NO347674B1 - Væskehastighetsmåler for montering i rør - Google Patents
Væskehastighetsmåler for montering i rør Download PDFInfo
- Publication number
- NO347674B1 NO347674B1 NO20220500A NO20220500A NO347674B1 NO 347674 B1 NO347674 B1 NO 347674B1 NO 20220500 A NO20220500 A NO 20220500A NO 20220500 A NO20220500 A NO 20220500A NO 347674 B1 NO347674 B1 NO 347674B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- velocity meter
- sensor
- turbulence
- flag
- sensor housing
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 41
- 238000009434 installation Methods 0.000 title description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 18
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 10
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 15
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 13
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 11
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 229920006267 polyester film Polymers 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 239000005041 Mylar™ Substances 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
- G01F1/32—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
- G01F1/325—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl
- G01F1/3259—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl for detecting fluid pressure oscillations
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
- G01F1/32—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
- G01F1/3209—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters using Karman vortices
- G01F1/3218—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters using Karman vortices bluff body design
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
- G01F15/006—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus characterised by the use of a particular material, e.g. anti-corrosive material
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
- G01F15/18—Supports or connecting means for meters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
- G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
- G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
- G01M3/16—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using electric detection means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
- G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
- G01M3/26—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors
- G01M3/28—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves ; for welds
- G01M3/2807—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves ; for welds for pipes
- G01M3/2815—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves ; for welds for pipes using pressure measurements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P21/00—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups
- G01P21/02—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups of speedometers
- G01P21/025—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups of speedometers for measuring speed of fluids; for measuring speed of bodies relative to fluids
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/02—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/08—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring variation of an electric variable directly affected by the flow, e.g. by using dynamo-electric effect
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
- G01F1/32—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
- G01F1/325—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl
- G01F1/3282—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl for detecting variations in infrasonic, sonic or ultrasonic waves, due to modulation by passing through the swirling fluid
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
- G01F1/36—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
- G01F1/38—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction the pressure or differential pressure being measured by means of a movable element, e.g. diaphragm, piston, Bourdon tube or flexible capsule
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/008—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using piezoelectric devices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
TITTEL: Væskehastighetsmåler for montering i rør
Introduksjon
Den foreliggende oppfinnelse vedrører en væskehastighetsmåler som monteres i rør for primært å måle fluidets hastighet og volumstrøm.
Oppfinnelsens bakgrunn er at piezoelektrisk sensorer kan bruke den piezoelektriske effekten til å måle endringer i trykk, akselerasjon, hastighet, temperatur, belastning eller kraft ved å konvertere dem til en elektrisk ladning, for så å konvertere den elektriske ladningen om til den måleenheten som er tiltenkt.
Bakgrunnsteknikk
For lukkede rørsystemer finnes det mange forskjellige metoder for målinger av væskehastighet og omfatter gjerne primærinstrumentering, som sensor(er), montert i ledning/rørtverrsnittet, med kabling frem til et rom, eller sjakt der utstyret for signalbehandling er montert. Dette utstyret er som regel tilgjengelig for personell og har ofte mulighet for å kommunisere med et mer sentralt plassert overvåkningsanlegg. Sensorer er som ofte montert i røret, eller er en del av røret, og hele eller deler av rørsystemet må drenes for å tilgang til vedlikehold, utskiftning eller service av sensorer. Sensorer krever også tilgang til en ekstern kraftkilde for å kunne avleses og eller lagre og eller sende målte data. Det er ofte kostbare sensorer og dyr installasjon med krevende vedlikehold.
I et koreansk patent, KR 101180573 B1, fremkommer en multifunksjonell sensor som består av en vertikal støtdel vertikalt anordnet for å vende mot fluidstrømmen foran og en horisontal støtdel horisontalt anordnet på baksiden av den vertikale støtdelen og horisontalt plassert på væskestrømmen. Den multifunksjonelle sensoren bruker et piezoelektrisk element som kan måle det hydrauliske trykket og strømningshastigheten og kan generere egengenerert kraft ved hydraulisk trykk slik at ekstern strømforsyning ikke er nødvendig. Et amerikansk patent, US 6752027 B1, angir en virvelstrømmåler av innsettingstype som inkluderer et rør med en vegg som danner en ledning for føring av en flytende fluid, her referert til som prosessfluid, derigjennom. Røret til strømningsmåleren inkluderer en åpning deri som gjør at et hindringselement kan fjernes og utskiftbart plassert i ledningen.
