RO135767A2 - Debitmetru cu reacţie fără piese mobile cu configuraţie individuală în by-pass şi respectiv extinsă şi metodă de măsurare a debitului în baza acestuia - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la noi soluţii tehnice pentru măsurarea debitului cu ajutorul unor debitmetre cu configuraţii individuale, în by-pass sau extinse. Toate configuraţiile utilizează un sistem de generare a forţei de reacţie, în vederea măsurării ei, configurat prin asocierea dintre un Bloc de Referinţă (BR), realizat de un tub orizontal fix, de intrare în debitmetru a fluidului de măsurat, şi un Bloc Sensibil (BS), cuplat mobil cu acesta şi realizat de un tub curbat la 90°, numit tub de reacţie. Cuplarea mecanică a acestor tuburi este efectuată printr-un arbore amplasat vertical, pe capătul de acces al fluidului în tubul de reacţie, asigurându-se potenţiala mobilitate de rotire a acestuia în raport cu axa arborelui. Este asigurată implicit şi cuplarea fluidică a acestor tuburi, ieşirea tubului fix fiind plasată în interiorul orificiului de intrare în tubul de reacţie, preluându-se debitul de măsurat care generează o forţă de reacţie, proporţională cu acesta. Succesiv sunt prezentate configuraţiile debitmetrelor individuale cu dependenţă neliniară între debit şi mărimea de ieşire, măsurată prin efectele ei, şi anume moment, presiune, forţă de apăsare, a celor cu liniarizarea acestei dependenţe, precum şi a celor tip by-pass, respectiv a debitmetrelor cu structura extinsă.

Description

fifUML OH STAT PENTRU IW^țll Si 4^7 A O > Cerere de brevet arrriveTițfd* \_r q | (ύ^ ^'·. J.τn·oιίβ···*'········^,··*}! v j

Debitmetru cu reacție fara piese mobile cu configurație individuala, in by-pass si respectiv extinsa, si metoda de masurarea debitului in baza acestuia

Invenția are ca obiect definirea și aplicarea de noi soluții tehnice pentru măsurare a debitului cu ajutorul unor aparate constând in configuratii individuale, in by-pass sau extinse de debitmetre cu reacție fara piese mobile, utilizabile în măsurarea debitelor oricăror fluide (lichide, gaze, abur), pentru intervale extinse de măsurare a acestora corelate cu valori optime ale preciziei de măsurare si cu asigurarea unor valori scăzute ale costurilor de achiziție, instalare si mentenanta, datorită simplității configurației traseului de curgere a fluidului prin debitmetru.

Se cunoaște din brevetul European EP 3364159B1 o metoda asistata de calculator pentru sinteza si proiectare unitara a debitmetrelor si combinatilor de debitmetre, al cărei algoritm permite configurarea practic a oricărui nou tip de ^JTbitmetre si combinatii de debitmetre, si confirmat deja de toate cele cunoscute in prezent prin interconecatrea succesiv, conform unei matrici originale de criterii logice, a unor blocuri funcționale originale de baza, identificate de autor.

Metoda prezentata are avantajul ca a permis fundamentarea si definirea unei noi categorii de debitmetre , numite cu reacție, dar fiind o metoda teoretica are desigur dezavantajul ca nu poate prezenta o structura constructiva concreta a acestor tipuri de debitmetre.

Din documentul de brevet CBI a 00497 20184e cunoaște atat metoda de masurarea a debitului prin acțiunea unei forte de reacție cat si aplicarea acesteia in construcția si realizarea de debitmetre cu piese in mișcare.

Dezavantajele soluțiilor de debitmetre cu reacție cu piese mobile indicate in stadiul tehnicii, constau într-o complexitate mai crescută a realizării si îmbinării componentelor debitmetrului și implicit in creșterea costurilor de realizare si utilizare a acestor tipuri de debitmetre. In plus, existenta unor piese in mișcare conduce, prin aceasta soluție constructuve de principiu, la scăderea duratei de viata a debitmetrului in ansamblu.

Din documentul de brevet EP 19020006 AÎsunt cunoscute de asemenea si debitmetre cu reacție fara piese mobile, bazate fie pe masurarea directă,în fluid, a cuplului de reacție, fie prin preluarea prin cuplaj magnetic și măsurarea cuplului de reacție în exteriorul fluidului, respectiv prin măsurarea forței de reacție,prin măsurarea diferențială a presiunii de apăsare pe care o produce.

Soluțiile prezentate nu epuizează insa posibilitățile funcționale si constructive ale debitmetrelor fara piese mobile si in plus au limite in asigurarea maximixarii valorii raportului dintre debitul maxim si cel minim masurat de debitmetru, corelate optim cu minimizarea intervalului de variație a valorilor maxime admisibile ale erorii de măsurare ale acestuia. In plus, soluțiile prezentate nu oferă posibiltatea extensiei intervalolor de măsurare a debitmetrelor, cu implicațiile aferente privind imbunatatirea preciziei de măsurare.

