et lavere differensialtrykk. På denne måte er det mulig å tilpasse differensialtrykket, slik at det tilsvarer den verdi som kreves av differensialtrykkomformeren eller som forlanges av andre utstyr som er tilkoblet

kapillar-rørsystemet. Slike reguleringsutstyr kan f.eks. være en

• ■ •<>■ - ' i ■ ..■ ti-di f ferens ialtrykkindikator med en viskositetsinnstilling. Kalibrering av en slik indikator Itån utføres ved innstilling av den roterbare forseglenfie plate 50

I stedet for å rrranqere kapillar-rør i den flate overflaten til det sylindriske I.egerre 40, kan en tynn plate klemmes fast inn mellom leg*emet 40 og den forseglende plate 50, og ha en smal, kontinuerlig åpning hvis utforming er slik at den' tilsvarer rillene som er vist i fir. 4,

Claims (9)

1. Utstyr for styring av viskositeten til et fluidum hvilket utstyr

omfatter en pumpe med en konstant gjennomstrømming og et kapillar-rør gjennom hvilket alt fluidum som strømmer gjennom pumpen tvinges til å passere) og hvor trykkdifferensen for=fluidumet ved inntaket og utløpet fra kappillar-røret utgjør et differensialtrykk som benyttes som* et styringssignal for å påvirke viskositeten til fluidumet,karakterisert ved, a,t det dessuten foreligger et andre kapillar-rør gjennom hvilket det fluidum som har passert gjennom målé-kapillar-røret tvinges, og at" et fluidumopptagende rom er an- bragt mellom det målende kapillar-rør og det andre kapillar-rør og 'at det fluidumopptagende rom og/eller selve fluidumet er elastisk.

2. Utstyr ifølge krav , karakterisert ved at strømningsmotstanden til det andre kapillar-rør er betraktelig stø-re enn for måle-kapillar-rø.e:'.. •

3. Utstyr ifølge krav \ lier 2, karakterisert ved a t begge kapillar-rør tr utformet som riller eller forsenkninger i overflaten til et førs ;.e legeme som i sin tur er omgitt eller inn-kapslet av et andre legeme

4. Utstyr ifølge krav: 3, karakterisert ved at tverrsnittet til en slik r lie eller fordypning er triangulært.

5. Utstyr ifølge krav i oller 4,karakterisert ved a t fluidumet føres freja 'hil rillene gjennom kanaler som er til-dannet inne i et av de nevnte legemer.

6. Utstyr ifølge krav7 3, 4 eller 5, karakterisert, ved a t det første legeme er sylindrisk formet mens rillene forløper tangentielt eller praktisk talt tangentielt over den sylindriske flate.

7. Utstyr ifølge krav 6,karakterisert ved at rillene forløper spiralformet.

8. Utstyr ifølge krav: 3,4 eller 5, karakterisert ved a t den ytre overflate til det første legeme er en flat overflate i området omkring rillene.

9. Utstyr ifølge et av kravene 3-8, karakterisert ved a t det andre legemet har en utsparing i sin ytre flate hvilken utsparing vil dekke en større eller mindre del av det målende kapillar-rør når det andre legeme forskyves i forhold til det første.