Den foreliggende oppfinnelsen løser ett eller flere av disse problemene.
Kort sammendrag av oppfinnelsen
Oppfinnelsen defineres av det selvstendige krav 1, hvor oppfinnelsen er en væskehastighetsmåler for montering i rør, omfattende
- et turbulensdannende, i røret tverrstilt, sensorhus
- hvor det turbulensdannende sensorhuset har et triangelformet tverrsnitt med; - en frontflate vendende mot strømmen
- og to likestilte sideflater, som strekker seg fra frontflaten (6) og skrått bakover til å danne det triangelformede tverrsnittet, med en toppkant rettet med strømmen - et sensorflagg som strekker seg i strømmens retning ut fra toppkanten, og med et rotparti montert i et topparti av det turbulensdannende sensorhuset, og hvor
- sensorflagget har to piezolelekstriske elementer laminert på et elastisk, elektrisk isolerende lag,
kjennetegnet ved
- at det turbulensdannede sensorhuset (4) strekker seg diametralt i røret (100).
Fordeler ved oppfinnelsen
Denne måten å utforme væskehastighetsmåleren gir en fordel ved at sensorflaggets svingninger, grunnet turbulensen fra væsken som strømmer mot og rundt det turbulensdannende sensorhuset, danner et mer vekslende spenningssignal i de piezoelektriske elementene og det er spenningssignalet som regnes om til et hastighetssignal for væskestrømmen. Dette bidrar til at væskehastighetsmåleren måler med god presisjon, også ved lav væskestrøm.
Kort beskrivelse av figurer
Foretrukne utførelser av oppfinnelsen skal i det etterfølgende omtales mer detaljert med henvisning til de medfølgende figurene, hvori:
Figur 1 viser væskehastighetsmåleren 0 i en utførelse hvor den er sett skrått forfra, og hvor strømningsretningen er vist mot første ende 41 av turbulensdannende sensorhus 4.
Figur 2 viser en utførelse av turbulensdannende sensorhus 4 og sensorflagg 1 sett oven i fra.
Figur 3 viser en utførelse av sensorflagg 1 sett fra siden og hvor sensorflagget 1 er seksjonert inn i 3 deler; rotparti 9, overgangsparti 12 og hovedparti av sensorflagg (1) 11.
Figur 4 viser sensorflagget 1 i en utførelse sett oven i fra, hvor de to piezoelektriske elementene 2 vises med elastisk, elektrisk isolerende lag 21.
Figur 5 viser en utførelse av rotpartiet 9 av sensorflagget 1, hvor rotpartiet 9 har en kjegleformet snitt som sitter i turbulensdannende sensorhus 4.
Figur 6 viser en utførelse av væskehastighetsmåleren 0 festet til en sensorbrakett 8 som er montert i en T-gren 108.
Figur 7 viser samme utførelse som Figur 2, men med illustrasjon av 2 forskjellige frekvenser (f(1), f(2)) med sine tilhørende strømningshastigheter (V(1), V(2)) og sensorflaggamplituder (∆(1), ∆(2)).
Utførelser av oppfinnelsen
Den foreliggende oppfinnelsen frembringer en væskehastighetsmåler for montering i rør, omfattende et turbulensdannende tverrstilt sensorhus hvor det turbulensdannende sensorhuset har et triangelformet tverrsnitt med en frontflate vendende mot strømmen og to likestilte sideflater, som strekker seg fra frontflaten (6) og skrått bakover til å danne det triangelformede tverrsnittet, med en toppkant rettet med strømmen og et sensorflagg som strekker seg ut fra toppkant, og med et rotparti montert i et topparti av det turbulensdannende sensorhuset, og hvor sensorflagget har to piezolelekstriske elementer laminert på et elastisk, elektrisk isolerende lag, kjennetegnet ved at det turbulensdannede sensorhuset (4) strekker seg diametralt i røret (100).
Fordelen ved å ha sensorhuset diametralt er at det kan festes i begge ender, slik at det reduserer vibrasjoner i det turbulensdannende sensorhuset. En annen fordel er for å unngå uønsket, feil uforklarlig turbulens av strømninger forbi enden av det triangelformede turbulensdannede sensorhuset, turbulensfrekvenser som bare ville forstyrre i forhold til de mer kontrollerbare forhold med det turbulensdannede sensorhuset diametralt i røret. Røret hvor det turbulensdannede sensorhuset er innrettet kan være et T-rør, T-gren eller vanlig rett rør eller buet rør.
