RO133994B1

RO133994B1 - Metodă de măsurare a debitului, bazată pe acţiunea unei forţe de reacţie şi debitmetru cu reacţie utilizat pentru realizarea metodei

Info

Publication number: RO133994B1
Application number: ROA201800457A
Authority: RO
Inventors: Horia Mihai Motit
Original assignee: Horia Mihai Motit
Priority date: 2018-06-25
Filing date: 2018-06-25
Publication date: 2024-01-30
Also published as: EP3588016A3; RO133994A2; EP3588016A2

Description

RO 133994 Β1

Invenția are ca obiecte definirea și aplicarea unei noi metode de măsurare a debitului prin acțiunea unei forțe de reacție generate în circuitul fluidic al unui nou tip de debitmetru, denumit în mod corespunzător, debitmetru cu reacție, utilizabilă în măsurarea debitelor de fluide în special pentru asigurarea unor valori scăzute ale căderii de presiune pe debitmetru, datorită simplității configurației traseului de curgere.

Sunt cunoscute astfel, debitmetre bazate pe măsurarea debitului cu ajutorul unor piese în mișcare, de exemplu debitmetre cu turbină, debitmetre Woltman, debitmetre cu bilă, care au dezavantajul că deplasarea funcțională a acestor piese necesită deseori un consum energetic semnificativ din partea fluidului, iar deplasarea acestora duce la diminuarea prematură a preciziei și sensibilității de măsurare a debitului, respectiv a duratei de viață a debitmetrelor, mărindu-se astfel implicit costul mentenanței. Sunt cunoscute, de asemenea debitmetrele bazate pe măsurarea debitului fără utilizarea unor piese în mișcare de exemplu debitmetre electromagnetice, debitmetre ultrasonice, debitmetre Coriolis, debitmetre termice, în care pentru măsurarea debitului se folosesc principii și fenomene fizice care implică realizarea unor dispozitive electrice, conexe tubului de curgere, care asigura aplicarea din exterior fluidului, prin adiția unui consum energetic, a diverse mărimi, respectiv: câmp magnetic, forță de excitare a tubului de curgere a fluidului determinând vibrarea tubului cu frecvența de rezonanță, energie termică. Acestea determină, la curgerea fluidului, generarea unor fenomene caracterizate prin parametrii specifici, respectiv tensiunea electromotoare indusă, frecvența/timp de tranzit ultrasunete, forță Coriolis, energie termică sau temperatură, ale căror valori sunt proporționale cu debitul, astfel ca prin măsurarea acestor parametri se asigură măsurarea debitului.

Dezavantajele acestor soluții de măsurare și respectiv a debitmetrelor realizate în baza lor, constau în complexitatea și costurile impuse de realizarea dispozitivelor aferente, respectiv consumul de energie electrică.

în cadrul aceleași grupe de debitmetre, sunt cunoscute, de exemplu debitmetrele cu diafragmă/ajutaj/tubVenturi, debitmetre Vortex, debitmetre target, care prevăd introducerea, în tubul de curgere a fluidului, a unei rezistențe fluidice, punându-se astfel în evidență, mărimi fizice cu rol funcțional (respectiv: căderea de presiune pe obstacol, frecvența turbioanelor produse, forța de apăsare a fluidului pe un disc țintă), ale căror valori, fiind proporționale cu valoarea debitului, permit prin măsurarea lor asigurarea măsurării debitului.

Se cunoaște din documentul US 4509371 A o metodă pentru determinarea debitului volumetric al unui fluid ce cuprinde următoarele etape: se direcționează întreaga cantitatea de fluid într-o singură cale; întreaga cantitate de fluid trece din respectiva cale într-o secțiune convergentă-divergentă unde se va stabiliza prin accelerarea și decelerarea secvențială a fluxului de fluid prin aceasta; se va selecta un singur punct dintr-o multitudine de locații predeterminate dispuse axial de-a lungul respectivei secțiunii divergente, de asemenea se va selecta aria de curgere a fluidului în mai multe puncte astfel încât viteza de curgere a fluidului să fie într-un anumit interval predeterminat; se măsoară viteza de curgere a fluidului în punctul menționat, astfel debitul volumetric al fluidului va rezulta din produsul dintre viteza de curgere măsurată și aria de curgere în locația respectivă.

