PL241419B1 - Przepływomierz dwupunktowy do pomiaru objętościowego natężenia przepływu gazów w kanałach - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest przepływomierz dwupunktowy przeznaczony do pomiaru objętościowego natężenia przepływu gazów w kanałach, zwłaszcza kanałach prostokątnych lub prostokątnych z zaokrąglonymi narożami, który ma postać rurki (1), złożonej z rurki zewnętrznej i wewnętrznej, osadzonych współosiowo, jedna w drugiej, i ma kanał wewnętrzny (9), zakończony z jednej strony otworem (8), a z drugiej strony króćcem (10) z przewodem (6) oraz kanał pierścieniowy (12), który na jednym końcu ma rozmieszczone na całym obwodzie otwory (11), zaś na drugim końcu zakończony jest króćcem (13) usytuowanym prostopadle do powierzchni rurki (1), na końcu którego zamocowany jest przewód (5), na rurce (1), usytuowana jest centralnie w osi symetrii rurka (2), która ma w części górnej, usytuowaną prostopadle rurkę (18) z wewnętrznym kanałem (16), który tworzy wraz z komorą pierścieniową (15), komorę (19), zakończoną z jednej strony otworem (14), a z drugiej króćcem pomiarowym (17), usytuowanym prostopadle do powierzchni rurki (2), z przewodem (4).

Description

PL 241 419 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest przepływomierz dwupunktowy przeznaczony do pomiaru objętościowego natężenia przepływu gazów w kanałach, zwłaszcza w kanałach prostokątnych lub prostokątnych z zaokrąglonymi narożami, przeznaczony do zastosowania we wszelkich ciągach wentylacyjnych w szczególności w trudno dostępnych wylotach kanałów, np. znajdujących się tuż przy ścianie, lub częściowo zasłoniętych przez inne obiekty.

Znane są przepływomierze, które stosowane są do pomiaru natężenia przepływu w rurociągach. Ich największym ograniczeniem, typowym dla większości przepływomierzy dostępnych na rynku, jest konieczność wmontowania ich szeregowo w ciąg instalacji. Dopiero taki montaż pozwala na ich poprawne wykorzystanie. Przepływomierze takie dedykowane są pod konkretny rozmiar rurociągu, w którym są montowane.

Znany jest przepływomierz Coriolisa o typowym kształcie przypominającym odcinek rurociągu. Przepływomierz taki montuje się w instalacji rurowej za pomocą śrub lub innych metod połączeń. Pozwala to na pomiar objętości przepływu w trybie ciągłym. W przypadku konieczności redukcji średnicy rurociągu na średnicę odpowiadającą kanałom wlotowym przepływomierza należy zastosować odpowiednie redukcje za oraz przed kanałem.

Znany jest przepływomierz objętościowy bazujący na zespole tłoczków walcowych. Przepływomierze tego typu stosowane są głównie do pomiaru cieczy. Również takie przepływomierze stosowane są do pomiaru poprzez równoległe wmontowanie ich w instalacje.

Najbardziej zbliżone, jeżeli chodzi o metodę pomiaru i konstrukcje, do rozwiązania według wynalazku są tak zwane balometry, które wykorzystują metodę pomiaru Log-Czebyszewa (PN-ISO 5221 „Metoda pomiaru przepływu strumienia powietrza w przewodzie”). Urządzenie takie przykłada się kołnierzem do wylotu instalacji wentylacyjnej i na podstawie wielopunktowego pomiaru ciśnienia dynamicznego mierzone jest objętościowe natężenie przepływu. Nie są one jednak dostosowane do kanałów prostokątnych z zaokrąglonymi narożnikami, a ich wykorzystanie jest ograniczone z uwagi na rozmiary kołnierzy pomiarowych i ulokowanie wylotu kanału.

