PL174682B1

PL174682B1 - Oscylator strumieniowy miernika przepływu płynu

Info

Publication number: PL174682B1
Application number: PL94312569A
Authority: PL
Inventors: Bao T. Huang
Original assignee: Schlumberger Ind Sa
Priority date: 1993-07-13
Filing date: 1994-07-06
Publication date: 1998-08-31
Also published as: DE69406003T2; US5638867A; FR2707705A1; DE69406003D1; EP0708914A1; PL312569A1; ATE158862T1; CZ8396A3; WO1995002803A1; UA42727C2; HU9600074D0; CN1130939A; RU2131588C1; EP0708914B1; CA2167199A1; FR2707705B1; CN1053497C; SK4196A3; ES2110252T3; HUT75921A

Abstract

1. Oscylator strumieniowy miernika przeplywu plynu, symetryczny wzgledem wzdluznej plaszczyzny symetrii skladajacy sie z wejscia plynu, posiadajacego otwór wlotowy o szerokosci d, komory oscylacyj- nej polaczonej jednym ze swych konców z otworem wlotowym plynu i przeciwleglym koncem z otworem wylotowym plynu, prze- szkody umieszczonej w komorze oscylacyj- nej i tworzacej ze sciankami komory oscylacyjnej przejscia dla przeplywu plynu, przy czym przeszkoda posiada czesc prze- dnia i czesc tylna usytuowana na przeciwko otworu wlotowego i wyznaczajaca z otwo- rem wlotowym swobodna przestrzen pola- czona z przejsciami, znamienny tym, ze przeszkoda (24) zajmuje wieksza czesc ko- mory oscylacyjnej i posiada w czesci prze- dniej (26) wglebienie glówne (40), a ponizej czesci tylnej (28) przeszkody (24) umiesz- czony jest element wzdluzny (54,58,60,62). FIG.2 P L 174682 B 1 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest oscylator strumieniowy miernika przepływu płynu.

Znane są mierniki przepływu płynu zawierające oscylatory strumieniowe, które różnią się od tradycyjnych mierników turbinowych lub membranowych tym, że ich działanie nie wprowadza w ruch żadnej części, która mogłaby zużyć się w czasie. Te oscylatory strumieniowe mają małe rozmiary, bardzo prostą budowę i wysoką niezawodność.

Poza tym takie oscylatory dają sygnał o częstotliwości, która może być łatwo zamieniona na sygnał numeryczny, co jest szczególnie korzystne, gdy chodzi o odczyt stanu licznika z odległości.

Z artykułu Journal ofPhysicsE. Scientific Instruments, tom 21, Nr 10, Październik 1988, str. 977- 989, znany jest oscylator strumieniowy symetryczny względem wzdłużnej płaszczyzny symetrii, który zawiera przeszkodę o małych rozmiarach, umieszczoną w komorze oscylacyjnej i vis a vis otworu wlotowego, która służy wytwarzaniu dwuwymiarowego strumienia płynu, oscylującego poprzecznie w stosunku do wymienionej płaszczyzny, rozwijaniu się wirów z jednej i drugiej strony strumienia, przemiennie z oscylacją strumienia oraz elementy tworzące występ w komorze oscylacyjnej poniżej wymienionej przeszkody. Wymieniony oscylator strumieniowy nie jest jednakże satysfakcjonujący, ponieważ wykazuje odchylenia od liniowości na krzywej kalibracyjnej, które są nie do przyjęcia.

Oscylator strumieniowy miernika przepływu płynu symetryczny względem wzdłużnej płaszczyzny symetrii, składający się z wejścia płynu, posiadającego otwór wlotowy o szerokości d, komory oscylacyjnej połączonej jednym ze swych końców z otworem wlotowym płynu i przeciwległym końcem z otworem wylotowym płynu, przeszkody umieszczonej w komorze oscylacyjnej i tworzącej ze ściankami komory oscylacyjnej przejścia dla przepływu płynu, przy czym przeszkoda posiada cześć przednią i cześć tylną usytuowaną na przeciwko otworu wlotowego i wyznaczającą z otworem wlotowym swobodną przestrzeń połączoną z przejściami, według wynalazku charakteryzuje się tym, że przeszkoda zajmuje większą cześć komory oscylacyjnej i posiada w części przedniej wgłębienie główne, a poniżej części tylnej przeszkody umieszczony jest element wzdłużny.

Korzystnym jest, że otwory wlotowy i wylotowy płynu są współliniowe względem wzdłużnej płaszczyzny symetrii i że element wzdłużny jest usytuowany współliniowo z otworami wlotowym i wylotowym i co najmniej częściowo w przestrzeni swobodnej, przy czym przestrzeń swobodna ma dwie identyczne strefy usytuowane po obu stronach elementu wzdłużnego połączone ze sobą kanałem połączeniowym, którego środkowy przekrój przepływu leży we wzdłużnej płaszczyźnie symetrii (P).