Se mai cunoaște din documentul RO A 2017 00095 schema structurală a debitmetrelor convenționale, alcătuită dintr-un element primar și un element secundar, unde elementul primar este constituit dintr-un bloc de referință care asigură funcțional constanța unei mărimi de referință față de variația debitului măsurat, de asemenea un bloc sensibil sesizează variația și implicit variația debitului.

RO 133994 Β1

Problema tehnică pe care o rezolvă prezenta invenție este realizarea unei metode 1 și a unui dispozitiv care să diminueze căderile de presiune introduse de dispozitivele conexe specifice măsurării debitului, cu ajutorul unui debitmetru având o configurație simplificată a 3 circuitului fluidic și mărirea sensibilității de măsurare a debitului.

Metoda de măsurare a debitului conform invenției se bazează pe acțiunea unei forțe 5 de reacție, generată la ieșirea circuitului fluidic (respectiv al unui tub mobil orizontal sau tambur mobil orizontal), cu rol de evacuare a fluidului al cărui debit se măsoară, elemente 7 aflate în mișcare de rotire libera față de un tub fix vertical cilindric de acces a fluidului în acestea. Forța de reacție, astfel obținută este proporțională cu valoarea debitul de măsurat 9 și transformată în mod corespunzător, fie ca deplasare unghiulara fie ca frecvență de rotire a elementului mobil, dar aceasta prin prelucrare electronică, redând valoarea debitului de 11 măsurat.

Metoda de măsurare a debitului bazată pe acțiunea unei forțe de reacție cuprinde 13 următoarea succesiune de etape:

- se introduce fluidul într-un tub vertical fix în care este măsurat debitul acestuia prin 15 produsul dintre aria de curgere, având o valoare constantă, și viteza fluidului, identificată ca o mărime variabilă; 17

- se transformă viteza fluidului într-o forță de reacție exercitată asupra unui tub orizontal mobil îndoit la 90°; 19

- se sesizează deplasarea unghiulară a tubului orizontal mobil, ca parametru intermediar de calcul al debitului, proporțională cu acesta; 21

- se preia deplasarea unghiulară a tubului vertical mobil printr-un senzor de forță;

- valorile parametrilor măsurați sunt preluate de un bloc electronic care va reda 23 valoarea efectivă a debitului măsurat.

Debitmetrul de reacție realizat în baza metodei, conform invenției, are o configurație 25 specifică, deosebit de simplă formată din asocierea dintre un bloc de referință realizat sub forma unui tub fix vertical cilindric de acces și un bloc sensibil realizat fie ca un tub mobil 27 orizontal curbat la 90°, fie ca un tambur orizontal mobil prevăzut cu două ajutaje plasate tangențial diametral opus cu evacuări de sens contrar a fluidului al cărui debit este măsurat. 29 Tubul mobil ori tamburul mobil sunt prevăzute cu un orificiu circularîn care intră tubul vertical fix, de acces a fluidului în debitmetru. Dimensional, orificiul permite rotirea liberă a tubului 31 mobil orizontal sau a tamburului mobil, față de tubul fix vertical, respectiv față de axa de simetrie a acestuia, sub acțiunea forței de reacție generată la ieșirea fluidului din tub sau 33 tambur, forță proporțională cu valoarea debitului. Acest tub mobil sau după caz tambur mobil este denumit conform invenției element de reacție, iar debitmetrul realizat în baza metodei 35 este denumit debitmetru cu reacție.

La ieșirea blocului sensibil se obține ca mărime intermediara, fie deplasarea 37 unghiulară, fie frecvența de rotire a tubului ori a tamburului mobil, mărimi care sunt prelucrate într-un elementul secundar care conține la intrarea sa un senzor de forță pentru deplasarea 39 unghiulară sau un senzor de proximitate pentru măsurarea frecvenței în cazul deplasării de rotație. Semnalele electrice, aferente mărimilor astfel măsurate, sunt aplicate în continuare 41 într-un blocul electronic aferent, de prelucrare, calcul și redare a valorii debitului măsurat.