Istotą rozwiązania według wynalazku jest konstrukcja przepływomierza dwupunktowego przeznaczonego do pomiaru objętościowego natężenia przepływu gazów w kanałach, który ma postać rurki, złożonej z rurki zewnętrznej i wewnętrznej, które osadzone są współosiowo, jedna w drugiej, przy czym rurka ma kanał wewnętrzny, zakończony z jednej strony otworem, a z drugiej strony króćcem z przewodem, oraz ma kanał pierścieniowy, który na jednym końcu ma rozmieszczone na całym obwodzie otwory, zaś na drugim końcu zakończony jest króćcem, usytuowanym prostopadle do powierzchni rurki i zakończonym przewodem, zaś centralnie w osi symetrii rurki, usytuowana jest druga rurka, która ma w części górnej, usytuowaną prostopadle rurkę z wewnętrznym kanałem, który tworzy wraz z komorą pierścieniową komorę zakończoną z jednej strony otworem, a z drugiej króćcem pomiarowym usytuowanym prostopadle do powierzchni rurki, z przewodem. Rurka ta ma na powierzchni wewnętrznej w części górnej i dolnej szczeliny, z uszczelkami. Króćce pomiarowe połączone są za pomocą przewodów silikonowych z rejestratorem - urządzeniem rejestrująco-pomiarowym, które na podstawie dwupunktowego pomiaru ciśnienia całkowitego z otworów i statycznego z otworów, oblicza objętościowe natężenie przepływu w kanale prostokątnym lub prostokątnym z zaokrąglonymi narożami. Pomiar natężenia przepływu gazów w przepływomierzu według wynalazku odbywa się metodą dwupunktową poprzez pomiar ciśnienia dynamicznego i statycznego powietrza w geometrycznej osi symetrii przekroju poprzecznego kanału oraz w osi pionowej lub poziomej przekroju poprzecznego kanału na 1/4 jej długości - licząc od dowolnej ściany kanału. Na podstawie znajomości wymiarów kanału i pomiarów układ sterujący przepływomierzem oblicza objętościowe natężenie przepływu w kanale.

Przepływomierz złożony jest z rurki głównej 1 w postaci rurki Prandtla, złożonej z dwóch rurek zewnętrznej i wewnętrznej, osadzonych współosiowo, jedna w drugiej, przy czym rurka wewnętrzna służy do badania ciśnienia całkowitego, natomiast rurka zewnętrzna służy do badania ciśnienia statycznego i ma kanał wewnętrzny 9, który zakończony jest z jednej strony półkoliście otworem 8, natomiast z drugiej strony zakończony jest króćcem 10, na którym zamocowany jest przewód silikonowy 6. Rurka 1 ma kanał pierścieniowy 12, który na jednym końcu, przy otworze 8, ma rozmieszczone na całym obwodzie otwory 11, zaś na drugim końcu zakończony jest króćcem 13, usytuowanym prostopadle do powierzchni rurki 1, na końcu którego zamocowany jest przewód silikonowy 5. Na rurce 1, usytuowana jest centralnie w osi symetrii rurka ruchoma 2, która ma postać pierścienia, który ma zamocowaną w części górnej, prostopadle, rurkę 18, zakończoną półkoliście, która ma wewnętrzny kanał 16, tworzący

PL 241 419 B1 wraz z komorą pierścieniową 15, komorę 19, zakończoną z jednej strony otworem 14, a z drugiej króćcem pomiarowym 17, usytuowanym prostopadle do powierzchni rurki 2, zaś na końcu króćca 17 zamocowany jest przewód silikonowy 4. Na wewnętrznej powierzchni cylindrycznej rurki 2 w szczelinach 20, usytuowane są w części górnej i dolnej dwie uszczelki 7, zapobiegające samoistnemu przesuwaniu się rurki 2 po rurce 1.

W trakcie pomiarów objętościowego natężenia przepływu gazów, otwór 8, rurki 1 oraz otwór 14, rurki 2, umieszczone są w kanale pomiarowym o kształcie prostokąta lub prostokąta z zaokrąglonymi narożami, równolegle do kierunku przepływającego płynu, przy czym oś otworu 8 pokrywa się z osią przewodu, natomiast odległość pomiędzy osiami otworów 8 i 14 wynosi 1/4 wysokości przewodu - jeżeli rurki umieszczone są pionowo, lub 1/4 szerokości przewodu - jeżeli rurki położone są poziomo.

Przewody silikonowe 4, 5 i 6 zamocowane są z jednej strony do odpowiednich króćców 10, 13 i 17, a z drugiej do urządzenia rejestrująco-pomiarowego 3, które wyposażone jest w przetworniki ciśnienia, umożliwiając wprowadzenie danych dotyczących rozmiaru przewodu prostokątnego lub prostokątnego z zaokrąglonymi narożami. Dodatkowo urządzenie wyposażone jest w czujnik temperatury, higrometr oraz układ mikroprocesorowy umożliwiający działania macierzowe. Na podstawie pomiarów oraz wprowadzonych wymiarów kanału urządzenie oblicza objętościowe natężenie przepływu w kanale dla wybranego gazu, w szczególności powietrza.

Zaletą rozwiązania wynalazku jest dwupunktowy pomiar prędkości przy zapewnieniu takiej samej dokładności pomiaru jak w innych stosowanych urządzeniach. Nie wymaga stosowania kołnierzy pomiarowych i jest możliwy do wykorzystania nawet w przypadku trudno dostępnych wylotów kanałów np. znajdujących się tuż przy ścianie albo częściowo zasłoniętych przez inne obiekty. Ponadto obsługa urządzenia jest możliwa przez jedną osobę - jedna ręka trzyma rurki, a druga obsługuje urządzenie rejestrująco-pomiarowe, co nie jest możliwe przy obsłudze znanych balometrów, wymagających dwóch rąk do trzymania urządzenia, a obsługi rejestratora przez drugą osobę.