Problema tehnică rezolvată de prezenta invenție constă în definirea de noi tipovariante de debitmetre fara piese mobile, atat bazate pe o relație neliniara intre debit si marimea lor de ieșire , atunci când forța de reacție generata este utilizata , ‘a ca mărime de ieșire fiind masurata in consecința, finalizate prin configurații individuale sau cuplate corelat, cat si pe o relație liniara intre debit si marimea lor de ieșire ,prin transformare neliniara a forței de reacție intr-o alta mărime, care devine marimea de ieșire a debitmetrului, rezultând astfel dependenta liniara a acesteia fata de debit. Astfel se asigura un optim funcțional prin creșterea valorii raportului dintre debitul maxim si cel minim masurat de debitmetru, corespunzător unei game optime a valorilor preciziei, redata de valorile maxime admisibile ale erorii de măsurare a acestuia.

Debitmetrele cu reacție conform invenției sunt considerate fără piese in mișcare, deoarece funcțional implică o deplasare unghiulară a tubului de reacție practic insignifiantă (in general de numai 0,2°......0,6°).

Aceste debitmetrele au de asemenea caracteristica constructivă comună că racordurile lor de intrare si ieșire sunt f I colineare.

Debitmetrul cu reacție fara piese în mișcare, conform invenției este format, in structura individuala, dintr-un Element -'dmar constituit din asocierea dintre un Bloc de referință BR,realizat sub forma unui tub fix orizontal de acces, si un Bloc Sensibil BS realizat ca un tub cvasiimobil curbat, si respectiv un Element Sensibil ES, realizat, fie ca un senzor de moment al forței, fie ca un senzor de presiune diferențială, fie ca un senzor de forța.

Acest tub cvasiimobil curbat este denumit conform invenției element de reacție imobil, iar debitmetrul realizat în baza metodei in această configurație, este denumit debitmetru cu reacție fara piese in mișcare. Aceste debitmetre cu reacție, in configurație individuala, utilizează o dependență funcționala neliniară între debitul masic măsurat Q_m și forța de reacție Fr pe care acesta o generează asupra unui element de reacție, materializat prin „tubul de reacție”, care ramane practic imobil în timpul măsurării debitului masic In funcție de tipul de senzor si de modul de măsurare a forței Fr, debitmetrul fara piese in mișcare, care utilizează ca mărime de ieșire forța Fr, ce variaza nelinear cu debitul, este realizabil cu masurarea momentului forței Fr, cu masurarea diferențiala a Fr, (cu un sensor de Δρ), si cu masurarea directa a forței Fr, in doua soluții funcționale distincte respectiv, prin echilibrarea electromagnetica a Fr, sau cu o celula ’e sarcina cu senzor tip tensorezistiv.

Debitmetrul cu reacție conform invenției, are in vedere si o soluție tehnica avand relația liniara de dependenta „marimea de ieșire obtinuta prin transformarea ne lineara a forței de reacție Fr - debit masurat”, realizata prin intermediul unei came de transformare neliniara a forței Fr in mărime de ieșire astfel incat dependenta dintre marimea de ieșire si debitul masurat Q_m se liniarizeaza.

O alta configurație privind debitmetrele cu reacție fara piese in mișcare, este de tip by-pass, cu dependenta neliniara „mărime de ieșire - debit masurat”. Aceasta soluție prevede amplasarea unui debitmetru cu reacție fara piese in mișcare pe o conducta secundara, in paralel cu o conducta principala prevăzută cu o rezistenta fluidica.Conducta secundara are un diametru semnificativ mai mic fata de cel al conductei principale.

Prin stabilirea relației dintre debitele de fluid trecute prin cele doua conducte, configurația asigura, prin masurarea efectiva a unui mic debit secundar de către debitmetrul cu reacție aferent, determinarea prin calcul al debitului total masurat.

ioc

O ultima soluție este data de o configurare sub forma unei conexiuni si corelări funcționale speciale, între două debitmetre de reacție neliniare, care au cele două intervale de măsurare a debitului astfel corelate încât, valorile unuia sunt în continuarea celuilalt, cu o suprapunere foarte mică între ele.

Conform algoritmului pe care ii are stocat, un bloc electronic al debitmetrului comanda comutarea, cu un deviator de jet, a curgerii fluidului prin debitmetrul principal, aferent ramurii cu diametrul mare sau prin diametrul secundar aferent ramurii cu diametrul mic.

în acest fel, se realizează o extindere importantă a intervalului total de măsurare al debitului al acestui tip de debitmetre și, în consecință, aceste debitmetre sunt denumite „debitmetre de reacție extinse”.

