NO152475B - Stroemningsdetektor - Google Patents

Description

Gjenstanden for foreliggende oppfinnelse er en strøm-ningsdetektor for anvendelse i en kanal, gjennom hvilken det skal strømme en valgt arbeidsvæske med et statisk element utformet for å være festet inne i kanalen og et aktivt element som er bevegelig i forhold til det statiske element i en begrenset utstrekning påtrykt av det statiske element og en nærhetsføler-anordning virksom for å detektere bevegelse av det aktive element i forhold til det statiske element og sende ut et tilsvarende signal.

Det er allerede kjent strømningsdetektorer. Disse

kjente innretninger omfatter vanligvis skovler. Slike kjente innretninger lider imidlertid under forskjellige ulemper særlig når de anvendes for stabiliseringsanordninger på skip. I en stabiliseringsanordning for et skip foregår strømmen av væske under stor hastighet ved maksimale strømningsbetingelser og ofte er selve væsken forurenset. Den kjente type detekteringsinnret-ninger omfatter en roterbar vinge for å gi en hurtig reaksjon og denne må være så lett at den vanligvis ikke er istand til å tåle den store belastning som påtrykkes den. Videre er også lagrene som vingen dreies i, neddykket i væsken og følgelig er den utsatt for korrosjonsvirkning og slitasje som reduserer påliteligheten og nøyaktigheten av innretningen.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å skaffe

en detekteringsinnretning for en strøm, hvilken er robust, som ikke inneholder noen lagre og som kan lages av materialer som ikke kan korroderes.

En strømningsdetektor i samsvar med oppfinnelsen er kjennetegnet ved at det aktive element omfatter en hul sylindrisk kapsling som fullstendig omslutter uten å være forbundet med det indre statiske element og stolpen rager frem gjennom en åpning i sideveggen av det hule sylindriske element.

I en konstruksjon omfatter det statiske element en del med hovedsakelig sylindrisk form båret på tvers på en stolpe som kan festes til en ubevegelig understøttelse og det aktive element omfatter en hul sylindrisk kapsling som omslutter det indre statiske element og med en løs glidepasning i samme, idet stolpen rager gjennom en åpning i sideveggen av det hule sylindriske element og nærhetsføleranordningen omfatter minst et par samvirkende elementer hvorav det ene er festet til det indre statiske element og det andre er festet til det ytre aktive element. Et element i paret kan være festet til den ene ende av det statiske element, idet det annet element er festet til den tilstøtende ende av det aktive element. Som et alternativ kan nærhetsføleranordningen omfatte to uav-hengige par elementer som befinner seg ved motsatte ender av det aktive og passive element. I et ytterligere alternativ kan de to par elementer være dannet av tre elementer hvorav et er felles for de to par, idet to av elementene er festet side om side på det aktive eller det passive element og det andre felles element er festet på det passive eller aktive element og anbragt for å være mellom de øvrige to elementer i den midtre posisjon av det aktive element.

Det ytre aktive sylindriske element kan være av et materiale med en spesifikk vekt som avviker fra den spesifikke vekt av den valgte arbeidsvæske, idet der er anordnet belastningsorganer eller hule kammere inne i det aktive element for å bringe den samlede spesifikke vekt av det aktive element til hovedsakelig samme verdi som den for den valgte væske.

Det kan også være anordnet organer for å påvirke det aktive element slik at det beveger seg til en sentral stilling i forhold til det passive element. Slike organer kan være fjærer montert mellom endene av det ytre aktive element og endene av det indre statiske element.

Hensiktsmessig kan det indre statiske element være laget av to sylindriske deler som er fes,tet til stolpen konsentrisk på motsatte sider av stolpen, slik at den øvre ende av stolpen i virkeligheten blir endel av det statiske element.

Det statiske element og stolpen kan være laget med kanaler for elektriske ledere som fører fra nærhetsføleranordningen for til-kobling til en ytre mottager.

En fleksibel rørformet kapsling kan være montert omkring stolpen, idet kapslingen kan tettes ved den ene ende mot den faste bærer og er tettet ved den annen ende til det aktive element for å omgi og omslutte åpningen i sideveggen av det aktive element, gjennom hvilken stolpen er ført. Det indre av det aktive element er da tettet overfor det utvendige slik at forurensende stoffer ikke kan tre inn i det indre av det aktive element hvor de kunne legge seg i små klaringskanaler og forstyrre apparatets funksjon.

Kapslingen kan være anordnet for å funksjonere som en lett fjær som motstår eventuell kraft som søker å bøye den slik at den virker som et sentraliseringsorgan på det ytre aktive element og gjør eventuelle sentraliseringsfjærer unødvendige. I denne forbind-else kan kapslingen være dannet av et korrugert rør av gummilign-ende materiale eller kan være dannet av en metallbelg.