Korzystnym jest, że element wzdłużny ma koniec górny i drugi, naprzeciwległy, koniec dolny, który jest usytuowany w odległości wynoszącej 8,5-16,2 d od otworu wlotowego płynu.

Kyrzrstnymjest, że cześć tylna przeszkody ma koniec i że kanał połączeniowy usytuowany jest pomiędzy końcem części tylnej przeszkody a końcem górnym elementu wzdłużnego, przy czym końce te stanowią brzegi kanału połączeniowego.

Korzystnym jest, że element wzdłużny ma ogólny kształt litery T, której ramię poziome tworzy jeden z brzegów kanału połączeniowego.

Korzystnym jest, że element wzdłużny ma kształt posiadający ściany boczne, które ciągną się od jego końca górnego, aż do jego końca dolnego, przy czym każda z nich tworzy ze wzdłużną płaszczyzną symetrii taki sam kąt, stale malejący.

174 682

Korzystnym jest, że element wzdłużny ma kształt trójkąta, którego wierzchołek stanowi koniec dolny.

Korzystnym jest, że element wzdłużny stanowi przegroda rozciągająca się od swojego końca górnego połączonego z końcem części tylnej przeszkody aż do swojego końca dolnego, przy czym kanał połączeniowy jest usytuowany w elemencie wzdłużnym.

Korzystnym jest, że kanał połączeniowy ma przekrój przepływu w kształcie zbliżonym do prostokąta, który jest zorientowany prostopadle do kierunku przepływu płynu.

Korzystnym jest, że kanał połączeniowy ma przekrój przepływu w kształcie zbliżonym do elipsy, który jest zorientowany prostopadle do kierunku przepływu płynu.

Korzystnym jest, że kanał połączeniowy ma przekrój przepływu w kształcie wydłużonym, zorientowany prostopadle do kierunku przepływu płynu.

Korzystnym jest, że kanał połączeniowy ma wymiar wzdłużny odpowiadający jego szerokości, który wynosi 0,5-5d.

Korzystnym jest, że odległość pomiędzy otworem wlotowym płynu a płaszczyzną środkową poprzeczną kanału połączeniowego wynosi 7,5-15 d.

Korzystnym jest, że kanał połączeniowy ma wymiar poprzeczny, który wynosi 0,5-5 d.

Oscylator strumieniowy według wynalazku ma bardzo prostą budowę i zasadę działania oraz ma poprawioną liniowość, zwłaszcza dla podwyższonych natężeń przepływu.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonaniajest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia krzywą kalibracji charakteryzującą względne zmiany współczynnika K, określonego jako stosunek częstotliwości oscylacji strumienia płynu do natężenia przepływu w funkcji liczby Reynolds’ a Re, określonej w obszarze otworu wlotowego do komory oscylacyjnej, dla oscylatora strumieniowego według stanu techniki, fig. 2 - oscylator strumieniowy według wynalazku, schematycznie, w widoku z góry, fig. 3 - oscylator z fig. 2, w widoku perspektywicznym, fig. 4 - jeden z przykładów wykonania części tylnej oscylatora z fig. 2, w widoku z góry, fig. 5 - cześć tylną oscylatora z fig. 4, w widoku perspektywicznym, fig. 6 - inny przykład wykonania części tylnej oscylatora z fig. 2, w widoku z góry, fig. 7 - cześć tylną oscylatora z fig. 6, w widoku perspektywicznym, fig. 8 - tylną część oscylatora strumieniowego według innego wykonania wynalazku, w widoku perspektywicznym, fig. 9 i 10 - inne przykłady wykonania części tylnej oscylatora z fig. 8, w widoku perspektywicznym, fig. 11 i 12 - przekrój wzdłużny części przedniej oscylatora z fig. 2 płaszczyzną prostopadłą do wzdłużnej płaszczyzny symetrii P z fig. 2, działającego w zakresie przejściowym w różnych momentach, a fig. 13 krzywe kalibracji charakteryzujące względne zmiany współczynnika K w zależności od liczby Reynolds’a Re (dla oscylatora strumieniowego według wynalazku - linia ciągła, a dla oscylatora strumieniowego według stanu techniki - linia przerywana).

Oscylator strumieniowy 1 ma wzdłużną płaszczyznę symetrii P. Płyn przepływający przez ten oscylator strumieniowy jest gazem, ale może być również cieczą. Płyn wchodzi do oscylatora strumieniowego 1 przez wejście E, składające się z komory uspokojenia 10, połączonej z orurowaniem 12 wejścia płynu i zwężeniem 14 zakończonym prostokątnym otworem wlotowym 16 (fig. 2).

