RO130128A2

RO130128A2 - Flowmeter for determining fluid flows and volumetric indices based on coanda effect

Info

Publication number: RO130128A2
Application number: ROA201300712A
Authority: RO
Inventors: Nedeclaraţi Inventatori
Original assignee: Flow Meter S.R.L.
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-03-30
Also published as: RO130128B1

Abstract

The invention relates to a flowmeter for determining the fluid flows and the volumetric indices based on the Coanda effect. According to the invention, the flowmeter consists of a flowmeter body (1) wherein there is made a fluid flowing passage (2) from an intake area (3) into a discharge area (4), this flowing passage (2) being provided with two feedback channels (5, 6), a lateral right feedback channel (5) and a laterally left flowing channel (6), wherethrough there are alternatively formed fluid pressures acting upon the fluid jet in the intake area (3) by changing its flowing direction from a lateral right attaching surface (7) to the other lateral left attaching surface (8), this direction change alternating at a frequency which is proportional with the fluid rate of flowing through the flowing passage (2), and the frequency of changing the flowing direction is determined by means of an obstacle which is placed on the fluid flowing way, along the line (OBST) of maximum rate, inside this obstacle, a sensor (SPDif) of differential dynamic pressure being implemented, the flowmeter being also provided with a circuit (CREC) for recovering the fluid energy during flowing.

Description

Invenția se referă la un contor de determinare a debitelor de fluide și a indecșilor de consum pe baza efectului Coandă.The invention relates to a counter for the determination of fluid flows and consumption indices based on the Coandă effect.

Se cunosc contoare de fluide oscilante care au la baza funcționării efectul Coandă care nu au elemente în mișcare și care măsoară frecvența de oscilație a jetului de fluid prin intermediul unui senzor de câmp magnetic care sesizează perturbațiile unui câmp magnetic generat de doi magneți permanenți, atunci când jeltul de fluid își schimbă direcția de curgere.Oscillating fluid meters are known to be based on the Coandă effect, which have no moving elements and which measure the frequency of oscillation of the fluid jet through a magnetic field sensor that senses the disturbances of a magnetic field generated by two permanent magnets, when the fluid jolt changes its flow direction.

Este cunoscut un contor oscilant de fluide care este dezvăluit în brevetul US 6321790 ce utilizează ca și elemente senzitive ale curgerii cel puțin dou senzori de presiune ce sunt plasați in calea fluidului. Dezavantajul acestei soluții tehnice constă în sensibilitatea scăzută a senzorului.A fluid oscillating meter is disclosed which is disclosed in US Patent 6321790 which uses as flow sensing elements at least two pressure sensors that are placed in the fluid path. The disadvantage of this technical solution is the low sensitivity of the sensor.

în brevetul US2011094308 este prezentată o soluție tehnică ce se referă la un contor oscilant pe baza efectului Coandă care utilizează ca si elemente senzitive niște senzori piezorezistivi ce sunt poziționați pe pereții de atașare ai contorului. Dezavantajul acestui contor constă în complexitatea mare (utilizează un număr mare de senzori) și sensibilitatea redusă deoarece măsurătorile se fac în zone în care presiunea dinamică a fluidului este mică.US2011094308 discloses a technical solution that refers to an oscillating counter based on the Coandă effect, which uses as sensory elements some piezoresistive sensors that are positioned on the attachment walls of the meter. The disadvantage of this meter lies in the high complexity (it uses a large number of sensors) and the low sensitivity because the measurements are made in areas where the dynamic fluid pressure is low.

Măsurarea cu precizie a debitelor și a consumurilor de fluide este o cerința ce se impune tot mai mult odată cu creșterea consumurilor de fluide și a costurilor de procesare si de producere a acestora.Instrumentele de măsură pentru fluide trebuie sa fie precise, fiabile și ieftine. Cele mai des utilizate contoare de fluide sunt in prezent cele cu piese în mișcare. Un dezavantaj al acestor contoare este acela că se uzează repede și îsi pierd din precizia de măsurare.Accurate measurement of flow rates and fluid consumption is a requirement that is becoming more and more demanding as fluid consumption increases and the costs of processing and producing them. The measuring instruments for fluids must be precise, reliable and inexpensive. The most commonly used fluid meters are currently those with moving parts. A disadvantage of these meters is that they wear out quickly and lose their accuracy of measurement.