Se dau in continuare mai multe exemple de realizare a debitmetrului cu reacție fara piese in mișcare in legătură si cu figurile 1—9 care reprezintă:

- fig. 1 -Schema de principiu a unui debitmetru cu reacție: a) -in configurație individuala cu dependenta neliniara mărime de ieșire - debit masurat; b) -in configurație individuala cu dependenta lineara mărime de ieșire - debit masurat; c)-in configurație tip by-pass; d) -in configurație extinsa;

- fig.2 -Debitmetru cu reacție cu măsurarea directă, în fluid, a cuplului de reacție: a) secțiune longitudinala; b) secțiune cu un plan A-A; c) vedere laterala

- fig.3 -Debitmetrul cu reacție cu preluarea prin cuplaj magnetic și măsurarea cuplului de reacție în exteriorul fluidului: a) secțiune longitudinala; b) secțiune cu un plan A-A

- fig.4- Debitmetrul cu reacție cu măsurarea forței de reacție,prin măsurarea diferențială a presiunii de apăsare pe care o produce: a) secțiune longitudinala; b) secțiune cu un plan A-A

- fig. 5- Debitmetrul cu reacție cu masurarea forței de reacție prin echilibrare elecromagnetica: a) secțiune longitudinala; b) secțiune cu un plan A-A

- fig. 6- Debitmetru cu reacție cu dependenta liniara intre marimea de ieșire si debitul masurat: a) secțiune longitudinala orizontala; b) secțiune cu un plan A-A; c) vedere de sus

- fig.7 -Schema structurala a debitmetrului cu reacție tip by-pass

- fig.8- Debitmetru cu reacție in structura extinsa, cu masurarea forței de împingere de ieșire, prin echilibrare electromagnetica;

- fig. 9- Debitmetrului cu reacție in structura extinsa, cu masurarea diferențiala a forței de împingere de ieșire; Conform Fig. 1 a, debitmetrul cu reacție fara piese în mișcare, conform invenției este format, in structura individuala, dintr-un Element Primar constituit din asocierea dintre un Bloc de referință BR, realizat sub forma unui tub fix orizontal de acces , si un Bloc Sensibil BS realizat ca un tub cvasiimobil curbat, si respectiv un Element Sensibil ES, realizat, fie ca un senzor de moment al forței, fie ca un senzor de presiune diferențială, fie ca un senzor de forța.

Tubul cvasiimobil curbat este denumit conform invenției element de reacție imobil, iar debitmetrul realizat în baza metodei in această configurație, este denumit debitmetru cu reacție fara piese in mișcare. Aceste debitmetre cu reacție, in configurație individuala, utilizează o dependență funcționala neliniară între debitul . 3 masic măsurat Q_m și forța de reacție Fr pe care acesta o generează asupra unui element de reacție, materializat prin „tubul de reacție”, care ramane practic imobil în timpul măsurării debitului masic, conform relației:

FR=kxp-¹ xQ_m ² unde:

Fr - forța de reacție (mărime masurata, fiind utilizata ca mărime de ieșire a debitmetrului)

Qm - debitul masic de masurat (mărime de intrare a debitmetrului) k - constanta p-¹ -densitatea fluidului masurat

Conform invenției, in funcție de tipul de senzor si de modul de măsurare a forței Fr, debitmetrul fara piese in mișcare, care utilizează ca mărime de ieșire forța Fr, ce variaza nelinera cu debitul, este realizabil cu masurarea momentului forței Fr , cu masurarea diferențiala a Fr, prin intermediul unui sensor de Δρ, si cu masurarea directa a forței Fr, in doua soluții funcționale distincte respectiv , prin echilibrarea electromagnetica a Fr, sau cu o celula de sarcina cu senzor tip tensorezistiv.

Debitmetrul cu reacție conform invenției, are in vedere si o soluție tehnica avand relația liniara de dependenta „marimea de ieșire obtinuta prin transformarea ne lineara a forței de reacție Fr - debit masurat”, realizata prin intermediul unei came de transformare neliniara a forței Fr in marimea de ieșire Xi = Fr^1/2 , Astfel, dependenta dintre marimea de ieșire Xi si debitul masurat Qmeste liniara respectiv conform relației: Xi =(ki x p'¹) xQm

O alta configurație privind debitmetrele cu reacție fara piese in mișcare, este de tip by-pass, cu dependenta neliniara „mărime de ieșire - debit masurat”. Aceasta soluție prevede amplasarea unui debitmetru cu reacție fara piese in mișcare pe o conducta secundara, in paralel cu o conducta principala prevăzută cu o rezistenta fluidica.Conducta secundara are un diametru semnificativ mai mic fata de cel al conductei principale.

Prin stabilirea anterioara a relației dintre debitele de fluid trecute prin cele doua conducte, aceasta configurație asigura, prin masurarea efectiva a unui mic debit secundar de către debitmetrul cu reacție aferent, determinarea prin calcul al debitului total masurat.

O ultima soluție este data de o configurare sub forma unei conexiuni si corelări funcționale speciale, între două debitmetre de reacție neliniare, care au cele două intervale de măsurare a debitului astfel corelate încât, valorile unuia sunt în continuarea celuilalt, cu o suprapunere foarte mică între ele.