Zwężenie 14 pozwala zwiększyć szybkość przepływu płynu jak również wytworzyć oscylujący, dwuwymiarowy strumień. Dla uzyskania tego efektu, otwór wlotowy 16, który jest połączony jednym ze swoich końców 18a z komorą oscylacyjną 18, ma kształt prostokątny o wysokości h (fig. 3) i szerokości d, przy czym stosunek tych wymiarów uwzględnia warunki dwuwymiarowości znane ze stanu techniki. Na ogół stosunek h/d jest rzędu 6 lub nawet wyższy niż 6.

Szerokość d, stanowi jednostkę odniesienia w dalszej części opisu i biorąc pod uwagę, że zjawiska przepływu są dwuwymiarowe, różne elementy składające się na oscylator strumieniowy według wynalazku zostaną opisane tylko w płaszczyźnie równoległej do płaszczyzny oscylacji strumienia płynu.

Komora oscylacyjna -18, do której przedostaje się oscylujący, dwuwymiarowy strumień płynu, jest połączona z otworem wylotowym płynu 20 przez swoje zakończenie 18b, przeciwległe do końca 18a otworu wlotowego 16 płynu. Otwór wylotowy 20 płynu pokrywa się z otworem wejściowym przewodu wyprowadzającego 22 płyn.

174 682

Otwory wlotowy 16 i wylotowy 20 płynu są współliniowe względem wzdłużnej płaszczyzny symetrii P, a komora oscylacyjna 18 jest symetryczna względem tej płaszczyzny.

Przeszkoda 24, symetryczna względem wzdłużnej płaszczyzny symetrii P, jest umieszczona w komorze oscylacyjnej 18 i ma, z jednej strony, część przednią 26 położoną w odległości od otworu wlotowego 16, wynoszącej 1-10 d, przykładowo 2,5 d, a z drugiej strony, część tylną 28 usytuowaną naprzeciwko otworu wylotowego 20, przy czym te dwie części są w przybliżeniu prostopadłe do wzdłużnej płaszczyzny symetrii P. Cześć przednia 26 przeszkody 24 ma szerokość Lo, wynoszącą 5-30 d, przykładowo 12 d.

Komora oscylacyjna 18 ma największą szerokość Lc w miejscu usytuowania części przedniej 26 przeszkody 24. Lc wynosi 10-50 d, przykładowo 20 d.

Dwa symetryczne przejścia Cl, C2 przepływu płynu rozmieszczone są po obu stronach wzdłużnej płaszczyzny symetrii P. Przejście Cl, usytuowane powyżej wzdłużnej płaszczyzny symetrii P (fig. 2), utworzone jest w pierwszym odcinku długości pomiędzy częścią przednią 26 przeszkody 24 a częścią 29a ściany czołowej 29 komory oscylacyjnej 18, a w drugim odcinku długości, pomiędzy jedną ze ścian bocznych 30, 32 przeszkody 24, ścianą 30 a ścianą 34, jedną ze ścian bocznych 34, 36 komory oscylacyjnej 18.

Przejście C2, usytuowane poniżej wzdłużnej płaszczyzny symetrii P, utworzone jest w pierwszym odcinku długości, pomiędzy częścią przednią 26 przeszkody 24 a częścią 29b ściany czołowej 29 komory oscylacyjnej 18, a w drugim odcinku długości, pomiędzy drugą ścianą boczną 32 przeszkody 24, a drugą ściana boczną 36 komory oscylacyjnej 18.

Przejścia Cl, C2 są połączone z przestrzenią swobodną 38 usytuowaną poniżej przeszkody 24 w stosunku do kierunku przepływu płynu, która jest ograniczona zakończeniem 24a części tylnej 28 przeszkody 24 i otworem wylotowym 20. Szerokość tych przejść jest w przybliżeniu równa różnicy największej szerokości Lc komory oscylacyjnej 18 i szerokości części przedniej 26 przeszkody 24. W części przedniej 26 przeszkody 24, naprzeciwko otworu wlotowego 16, wykonane jest wgłębienie główne 40. Wgłębienie główne 40 ma szerokość wejścia Le wynoszącą 2-20 d, przykładowo 5 d i nachylone ściany boczne 42, 44 tworzące w przybliżenia literę V, której ramiona rozszerzają się na zewnątrz od wgłębienia głównego 40. Ściany 42, 44 są pochylone względem wzdłużnej płaszczyzny symetrii P pod kątem rozwarcia a 1 wynoszącym 0-80°, korzystnie 10°-45°, przykładowo 45°.

Ściany boczne 42, 44 wgłębienia głównego 40, przechodzą w dno 46 o kształcie w przybliżeniu parabolicznym. Dno 46 wgłębienia głównego 40 położone jest naprzeciwko otworu wlotowego 16, w odległości Df od niego, przy czym Df wynosi 3-15 d, przykładowo 6 d.