I en utførelse av oppfinnelsen der det elastisk, elektrisk isolerende laget er et biaksialt orientert polyetylentereftalat materialet. Biaksialt orientert polyetylentereftalat er en type strukket polyesterfilm. Det er et sterkt elastisk materialet, som er elektrisk isolerende og har en høy strekkfasthet. Det er kjemisk stabilt og kan fungere både som gass- og luktbarriere. Kjente merkenavnet som Mylar, Melinex og Hostaphan benyttes ofte for slike produkter. Denne spesielle typen strukket polyesterfilm, eller plasten, er kanskje mer kjent under forkortelsen BoPET. Det elastisk, elektrisk isolerende laget kan strekke seg fra rotpartiet til nær enden av flagget. Armert gummi eller plast kan være en annen utførelse av det elastisk, elektroisolerende laget.
I en annen utførelse av oppfinnelsen der det elastisk, elektrisk isolerende laget danner en avstand mellom de piezoelektriske elementene og isolerer dem samtidig fra hverandre, slik at de vekselvis strekkes og komprimeres i deres lengderetninger av sensorflagget. Fordelen med å ha to piezoelekriske elementer med en avstand i mellom seg i sensorflagget, er for å tvinge de piezoelektriske elementene til og vekselvis strekkes og komprimeres enda mer, slik at de gir fra seg enda sterkere spenningssignaler.
I en utførelse av oppfinnelsen kan sensorflagget ha en elastisk og isolerende mantel som omslutter de piezolerelektriske elementene. Det for å forhindre slitasje på de piezoelektriske elementene som står i væskestrømmen. En annen fordel med en slik robust utførelse, er at sensorflagget vil være vedlikeholdsfritt i sin levetid, som er forutsatt til 20 år. Så fremt sensorflagget ikke blir skadet av fremmed legemer eller får noen form for beleggdannelse.
I en videre utførelse kan mantelen være et elastisk og isolerende og mekanisk bestandig beskyttende lag, fortrinnsvis silikon. Mantelen kan omslutte begge sider av de piezoelektriske elementene og deler, eller hele delen, av det elastisk, elektrisk isolerende laget.
I en utførelse av oppfinnelsen der rotpartiet er bredere enn et hovedparti av sensorflagget, med et sirkelsegmentformet overgangsparti mellom rotpartiet og hovedpartiet som har en konturradius. En konturradius vil i overgangen mellom rotpartiet og hovedpartiet av sensorflagget bidrar til jevnere overgang av krefter mellom partiene, og det skal mer til for å få utmattelses sprekker i overgangen enn med en vinkelrett overgang.
I en utførelse av oppfinnelsen der sensorflagget har en bøyning eller krumning i en ytterste delen av sensorflagget. Den ytterste enden av sensorflagget er den enden som er lengst fra det turbulensdannende sensorhuset. I en utførelse er det en bøyningen nær 1/3 del av den ytterste delen av sensorflagget. Dette er en fordel for sensorflagg tiltenk veldig lave væskehastigheter, som gir så lite turbulens rundt det turbulensdannede sensorhuset, slik at det må provoseres frem sensorflaggutslag/-amplitude ved å lage en bøyning nær den ytterste delen.
I en annen utførelse kan mantelen også omfatte rotpartiet og være utformet til å passe inn i det turbulensdannende sensorhuset med det triangelformet tverrsnittet, og fylle hele eller deler av det turbulensdannende sensorhuset, slik at sensorflagget holdes i ønsket posisjon, se spesielt på Figur 5.
I en annen utførelse av oppfinnelsen er sensorflagget utnyttet til å måle trykk. Fordel ved å ha to piezoelektriske elementer er at trykk kan måles på grunn av kapasitans mellom de to piezoelektriske-elementene. Det trengs kun én sensor installert i rørsystemet for å måle både strømningshastighet og trykk. En annen fordel er at det kan avleses forskjell trykktap mellom flere sensorer som installeres i samme lukkede rørsystem. Dette kan videre utnyttes til å detektere lekkasje på ledningsnettet.
I en utførelse av oppfinnelsen der de piezoelelektriske elementene utnyttes til å generere elektrisk vekselspenning og dermed energi. Den genererte energien kan utnyttes til å lade opp batterier, slik at energien kan lagres og benyttes senere. Den genererte energien kan for eksempel brukes til å sende signaler til en ekstern mottaker, lagre data og eller tilføre energi for å prosessere spenningssignalene om til hastighets og eller trykk avlesninger.
