PL171142B1 - Flow meter incorporating a stream generator - Google Patents

Abstract

1. Oscylacyjny miernik przeplywu cieczy, w plaskim strumieniu drgajacym poprzecznie po jednej stronie 1 po drugiej stronie wzgledem wzdluznej plasz- czyzny symetrii, zawierajacy komore oscylatora strumie- niowego, w której jest umieszczony rozdzielacz strumienia cieczy majacy w czesci przedniej wneke usytuowana w torze strumienia cieczy, w której koncza sie dwa odprowa- dzenia cisnienia dolaczone do czujnika cisnienia, przy czym te dwa odprowadzenia cisnienia koncza sie we 1 wnece symetrycznie wzgledem plaszczyzny symetrii, a czujnik cisnienia jest dolaczony do elektronicznego ukladu przeksztalcania stygnalu który jest dolaczony do licznika objetosci cieczy, znam ienny tym, ze za- wiera trzecie odprowadzenie cisnienia (P3) umiesz- czone na osi przeciecia plaszczyzny symetrii (P) 1 dna wneki (24) komory (14) oscylatora strumieniowego 1 dolaczone do drugiego wejscia czujnika cisnienia (40), do którego pierwszego wejscia sa dolaczone dwa odpro- wadzenia cisnienia (P1, P2) FIG 2 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest oscylacyjny miernik przepływu cieczy do pomiaru natężenia przepływu cieczy lub gazu.

Znany jest z opisu patentowego USA nr 4 244 230 oscylacyjny miernik przepływu cieczy, który jest symetryczny względem płaszczyzny symetrii. Miernik przepływu ma wlot w postaci dyszy dostarczającej płaski strumień cieczy do komory oscylatora strumieniowego. Wewnątrz komory znajduje się rozdzielacz strumienia cieczy mający przednią wnękę umieszczoną w toize strumienia. Strumień cieczy drga poprzecznie względem płaszczyzny symetrii miernika przepływu, a we wnęce powstają dwa wiry, po jednym z każdej strony strumienia. Wiry są naprzemienne silne i słabe, przesunięte w fazie względem siebie. Podczas drgań strumień cieczy omiata ściany wnęki Po obu stronach płaszczyzny symetrii miernika przepływu są umieszczone dwa odprowadzenia ciśnienia dołączone do czujników ciśnienia w celu pomiaru częstotliwości drgań strumienia we wnęce. Dokładność pomiaru odpowiada tu połowie okresu drgań. Zwiększenie niedokładności pomiaru powoduje fakt, że przy przerwaniu przepływu cieczy i zanikaniu drgań cieczy, dokładne położenie miejsca uderzenia strumienia w dno wnęki nie jest znane.

Znany jest także z europejskiego opisu zgłoszeniowego nr 295 623 oscylacyjny miernik przepływu cieczy, w którym punkty pomiaru ciśnienia są usytuowane symetrycznie po dwóch stronach płaszczyzny symetrii i dokonuje się pomiaru częstotliwości oscylacji strumienia cieczy w komorze oscylatora strumieniowego.

Oscylacyjny miernik przepływu cieczy według wynalazku, zawiera trzecie odprowadzenie ciśnienia umieszczone na osi przecięcia płaszczyzny symetrii i dna wnęki komory oscylatora strumieniowego i dołączone do drugiego wejścia czujnika ciśnienia, do którego pierwszego wejścia są dołączone dwa odprowadzenia ciśnienia.

Korzystnie dwa odprowadzenia ciśnienia są usytuowane w miejscach maksymalnego odchylenia strumienia cieczy we wnęce.

Korzystnie do kanału dołączonego do trzeciego odprowadzenia ciśnieniajest wprowadzona porowata zatyczka.

Zaletą wynalazku jest poprawa dokładności pomiaru dokonywanego przez oscylacyjny miernik przepływu cieczy, bez zwiększania częstotliwości drgań strumienia cieczy we wnęce.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przebieg sygnału mierzonego przez znany oscylacyjny miernik przepływu cieczy, fig. 2 - oscylacyjny miernik przepływu cieczy według wynalazku, w schematycznym widoku z góry, fig. 3 - rozdzielacz strumienia cieczy miernika z fig. 2, w schematycznym widoku perspektywicznym i fig. 4 - przebieg sygnału mierzonego przez oscylacyjny miernik przepływu cieczy według wynalazku.

Figura 1 przedstawia przebieg sygnału elektrycznego S dostarczanego przez czujnik ciśnienia mierzący różnicę ciśnień pomiędzy dwoma punktami odprowadzenia ciśnienia w funkcji czasu t.