Strumień wchodzący do komory oscylacyjnej 18 uderza o ściany i dno 46 wgłębienia głównego 40 ruchem omywania przemiennego. Oscylacji dwuwymiarowego strumienia w komorze oscylacyjnej 18 towarzyszy powstawanie wirów po obu stronach strumienia, na przemian silnych i słabych niezgodnych z fazą i związanych z oscylacją. Wiry te są zlokalizowane zasadniczo w przestrzeni usytuowanej pomiędzy częścią przednią 26 przeszkody 24 a częścią 29a i 29b ściany czołowej 29 komory 18, z którą jest połączony otwór wlotowy 16.

W części przedniej 26 przeszkody 24, po obu stronach wgłębienia głównego 40, znajdują się dwa wgłębienia boczne 50 i 52, usytuowane symetrycznie względem wzdłużnej płaszczyzny symetrii P. Wgłębienia boczne 50 i 52 są usytuowane odpowiednio naprzeciwko części 29a i 29b ściany czołowej 29 komory oscylacyjnej 18.

Wgłębienia boczne 50 i 52 mają kształt czworoboku, którego jeden bok jest otwarty dla utworzenia wlotu. Kształt wgłębień bocznych jest więc styczny do trzech boków czworoboku.

Nachylenie ścian bocznych w stosunku do płaszczyzny równoległej do wzdłużnej płaszczyzny symetrii P przybiera znaczne wartości kątowe, co nie zmienia w znacznym stopniu działania urządzenia.

Dno wgłębień bocznych 50 i 52 jest prostopadłe do płaszczyzny symetrii P (fig. 2), ale może ono również tworzyć kąt rozwarcia z tą płaszczyzną, kąt ten może przyjmować wartości aż do +45°. Wlot do każdego z wgłębień bocznych 50, 52 ma szerokość Ls wynosząca 1- 15 d, przykładowo 3,75 d.

174 682

Zadaniem wgłębień bocznych 50 i 52 jest uzależnienie promieniowego rozchodzenia się wirów od zakresu przepływu strumienia. Przez promieniowe rozchodzenie się należy rozumieć odległość pomiędzy środkiem rozważanego wiru a jego obwodem. Wgłębienia boczne 50 i 52, wypełniając to zadanie, mogą przyjmować różne geometrie.

W zakresie przepływu turbulentnego, niezależnie od miejsca uderzenia strumienia płynu we wgłębienie główne 40, wir wtórny tworzy się w każdym wgłębieniu bocznym 50, 52. Te wtórne wiry są wystarczająco intensywne, aby oscylator strumieniowy działał na ogół w ten sam sposób jak oscylator bez wgłębień bocznych.

Wgłębienia boczne 50, 52 są szczególnie przydatne w zakresie przepływu laminamego i w zakresie przejściowym, pozwalają bowiem na polepszenie liniowości oscylatora strumieniowego.

Tak wiec, w obszarze przejściowym (fig. 11 i 12), uderzenie strumienia płynu F omywa wgłębienie główne 40 pomiędzy punktami ekstremalnymi I1 i 12 i oscylacji towarzyszy tworzenie wirów głównych T1 i T2, zlokalizowanych pomiędzy częścią przednią przeszkody 24 a ścianą czołową 29 komory oscylacyjnej 18.

Figura 11 przedstawia uderzenie strumienia osiągające punkt I1, wir T1 jest więc skoncentrowany i silny, podczas gdy wir T2 jest słaby. Strumień płynu zasadniczo wylatuje przez przejście C2 poniżej przeszkody 24, w kierunku wylotu z oscylatora strumieniowego, w stronę przestrzeni swobodnej 38.

W obszarze turbulentnym oba wgłębienia boczne 50, 52 są wypełnione przez wiry wtórne Ts 1 i Ts2 na przemian silne i słabe niezgodne z fazą wirów głównych. Ale im bardziej zmniejsza się natężenie przepływu, tym bardziej maleje intensywność lub koncentracja tych wtórnych wirów.

Wynika z tego, że silny wir główny, jak w przypadku Tl na fig. 11, zwiększa swoje promieniowe rozchodzenie się tak, że jeśli natężenie przepływu maleje, wypełnia on progresywnie wgłębienie boczne 50, na niekorzyść wiru wtórnego Ts1, który w końcu zanika całkowicie. Za to wir wtórny Ts2, tworzony przez wylotowy strumień płynu, jest cały czas obecny we wgłębieniu bocznym 52.