I en annen utførelse av oppfinnelsen er det turbulensdannede sensorhuset innrettet til å strekke seg delvis diametralt i røret hvor det er innrettet.
I en utførelse av oppfinnelsen hvor en første ende er montert aksielt i en sensorbrakett anholdt i en T-gren av et rør hvor en kurvet innerflate flukter med rørveggen av røret. Dette for å oppnå samme diameter rundt der væskehastighetsmåleren er innrettet i T-grenen, som i det røret T-grenen er tilkoblet. Det igjen for å måle samme volumstrømmen forbi det turbulensdannende sensorhuset i T-grenen, som om det var montert i selve røret. Fordel er at den ene enden av T-grenen kan være utrustet med en flens, slik at det er tilkomst til sensorbraketten og det turbulensdannede sensorhuset via T-grenen. Dette gir rask tilgang til væskehastighetssensorer ved reparasjon, vedlikehold eller utskiftning.
I en utførelse av oppfinnelsen hvor sensorbraketten er innrettet til å trekkes ut og skyves inn igjen. Dette for å kunne gjøre utskiftninger og vedlikehold på væskehastighetsmåleren. Ved å installere T-grenen mellom to stengeventiler, kan det gjøres vedlikehold eller utskifting av det turbulensdannende sensorhuset, ved å blinde av T-grenen i en kortere periode. Det kan også være mulig å installere en tredje stengeventil, i forbindelse med sensorbraketten, slik at hele sensorbraketten kan løftes ut av rørsystemet og blindes av og uten å måtte stenge ned væskestrømmen.
I en annen utførelse av oppfinnelsen hvor T-grenen har diameter tilsvarende røret.
I en annen utførelse av oppfinnelsen hvor T-grenen har diameter mindre enn røret.
I en utførelse av oppfinnelsen hvor det turbulensdannende sensorhuset er vendbar om sin lengdeakse, slik at flagget kan vendes med væskestrømmen i røret. Dette har en fordel om strømmens retning snur, slik at sensoren med flagget kan dreies om sin egen akse å stå med frontflaten rett mot strømretningen igjen.
I en utførelse av oppfinnelsen hvor det turbulensdannende sensorhuset detekterer at strømningsretningen dreier. I rørsystemer som er sammenkoblet som en ring, kan strømningsretningen snu flere ganger i løpet av kort tid, og da vil det være en fordel om dette detekteres.
En utførelse av oppfinnelsen hvor sensorbraketten er innrettet til å dreies 180 grader om sin akse. Hvor det turbulensdannede sensorhuset, som er festet i sensorbraketten, kan tørnes 180 grader om strømretning i røret snur.
Oppfinnelsen i en utførelse hvor sensorbraketten har motorisert dreining. Hvor sensorflagget vender og blir statisk – snus/dreies av en motor. Ved dreining av en elektrisk motor eller hydraulisk motor med elektrisk pumpe, kan eventuelt energien brukt komme fra et batteri eller flere batterier, som igjen får alt eller noe av ladningen fra den elektriske energien produsert av de piezoelektrisk elementene.
Oppfinnelsen i en utførelse hvor sensorflagget har piezoelektriske elementer som utnyttes som en akustisk mikrofon for å fange opp lyd for å detektere lekkasjer. Ved å ha flere slike sensorer med mikrofon plassert utover et ledningsnett, kan man i tillegg til å detektere lekkasjer også kunne identifisere lokasjonen innenfor hvilke par sensorer lekkasjen befinner seg.
Oppfinnelsen i en utførelse hvor væskehastighetsmåleren kalibreres for den type væske den blir installert i. En annen utførelse er at væskehastighetsmåleren blir kalibrert i en væske med tilsvarende viskositet til den væsken den skal installeres i.
Oppfinnelsen i en utførelse hvor væskehastighetsmåleren kalibreres for den type rørdimensjon den blir installert i. I en videre utførelse kan væskehastighetsmåleren omfatte elektronikk med programvare som omfatter algoritmer for å tilpasse væskehastighetsmåleren den rør-dimensjonen væskehastighetsmåleren skal stå i.
Væskehastighetsmåleren kan ha en utførelse som gjør at kalibrering kan skje manuelt, fjernstyrt og eller automatisk. En fordel med fjernkalibrering er at sensoren kan re-kalibreres ved en innvendig reduksjon av røret. Reduksjon av indre rørdiameter kan oppstå ved en beleggdannelse.