Conform algoritmului pe care il are stocat, un bloc electronic al debitmetrului comanda comutarea, cu un deviator de jet, a curgerii fluidului prin debitmetrul principal, aferent ramurii cu diametrul mare sau prin diametrul secundar aferent ramurii cu diametrul mic.

în acest fel, se realizează o extindere importantă a intervalului total de măsurare al debitului al acestui tip de debitmetre și, în consecință, aceste debitmetre sunt denumite „debitmetre de reacție extinse”.

RO 135767 ^Z

Un prim exemplu de realizare de debitmetru fara piese in mișcare, bazat pe o relație funcționala nelineara de dependenta intre forța de reacție si debit, are in vedere un debitmetru cu reacție cu masurarea directa in fluid a cuplului de reacție (fig. 2a,b,c).

Fluidul de măsurat intră în debitmetru printr-un racord de intrare 1 și își continuă curgerea printr-un tub de reacție 2, trecând prin cupla sferică realizată dintr-un ajutaj (calota sferică) 3 aparținând racordului de intrare 1 și un ajutaj (calota sferică) 4 aparținând tubului de reacție 2.

Fluidul parcurge apoi tubul de reacție 2, care este îndoit la celălalt capăt cu 90°, și se termină cu un ajutaj convergent. Fluidul ieșit din tubul de reacție 2 este preluat de un racord de ieșire 5 prin care este evacut din debitmetru.

Racordul de ieșire 5 preia fluidul printr-un ajutaj larg convergent, astfel să nu incomodeze tubul de reacție 2, la foarte mica sa rotire funcțională.

Racordurile 1 și 5 sunt fixate rigid și etanș față de carcasa 6 a debitmetrului, având axele lor de simetrie coliniare, pe •jeeași orizontală.

Echidistanțarea radială dintre ajutajul (calota sferică) 3 de ieșire din racordul de intrare 1 și ajutajul (calota sferică) 4 de intrare în tubul de reacție 2 este realizată constructiv de doua bosaje 7 aferente calotei sferice 4 a tubului de reacție 2. Bosajele 7, sunt cilindrice, și sunt plasate în plan vertical, sus și jos în jurul unui ax vertical 65 (conform fig.2). In situații deosebite, bosajele 7 pot fi înlocuite cu o coroană circulară continuă de-a lungul circumferinței interioare a calotei sferice 4.

Bosajele 7 au o înălțime foarte mică și un diametru exterior mic, asigurând diminuarea la minim a frecării de contact dintre ajutajul (calota sferică 3) a racordului de intrare 1 și ajutajul (calota sferică 4) a tubului de reacție 2.

Poziționarea riguros concentrică a celor două calote sferice 3 și 4 se realizează printr-un ax metalic 8.

Calota sferică 3 a racordului de intrare 1 este prevăzură cu două găuri circulare poziționate vertical, diametral opuse, având diametrul foarte puțin mai mare decât cel al axului 8, pentru asigurarea jocului minim față de acesta.

Pacordul de intrare 1 se montează rigid față de carcasa 6, astfel ca axa centrelor celor două găuri să fie în poziție perfect verticală.

Calota sferică 4 a tubului de reacție 2 este prevăzută, la partea sa superioară, cu o gaură circulară având același diametru cu cel al celor două găuri practicate diametral opus în calota sferică 3.

Diamtetral opus acestei găuri, calota 4 este prevăzută cu o gaură înfundată, având același diametru cu cel al celor trei găuri descrise mai sus.

Poziționarea riguroasă a tubului de reacție 2 față de racordul de intrare 1 se asigură prin poziționarea riguros cencentrică, a calotelor sferice 3 și 4, realizată prin poziționarea riguroasă pe aceeași verticală a găurii superioare a calotei 3 cu axul 8. In acestă situație axul 8, trece lejer atât prin această gaură cât și prin cealaltă gaură existentă în calota 3, la partea sa inferioară și diametral opusă găurii superioare, axul ocupând în final complet gaura înfundată existentă în partea inferioară a calotei 4 a tubului de reacție 2.

Conform fig. 3 poziționarea spațială (x,y,z) între cele două calote 3 și 4 este astfel riguros asigurată. Apoi, prin înfiletarea unei piulițe 9 pe bosajul exterior superior al tubului de reacție 2, se asigură blocarea permanente a axului 8 în această poziție.

Printr-o pana 10, axul de măsurare 11 al traductorului de cuplu 12 fiind blocat rigid față de tubul de reacție 2 respectiv de bosajul său exterior cu care este prevăzut și la partea sa inferioară, preia integral cuplul de rotire al tubului 2.

Măsurarea corectă a acestui cuplu se asigură prin blocarea rotirii unui traductor de cuplu 12, prin blocarea axului său de sprijin 13, față de carcasa 6 a debitmetrului cu o pana 14 , poziționată între acesta și suportul 15 care, la rândul său, este fixat rigid față de carcasa 6 prin niște șuruburi 16.