Figura 12 przedstawia uderzenie strumienia płynu zlokalizowane w punkcie 12. Tak więc to wir T2 zwiększa swoje promieniowe rozchodzenie się, a wir wtórny Ts2 zanika całkowicie, jeśli natężenie przepływu wystarczająco zmniejsza się. Wiry główne, jeśli są skoncentrowane i silne, wykazują promieniowe rozchodzenie się większe w obszarze przejściowym od tego, które wykazują w obszarze turbulentnym (ze względu na to, że w tym ostatnim obszarze, oba wgłębienia boczne są całkowicie zajęte przez wiry wtórne, przestrzeń dostępna dla rozwinięcia wirów głównych jest zredukowana). Częstotliwość oscylacji jest tym słabsza, im promieniowe rozchodzenie się silnych wirów głównych jest większe.

Tym niemniej, w każdym półokresie zjawiska oscylacji i we wszystkich zakresach przepływu, płyn po wybraniu jednego z przejść przepływu C1, C2, przepływa poniżej przeszkody 24, w kierunku wylotu z oscylatora, w stronę przestrzeni swobodnej 38 i wytwarza w drugim przejściu zwiększone ciśnienie, które przenosi się w kierunku górnej części komory oscylacyjnej 18 i wpływa na oscylacje wirów. Wpływ ten jest tym bardziej zauważalny, im bardziej przepływ jest turbulentny. W tym zakresie oscylator strumieniowy 1 posiada elementy ograniczające wpływ przepływu strumienia w kierunku wylotu z oscylatora, na oscylacje wirów. Stwierdzono ponadto, że wpływu tego nie należy eliminować całkowicie. Elementy ograniczające stanowi element wzdłużny 54, 58, 60 (fig. 2-7) i 62 (fig. 8-10), usytuowany współliniowo z otworem wlotowym 16 i wylotowym 20 i symetrycznie względem wzdłużnej płaszczyzny symetrii P.

Element wzdłużny 54, 58, 60, 62 jest umieszczony co najmniej częściowo w przestrzeni swobodnej 38, oznacza to, że może on zasadniczo być częściowo umieszczony w przewodzie odprowadzającym 22. Tym niemniej, jest szczególnie korzystne ograniczenie jego umiejscowienia do komory oscylacyjnej 18, ponieważ miernik przepływu płynu zawierający taki oscylator, tworzy jednostkę zwartą, którą można łatwo zamontować pomiędzy przewodami doprowadzeni a i odprowadzenia 12, 22 płynu.

174 682

Element wzdłużny 54, 58, 60, 62 rozdziela częściowo przestrzeń swobodną na dwie identyczne strefy 38a i 38b, usytuowane z jednej i z drugiej strony wzdłużnej płaszczyzny symetrii P, a w każdej z nich znajduje się ujście jednego z przejść C1, C2.

Elementy ograniczające wpływ przepływu płynu na oscylacje wirów obejmują również kanał połączeniowy 56 (fig. 2-7) i 64, 66, 68 (fig. 8-10) łączący strefy 38a i 38b przestrzeni swobodnej 38. W przykładowym wykonaniu jest jeden kanał połączeniowy, ale jest również możliwe zastosowanie kilku kanałów połączeniowych.

Kanał połączeniowy 56,64,66,68 posiada środkowy przekrój przepływu dla płynu, który jest usytuowany we wzdłużnej płaszczyźnie symetrii P.

Element wzdłużny 54, 58, 60, 62 ma dwa przeciwległe końce 54a i 54b, 58a i 58b, 60a i 60b, 62ai 62b, współliniowe w stosunku do płaszczyzny symetrii P, to znaczy koniec górny 54a, 58a, 60a, 62a i koniec dolny 54b, 58b, 60b, 62b. Koniec dolny 54b, 58b, 60b, 62b jest usytuowany w odległości wynoszącej 8,5-16,2 d, przykładowo 16,2 d od otworu wlotowego 16.

W wykonaniu przedstawionym na fig. 2 i 3, kanał połączeniowy 56 jest utworzony pomiędzy końcem 24a części tylnej 28 przeszkody 24 a końcem górnym 54a elementu wzdłużnego 54. Te dwa końce 24a i 54a, współliniowe ze wzdłużną płaszczyzną symetrii P, wyznaczają wymiar wzdłużny kanału połączeniowego 56, jego szerokość i stanowią jego brzegi.

Drugi wymiar wzdłużny kanału połączeniowego 56, wysokość, jest taki sam, jak przeszkody 24 i otworu wlotowego 16, to znaczy h.