în cazul tubului de reacție, momentul de rotire determinat de forța de reacție, este 43 preluat fără contact, prin cuplajul magnetic dintre un magnet vertical prevăzut în capătul închis al tubului orizontal mobil plasat în interiorul cuvei debitmetrului și un magnet inelar 45 plasat, în exteriorul cuvei pe capacul ei.

Pentru parcurgerea întregului interval de măsurare a debitului aferent fiecărui 47 debitmetru, soluția constructivă impune rotirea progresivă, a tubului mobil de reacție.

RO 133994 Β1

Corespunzător fiecărei valori a debitului, implicit a forței de reacție aferente determinată de acesta, tubul mobil se va roti până la ocuparea poziției unghiulare pentru care momentul forței de reacție este echilibrat de momentul forței de atracție dintre cei doi magneți ai cuplajului magnetic.

Parcurgerea intervalului de măsurare (Q_min...Q_max) a fiecărui debitmetru, implică rotirea tubului mobil față de poziția de referință (caracterizată de deplasarea unghiulară a=0° corespunzând debitului Q=0), inițial cu unghiul a_min (pentru debitul Q_min), și conținându-se până la unghiul a_max, pentru debitul Q_max. Deplasarea unghiulară a tubului de reacție determină rotirea, cu un unghi corespunzător, a magnetului inelar exterior și implicita arborelui pe care acesta este fixat rigid, respectiv a unui indicator fixat perpendicular pe arbore.

Indicatorul este în permanent contact cu un senzor de forță pe care îl apasă cu o forță a cărei valoare crește progresiv proporțional cu valoarea unghiului de rotire a indicatorului, implicit cu creșterea valorii debitului de măsurat. Prin etalonarea debitmetrului, pentru intervalul de măsurare al acestuia, se determină corespondența dintre valorile forței de apăsare de către indicator, a senzorului de forță care este măsurată de acesta și valorile debitului măsurat.

în vederea parcurgerii întregului interval de măsurare a debitului, soluția constructivă poate fi asigurată și prin creșterea progresivă a frecvenței de rotire a tubului mobil. Rotirea tubului mobil, sub efectul forței de reacție, are loc față de axa de simetrie a tubului fix vertical, începând cu o frecvență minimă f_min, corespunzătoare debitului minim Q_min și continuând până la o valoarea maximă f_max, corespunzătoare debitului maxim Q_max.

Tubul mobil rotindu-se liber față de tubul vertical fix și axa de referință a acestuia, forța de reacție determină rotirea tubului mobil cu o frecvență proporțională cu debitul. Prin măsurarea frecvenței, respectiv a vitezei de rotire a tubului mobil, se asigură măsurarea debitului. Similar principial cu soluția anterioara se procedează la înlocuirea tubului mobil orizontal cu un tambur mobil orizontal, prevăzut cu două ajutaje plasate diametral opus, tangențial conturului exterior al tamburului și cu evacuări în sensuri opuse ale fluidului.

Avantajele oferite de metoda de măsurare și debitmetrul cu reacție care fac obiectul acestei invenții sunt:

- simplitatea substanțială a configurației și implicit a execuției traseului de curgere a fluidului prin debitmetru, față de debitmetrele cu piese în mișcare cunoscute, și suplimentar, prin eliminarea dispozitivelor conexe cu rol funcțional asupra curgerii, utilizate pentru generarea și măsurarea unor parametri cu valori proporționale cu debitul, față de debitmetrele fără piese în mișcare cunoscute;

- valori scăzute ale căderii de presiune pe debitmetru, datorită simplității configurației traseului de curgere a fluidului prin aparat;

- eliminarea consumului de energie electrică, impus de funcționarea unor dispozitive conexe - mărirea sensibilității de măsurare datorită existenței unor frecări minime funcționale în unicul lagăr suport al elementului mobil, în condițiile în care atât forța de frecare, proporțională cu greutatea tubului de reacție, cât și raza arborelui acestuia au valori mici;

- soluție constructivă deosebit de simplă, compactă, și cu dimensiuni reduse;

- cost redus al aparatului și al mentenanței aferente.