Carcasa 6 a debitmetrului este închisă de un capac 17, care asigură etanșeitatea debitmetrului prin strângerea unei garnituri 18 cu niște șuruburi 19 în piulițele 20.

Funcțional, forța de reacție Frdezvoltată de debitul Q_m, la ieșirea din tubul de reacție, determină cuplul (momentul) Mr =Frx LRcare, la rândul său, redă variația lui Q_m.

Acest cuplu (moment) de rotire este preluat de axul de măsurare 11 și implicit de traductorul de cuplu 12 al cărui semnal electric de ieșire, proporțional cu debitul masic măsurat, este preluat de un bloc electronic 21 printr-un cablu 22, ce este ' ’ecut prin carcasa 6, printr-o presetupa 23.

Deși influența temperaturii asupra semnalului de ieșire a senzorului de cuplu este foarte mică (0,01....0,015% FS/°C), pentru asigurarea unei precizii foarte ridicate de măsurare a debitului, se prevede și un senzor de temperatură 24 a cărui semnal de ieșire se transmite printr-un cablu 25 la blocul electronic 21 pentru asigurarea compensării cu temperatura a semnalului de ieșire a senzorului de cuplu .

Traductorul de cuplu este imersat în fluidul de măsurt, semnalul său de ieșire fiind implicit compensat cu temperatura fluidului de măsurat, măsurată de un senzor 24.

In blocul electronic 21 se memorează anterior, în urma calibrării experimentale pe stand a debitmetrului cu reacție, corespondența sa specifică M=M(Q_m) dintre cuplul măsurat de traductorul 12 și debitul Qm trecut corespunzător prin debitmetru. Astfel semnalul de ieșire din blocul electronic 21 redă valoarea debitului masic Qm.

Deoarece axului de măsurare 11 al traductorului de cuplu 12 îi este necesar funcțional un unghi de torsionare maximă rfarte mic, de 0,2° .....0,6°, pentru măsurarea cuplului său maxim (nominal), implicit și tubul de reacție, care este rigid cu axul de măsurare 11, va avea același unghi insignifiant de rotire pentru parcurgerea întregului interval de măsurare a debitului (Qminim.......Qmaxim).

. In consecință, deoarece din punct de vedere funcțional unghiul de rotire al tubului de reacție este practic insignifiant, acest tip de debitmetru cu reacție este practic considerat ca fiind un debitmetru fără piese în mișcare.

Un alt exemplu de realizare de debitmetru neliniar, cu reacție fara piese in mișcare este cu preluarea prin cuplaj magnetic si masurarea cuplului de reacție in exteriorul fluidului( fig. 3a,b).

Fluidul de măsurat intră în debitmetru printr-un racord de intrare 26 care se termină cu un ajutaj (calota sferică)27 care intră într-un ajutaj (calota sferică)28, aferent unui tub de reacție 29.

Apoi fluidul parcurge tubul de reacție 29, care este îndoit la celălalt capăt la 90° și se termină cu un ajutaj convergent. Fluidul ieșit din tubul de reacție este preluat de un racord de ieșire 30, prin care este evacuat din debitmetru.

Racordul de ieșire 30 este prevăzut la intrarea sa cu un ajutaj larg convergent de preluare a fluidului ieșit din tubul de reacție 29, ajutaj realizat astfel să nu incomodeze tubul de reacție 29, la foarte mica sa rotire menționată anterior.

Racordurile 26 și 30 sunt fixate rigid și etanș față de o carcasa 31 a debitmetrului,având axele de simetrie coliniare pe aceeași orizontală.

Echidistanțarea radială dintre ajutajul (calota sferică) 27 aferent racordului de intrare 26 și ajutajul (calota sferică) 85 aferent tubului de reacție 29 este realizată constructiv prin doua bosaje 32, aferente calotei sferice 28 a tubului de reacție 29.

Bosajele 32 sunt cilindrice și sunt amplasate în plan vertical, sus și jos, în jurul axului vertical 90.

In situații deosebite bosajele 32 pot fi înlocuite cu o coroană ciculară continuă de-a lungul circumferinței interioare a calotei sferice 28.

Bosajele 32 având o înălțime foarte mică și un diametru exterior mic, asigură diminuarea la minim a frecării de contact dintre racordul de intrare 26 și tubul de reacție 29.

Poziționarea riguroasă a tubului de reacție 29, față de racordul de intrare 26, se asigură prin poziționarea riguros incentrică a calotelor sferice 27 și 28, realizată cu ajutorul unui ax vertical 90.

Axul 90 trece atât prin cele două găuri circulare de poziționare, cu care este prevăvută calota sferică 28 a tubului de reacție 29, găurile fiind plasate diametral opus în plan verificai, cât și prin cele două găuri circulare de poziționare, cu care este prevăzută calota sferică 27 a racordului de intrarea 26, găurile fiind plasate diametral opus în același plan vertical.

Toleranțele de execuție a diametrelor celor două găuri de poziționare ale calotei sferice 27 asigură jocuri minime între aceasta și axul vertical 90.