I en utførelse av oppfinnelsen kan det vekslende spenningssignalet tas ut over signalledere, som kan strekke seg frem til et rom, en sjakt eller i en T-gren, hvor spenningssignalet kan måles, lagre og eller konverteres til å gi ut væskehastigheten.
I en utførelse av oppfinnelsen kan væskehastighetsmåleren benyttes i væskefylte rør.
Nærmere beskrivelse av figurer
Figurene 1-7 viser en eller flere utførelser av en væskehastighetsmåler i henhold til den foreliggende oppfinnelsen.
På Figur 1 er det vist en utførelse av væskehastighetsmåleren 0 med et turbulensdannende sensorhus 4. Det turbulensdannende sensorhuset 4 har en frontflat 6, som skal stå mot strømretning ω, og hvor frontflaten 6 har en monteringsport 42. Monteringsporten 42 er arrangert slik at det er mulig å gjøre vedlikehold og / eller utskiftninger av komponenter som sensorflagg 1, signalleder(e) 25, rotparti 9 og / eller piezoelektriske element 2. Det turbulensdannende sensorhuset har to likestilte sideflater 7, som strekker seg fra frontplaten og skrått bakover til overgangsparti med konturradius R1, 12, slik at sensorflagget 1 står vertikalt bakover på frontplaten 6 i stillstand. Figuren viser videre en monteringsstamme 5 på toppen av det turbulensdannende sensorhuset.
Monteringsstammen 5 er også vist med 2 signalledere 25 som er koblet til de piezoelektriske elementene 2. Det er også vist på Figuren en opt., eller valgmulighet, til å ha en ekstra monteringsstamme i bunnen av det turbulensdannende sensorhuset 4 eller kun monteringstamme 5 i bunnen. Hvis det kun er en monteringstamme i bunnen, må signallederne 25 gå igjennom monteringsstammen 5 i bunnen av det turbulensdannende sensorhuset 4. Figuren viser sensorflagget 1 formet med et sirkelsegmentformet overgangsparti 12 med en konturradius R1 fra et rotparti 9 til sensorflagg 1. Videre viser Figuren sensorflagget 1 med en flaggenderadius R2. Sensorflagget 1 er også vist med de to piezoelektriske elementene 2 og hvordan de er montert inne i sensorflagget 1 på hver sin side og med ett mellomrom, og som er koblet til hver sin signalleder 25. Det turbulensdannende sensorhuset 4 er vist med en toppkant 71 og et topparti av det turbulensdannede sensorhus (4) 72. En slik utforming kan være symmetrisk om den horisontale midten av det turbulensdannende sensorhuset 4. Figur 1 viser videre et sensorflaggutslag/-amplitude ∆, som oppstår når en væskestrøm med strømretning ω treffer det turbulensdannende sensorhuset 4, slik at de to piezoelektriske elementene 2 som er montert i sensorflagget vil få strekk- og trykkspenning etter tur (dette vises i mer detalj på Figur 7). Det vekslende spenningssignalet tas ut over signalledere 25 og spenningssignalet måles og konverteres til å gi ut væskehastighet.
På Figur 2 ser vi en utførelse av væskehastighetsmåleren sett oven i fra og ned på det turbulensdannende sensorhuset 4 med et triangulært tverrsnitt. Her, i hovedtrekk, vist med en frontflate 6, to sideflater 7, et sensorflagg 1. Figuren viser også monteringstamme 5, montert på toppen av det turbulensdannende sensorhuset 4 og med to signalledere 25 trukket igjennom. Det turbulensdannende sensorhuset 4 er vist med topparti av turbulensdannede sensorhus (4) 72 og toppkant 71.
Sensorflagget 1 er indikert med to piezoelektriske elementer 2, som er installert inni sensorflagget 1. Sensorflagget 1 er også vist med et rotparti 9 som er anordnet inni det turbulensdannende sensorhuset 4. Strømretningen ω er vist av Figuren vinkelrett på det turbulensdannede sensorhuset 4 og sensorflagget 1 er vist med et sensorflaggutslag/-amplitude ∆.
På Figur 3 ser vi en mer beskrivende del av en utførelse av sensorflagget 1. Figur 3 viser en utførelse av sensorflagget 1 delt opp i tre deler, hvori
- det er et rotparti 9 som kan strekke seg fra begynnelsen av sensorflagget 1 til - et sirkelsegmentformet overgangsparti 12 med en konturradius R1, som strekker seg videre til
- et hovedparti 11 av sensorflagget 1 og som avsluttes med en flaggenderadius R2. Figur 3 viser videre en utførelse av sensorflagget 1 med en mantel 22 og hvor mantelen 22 kan være en silikonmantel 220. Det kommer også frem av Figuren en utførelse på hvordan mantelen 22 kan kapsle inn de to piezoelektriske elementene 2 og signallederene 25.