W przeciwieństwie do znanych przepływomierzy nie wymaga stałego montowania go w ciągu wentylacyjnym poprzez odpowiednie ukształtowanie kanałów lub zastosowanie odpowiednich kołnierzy pomiędzy przepływomierzem a wylotem kanału.

Przedmiot wynalazku przedstawiono na załączonych rysunkach, na których fig. 1 przedstawia przepływomierz w przekroju wzdłużnym, zaś fig. 2 przedstawia rurkę 1 przepływomierza w przekroju poprzecznym A-A.

Przepływomierz dwupunktowy przedstawiono bliżej w przykładzie wykonania.

Przepływomierz składa się z rurki Prandtla 1 w kształcie litery L, z wewnętrznym kanałem 9, która zakończona jest z jednej strony półkoliście, otworem pomiarowym 8, a z drugiej króćcami, pionowym 10 i poziomym 13, na które założone są przewody silikonowe odpowiednio 5 i 6, które podłączone są drugim końcem do urządzenia rejestrująco-pomiarowego 3. Na powierzchni bocznej rurki 1 usytuowanych jest symetrycznie na całym obwodzie dziesięć otworów 11, prowadzących i połączonych z komorą pierścieniową 12, zakończoną z drugiej strony króćcem 13, na który założony jest przewód silikonowy 5, podłączony z urządzeniem rejestrująco-pomiarowym 3. Na rurce 1 umieszczono koncentrycznie w sposób ruchomy rurkę 2, która w części dolnej ma usytuowany prostopadle króciec 17, zaś w części górnej ma prostopadłe ramie 18, w postaci rurki z kanałem wewnętrznym 16, zakończone półkuliście otworem 14. Przy czym na wewnętrznej powierzchni cylindrycznej rurki 2 usytuowane są w części górnej i dolnej w szczelinach 20, uszczelki 7, stabilizujące położenie rurki 2 w rurce 1. Ciśnienie mierzone przez kanał 16 i pierścieniową komorę 15 przekazywane jest do króćca 17, na którym zamocowany jest przewód silikonowy 4, który połączony jest z urządzeniem rejestrująco-pomiarowym 3. W trakcie pomiarów rurki ustawione są w taki sposób, aby rejestrować prędkości w osi kanału (v1) oraz w 1/4 wysokości kanału (v2). Urządzenie rejestrująco-pomiarowe 3 przetwarza sygnał ciśnienia na sygnał elektryczny, a następnie na podstawie pomiarów określa bezwymiarowy współczynnik n (n = log0,5/log(v1/v2). Na podstawie wymiarów geometrycznych kanału prostokątnego lub prostokątnego z zaokrąglonymi narożami, które wprowadza się do urządzenia 3 oraz wartości ciśnień mierzo nych z wykorzystaniem rurki 1 i 2 obliczane jest objętościowe natężenie przepływu Q (Q = ω*v1, gdzie ω jest funkcją współczynnika n, szerokości kanału, wysokości kanału oraz promienia zaokrąglenia narożników kanału). Urządzenie rejestrująco-pomiarowe 3 wyposażone jest w minikomputer umożliwiający przeprowadzenie macierzowych obliczeń matematycznych oraz higrometr.

Claims (3)

PL 241 419 B1 Zastrzeżenia patentowe

1. Przepływomierz dwupunktowy do pomiaru objętościowego natężenia przepływu gazów w kanałach ma postać rurki 1, złożonej z rurki zewnętrznej i wewnętrznej, osadzonych współosiowo, jedna w drugiej, i ma kanał wewnętrzny 9, zakończony z jednej strony otworem 8, a z drugiej strony króćcem 10 z przewodem 6, znamienny tym, że rurka 1 ma kanał pierścieniowy 12, który na jednym końcu ma rozmieszczone na całym obwodzie otwory 11, zaś na drugim końcu zakończony jest króćcem 13, usytuowanym prostopadle do powierzchni rurki 1, zakończonym przewodem 5, zaś centralnie w osi symetrii rurek 1, usytuowana jest rurka 2, która ma w części górnej, usytuowaną prostopadle rurkę 18 z wewnętrznym kanałem 16, który tworzy wraz z komorą pierścieniową 15, komorę 19, zakończoną z jednej strony otworem 14, a z drugiej króćcem pomiarowym 17, usytuowanym prostopadle do powierzchni rurki 2, z przewodem 4.

2. Przepływomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że rurka 2 ma na powierzchni wewnętrznej w części górnej i dolnej szczeliny 20, z uszczelkami 7.

3. Przepływomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że króćce pomiarowe 10, 13, 17 połączone są za pomocą przewodów silikonowych, odpowiednio 4, 5, 6 z rejestratorem 3.