La rândul său axul vertical 90 este rigidizat față de tubul de reacție 29, respectiv față de calota sferică 28 a acestuia, printr-un sistem de blocare șurub 34-piuliță 35.

Rigurozitaea poziționării, atât în plan orizontal cât și vertical a axului 90, este realizată prin prevederea a două găuri (lagăre) 36 și 37 de trecere a acestuia prin pereții superior și inferior ai unui suport 38 al tubului de reacție 29.

Centrele celor două găuri (lagăre) 36 și 37 sunt riguros amplasate pe aceeași verticală și astfel constructiv se asigură atât jocuri minime pe orizontală cât și frecări minime pentru axul 90 .

Axul 90 se sprijină pe o flanșa cu guler 39, care este rigidizată atât față de suportul 38 printr-un sistem șurub 40- piuliță 41, cât și față de o carcasa 31 a debitmetrului, prin niște șuruburi 42.

Pe capătul superior al axului 90 este plasată rigid o roată (sau numai un sector circular cu deschidere unghiulară foarte mică) 43, cu rolul de roată conducătoare, având un diametru mare, care este cuplată prin fricțiune (sau printr-un angrenaj dințat cu pas fin) cu o roată 44, cu rolul de roată condusă, având un diametru mai mic.

Astfel se asigură un raport de transmisie, care asigură multiplicarea corespunzătoare a unghiului de rotire a roții conduse 44 față de unghiul de rotire foarte mic al roții conducătoare 43.

Pe un ax 45 al roții conduse 44 este plasat rigid un magnet circular 46, polarizat diametral. Axul 45 se poate roti față de suportul 38, fiind fixat rigid față de părțile mobile ale unor rulmenți 47 și 48. Acești rulmenți sunt fixați pe suportul 38 prin strângerea unor piese 49 și 50 cu niște sisteme șurub 51-piuliță 52 și respectiv șurub 53 - piuliță 54.

Un magnet 46, care este imersat în fluidul de măsurat, reproduce rotirea roții 44 și prin cuplaj magnetic determină rotirea unui magnet 55, care este amplasat în exteriorul carcasei 31 a debitmetrului.

Magnetul exterior 55 este polarizat tot diametral ca și magnetul interior 46.

Magnetul 55 este fixat rigid pe un ax de măsurare 56 al unui traductor de cuplu 57, fiind ghidat și riguros poziționat în poziție verticală de un lagar 58, lagăr asigurat prin însăși gaura de trecere prin extensia profilată corespunzător, a peretelui exterior al carcasei 31 a debitmatrului.

Carcasa 31 a debitmetrului este închisă de un capac 59 care asigură etanșeitatea debitmetrului prin strângerea unei garnituri 60 cu un sistem șiruburi 61 -piulițe 62.

Funcțional, forța de reacție Fr dezvoltată de debitiil Q_m, la ieșirea din tubul de reacție 29, determină cuplul (momentul) Mr=Fr x Lpcare redă astfel variația debitului masic Q_m..

Acest cuplu (moment) de rotire este preluat de axul 90, al cărui unghi de rotire este amplificat prin angrenajul dintre cele două roți 43 și 44.

Momentul de rotire al magnetului 55, este măsurat de traductorul de cuplu 57, deoarece acest magnet este montat rigid i axul de măsurare 56 al traductorului 57, determinandu-i torsionarea corespunzătoare.

Semnalul de ieșire din traductorul de cuplu 57 este transmis unui bloc electronic 63.

Deși influența temperaturii asupra semnalului de ieșire a traductorului de cuplu este foarte mică, pentru asigurarea unei precizii foarte ridicate de măsurare a debitului, se prevede plasarea lângă traductorul de cuplu 57, în exteriorul carcasei 31, a unui senzor de temperatură 64, a cărui semnal de ieșire se transmite la blocul electronic 63 printr-un cablu 65, asigurându-se astfel compensarea cu temperatura a semnalului de ieșire a traductorului de cuplu 57.

In blocul electronic 63 se memorează anterior, în urma calibrării experimentale pe stand a debitmetrului cu reacție, corespondența sa specifică M=M(Q_m) dintre cuplul măsurat de traductorul 57 și debitul Q_m trecut corespunzător prin debitmetru. In consecință semnalul electric de ieșire din blocul 57 este proporțional cu debitul masic măsurat.

Deoarece unghiul de torsionare maximă a axului de măsurare a traductorului de cuplu, unghi necesar pentru măsurarea valorii maxime a cuplului este foarte mic (0,2° ....0,6°), iar raportul de demultiplicare realizat prin cuplajul elor doua roti 43 și 44 și transmis prin cuplajul dintre roțile 43 și 44 asigură demultiplicarea unghiului de rotire a tubului de reacție 29, rezultă că tubul de reacție 29, necesită funcțional un unghi de rotire foarte mic pentru parcurgerea întregului interval de măsurare Qminim Qmaxim.,

In consecință, practic, acest tip de debitmetru cu reacție este un debitmetru fără piese în mișcare.