På Figur 4 er det vist en utførelse av sensorflagg 1 som har to piezoelektriske elementer 2 laminert på et elastisk, elektroisolerende lag 21. Figuren viser også en alternativ utførelse hvor det elastiske, elektrisk isolerende laget 21 er et biaksialt orientert polyetylentereftalat materialet 210. Figuren viser videre sensorflagget 1 med et rotparti 9 som strekker seg inn mellom de to sideflatene 7 på sensorhuset 4 og hvordan signallederne kan være trukket oppover og eller nedover og igjennom den stiplede indikasjonen av en montertingsstamme 5. Figuren viser en mantel 22 som omslutter og kapsler inn de to piezoelektriske elementene 2, det elsasiske, elektrisk isolerende laget 21 og signallederne 25 gjennom det turbulensdannende sensorhuset 4. Figuren viser også en utførsel hvor hovedparti av sensorflagget (1) 11 har en horisontal flaggenderadius R4. En utførelse av hvordan sensorflagget 1 er delt inn i tre hoveddeler, met et roparti 9, en sirkelsegmentformet overgangsparti 12 og et hovedparti av sensorflagg (1) 11 er også vist av Figuren.
På Figur 5 er det vist en utførelse av rotparti 9, og hvor rotpartiet 9 fyller ut det triangulærformet hulrommet i turbulensdannede sensorhus (4) 44. Det triangulærformede hulrommet i turbulensdannede sensorhus (4) er utformet slik at sensorflagget 1 kan skiftes, i sin helhet, ut gjennom monteringsport 42, ved å fjerne lokk for monteringsport (42) 43. Signallederne 25 kan således trekkes ut fra monterinsstammen 5, slik at et nytt sensorflagg 1 med signalledere 25 kan monteres i det turbulensdannende sensorhuset 4.
På Figur 6 ser vi en utførelse av det turbulensdannede sensorhuset 4 installert i en T-gren i tilkoblet til et rør 100. Figuren viser videre det turbulensdannende sensorhuset 4 med en monteringsstamme 5, som er montert i en sensorbrakett 8. Figuren viser også en signalleder 25 som kommer fra det turbulensdannede sensorhuset 4 og opp via monteringsstammen 5. Figuren viser at signallederen 25 stopper i braketten, men en annen utførelse kan være at signallederen 25 fortsetter ut av T-gren 108 igjennom flensen på toppen. Det kommer også frem av Figuren hvordan sensorbraketten 8 med sin kurvet innerflate 81 er plassert ned i et rør 100 via en T-grenen 108. Figuren viser også hvordan rørvegg 101 i T-grenen 108 og den kurvede innerflaten 81 av sensorbraketten 8 danner tilsvarende diameter som røret 100. Videre kan vi se av Figuren at hele sensorbraketten 8 kan skyves ut av T-grenen 108, slik at det kan foretas reparasjoner, vedlikehold og eller utskiftninger. Det er også vist av Figuren en akse 30 som sensorbraketten 8 kan dreies om får å ha den første ende av det turbulensdannende sensorhuset (4) 41 mot strømretningen dersom den skulle snu. En annen utførelse er om kun det turbulensdannede sensorhuset 4 dreies om sin lengdeakse. Dreiningen av sensorbraketten 8 og eller det turbulensdannede sensorhuset 4 kan gjøres manuelt, ved hjelp av en motor, en akkumulator av noe slag, og eller at det dreies automatisk ved at strømretningen endres, slik at den første ende av det turbulensdannende sensorhuset (4) 41 alltid er rettet mot strømretningen.
På Figur 7 er det vist en utførelse av sensorflagget 1, sett oven i fra, hvor sensorflagget 1 er illustrert med to forskjellige frekvenser (f(1) og f(2)), og med tilhørende to forskjellige strømningshastigheter (V(1) og V(2)), hvorav f(1)<f(2) og V(1)<V(2). Figuren viser også hvordan krumningen på sensorflagget 1 forskyver seg mot enden av sensorflagget 1 ved økende frekvens. Vekslende krumninger av sensorflagget 1 bidrar til at det blir vekselsvis strekk og sammentrekning av de piezoelektriske elementene 2 installert i sensorflagget 1. Det vises også av Figuren turbulens rundt det turbulensdannede sensorhuset ved sideflatene 7.