Se prezintă în continuare niște exemple de realizare ale invenției, în legătură cu fig. 1...8 care reprezintă:

- fig. 1, schema debitmetrului cu reacție;

- fig. 2, secțiune longitudinală prin debitmetrul cu reacție cu deplasarea unghiulară a tubului;

- fig. 3, secțiune cu un plan A-A a debitmetrului din fig. 2;

RO 133994 Β1

- fig. 4, secțiune longitudinală prin debitmetrul cu reacție cu rotirea tubului;1

- fig. 5, secțiune cu un plan A-A a debitmetrului din fig. 4;

- fig. 6, secțiune cu un plan A-A a debitmetrului din fig. 5;3

- fig. 7, secțiune longitudinală prin debitmetrul cu reacție cu rotirea tamburului;

- fig. 8, secțiune cu un plan A-A a debitmetrului din fig. 7.5

Metoda conform invenției cuprinde succesiunea etapelor de măsurare a debitului, începând cu introducerea fluidului al cărui debit Q se măsoară printr-un tub vertical fix, pentru7 asigurarea unei mărimi de referință, prin realizarea unei valori constante a ariei A de curgere, și obținerea și identificarea ca mărime variabilă de măsurat a vitezei v fluidului, transformarea9 vitezei v fluidului într-o forță de reacție exercitată fie asupra unui tub orizontal mobil, îndoit la ieșirea sa la 90°, fie asupra unui tambur orizontal mobil, prevăzut cu ajutaje tangențiale11 de evacuare a fluidului în sensuri contrare, numite elemente de reacție, sesizarea și măsurarea, ca parametri intermediari de calcul al debitului, proporționali cu debitul, fie a deplasării 13 unghiulare, fie a frecvenței de rotire a tubului orizontal mobil, respectiv, a tamburului orizontal mobil, preluarea deplasării unghiulare, printr-un senzor de forță, respectiv, a frecvenței de 15 rotire, printr-un senzor de proximitate, și prelucrarea electronică a parametrilor, în vederea redării valorii efective a debitului măsurat. 17

Debitmetrul cu reacție conform invenției, într-un prim exemplu de realizare este alcătuit dintr-un tub 1 orizontal mobil, în care intră liber un tub 2 vertical fix. 19

Tubul 1 este închis la un capăt, deschis la celălalt capăt și îndoit la 90°, terminânduse sub forma unui ajutaj convergent. Aproape de capătul său închis, la partea sa superioară 21 tubul 1 are un orificiu circular, cu un diametru puțin mai mare decât cel exterior al tubului 2, diametru care îi permite astfel rotirea liberă în plan orizontal, față de tubul 2 vertical fix. 23

Solidar cu tubul 1 este un arbore 3, de care este fixat rigid printr-un șurub 4. Arborele 3 se sprijină pe o bucșă 5, atât deplasarea sa pe verticală cât și jocul pe orizontală fiind limitate 25 la minim, prin filetarea completă a unei piulițe 6 în bucșa 5. Bucșa 5 este fixată rigid prin sudură sau lipire durabilă de un suport 7. în peretele care închide tubul 1 este prevăzut un 27 magnet 8 vertical. Suportul 7 este fixat rigid de un capac 9 al debitmetrului. Pe capacul 9 este montat fix și etanș un tubul 2 vertical fix, care intră liber în tubul 1 orizontal mobil, prin 29 orificiul circular aflat la partea superioară a acestuia, permițând rotirea liberă a tubului 1 față de el. 31

Tubul 2 este îndoit la ieșire pe o porțiune foarte mică la 90°, pentru a asigura direcționarea jetului de fluid de-a lungul tubului 1 și evitarea eventualelor turbioane. Fluidul 33 iese din tubul 1, prin ajutajul din capătul său deschis, determinând apariția forței de reacție F_R din partea tubului 1, forță proporțională cu debitul Q măsurat și perpendiculară pe brațul 35 lung al tubului 1 și de sens opus sensului de ieșire a fluidului.