Każda część ekstremalna przebiegu sygnału elektrycznego S ma dwie wartości szczytowe. Najmniejsza wartość sygnału pomiędzy dwiema wartościami szczytowymi odpowiada punktowi uderzenia strumienia cieczy o maksymalnym odchyleniu. Strumień cieczy omiata ściany wnęki, odchodząc od płaszczyzny symetrii w kierunku maksymalnego odchylenia. Po osiągnięciu maksimum, ciśnienie mierzone w punkcie odprowadzenia ciśnienia zmniejsza się. Po osiągnięciu maksymalnego odchylenia przy minimalnej wartości pomiędzy wartościami szczytowymi, strumień powraca do płaszczyzny symetrii, dochodząc do odprowadzenia ciśnienia. Druga wartość szczytowa odpowiada przejściu strumienia przez miejsce odprowadzenia ciśnienia. Strumień cieczy przesuwa się następnie w kierunku przeciwległego odprowadzenia ciśnienia.

Po przekroczeniu określonej wartości progowej, sygnał elektryczny Sjest przeksatcłcan y przez układ elektroniczny w szereg przebiegów prostokątnych. Każdy przebieg prostokątny odpowiada objętości cieczy, która przepłynęła przez miernik przepływu. Przepływ cieczy określa się przez zliczanie przebiegów prostokątnych.

Figura 2 przedstawia oscylacyjny miernik przepływu cieczy według wynalazku, stosowany również do gazu. Miernik przepływu ma wlot 10 cieczy dołączony jednym końcem do przewodu wlotowego 12 cieczy i drugim końcem do komory 14 oscylatora strumieniowego.

Wlot 10 cieczy ma równoległościenną komorę wyrównawczą 16, która umożliwia przejście ze strumienia o kołowym przekroju poprzecznym w przewodzie wlotowym 12 w strumień o kwadratowym lub prostokątnym przekroju poprzecznym. Komora wyrównawcza 16 kończy się w części zbieżnej 18 prostokątnym otworem wlotowym 20, który zasila komorę 14 oscylatora strumieniowego płaskim strumieniem drgającym poprzecznie względem płaszczyzny symetrii P miernika przepływu.

W komorze 14 oscylatora strumieniowego jest umieszczony rozdzielacz 22 strumienia cieczy. W przedniej części rozdzielacza 22 strumienia cieczy, naprzeciw otworu wlotowego 20, jest utworzona wnęka 24, której ściany omiata drgający strumień cieczy,

Strumień cieczy płynie przez kanały 26, 28 utworzone pomiędzy ścianami rozdzielacza 22 i komory 14 w kierunku otworu wylotowego 30 dołączonego do przewodu wylotowego 32.

Pomiar przepływu cieczy jest realizowany przez analizę omiatania dna wnęki 24 drgającym strumieniem cieczy. Częstotliwość drgań strumienia cieczy jest proporcjonalna do natężenia przepływu cieczy.

Miernik przepływu według wynalazku z fig. 2 ma trzy odprowadzenia ciśnienia P1, P2, P3.

Figura 3 przedstawia rozdzielacz 22 strumienia cieczy, w którym odprowadzenia ciśnienia PI, P2, P3 są utworzone przez kanały przechodzące przez rozdzielacz 22. Jeden koniec każdego odprowadzenia ciśnienia P1, P2, P3 jest otwarty do wnęki 24, a drugi koniec znajduje się na przykład na górnej płaszczyźnie rozdzielacza 22.

Odprowadzenia ciśnienia P1 i P2 są usytuowane symetrycznie względem płaszczyzny symetrii P i są korzystnie umieszczone w obszarze pomiędzy miejscami maksymalnego odchylenia strumienia podczas jego drgań we wnęce. Miejsca maksymalnego odchylenia zmieniają się nieznacznie wraz z natężeniem przepływu cieczy. Położenie odprowadzenia ciśnienia odpowiada dokładnie miejscu maksymalnego odchylenia przy danym natężeniu przepływu.

Wracając do fig. 1, różnica pomiędzy położeniem miejsca odchylenia i położeniem odprowadzenia ciśnienia powoduje zwiększenie dołu przebiegu sygnału pomiędzy dwiema

171 142 wartościami szczytowymi ciśnienia, wykrywanymi gdy strumień przechodzi nad odprowadzeniem ciśnienia i przesuwa się poza odprowadzenie ciśnienia przy ruchu poza płaszczyznę symetrii podczas drgań. W przypadku gdy amplituda drgań nie jest wystarczająca do przechodzeniapozapołożenia odprowadzeń ciśnienia przy ruchu strumienia od płaszczyzny symetrii, , to zjawisko nie zachodzi. Odprowadzenia ciśnienia P1 i P2 są wówczas umieszczone tak, że w zakresie pomiaru dół, który powstaje w przebiegu sygnału pomiędzy dwiema wartościami szczytowymi, odpowiadającymi kolejnym przejściom strumienia nad odprowadzeniem ciśnienia, nie jest ani wystarczająco szeroki ani wystarczająco głęboki, aby mógł zakłócić pomiar.