Referansetabell:
Claims (14)
1. En væskehastighetsmåler (0) for montering i rør (100), omfattende
- et turbulensdannende, i røret (100) tverrstilt, sensorhus (4)
- hvor det turbulensdannende sensorhuset (4) har et triangelformet tverrsnitt med;
- en frontflate (6) vendende mot strømmen
- og to likestilte sideflater (7), som strekker seg fra frontflaten (6) og skrått bakover til å danne det triangelformede tverrsnittet, med en toppkant (71) rettet med strømmen
- et sensorflagg (1) som strekker seg i strømmens retning ut fra toppkanten (71), og med et rotparti (9) montert i et topparti (72) av det turbulensdannende sensorhuset (4), og hvor
- sensorflagget (1) har to piezolelekstriske elementer (2) laminert på et elastisk, elektrisk isolerende lag (21),
k a r a k t e r i s e r t v e d
- at det turbulensdannede sensorhuset (4) strekker seg diametralt i røret (100).
2. Væskehastighetsmåleren (0) ifølge krav 1, hvor det elastisk, elektrisk isolerende laget (21) er et biaksialt orientert polyetylentereftalat materialet (210).
3. Væskehastighetsmåleren (0) ifølge krav 1 eller 2, hvor sensorflagget (1) har en elastisk og isolerende mantel (22) som omslutter de piezolerelektriske elementene (2).
4. Væskehastighetsmåleren (0) ifølge krav 1, 2 eller 3, hvor rotpartiet (9) er bredere enn et hovedparti (11) av sensorflagget (1), med et sirkelsegmentformet overgangsparti (12) mellom rotpartiet (9) og hovedpartiet (11) som har en konturradius (R1).
5. Væskehastighetsmåleren (0) ifølge et av kravene 1 til 4, hvor sensorflagget (1) utnyttes til å måle trykk (P).
6. Væskehastighetsmåleren (0) ifølge et av kravene 1-5, hvor de piezoelelektriske elementene (2) utnyttes også til å generere elektrisk vekselspenning og dermed energi.
7. Væskehastighetsmåleren (0) ifølge et av kravene 1-6, hvor en første ende (41) er montert aksielt i en sensorbrakett (8) anholdt i en T-gren (108) av røret (100) hvor en kurvet innerflate (81) flukter med rørveggen (101) av røret (100).
8. Væskehastighetsmåleren (0) ifølge krav 7, hvor sensorbraketten (8) er innrettet til å trekkes ut og skyves inn igjen.
9. Væskehastighetsmåleren (0) ifølge krav 7, hvor T-grenen (108) har diameter tilsvarende røret (100).
10. Væskehastighetsmåleren (0) ifølge krav 7, hvor T-grenen (108) har diameter mindre enn røret (100).
11. Væskehastighetsmåleren (0) ifølge et av kravene 1-10, hvor det turbulensdannende sensorhuset (4) er vendbar om sin lengdeakse, slik at flagget (1) kan vendes med væskestrømmen i
røret (100).
12. Væskehastighetsmåleren (0) ifølge krav 7 og 11, hvor sensorbraketten (8) er innrettet til å dreies 180 grader om sin akse (30)