Forța de reacție F_R acționează asupra tubului 1 determinând momentul de reacție 37 M_r=F_r x L_r, unde l__R este brațul forței F_R.

Pe de altă parte, asupra tubului 1 acționează momentul rezistenței magnetice din 39 parte forței de atracție F_m, dintre un magnet 8 vertical prevăzut în tubul 1, aflat în cuva 10 a debitmetrului, și un magnet 11 inelar, aflat în exteriorul cuvei 10. Brațul forței F_m este l__M. 41

Pentru fiecare valoare a debitului Q, din cadrul intervalului de măsurare (Q_min...Q_max) al debitmetrului, tubul 1 se rotește în jurul axei sale de rotire, aflată pe axa verticală de 43 simetrie a tubului 2 vertical fix și a arborelui 3, cu unghiul corespunzător poziției în care cele două momente antagoniste sunt egale, respectiv F_R x L_R = F_M x L_M și se echilibrează. 45

RO 133994 Β1

Deplasarea unghiulară, în plan orizontal a magnetului 8 vertical determină rotirea corespunzătoare a magnetului 11 inelar, care fiind montat rigid pe un arbore 12, îi determină implicit rotirea cu același unghi. Arborele 12 se rotește între două lagăre 13 și determină rotirea, cu același unghi, a unui indicator 14, rigid cu arborele 12, indicator care este astfel dimensionat pentru a fi permanent în contact cu un senzor 15 de forță. Prin rotire, indicatorul apasă cu o forță F_m senzorul 15, în funcție de sensul rotirii sale. Forța F_m este proporțională cu momentul forței de reacție.

Senzorul 15 de forță generează un semnal electric, proporțional cu forța măsurată F_m, semnal transmis printr-un cablu 16, unui bloc 17 electronic. în blocul 17 electronic se memorează anterior, în urma calibrării experimentale pe stand a debitmetrului cu reacție, corespondența sa specifică F_m = F_m (Q), dintre forța măsurată de senzorul 15 de forță și debitul Q.

Pentru reglarea fină a readucerii riguroase a tubului 1 pe poziția sa unghiulară de referință, atunci când debitul Q este nul, pe partea superioară a indicatorului 14, care este filetată, este amplasată o contragreutate 18, a cărei poziție poate fi modificată, după necesități. Implicit, cu o pondere mai mică, la stabilirea echilibrului dintre momentele forțelor care acționează asupra tubului 1, determinându-i poziția de echilibru, intervine și momentul forței contragreutății 18.

Capacul 9 este fixat etanș pe cuva 10, prin strângerea unei garnituri 19, cu ajutorul unor șuruburi 20 și unor piulițe 21. Evacuarea fluidului din cuva 10 a debitmetrului cu reacție se face printr-un ajutaj 22, respectiv printr-un racord de ieșire 23, fixat rigid pe acesta.

Debitmetrul cu reacție, conform unui alt exemplu de realizare, este alcătuit dintr-un tub 24 orizontal mobil, în care intră liber un tub 25 vertical fix. Tubul 24, având secțiunea transversală de formă hidrodinamică, elipsoidală față de direcția de rotire, este închis la un capăt, deschis la celălalt capăt și îndoit la 90°, terminându-se sub forma unui ajutaj convergent. Aproape de capătul său închis, la partea sa superioară, tubul 24 are un orificiu circular, cu un diametru puțin mai mare decât cel exterior al tubului 25, fapt care îi permite astfel rotirea liberă în plan orizontal, față de tubul 25 vertical fix.

Solidar cu tubul 24 este un arbore 26, de care este fixat rigid printr-un șurub 27. Arborele 26 se sprijină pe o bucșă 28, deplasarea sa pe verticală, cât și jocul pe orizontală fiind limitate la minim prin filetarea completă a unei piulițe 29 în bucșa 28.

Asigurarea constructivă a jocurilor minime pe orizontală și verticală cât și a frecărilor minime dintre arborele 26 și bucșa 28 respectiv piulița 29, determină rigurozitatea rotirii tubului 24 față de axa de simetrie a tubului 25 vertical fix, sensibilitatea măsurării debitului și fiabilitatea debitmetrului. Bucșa 28 este fixată rigid pe cuva 30 a debitmetrului, astfel încât axa de simetrie a tubului 24 să fie coaxială cu axa de simetrie a tubului 25.