Un al treilea exemplu de realizare de debitmetru cu reacție neliniar tara piese in mișcare este cel cu masurarea forței de reacție prin masurarea diferențiala a presiunii de apăsare pe care o produce (fig. 4a,b).

Fluidul de măsurat intră în debitmetru printr-un racord de intrare 66 care se termină cu un ajutaj 67, de forma unei calote sferice, care intră într-un ajutaj 68, de forma unei calote sferice, aferent unui tub de reacție 69.

Apoi fluidul parcurge tubul de reacție 69, care este îndoit la celălalt capăt la 90° și se termină cu un ajutaj convergent. Fluidul ieșit din tubul de reacție 69 este preluat de un racord de ieșire 70, prin care este evacut din debitmetru.

Racordul de ieșire 70 este prevăzut la intrarea sa cu un ajutaj convergent larg, de preluare a fluidului ieșit din tubul de reacție 69, ajutaj realizat astfel să nu incomodeze tubul de reacție 69, la rotirea sa unghiulară foarte mică.

Racordurile 66 și 70 sunt fixate rigid și etanș față de o carcasa 71 a debitmetrului, având axele de simetrie coliniare pe aceeași orizontală.

ÎÂ

Echidistanțarea radială dintre ajutajul (calota sferică) 67, aferent racordului de intrare 66 și ajutajul (calota sferică) 68 aferent tubului de reacție 69, este realizată constructiv prin doua bosaje 72, aferente calotei sferice 68 a tubului de reacție 69.

Bosajele 72 sunt cilindrice și sunt plasate în plan vertical, sus și jos, în jurul axului vertical 73.

In situații deosebite, bosajele 72 pot fi înlocuite cu o coroană circulară continuă, de-a lungul circumferinței interiore a calotei sferice 68.

Bosajele 72, având o înălțime foarte mică și un diametru exterior mic, asigură diminuarea la minim a frecării de contact dintre calota sferică 67, aferentă racordului de intrare 66 si calota sferică 68, aferentă tubului de reatie 69.

Poziționarea riguroasă a tubului de reacție 69 față de racordul de intrare 66 se asigură prin poziționarea riguros concentrică a calotelor sferice 67 și 68, care se realizează de un ax vertical 73.

Axul 73 trece atât prin cele două găuri circulare de poziționare, cu care este prevăzută calota sferică 68 a tubului de 'acție 69, găurile fiind plasate diametral opus în plan vertical, cât și prin cele două găuri circulare de poziționare, cu care este prevăzută calota sferică 67 a racordului de intrare 66, găuri plasate la rândul lor diametral opus, având centrele pe aceeași verticală cu cele două găuri anterioare, de poziționare.

Toleranțele de execuție a diametrelor celor două găuri de poziționare ale calotei sferice 67 asigură jocuri minime între calota 67 si axul vertical 73.

La rândul său axul vertical 73 este rigidizat față de un bosaj exterior inferior 74 al tubului de reacție 69, respectiv față de calota sferică 68 a acestuia, printr-un sistem de blocare șurub 75 - piuliță 76. Bosajul 74 este cilindric și plasat în plan verical.

Rigurozitatea poziționării, atât în plan orizontal cât și în plan vertical a axului 73, este realizată prin prevederea a două găuri (lagăre) 77 și 78 de trecere a acestuia prin pereții superior și inferior ai unui suport 79 al tubului de reacție 69.

Centrele celor două găuri (lagăre) 77 și 78 sunt riguros amplasate pe aceeași verticală, și astfel constructiv se asigură ^tât jocuri minime pe orizontală cât și frecări minime ale axului 73.

Axul 73 se sprijină pe o flanșa cu guler 80 care este rigidizată atât față de suportul 79, printr-un sistem șurub 81 - piuliță 82, cât și față de carcasa 71 a debitmetrului, prin niște șuruburi 83.

In vederea rigidizării tubului de reacție 69 cu axul 73, tubul de reacție 69 este prevăzut la intrarea sa cu două bosaje exterioare 74 și 84 amplasate în plan vertical, și diametral opus.

Intr-un bosaj exterior superior 84, la distanța Ls față de centrul axului 73, este încastrat rigid un știft 85 care, prin capătul său semisferic, este în contact permanent cu o membrana de separație 96 căreia permanent îi transmite forța de apăsare F_s, din partea tubului de reacție 69, atât timp cât are loc curgerea fluidului prin acesta și implicit este generată forța de reacție Fr.

Deoarece constructiv raportul Lr /Ls al brațelor forțelor Fr și Fs este mai mare 1, rezultă că forța Fs are o valoare amplificată față de valoarea forței de reacție Fr .

Un stift 85 apasă o membrana de separație 86, prin intremediul unei piesei 87, care preia direct forța Fs. Membrana 96 este strânsă etanș între piesa 87 și o piulița 88, prin înfiletare completă a acestora. Astfel membrana 86 preia forța Fs10

RO 135767 A2 %

Membrana de separație 96 este fixată la exterion.il său, în mod rigid și etanș între niște flanșe 88 și 90 care sunt strânse între ele printr-un sistem șuruburi 91- piulițe 92.