13. Væskehastighetsmåleren (0) ifølge krav 12, hvor sensorbraketten (8) har motorisert dreining.
14. Væskehastighetsmåleren (0) ifølge et kravene 1-13, har sensorflagget (1) piezoelektriske elementer (2) som utnyttes som en akustisk mikrofon for å fange opp lyd for å detektere lekkasjer.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20220500A NO347674B1 (no) | 2022-05-02 | 2022-05-02 | Væskehastighetsmåler for montering i rør |
PCT/NO2023/050101 WO2023214884A1 (en) | 2022-05-02 | 2023-05-02 | Liquid velocity meter for installation in pipes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20220500A NO347674B1 (no) | 2022-05-02 | 2022-05-02 | Væskehastighetsmåler for montering i rør |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20220500A1 NO20220500A1 (no) | 2023-11-03 |
NO347674B1 true NO347674B1 (no) | 2024-02-19 |
Family
ID=87002998
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20220500A NO347674B1 (no) | 2022-05-02 | 2022-05-02 | Væskehastighetsmåler for montering i rør |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
NO (1) | NO347674B1 (no) |
WO (1) | WO2023214884A1 (no) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6752027B1 (en) * | 1999-04-06 | 2004-06-22 | The Foxboro Company | Vortex flowmeter including removeable and replaceable flow-obstruction element |
KR101180573B1 (ko) * | 2010-02-25 | 2012-09-06 | 연세대학교 산학협력단 | 압전소자를 이용한 다기능센서 및 이를 이용한 모니터링 시스템 및 이의 설치방법 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58113717A (ja) * | 1982-12-13 | 1983-07-06 | Ohkura Electric Co Ltd | カルマン渦流量計 |
US4862750A (en) * | 1987-02-11 | 1989-09-05 | Nice Gerald J | Vortex shedding fluid velocity meter |
DE19620655C2 (de) * | 1996-05-22 | 1998-07-23 | Kem Kueppers Elektromech Gmbh | Meßwertgeber für einen Wirbeldurchflußmesser |
US6453247B1 (en) * | 2000-01-14 | 2002-09-17 | National Research Council Of Canada | PC multimedia-based leak detection system for water transmission and distribution pipes |
NO20003461L (no) * | 2000-07-05 | 2002-01-07 | Njord As | V¶skemåler |
RU21239U1 (ru) * | 2001-09-17 | 2001-12-27 | Открытое акционерное общество Челябинский завод "Теплоприбор" | Преобразователь вихревого расходомера |
EP2926109B1 (en) * | 2012-12-03 | 2020-02-05 | Dockon AG | In medium communication system using log detector amplifier |
CN209857974U (zh) * | 2019-06-28 | 2019-12-27 | 上海湛钢科技集团江苏股份有限公司 | 一种涡街流量计 |
-
2022
- 2022-05-02 NO NO20220500A patent/NO347674B1/no unknown
-
2023
- 2023-05-02 WO PCT/NO2023/050101 patent/WO2023214884A1/en active Search and Examination
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6752027B1 (en) * | 1999-04-06 | 2004-06-22 | The Foxboro Company | Vortex flowmeter including removeable and replaceable flow-obstruction element |
KR101180573B1 (ko) * | 2010-02-25 | 2012-09-06 | 연세대학교 산학협력단 | 압전소자를 이용한 다기능센서 및 이를 이용한 모니터링 시스템 및 이의 설치방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO20220500A1 (no) | 2023-11-03 |
WO2023214884A1 (en) | 2023-11-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102243124B (zh) | 基于谐振频率的压力传感器 | |
CN209802583U (zh) | 一种具有保护结构的压力表 | |
NO347674B1 (no) | Væskehastighetsmåler for montering i rør | |
NO20231219A1 (en) | Væskehastighetsmåler omfattende sensorflagg med sirkelsegmentformet overgangsparti for montering i rør | |
CN104897235A (zh) | 一种用于锅炉汽包的水位测量系统及其测量和校验方法 | |
CN105822509B (zh) | 风力发电设备的振动缓冲器及其安装方法和风力发电设备 | |
CN104697697A (zh) | 一种高精度耐震压力表 | |
US10267774B2 (en) | External noisemaker for pipe systems | |
CN105545765A (zh) | 船用泵摇摆条件下的性能测试装置 | |
CN105547415A (zh) | Lng液位测量装置 | |
EP3973177B1 (en) | Fluid monitoring apparatus | |
CN111929169A (zh) | 一种新型深水测试管柱力学性能实验装置 | |
EP3021101B1 (en) | Apparatus and method for monitoring of hollow engineering structures | |
CN107707151B (zh) | 一种应用于管道流体监测的压电俘能器 | |
KR102441913B1 (ko) | 변위 측정 기능을 갖는 스프링 행거 | |
JP3962408B2 (ja) | 液体貯蔵タンクの漏洩検査装置 | |
JP2015036537A (ja) | 越波式波力発電装置 | |
CN109630906A (zh) | 一种可拆卸式管道泄漏检测装置及其检测方法 | |
EP3877693A1 (en) | A cryogenic fuel tank | |
RU2731502C1 (ru) | Прецессионная гидротурбина | |
CN116044644A (zh) | 一种浮力摆式波浪发电装置 | |
CN215653601U (zh) | 流量计及消防水流量、压力测量装置 | |
CN220378612U (zh) | 一种在线监测液压缸微小内泄漏装置 | |
CN103884388A (zh) | 压力平衡式气体超声波换能器 | |
CN220230895U (zh) | 一种气动荷载作用下隧道附属设施疲劳性能测试装置 |