Nærhetsføleranordningen kan være forbundet med en logisk anordning som er programmert eller innrettet for å frembringe'den påkrevede indikasjon om strømningsbetingelser. For visse beting-elser kan den logiske anordning angi verdier for strøm eller hvor det bare skal detekteres en reversering av strømmen, kan den logiske anordning være innrettet for å indikere bare at en reversering av strømretningen har funnet sted, dvs. å indikere en forandring i den aksiale posisjon av det aktive element i forhold til det statiske element og retningen av posisjonsforandringen. Da der ikke er noe en-til-en samsvar i tiden mellom forandringen av retning for væskestrømmen og forandring av posisjonen for det aktive element, kan den logiske anordning være innrettet for å merke tegnene på at en forandring er nær forestående og anslå den virkelige tid for forandringen.

Et element i nærhetsføleranordningen kan være et anker av magnetiserbart materiale med en større magnetisk permeabilitet enn en: og kan normalt magnetiseres eller avmagnetiseres og det annet element i nærhetsføleranordningen kan være en spole med eller uten en kjerne. Det ikke viklede anker bæres fortrinnsvis av det aktive element.

Praktiske utførelser av oppfinnelsen er vist på tegning-

ene hvor fig. 1 er et lengdesnitt av en innretning i en utførelse, fig. 2 er et enderiss av innretningen på fig. 1 med den ene ende av det aktive element fjernet for tydeligere å vise det indre og fig. 3 er et lengdesnitt av en innretning med en annen utførelse.

På tegningene og først med referanse til fig. 1 og 2, er vist et statisk element generelt betegnet med 1, omfattende en stolpe 2 festet til en bærer 3 som kan være en bunnplate anordnet for feste inne i en kanal, gjennom hvilken strømmen av en arbeidsvæske finner sted og hvor slik strøm skal detekteres, eller kan være endel av selve kanalen og 4 betegner et sylindrisk element festet på tvers av stolpen 2. I konstruksjonen på fig. 1 og 2 er det sylindriske element 4 laget av to sylindriske deler 4A og 4B festet konsentrisk på stolpen 2 på motsatte sider av stolpen slik at den øvre ende av stolpen i virkeligheten blir endel av det passive element. Kanaler 5 og 6 er anordnet gjennom det sylindriske element 4 hhv. gjennom stolpen 2 for gjennomgang av elektriske ledere 7 som forbinder elementene 8 i adskilte nærhetsføleranord-ninger festet på motsatte ender av det sylindriske element 4 og som utgjør en nærhetsføleranordning. Med 9 er betegnet et aktivt element som omslutter det statiske element, idet det aktive element 9 er laget av en ytre sylindrisk kapsling 10 utstyrt med ende-plater 11 som bærer de andre elementer 12 i nærhetsføleranordningen. Nærhetsføleranordningen kan omfatte organer for variasjon av det effektive areal for minst et element, for derved å skaffe en jus-tering av anordningens følsomhet. Det statiske element 1 har klosser 13 som passer med klaring inne i kapslingen 10 på det aktive element 9 mens passende klaring mellom enden av det statiske element 1 og det aktive element 9 er tilbake slik at tilstrekkelig aksial bevegelse av det aktive element 9 i forhold til det statiske element 1 er anordnet for å tillate nærhetsføleranordningen 8, 12 å virke for å skaffe et egnet signal. Kapslingen 10 er utformet med en åpning 14 for gjennomgang av stolpen 2 og det ytre aktive element 9 holdes oppfanget av det indre statiske element 1 mens det er fritt til å bevege seg i forhold til det statiske element 4 i en aksial retning. Den væske som anordningen skal benyttes med, har fri adgang til det indre av det aktive element. Sentraliseringsfjærer 15 er anordnet for å sentralisere det aktive element 5 på det statiske element 1. Det aktive element 9 er innrettet for å ha en total spesifikk vekt som er hovedsakelig den samme som den spesifikke vekt for væsken som strømningsdetektoren skal benyttes sammen med. Når f.eks. anordningen skal benyttes for å detektere forandringer i strømningsretningen for en vann-strøm med en spesifikk vekt som er hovedsakelig én, kan det ytre aktive element 9 være laget av et plastmateriale valgt fra en gruppe plastmaterialer som nå kan skaffes og som har en spesifikk vekt bare litt mindre enn en, idet det da er mulig å justere den samlede spesifikke vekt av det ytre aktive element 9 ved å anvende belastningsvekter festet til det aktive element, f.eks. føleranord-ningselementene 12, kan være innrettet for å være tilstrekkelig tunge til å heve den samlede spesifikke vekt av det aktive element hovedsakelig til den for vann. Det samme middel kan benyttes når innretningen skal brukes med en væske hvis spesifikke vekt er for-skjellig fra den for vann. De elektriske ledere 7 føres til anordningen som kan være et logisk apparat. Som et alternativ kan det aktive element være laget av et materiale med en spesifikk vekt som er større enn den for væsken som det skal senkes ned i, idet hulrom er utformet i elementet for å redusere den totale spesifikke vekt til den ønskede.