Element wzdłużny 54 w widoku z góry, w płaszczyźnie oscylacji strumienia, ma ogólny kształt litery T, która jest położona w kierunku wypływu płynu, a ramie poziome litery T odpowiada końcowi górnemu 54a elementu wzdłużnego 54, tworząc w ten sposób brzegi kanału połączeniowego. Kształt ten jest korzystny przez prostotę swojej koncepcji. Kształt przekroju przepływu kanału połączeniowego 56 jest w przybliżeniu czworokątny i jest zorientowany prostopadle do kierunku przepływu płynu. Kanał połączeniowy 56 ma szerokość wynoszącą 0,5-5 d, przykładowo 1,8 d.

W rzeczywistości, koniec górny 54a elementu wzdłużnego 54 nie powinien być zbyt oddalony od końca 24a części tylnej 28 przeszkody 24, aby przepływ płynu, który odbywa się jednym z przejść Cl, C2 nie przenosił się z jednej strefy do drugiej, a więc nie zakłócał powstawania wirów.

Koniec górny 54a nie powinien być też zbyt blisko przeszkody 24, aby nie eliminować zjawiska oscylacji strumienia płynu.

Odległość pomiędzy otworem wlotowym płynu 16, a środkową płaszczyzną poprzeczną kanału połączeniowego 56, która jest prostopadła do wzdłużnej płaszczyzny symetrii P w kierunku przepływu płynu, wynosi 7,5-15 d, przykładowo 12,1 d.

Poza tym, kanał połączeniowy 56 ma wymiar poprzeczny, odpowiadający jego głębokości, wynoszący 0,5-5 d, przykładowo 2,4 d.

Korzystne jest jeśli koniec górny 54a elementu wzdłużnego 54 ma wymiar poprzeczny wystarczająco duży, aby uniknąć przemieszczania przepływu płynu z jednej strefy do drugiej.

Korzystnie, element wzdłużny 54 ma kształt profilowany, który ułatwia przepływ płynu po ścianach bocznych.

Poza tym, brzeg 54a kanału połączeniowego 56, utworzony przez ramię poziome, ma wymiar wzdłużny odpowiadający jego grubości, wynoszący 0,1-4 d, przykładowo 0,8 d.

Dogodnie jest również zmniejszyć wymiar poprzeczny elementu wzdłużnego 54 w części dolnej jego końca górnego 54a, aby ograniczyć straty ciśnienia.

Wymiar elementu wzdłużnego w kierunku przepływu płynu wynosi 0,5-8,2 d, przykładowo 3,2 d. Tak wiec, tworząc kanał połączeniowy 56 pomiędzy dwiema strefami 38a i 38b przestrzeni swobodnej 38 komory oscylacyjnej 18 płyn przepływający jednym z przejść, na przykład Cl, wytwarza na wprost wymienionego kanału połączeniowego 56 zmiany ciśnienia, które wywołują w innej strefie 38b wzrost ciśnienia bardziej umiarkowany niż ten, który wytworzyłby się przy braku elementu wzdłużnego 54.

To umiarkowane zwiększenie ciśnienia przenosi się do części górnej drugiego przejścia C2 w kierunku wirów we wgłębieniu bocznym 52 najbliższym przejścia C2, umożliwiając w ten

174 682 sposób aby strumień płynu przeniósł się na drugą stronę, bez zbytnich zakłóceń naturalnej oscylacji wirów.

Tak więc wynalazek pozwala na zmniejszenie sprzężenia pomiędzy dwoma przejściami przepływu płynu C1, C2, a wiec redukcję oddziaływań pomiędzy górną i dolną częścią oscylatora strumieniowego 1, które są większe przy większych natężeniach przepływu płynu.

W innym wykonaniu wynalazku, (fig. 4 i 5), element wzdłużny 58 ma kształt posiadający ściany boczne 58c i 58d, które ciągną się, poczynając od końca górnego 58a aż do końca dolnego 58b. Każda z tych ścian 58c i 58d tworzy ze wzdłużną płaszczyzną symetrii P identyczny kąt i stale malejący. Ściany boczne 58c i 58d w płaszczyźnie oscylacji strumienia mają kształt wklęsły.

W innym wykonaniu wynalazku, (fig. 6 i 7), element wzdłużny 60 w płaszczyźnie oscylacji strumienia na fig. 6 ma kształt trójkąta, który jest leżący w stosunku do kierunku przepływu płynu i którego wierzchołek 60b stanowi koniec dolny wymienionego elementu wzdłużnego.

W przedstawionych wykonaniach szerokość, głębokość kanału połączeniowego 56, jak również odległość pomiędzy otworem wlotowym płynu a środkową płaszczyzną poprzeczną, są takie same. Element wzdłużny 54, 58, 60 zachowuje ten sam kształt we wszystkich płaszczyznach równoległych do płaszczyzny oscylacji strumienia płynu.