O problemă pe care o rezolvă invenția este cea legată de sensibilitatea de măsură a contorului de fluide prin plasarea unui senzor de presiune dinamică diferențială în calea fluidului, pe linia de viteză maximă. De asemenea prin adoptarea unui circuit de recuperare a energiei fluidului în timpul curgerii, alimentarea circuitului electronic se face parțial prin intermediul unui tampon de stocare a energiei recuperate, cum ar fi un condensator de capacitate mare.A problem solved by the invention is that related to the measurement sensitivity of the fluid meter by placing a differential dynamic pressure sensor in the fluid path, on the maximum speed line. Also, by adopting a fluid energy recovery circuit during flow, the electronic circuit is fed partially through a buffer of stored energy, such as a large capacity capacitor.

>2013-007 1ÎL3 θ' -09- 2013> 2013-007 1ÎL3 θ '-09- 2013

Invenția se referă la un contor de determinare a debitelor de fluide și a indecșilor volumetrici pe baza efectului Coandă care este alcătuit dintr-un corp în care sunt modelate o cale de curgere a fluidului și niște canale de feedbak astfel încât datorită presiunilor ce se crează pe canalele de feedbak jetul de fluid de la intrarea în contor este redirecționat de pe o parte pe alta a unor pereți de atașare, frecvența schimbării de direcție este proporțională cu viteza de curgere a fluidului prin calea de curgere. Frecvența schimbării direcției de curgere a jetului de fluid este măsurată prin intermediul unui senzor de presiune dinamică diferențială sau prin intermediul unui senzor capacitiv diferențial. Prin plasarea unor magneți permanenți pe armătura mobilă a senzorului de presiune dinamică diferențială și poziționarea unor bobine pe o armătură fixă este recuperată o parte din energia de curgere a fluidului sub formă de energie electrică ce este utilizată în alimentarea circuitului de procesare a semnalelor generate de senzor.The invention relates to a counter for determining fluid flow rates and volumetric indices based on the Coandă effect, which consists of a body in which a fluid flow path and feedbak channels are modeled so that due to the pressures created on the feedbak channels the flow of fluid from the entrance to the meter is redirected from one side to another of the attachment walls, the frequency of the change of direction is proportional to the flow velocity of the fluid through the flow path. The frequency of changing the flow direction of the fluid jet is measured by means of a differential dynamic pressure sensor or by means of a differential capacitive sensor. By placing permanent magnets on the movable reinforcement of the differential dynamic pressure sensor and positioning coils on a fixed reinforcement, part of the flow energy of the fluid in the form of electrical energy is used which is used to supply the signal processing circuit generated by the sensor. .

Invenția prezintă următoarele avantaje:The invention has the following advantages:

- Măsoară debite și volume de fluide fără să fie utilizate elemente în mișcare- It measures flow rates and volumes of fluids without using moving elements

- Circuitul electronic al contorulii se realimentează prin intermediul unui dispozitiv de recuperare a energiei fluidului în timpul curgerii- The electronic circuit of the meter is refilled by means of a device to recover the energy of the fluid during the flow

Se dau în continuare două variante de realizare a invenției, în legătură și cu figurile 1...4 care reprezintă:Two embodiments of the invention are given below, in connection with the figures 1 ... 4 which represent:

- figura T. Vederea asupra circuitului hidraulic al contorului- Figure T. View on the hydraulic circuit of the meter

- figura 2: secțiune prin senzorul de presiune dinamică diferențială- Figure 2: section through the differential dynamic pressure sensor

- figura 3: schema bloc a circuitului electronic al contorului- figure 3: block diagram of the electronic circuit of the meter

- figura 4: secțiune prin capacitatea diferențială cu armături fixe- Figure 4: section through differential capacity with fixed reinforcements