På fig. 3 er vist komponenter av anordningen som har mot-parter i konstruksjonen på fig. 1 og 2 og er betegnet med de samme henvisningstall. I anordningen vist på fig. 3 er stolpen 2 omgitt av en fleksibel rørformet kapsling 16 som er tettet ved den ene ende overfor bæreren 3 og ved den annen ende overfor kapslingen 10 for det aktive element 9 for å omgi og omslutte åpningen 14. Det indre av det aktive element 9 er således fullstendig isolert fra det utvendige. Kapslingen 16 er utformet for å virke som en fjær og søker alltid å bevege seg til en sentral posisjon, hvori dens akser er rette og søker således å bevege det aktive element til en sentral stilling i forhold til det statiske element 1. Sentraliseringsfjærer er unødvendige i denne konstruksjon. I konstruksjonen på fig. 3 danner ikke stolpen 2 noen viktig del av det statiske element 1, men er skrudd inn i dette tilstrekkelig til å bære det stivt.

I praksis vil bevegelse av en væske, hvori anordningen er neddykket, i den aksiale retning av anordningen bevirke at det ytre element 9 vil søke å bevege seg sammen med strømmen og i samsvar med retningen av bevegelsen vil elementene 8, 12 i et par nærhets-føleranordninger bevege seg nærmere mot hverandre mens de i det annet par vil fjerne seg fra hverandre, og forandringene i spalt-ene mellom elementene i parene blir oppfattet av det logiske apparat som ikke er vist. Når strømningsretningen forandres vil det ytre aktive element 9 bevege seg i forhold til det indre statiske element 1 i den motsatte retning og de relative posisjoner av de to par nærhetsfølerelementer reverseres, idet det utsendte signal igjen oppfattes av det logiske apparat som et reverseringssignal.

Det er tidligere bemerket at det vil oppstå en liten for-sinkelse når en forandring av strømmen finner sted før anordningen indikerer strømningsforandringén. Kompensasjon for dette kan fore-tas på to forskjellige måter. En måte for å frembringe denne kompensasjon er som følger. Når væsken har strømmet i en retning og anordningen har indikert strømningen i denne retning forskyves det aktive element 9 i forhold til det statiske element 1 i ned-strømsretningen. Når strømningsbevegelsen nærmer seg null vil sentraliseringskraften som utøves på det aktive element av fjærene 15 eller ved kapslingen 16 begynne å overvinne den kraft som utøves på det aktive element 9 av væsken og derved bevirke at elementet 9 beveger seg motsatt retningen av væskebevegelsen. Nær-hetsføleranordningen vil indikere denne motbevegelse til det logiske apparat og dette kan være programmert for å oppta dette som en indikasjon på at strømmen er i ferd med å komme til ro og rever-sere og å sende ut et reverseringssignal i det virkelige reverser-ingspunkt. På den andre måten for å frembringe kompensasjon er nærhetsføleranordningen 8, 12 slik innrettet at når det aktive element 9 er i den ene eller andre av sine ytterstillinger er de to nærhetsfølerelementer på nedstrømsenden av anordningen for langt fra hverandre til å ha noen innvirkning på hverandre. Når reversering er i ferd med å finne sted som beskrevet ovenfor, beveges det ytre element 9 ved hjelp av fjærene 15 eller ved hjelp av fjæreffekten av kapslingen 6 mot sin midtstilling. I det punkt hvor reversering finner sted og væsken er i ro, vil det ytre element 9 ha nådd nesten sin midtstilling, men på grunn av friksjon mellom det ytre element 9 og det indre element 1 vil det ytre element ikke være nøyaktig sentralt når strømmen er null. Nærhets-føleranordningen kan være innrettet for å indikere denne situasjon, idet det logiske apparat er programmert for å indikere dette som punktet for forandring av strømmen.