Wracając do fig. 2, widać, ze odprowadzenia ciśnienia PI i P2 są połączone ze sobą przez element łączący 36 w kształcie litery T. Odprowadzenie ciśnienia P3 jest umieszczone na przykład w połowie wymiaru pionowego rozdzielacza 22 strumienia cieczy, na linii przecięcia płaszczyzny symetrii P z dnem wnęki 24.

Przewód wylotowy elementu łączącego 36 i kanału 38 dołączonego do odprowadzenia ciśnienia P3 są dołączone do czujnika ciśnienia 40 dowolnego typu. Każde odprowadzenie ciśnienia może być dołączone do niezależnego czujnika ciśnienia.

Czujnik ciśnienia 40 dostarcza sygnał elektryczny S reprezentujący zmiany różnicy ciśnienia w odprowadzeniu ciśnienia P3, stanowiącego odniesienie i ciśnienia różnicowego w odprowadzeniach ciśnień PI i P2, otrzymanego bezpośrednio na wylocie elementu łączącego 36.

Figura 4 przedstawia przebieg sygnału elektrycznego S otrzymywanego w mierniku przepływu według wynalazku w funkcji czasu t. Dla uproszczenia rysunku nie pokazano żadnych dołów, które mogą ewentualnie powstać przy wartościach szczytowych sygnału.

Przy założeniu, że zmiany ciśnienia w obszarze odprowadzenia ciśnienia P3 są większe niż zmiany, które mogą wystąpić w obszarze odprowadzeń ciśnień P1 lub P2, to w obszarze odprowadzenia ciśnienia P3 wprowadza się spadek ciśnienia w celu kompensacji skutku tych zmian ciśnienia. W przykładzie pokazanym na fig. 3 spadek ciśnienia jest zapewniony przez porowatą zatyczkę 39 umieszczoną w kanale 38, pokazaną na fig. 3. Wprowadzenie spadku ciśnienia zapobiega asymetrii sygnału elektrycznego S, która prowadziłaby do niebezpieczeństwa utraty mierzonej częstotliwości.

Wyjście czujnika ciśnienia 40 jest dołączone do wejścia elektronicznego układu 42 przekształcania sygnału elektrycznego S w sekwencję przebiegów prostokątnych, występujących przy przejściu wstępnie wybranej wartości progowej i tworzących sygnał C.

Uzyskane przebiegi prostokątne występują z częstotliwością dwukrotnie większą niż w stanie techniki. Każdy przebieg prostokątny odpowiada objętości cieczy przepływającej przez miernik przepływu, która to objętość jest mniejsza o czynnik dwa niż objętość odpowiadająca przebiegom prostokątnym ze stanu techniki. Zliczanie przebiegów prostokątnych jest dokonywane przez licznik 44 dostarczający sygnał D reprezentujący objętość cieczy, która przepłynęła przez miernik przepływu w czasie zliczania, a więc proporcjonalnie do natężenia przepływu. Objętość jednostkowa zliczana na jeden przebieg prostokątny jest mniejsza niż w stanie techniki, więc dokładność pomiaru jest większa.

FIG.3

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz Cena 2,00 zł

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Oscylacyjny miernik przepływu cieczy, w płaskim strumieniu drgającym poprzecznie po jednej stronie i po drugiej stronie względem wzdłużnej płaszczyzny symetrii, zawierający komorę oscylatora strumieniowego, w której jest umieszczony rozdzielacz strumienia cieczy mający w części przedniej wnękę usytuowaną w torze strumienia cieczy, w której kończą się dwa odprowadzenia ciśnienia dołączone do czujnika ciśnienia, przy czym te dwa odprowadzenia ciśnienia kończą się we wnęce symetrycznie względem płaszczyzny symetrii, a czujnik ciśnienia jest dołączony do elektronicznego układu przekształcania sygnału, który jest dołączony do licznika objętości cieczy, znamienny tym, że zawiera trzecie odprowadzenie ciśnienia (P3) umieszczone na osi przecięcia płaszczyzny symetrii (P) i dna wnęki (24) komory (14) oscylatora strumieniowego i dołączone do drugiego wejścia czujnika ciśnienia (40). do którego pierwszego wejścia są dołączone dwa odprowadzenia ciśnienia (Pl, P2).
2. 2. Oscylacyjny miernik według zastrz. 1, znamienny tym, że dwa odprowadzenia ciśnienia (P1, P2) są usytuowane w miejscach maksymalnego odchylenia strumienia cieczy we wnęce (24).
3. 3. Oscylacyjny miernik według zastrz. 1, znamienny tym, że do kanału (38) dołączonego do trzeciego odprowadzenia ciśnienia (P3) jest wprowadzona porowata zatyczka (39).