Contorul de determinare a debitelor de fluide și a indecșilor volumetrici pe baza efectului Coandă este alcătuit dintr-un corp de contor în sine cunoscut 1 (figura 1) în care este realizat un pasaj de cugere a fluidului 2 din zona de intrare 3 în zona de evacuate 4, acest pasaj de curgere este prevăzut cu două canale de feedback, un canal de feedback poziționat lateral dreapta 5 și un canal de curgere poziționat ;ateral stanga 6 prin care se formează alternativ presiuni ale fluidului, aceste presiuni acționeză asupra jetului de fluid din zona de intrare schimbându-i direcția de curgere de pe o suprafața de atașare poziționată lateral dreapta 7 pe cealaltă suprafață de atașare poziționată lateral stânga 8, această schimbare de direcție alternând cu o frecvență ce este proporțională cu viteza de curgere a fluidului prin ¢-2 0 1 3 - 0 0 7 1 2 ³ 9-09- 2013 pasajul de curgere 2, frecvența de schimbare a direcției de curgere este determinată prin intermediul unui obstacol ce este plasat în calea de curgere a fluidului pe linia de viteză maximă OBST în interiorul acestui obstacol este implementat un senzor de presiune dinamică diferențială SPDif (figura 2), acest senzor va măsura atât frecvența jetului de fluid cât și presiunea exercitată de aceasta asupra obstacolului, semnalele preluate de senzor sunt procesate de către o unitate de procesare a semnalelor de presiune UPSP; senzorul de presiune dinamică diferențială SPDif este alcătuit dintr-o armătură fixă AF față de care sunt poziționate două armături mobile ce sunt conectate între ele printr-o tijă rigidă 9, o armătură mobilă în zona de intrare AMI și o armătură mobilă în zona de ieșire AMO, între armăturile mobile și armătura fixă AF sunt plasate niște elemente elastice de secțiune neuniformă 10 astfel încât între cele două armături mobile și armătura fixă se formează o capacitate diferențială, prin exercitatarea unei presiuni asupra unei armături mobile distanța dintre armăturile mobile și armătura fixă se va modifica determinând modificarea valorii presiunii diferențiale, armăturile mobile sunt căptușite cu câte un strat izolator 11 și 12, aceste straturi izolatoare sunt acoperite cu un strat metalic izolator SMI ce este conectat la masă, întreg ansablul de armături este acoperit de o cămașă metalică de ecranare 13 care este conectată la masă, valorile capacității diferențiale sunt preluate de un convertor capacitate-număr CDC (figura 3) care le convertește în valori numerice și le transmite spre unitatea de procesare a semnalelor de presiune; pe armătura mobilă aflată în zona de intrere AMI sunt poziționați doi magneți permanenți 14 și 15 care execută, în timpul curgerii, mici deplasări provocate de schimbările de direcție ale jetului de fluid, împreună cu armătura mobilă AMI, câmpul magnetic variabil al magneților permanenți 14 și 15 este convertit în tensiune electrică prin intermediul unor bobine 16 și 17, această tensiune este aplicată la intrarea unui circuit de recuperare a energiei de curgere CREC care încarcă un condensator de capacitate mare SCAP, aceată energie fiind folosită pentru alimentarea unității de procesare a semnalelor de presiune UPSP; într-o a doua variantă de realizare obstacolul ce este poziționat în calea jetului de fluid este alcătuit dintr-o armătură fixă AFR ce este flancată de alte două armături fixe, o armătură fixă ce este montată in zona de intrare a fluidului AFI și o altă armătură fixă ce este montată în zona de ieșire a fluidului AFO, între armăturile fixe de la intrare și de la ieșire și armătura mobilă se montează niște piese izolatoare IZP formându-se astfel o capacitate diferențială a cărei valoare este influențată de viteza fluidului ce treceThe meter for determining fluid flow rates and volumetric indices based on the Coandă effect is made up of a self-known meter body 1 (Figure 1) in which a fluid collecting passage 2 from the inlet zone 3 is made in the inlet zone. discharged 4, this flow passage is provided with two feedback channels, a feedback side positioned right side 5 and a flow channel positioned; ateral left 6 through which fluid pressures are formed, these pressures act on the fluid jet from the inlet area changing its flow direction from a right-side attachment surface 7 to the other left-side attachment surface 8, this change of direction alternating with a frequency that is proportional to the fluid flow rate through ¢ -2 0 1 3 - 0 0 7 1 2 ³ 9-09-2013 flow passage 2, the frequency of change of flow direction is determined by interm an obstacle that is placed in the fluid flow path on the OBST maximum speed line inside this obstacle is implemented a SPDif differential dynamic pressure sensor (figure 2), this sensor will measure both the frequency of the fluid jet and the pressure exerted by this over the obstacle, the signals taken by the sensor are processed by a UPSP pressure signal processing unit; the SPDif differential dynamic pressure sensor consists of a fixed AF armature to which are positioned two movable armatures which are connected to each other by a rigid rod 9, a movable armature in the AMI input area and a mobile armature in the output area AMO, between the movable reinforcements and the fixed reinforcement AF are placed elastic elements of non-uniform section 10 so that between the two mobile reinforcement and the fixed reinforcement a differential capacity is formed, by exerting a pressure on a movable reinforcement the distance between the mobile reinforcement and the fixed reinforcement. will change by determining the differential pressure value change, the mobile fittings are lined with an insulating layer 11 and 12, these insulating layers are covered with an SMI insulating metal layer that is connected to the ground, the entire reinforcement assembly is covered by a metal shielding shirt 13 which is connected at the table, the differential capacitance values are taken over by a CDC capacitor-number converter (figure 3) which converts them into numerical values and transmits them to the pressure signal processing unit; two permanent magnets 14 and 15 are positioned on the mobile reinforcement located in the AMI entrance area, which during small flows causes small displacements caused by changes in the direction of the fluid jet, together with the AMI mobile reinforcement, the variable magnetic field of the permanent magnets 14 and 15 is converted to electrical voltage by means of coils 16 and 17, this voltage is applied to the input of a CREC flow energy recovery circuit that charges a high capacity SCAP capacitor, this energy being used to supply the signal processing unit. UPSP pressure; In a second embodiment, the obstacle which is positioned in the path of the fluid jet is composed of a fixed AFR armature which is flanked by two other fixed armatures, a fixed armature which is mounted in the inlet area of the AFI fluid and another Fixed fittings that are mounted in the AFO fluid outlet area, between the inlet and outlet fittings and the movable fittings, some IZP insulating parts are mounted, thus forming a differential capacity whose value is influenced by the speed of the passing fluid.