Tubul 25 vertical fix este montat rigid și etanș pe un capac 31 și apoi introdus în tubul 24, central prin orificiul acestuia, prevăzut în acest scop, asigurându-se rotirea liberă a tubului 24 față de tubul 25 fix. Tubul 25 fix este prevăzut la ieșirea sa cu fante largi de ieșire spre lateral a fluidului, pentru direcționarea acestuia de-a lungul tubului 24 mobil, evitându-se astfel impactul în plan vertical al fluidului cu acesta.

Fluidul iese din tubul 24 prin ajutajul convergent din capătul său, determinând apariția forței de reacție F_R din partea tubului 24, forță proporțională cu debitul Q măsurat și perpendiculară pe brațul lung al tubului 24, și de sens opus sensului de ieșire a fluidului. Forța de reacție acționează asupra tubului 24, determinând momentul de reacție, respectiv de rotire a tubului 24 mobil, conform relației M_R =F_R x L_R, unde l__R este brațul forței F_R.

RO 133994 Β1

Prevăzut în capătul închis al tubului 24 mobil este un magnet 32. Pe capacul 31 este 1 amplasat, centrat față de aceeași axă verticală cu magnetul 32, un senzor 33 de proximitate cu funcția de contact electric de tip element Hali, contact Read, etc. Atunci când prin rotirea 3 tubului 24, magnetul 32 ajunge în dreptul senzorului 33, aceasta comandă închiderea contactului său electric aferent, informație transmisă prin cabluri 34 electrice la un bloc 35 5 electronic.

Deoarece la fiecare rotație completă a tubului 24, blocul 35 electronic recepționează 7 câte un impuls electric corespunzător unei închideri a contactului electric aferent senzorului 33, blocul 35 electronic determină frecvența acestor impulsuri, implicit viteza de rotire a 9 tubului 24 mobil. Pe de altă parte, viteza de rotire a tubului mobil este proporțională cu forța de reacție F_R care determină rotirea tubului 24, forța care la rândul său este proporțională 11 cu debitul măsurat Q. Rezultă că viteza de rotație a tubului 24 mobil este proporțională cu debitul măsurat Q, și în consecință frecvența determinată de blocul 35 electronic pentru 13 impulsurile recepționate de la senzorul 33 este proporțională cu debitul măsurat Q.

în blocul 35 electronic este memorată anterior, în urma calibrării experimentale pe 15 stand a debitmetrului cu reacție, corespondența sa specifică f = f(Q) dintre frecvența impulsurilor electrice, respectiv viteza de rotație a tubului 24 și debitul măsurat Q. 17

Capacul 31 este fixat etanș pe cuva 30 prin strângerea unei garnituri 36 cu ajutorul unor șuruburi 37 și a unor piulițe 38. Evacuarea fluidului din cuva 30 a debitmetrului cu 19 reacție se face printr-un ajutaj 39, respectiv un racord de ieșire 40.

Debitmetrul cu reacție, conform unui al treilea exemplu de realizare, este alcătuit 21 dintr-un tambur 41 orizontal mobil în care intră liber un tub 42 vertical fix, printr-un orificiu circular plasat central la partea superioară a tamburului 41. Acest orificiu are un diametru mai 23 mare decât diametrul exterior al tubului 42 vertical fix, permițând rotirea liberă în plan orizontal a tamburului 41 față de tubul 42. 25

Tamburul 41 orizontal mobil este prevăzut cu două ajutaje 43 și 44, amplasate diametral opus și tangențial conturului său exterior prin care, fluidul introdus în tamburul 41 27 prin tubul 42 vertical fix este evacuat în cele două sensuri opuse. Solidar cu tamburul 41 este un arbore 45, de care este fixat rigid printr-un șurub 46. Arborele 45 se sprijină pe o bucșă 29 47, jocul său pe verticală și orizontală fiind limitat la minim, prin filetarea completă a unei piulițe 48 în bucșa 47. 31

Asigurarea constructivă a jocurilor minime pe orizontală și verticală, cât și a frecărilor minime dintre arborele 45 și bucșa 47 și piulița 48, determină rigurozitatea rotirii tamburului 33 41, față de axa de simetrie a tubului vertical fix 42, sensibilitatea măsurării debitului și fiabilitatea debitmetrului. Bucșa 47 este fixată rigid pe o cuvă 49 astfel încât axa sa de 35 simetrie să fie coaxială cu axa de simetrie a tubului 42 vertical fix.