- W jeszcze innym wykonaniu wynalazku, w którym część przednia oscylatora strumieniowego 1 jest identyczna z pokazaną na fig. 2, element wzdłużny 62 stanowi przegroda, która rozciąga się od końca górnego 62a połączonego z końcem 24a części tylnej 28 przeszkody 24 aż do końca dolnego 62b (fig. 8). Kanał połączeniowy 64 jest usytuowany w tej przegrodzie i może przybierać różne kształty.

W jednym z wykonań kanał połączeniowy 64 ma przekrój przepływu w kształcie zbliżonym do prostokąta, który jest zorientowany prostopadle do kierunku przepływu płynu (fig. 8).

W innym wykonaniu kanał połączeniowy 66 ma przekrój przepływu w kształcie zbliżonym do elipsy, która jest zorientowana prostopadle do kierunku przepływu płynu (fig. 9).

W wykonaniu przedstawionym na fig. 10 kanał połączeniowy 68 ma przekrój przepływu w kształcie wydłużonym, który jest zorientowany prostopadle do kierunku przepływu płynu.

Kanał połączeniowy powinien mieć przekrój przepływu, który nie różni się bardzo w różnych płaszczyznach równoległych do płaszczyzny oscylacji strumienia płynu, aby nie wywoływać perturbacji w działaniu oscylatora strumieniowego, a więc pomiaru natężenia przepływu płynu.

Kanał połączeniowy 64, 66, 68, (fig. 8-10), ma wymiar wzdłużny, jego szerokość, wynoszącą 0,5-5 d, przykładowo 1,8 d, i wymiar poprzeczny, jego głębokość, wynoszącą 0,5-5 d, przykładowo 2,4 d.

Odległość pomiędzy otworem wlotowym 16 a płaszczyzną środkową poprzeczną kanału połączeniowego 64, 66, 68, wynosi 7,5-15 d, przykładowo 12,1 d.

Korzystnie, część przegrody, która jest usytuowana poniżej kanału połączeniowego, ma kształt profilowany, nie przedstawiony, który ułatwia przepływ płynu po ściankach bocznych przegrody i dostatecznie mały wymiar poprzeczny, aby ograniczyć straty ciśnienia płynu.

Charakterystyki i korzyści wymienione w opisie wykonań wynalazku przedstawionych na fig. 2-7 mają zastosowanie również do wykonań przedstawionych na fig. 8- 10.

Na fig. 13 pokazano krzywe kalibracji charakteryzujące względne zmiany współczynnika K w funkcji liczby Reynolds’a Re dla oscylatora strumieniowego według wynalazku oznaczone linią ciągłą a dla oscylatora strumieniowego według stanu techniki- oznaczone linia przerywaną.

Okazuje się, że krzywa kalibracji oscylatora strumieniowego według wynalazku jest wpisana w obszar odpowiadający względnym zmianom współczynnika K poniżej ± 1,5%, co oznacza jego wyższą liniowość w porównaniu z oscylatorem strumieniowym znanym ze stanu techniki, którego krzywa kalibracji wykazuje względne zmiany współczynnika K powyżej ± 1,5%.

Częstotliwość oscylacji oscylatora strumieniowego, według wynalazku, może więc być zwiększona w obszarze turbulentnym.

174 682

Oscylator strumieniowy 1 (fig. 2), pozwala na pomiar natężenia przepływu płynu, który przez niego przepływa, dzięki dwóm czujnikom ciśnienia 70 i 72, usytuowanym w skrajnych punktach omywania strumieniem płynu wgłębienia głównego 40. Czujniki ciśnienia są połączone ze znanymi urządzeniami, które pozwalają na pomiar częstotliwości pomiar częstotliwości oscylacji strumienia. Dzięki wcześniejszemu wywzorcowaniu, częstotliwość ta jest powiązana z natężeniem przepływu. Handlowy licznik gazu wyposażony w oscylator strumieniowy według wynalazku, jest szczególnie korzystny, ponieważ ma zależność liniową w szerokim zakresie pomiaru. Z jednej strony, jest on wyposażony w elementy mogące uzależnić rozchodzenie się promieniowe wirów od zakresu przepływu, co polepsza jego liniowość w obszarach laminamym i przejściowym, a z drugiej strony, jest wyposażony w elementy ograniczające wpływ przepływu płynu na oscylacje wirów, co szczególnie polepsza jego liniowość w obszarze turbulentnym.

Wynalazek ma zastosowanie również do oscylatora strumieniowego, w którym przeszkoda nie ma wgłębień bocznych.