Κ 2 Ο 1 3 - Ο Ο 7 11 ^{3 α} -09- 2013 prin contor în urma perturbațiilor create de fluid asupra câmpului electric ale cărui linii LCE se închid între armăturile capacității diferențiale CDIF_f.Κ 2 Ο 1 3 - Ο Ο 7 11 ^{3 α} -09- 2013 by means of the meter due to the disturbances created by the fluid on the electric field whose LCE lines close between the differential capacity reinforcement CDIF_f.

Claims

1. Counter for determining fluid flow rates and volumetric indices based on the Coandă effect, characterized in that it consists of a metered body itself (1) in which a fluid collecting passage (2) is made in the area of the inlet (3) in the outlet area (4), this flow passage is provided with two feedback channels, a feedback channel positioned on the right side (5) and a flow channel positioned; the left ather (6) through which alternatively they form fluid pressures, these pressures acting on the fluid jet in the inlet area by changing its flow direction from a right-side attachment surface (7) to the other left-side attachment surface (8), this change of direction alternating with a frequency that is proportional to the flow velocity of the fluid through the flow passage (2), the frequency of change of the flow direction is determined by interm the edition of a differential dynamic pressure sensor (SPDif) which is placed as an obstacle in the path of the fluid on the maximum speed line, this sensor will measure both the frequency of the fluid jet and the pressure exerted by it on the obstacle, the signals taken by the sensor are processed by to a pressure signal processing unit (UPSP) and the differential dynamic pressure sensor (SPDif) is composed of a fixed reinforcement (AF) to which are positioned two movable fittings which are connected to each other by a rigid rod ( 9), a movable reinforcement in the entrance area (YEARS) and a movable reinforcement in the exit area (AMO), between the movable reinforcement and the fixed reinforcement (AF) are placed some elastic elements of non-uniform section (10) such that between the two mobile fittings and fixed fittings form a differential capacity, by exerting pressure on a mobile fittings the distance between the movable ends and the fixed reinforcement will be changed causing the change of the differential pressure value, the movable reinforcements are lined with an insulating layer (11) and (12), these insulating layers are covered with an insulating metal layer which is connected to the table, the whole reinforcement is covered by a metal shielding shirt

Λ- 2 Ο 1 3 - Ο Ο 7 1 2

3 ¢ -09- 2013 <'(13) which is connected to ground, the differential capacitance values are taken over by a capacity-number converter (CDC) which converts them into numerical values and transmits them to the pressure signal processing unit; two permanent magnets (14) and (15) are positioned on the movable armature in the irritation zone (AMI), which, during the flow, performs small displacements caused by the changes of direction of the fluid jet, together with the movable armature (AMI), the variable magnetic field of the permanent magnets (14 and 15) is converted into electrical voltage by means of coils (16 and 17), this voltage is applied to the input of a flow energy recovery circuit (CREC) that charges a large capacity capacitor , the same energy being used to supply the pressure signal processing unit (UPSP).

2. Capacitive flow sensor characterized in that it consists of a fixed reinforcement (AFR) which is flanked by two other fixed reinforcements, a fixed reinforcement that is mounted in the fluid inlet area (AFI) and another fixed reinforcement which it is mounted in the fluid outlet area (AFO), between the inlet and outlet fixed fittings and the movable fittings, some insulating parts (IZP) are mounted, thus forming a differential capacity whose value is influenced by the speed of the passing fluid. by the meter due to the disturbances created by the fluid on the electric field whose lines (LCE) close between the differential capacity reinforcements (CDIF_f).