Tubul 42 vertical este montat fix și etanș pe un capac 50 și apoi introdus în tamburul 37 41, prin orificiul central aflat la partea superioară a acestuia, asigurându-se rotirea liberă a tamburului 41 față de tubul 42. Fluidul ieșit din tubul 42 și intrat în tamburul 41 iese prin cele 39 două ajutaje 43 și 44, determinând apariția celor două forțe de reacție F_R1 și F_R2, de sensuri opuse. Fiecare dintre cele două forțe de reacție determină propriul moment de 41 reacție, acestea însumându-și efectele de rotire a tamburului 41, conform relației F_R1xL_R + F_R2xL_R = L_R x(F_R1+F_R2), unde l__R are o valoare cu puțin mai mică decât raza 43 tamburului 41.

RO 133994 Β1

Prevăzut în peretele superior al tamburului 41 este un magnet 51. Pe capacul 50 este amplasat, pe aceeași axă verticală cu magnetul 51, un senzor 52 de proximitate prevăzut cu funcția de contact electric de tip element Hali, contact Reed etc. Atunci când, prin rotirea tamburului 41, magnetul 51 ajunge în dreptul senzorului 52, acesta comandă închiderea contactului său electric, informație transmisă prin niște cabluri 53 electrice la un bloc 54 electronic. Deoarece la fiecare rotație completa a tamburului 41, blocul 54 electronic recepționează câte un impuls electric corespunzător unei închideri a contactului electric aferent senzorului 52, blocul 54 electronic determină frecvența acestor impulsuri, implicit viteza de rotație a tamburului 41 mobil. Pe de altă parte, viteza de rotire a tamburului 41 este proporțională cu suma momentelor celor două forțe de reacție F_R1 și F_R2 care determină rotirea tamburului 41, aceste forțe fiind la rândul lor proporționale cu debitul măsurat Q. Rezultă că viteza de rotație a tamburului 41 este proporțională cu debitul măsurat Q, și în consecință frecvența determinată de blocul 54 electronic pentru impulsurile recepționate de la senzorul 52 este proporțională cu debitul măsurat Q. în blocul 54 electronic este memorată anterior, în urma calibrării experimentale pe ștand a debitmetrului cu reacție, corespondența sa specifică f = f(Q) dintre frecvența impulsurilor electrice (respectiv viteza de rotație a tamburului 41) și debitul măsurat Q.

Capacul 50 este fixat etanș pe cuva 49, prin strângerea unei garnituri 51 cu ajutorul unor șuruburi 55 și a unor piulițe 56. Evacuarea fluidului din cuva 49 a debitmetrului cu reacție se face printr-un racord 57 de ieșire. Tamburul 41 poate fi realizat, nu numai cu două ajutaje conform configurației indicate în fig.8, ci și cu trei ajutaje tangențiale conturului exterior al acestuia, dispuse la distanțe unghiulare egale de 120° ori cu patru ajutaje tangențiale dispuse la distanțe unghiulare egale de 90°.