Anordningen ifølge oppfinnelsen har ytterst stor følsomhet. Dette skyldes det trekk at det ytre element har hovedsakelig samme totale spesifikke vekt som væsken hvori det nedsenkes. Hvis i et volum av væske en kvantitet av denne væske skulle være isolert fra resten av væsken ved hjelp av en vektløs fleksibel barriere, ville den innestengte væske selv om den var adskilt fra resten av væsken oppføre seg nesten nøyaktig som om den fortsatt utgjorde endel av den omgivende væske. Det ville riktignok foreligge ytterst små variasjoner bevirket ved forandringer av viskositeten som opp-trer tvers over barrieren og kompresjon av den innestengte væske, men disse ville være så små at de enten ikke kunne detekteres eller kunne overses. Hvis det væskelegeme som var innesluttet av barrieren, ble erstattet av en fast gjenstand med samme spesifikke vekt som væsken som den opptar plassen for, ville denne faste gjenstand også oppføre seg som om den var flytende og utgjorde endel av hele væskelegemet, også denne gang med små avvikelser som følge hovedsakelig av viskositetsbetraktninger som ville oppstå når væsken var i bevegelse men med små bevegelseshastigheter ville dette ikke merkes. Anordingen ifølge oppfinnelsen arbeider etter dette prinsipp. Da det ytre aktive element 9 har hovedsakelig samme spesifikke vekt som væsken hvori den er neddykket, vil den ved små strømningshastigheter oppføre seg hovedsakelig som om den utgjorde endel av væsken. Den beveger seg således for alle praktiske formål nøyaktig i samsvar med bevegelsen av selve væsken.

Det ble bemerket ovenfor at viskositetsbetraktninger var uten be-tydning ved små strømningshastigheter. Når anordningen er be-regnet på å indikere bare reverseringer av strømmen som er alt den normalt behøver utføre i et stabiliseringsapparat for skip, behøver den bare være virksom med væskestrømningshastigheter som er ytterst små fordi i punktet for reversering av væsken er væsken i ferd med å komme til ro før den veksler sin retning og strøm-ningshastigheten for væsken er meget liten både umiddelbart før og umiddelbart etter reverseringen.

Anordningen er istand til å arbeide gjennom en lang leve-tid uten ettersyn fordi den kan være konstruert nesten fullstendig eller sogar helt av ikke korroderbare materialer, den inneholder ingen bevegelige deler bortsett fra de innbyrdes bevegelige statiske og aktive elementer, nærhetsføleranordningen kan være innleiret i det materiale som danner de statiske og aktive elementer, slik at de fri for forurensning fra eventuelle fremmed-legemer i væsken og friksjon mellom det ytre aktive element 9 og det indre statiske element 1 kan reduseres til en umerkelig verdi ved å utforme klossene 13 av et slikt materiale som polytetra-fluorethylen. I den konstruksjon som anvender en kapsling som isolerer det indre av det aktive element fra den væske som omgir det ytre og det indre av det aktive element er fylt med den samme væske som den hvori anordningen er dykket ned, fortsetter det aktive element å virke som om det var en del av væsken som beskrevet ovenfor, men ikke noen fremmedlegeme i væsken utenfor det aktive element kan få adgang til det indre av det aktive element og således vil det aldri være noen vanskeligheter som oppstår f.eks. fra partikler av fremmed materiale som har fått adgang til de trange væskepassasjer inne i det aktive element.

Claims (5)

1. Strømningsdetektor for anvendelse i en kanal, gjennom hvilken det skal strømme en valgt arbeidsvæske med et statisk element utformet for å være festet inne i kanalen og et aktivt element som er bevegelig i forhold til det statiske element i en begrenset utstrekning påtrykt av det statiske element og en nærhetsføleranordning virksom for å detektere bevegelse av det aktive element i forhold til det statiske element og sende ut et tilsvarende signal, karakterisert ved at det aktive element er fullstendig fritt fra det statiske element innenfor på for-hånd fastlagte bevegelsesgrenser bestemt ved det statiske element og at det aktive element har en total spesifikk vekt hovedsakelig lik den for den valgte arbeidsvæske.

2. Detektor ifølge krav 1 med et statisk element omfatter en del med hovedsakelig sylindrisk form båret på tvers av en stolpe som kan festes til en ubevegelig under-støttelse, karakterisert ved at det aktive element omfatter en hul sylindrisk kapsling som fullstendig omslutter uten å være forbundet med det indre statiske element og stolpen rager frem gjennom en åpning (14) i sideveggen av det hule sylindriske element (10).

3. Detektor ifølge krav 2, karakterisert ved at det indre statiske element er laget av to sylindriske deler (4A, 4B) festet til stolpen (2) konsentrisk på motsatte sider av stolpen, slik at den øvre ende av stolpen i virkeligheten blir en del av det statiske element.

4. Detektor ifølge krav 1, karakterisert ved at et logisk apparat er forbundet med nær-hetsføleranordningen for å motta signalet fra denne, idet det logiske apparat er programmert for å frembringe den nødvendige indikasjon av strømningsbetingelser.

5. Detektor ifølge krav 1, karakterisert ved at nærhetsføleranordningen omfatter to elementer, hvorav det ene er et anker av magnetiserbart materiale med en magnetisk permeabilitet som er større enn én og det annet er en spole av tråd.