FIG.1

174 682

FIG.2

FIG.3

174 682

FIGA

FIG.5

174 682

FIG.6

FIG.7

FIG.8

174 682

FIG.9

FIG.10

Τ2

FIG.11

174 682

FIG.13

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Oscylator strumieniowy miernika przepływu płynu, symetryczny względem wzdłużnej płaszczyzny symetrii składający się z wejścia płynu, posiadającego otwór wlotowy o szerokości d, komory oscylacyjnej połączonej jednym ze swych końców z otworem wlotowym płynu i przeciwległym końcem z otworem wylotowym płynu, przeszkody umieszczonej w komorze oscylacyjnej i tworzącej ze ściankami komory oscylacyjnej przejścia dla przepływu płynu, przy czym przeszkoda posiada część przednią i część tylną usytuowaną na przeciwko otworu wlotowego i wyznaczającą z otworem wlotowym swobodną przestrzeń połączoną z przejściami, znamienny tym, że przeszkoda (24) zajmuje większą cześć komory oscylacyjnej i posiada w części przedniej (26) wgłębienie główne (40), a poniżej części tylnej (28) przeszkody (24) umieszczony jest element wzdłużny (54, 58, 60, 62).
2. Oscylator według zastrz. 1, znamienny tym, że otwory wlotowy (16) i wylotowy (20) płynu są współliniowe względem wzdłużnej płaszczyzny symetrii (P) i tym, że element wzdłużny (54,58,60,62) jest usytuowany współliniowo z otworami wlotowym (16) i wylotowym (20) i co najmniej częściowo w przestrzeni swobodnej (38), przy czym przestrzeń swobodna (38) ma dwie identyczne strefy (38a, 38b) usytuowane po obu stronach elementu wzdłużnego (54, 58, 60,62) połączone ze sobą kanałem połączeniowym (56,64,66,68), którego środkowy przekrój przepływu leży we wzdłużnej płaszczyźnie symetrii (P).
3. Oscylator według zastrz. 2, znamienny tym, że element wzdłużny (54,58,60,62) ma koniec górny (54a, 58a, 60a, 62a) i drugi naprzeciwległy, koniec dolny (54b, 58b, 60b, 62b), który jest usytuowany w odległości wynoszącej 8, 5-16, 2 d od otworu wlotowego płynu (16).
4. Oscylator według zastrz. 2, znamienny tym, że część tylna (28) przeszkody (24) ma koniec (24a) i tym, że kanał połączeniowy (56) usytuowany jest pomiędzy końcem (24a) części tylnej (28) przeszkody (24) a końcem górnym (54a, 58a, 60a) elementu wzdłużnego (54, 58, 60), przy czym końce te stanowią brzegi kanału połączeniowego (56).
5. Oscylator według zastrz. 4, znamienny tym, że element wzdłużny (54) ma ogólny kształt litery T, której ramię poziome tworzy jeden z brzegów kanału połączeniowego (56).
6. Oscylator według zastrz. 4, znamienny tym, że element wzdłużny (58) ma kształt posiadający ściany boczne (58c, 58d), które ciągną się od jego końca górnego (58a), aż do jego końca dolnego (58b), przy czym każda z nich tworzy ze wzdłużną płaszczyzną symetrii (P) taki sam kat, stale malejący.
7. Oscylator według zastrz. 4, znamienny tym, że element wzdłużny (60) ma kształt trójkąta, którego wierzchołek stanowi koniec dolny (60b).
8. Oscylator według zastrz. 2, znamienny tym, że element wzdłużny (62) stanowi przegroda rozciągająca się od swojego końca górnego (62a) połączonego z końcem (24a) części tylnej (28) przeszkody (24) aż do swojego końca dolnego (62b), przy czym kanał połączeniowy (64, 66, 68) jest usytuowany w elemencie wzdłużnym (62).
9. Oscylator według zastrz. 4 albo 8, znamienny tym, że kanał połączeniowy (56, 64) ma przekrój przepływu w kształcie zbliżonym do prostokąta, który jest zorientowany prostopadle do kierunku przepływu płynu.
10. Oscylator według zastrz. 8, znamienny tym, że kanał połączeniowy (66) ma przekrój przepływu w kształcie zbliżonym do elipsy, który jest zorientowany prostopadle do kierunku przepływu płynu.
11. Oscylator według zastrz. 8, znamienny tym, że kanał połączeniowy (68) ma przekrój przepływu w kształcie wydłużonym, zorientowany prostopadle do kierunku przepływu płynu.
12. Oscylator według zastrz. 2, znamienny tym, że kanał połączeniowy (56, 64, 66, 68) ma wymiar wzdłużny odpowiadający jego szerokości, który wynosi 0,5-5 d.

174 682
13. Oscylator wedhig zastrz. 1., znamienny tym, że odległość pomiędzy otworem wlotowym (16) płynu a płaszczyzną środkową poprzeczną kanatr połączeniowego (56, 64, 66, 68) wynosi 7, 5-15 d.
14. Oscylator według zastrz. 2, znamienny tym, żp kanat połączeniowy (56, 64, 66, 68) ma wymiar poprzeczny, który wynosi 0,5-5 d.