Claims

RO 133994 Β1

Revendicări 1

1. Metodă de măsurare a debitului bazată pe acțiunea unei forțe de reacție ce 3 cuprinde următoarea succesiune de etape:

- se introduce fluidul într-un tub vertical fix în care este măsurat debitul (Q) acestuia 5 prin produsul dintre aria (A) de curgere, având o valoare constantă, și viteza (v) fluidului, identificată ca o mărime variabilă; 7

- se transformă viteza (v) fluidului într-o forță de reacție exercitată asupra unui tub orizontal mobil îndoit la 90°; 9

- se sesizează deplasarea unghiulară a tubului orizontal mobil, ca parametru intermediar de calcul al debitului, proporțională cu acesta; 11

Se preia deplasarea unghiulară a tubului vertical mobil printr-un senzor de forță;

- valorile parametrilor măsurați sunt preluate de un bloc electronic care va reda 13 valoarea efectivă a debitului măsurat.
2. Debitmetru cu reacție ce cuprinde un bloc (BR) de referință, în care intră un fluid 15 de măsurat, legat de un bloc (BS) sensibil prin care trece fluidul, astfel încât este generată o forță de reacție, aceasta fiind transmisă către un element (ES) secundar care preia și 17 prelucrează informațiile primite de la blocul (BS) sensibil pentru redarea valorii debitului fluidului, caracterizat prin aceea că blocul (BR) de referință este alcătuit dintr-un tub (2) 19 vertical fix care intră în blocul (BS) sensibil alcătuit dintr-un tub (1) orizontal mobil ce cuprinde un orificiu superior în care intră tubul (2) vertical și care îi permite rotirea liberă în 21 plan orizontal față de tubul (2) vertical, unul din capete tubului (1) orizontal este închis, prevăzut cu un magnet (8) vertical, celălalt capăt este deschis și îndoit la 90°, de asemenea 23 elementul (ES) secundar al debitmetrului este prevăzut cu un senzor (15) de forță, unde respectiva forță este determinată de momentul rezistenței magnetice create între magnetul 25 (8) vertical al tubului (2) vertical dispus într-o cuvă (10), și un alt magnet (11) inelar dispus în exteriorul cuvei (10), astfel încât deplasarea unghiulară în plan orizontal a magnetului (8) 27 vertical determină rotirea corespunzătoare a magnetului (11) inelar ce este montat rigid pe un arbore (12) care se rotește între niște lagăre (13), determinând astfel rotirea, cu același 29 unghi, al unui indicator (14) ce se află în contact cu senzorul (15) de forță, care generează un semnal electric, proporțional cu forța măsurată, semnalul fiind transmis printr-un cablu 31 (16) către un bloc (17) electronic care prelucrează, calculează și redă debitul măsurat.
3. Debitmetru cu reacție, conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că blocul 33 (BS) sensibil este alcătuit dintr-un tub (24) mobil a cărui secțiune transversală este de formă hidrodinamică, elipsoidală față de direcția de rotire, tubul (24) are unul din capete închis, 35 prevăzut cu un magnet (32), al doilea capăt este deschis, îndoit la 90° și cu un ajutaj convergent prin care iese fluidul, determinând astfel o forță (F_R) de reacție, care acționează 37 asupra tubului (24) mobil, de asemenea elementul (ES) secundar cuprinde un senzor (33) de proximitate dispus pe un capac (31) al debitmetrului, senzorul (33) fiind comandat de 39 magnetul (32) tubului mobil, atunci când trece prin axa de simetrie a senzorului care comandă închiderea contactului său electric aferent, informație transmisă prin niște cabluri 41 (34) electrice către un bloc (35) electronic care prelucrează, calculează și redă debitul măsurat. 43
4. Debitmetru cu reacție, conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că blocul (BR) de referință realizat din tubul (42) vertical fix ce intră într-un orificiu central prevăzut pe 45 un tambur (41) mobil cuprins în blocul (BS) sensibil și prevăzut în partea superioară cu un

RO 133994 Β1

1 magnet (51), iar niște ajutaje (43, 44) prin care iese fluidul, sunt dispuse diametral opus și tangențial pe conturul exterior al tamburului, determinând astfel două forțe de reacție de

3 sensuri opuse, de asemenea elementul (ES) secundar cuprinde un senzor (52) de proximitate, cu funcția de contact electric, dispus pe un capac (50) al debitmetrului, și care

5 închide contactul electric atunci când magnetul (51) trece prin axa de simetrie a acestuia, informația fiind transmisă către un bloc (54) electronic care prelucrează, calculează și redă

7 valoarea debitului măsurat.