In consecință, pe fața dinspre fluidul de măsurat, pe membrana de separație 96 acționează atât presiunea statică pt a fluidului de măsurat cât și presiunea de apăsare a știftului 95, respectiv p_s= Fs / Am. (A_m fiind aria suprafeței active a mebranei) determinată de forța de apăsare Fs.

Pe flanșa 88 este sudat un ștuț 93 care trece printr-o gaura 94 existentă în peretele lateral al suportului 79 și este rigidizat față de acesta prin înfiletarea completă a unei piulițe 95. Ștuțul 93 este montat rigid și etanș față de carcasa 71 și racordat la priza de presiune ridicată (priza de +) 96 a unui senzorul de presiune diferențială 97. Prin ștuțul 93 se transmite presiunea prelevată de pe cealaltă față a membranei de separație 96.

Transmiterea funcțională a presiunii preluate de membrana de separație 96 (respectiv suma dintre presiunea p_s determinată de forța de apăsare Fs a știftului 95 și presiunea statică pt a fluidului de maăsurat) către senzorul 97, se figură printr-un lichid de transmitere a acestuia, lichid cu care se umple integral, în prealabil, volumul dintre membrana de separație 96 și elementul sensibil al senzorului 97.

La priza de presiune scăzută 98 a senzorului 97 se cuplează presiunea statică pt a fluidului de măsurat, preluată printrun ștuț 99, care este montat rigid și etanș față de carcasa 71.

Senzorul 97, asigură măsurarea deplin riguroasă a presiunii deferențiale Δρ, fiind prevăzut structural și cu funcția de compensare a acesteia cu temperatura fluidului de măsurat.

Senzorul 97, pm măsurarea diferenței celor două presiuni, măsoară de fapt presiunea p_s, deoarece Δρ= (p f + p_s)- P f ⁼ Ps.·

Deci senzorul 97, măsură indirect forța de apăsare Fs, implicit forța de reacție Fr, (deoarece, conform celor anterioare, p_s =(Lr xL_s-¹ x A_m'¹) x Fr = k x Fr ,unde k=constantă constructivă a debitmetrului) și în consecință măsoară debitul masic Qm. Semnalul de ieșire din senzorul de presiune difemțială 97 se aplică printr-un cablu 100, unui bloc electronic 101.

'n blocul electronic 101 se memorează anterior, în urma calibrării experimentale pe stand a debitmetrului cu reacție, corespondența sa specifică Δρ = Δρ (Q_m), dintre diferența de presiune măsurată de senzorul 97 și debitul masic Q_m. Rezultă astfel că semnalul electric de ieșire din blocul electronic 101 redă valoarea debitului masic Q_m măsurat.

Deoarece lichidul de transmitere a presiunii de la membrana de separație 86 la traductorul de presiune 97 este practic incompresibil, deplasarea membranei 86, implicit a știftului 85, este deci deosebit de mică, aproape nulă , pentru măsurarea întregului domeniu Qmin.....Qmax. Implicit și deplasarea tubului de reacție 69 este extrem de mică.

In consecință acest tip de debitmetru este practic un debitmetru fără piese în mișcare.

Un alt exemplu de realizare de debitmetru cu reacției fara piese in mișcare cu relație caracteristica neliniara este cel al debitmetrului de reacție cu măsurarea directa a forței de împingere a ieșirii prin echilibrarea sa electromagneticăfig.5a,b.

Principiul configurației debitmetrului cu reacție este de a asigura măsurarea indirectă a forței de reacție Fr prin măsurarea forței sale de împingere de ieșire Fo, care este proporțională cu aceasta.

Forța de împingere de ieșire Fo este măsurată prin echilibrarea sa electromagnetică.

Fluidul de măsurare intră în debitmetru prin conexiunea de intrare 102, terminându-se cu un ajutaj 103 care intră într-un ajutaj 104 a unui tub de reacție 105.

Fluidul curge prin tubul de reacție 105 și respectiv ajutajul de ieșire convergent 106, apoi este preluat de un ajutaj 107 a conexiunii de ieșire 108, fiind descărcată din debitmetru fără turbulente.

Conexiunile de intrare 102 și ieșirea 108 sunt conexiuni coliniare orizontale și sunt fixate rigid și strâns la carcasa debitmetrului 109.

Tubul de reacție este prevăzut cu un arbore 110, perpendicular pe acesta și rigid cu acesta, prin fixarea cu șurubul 111 și piulița 112. Arborele 110 se sprijină pe un suport 113, rigidizat în raport cu o carcasa 109 prin niște șuruburi 114. Carcasa 109 este închisa de capacul debitmetrului 115 cu sistemul de șurub cu piuliță 116 care strânge garnitura 117.

Poziționarea riguroasă a arborelui 110 asigură, pe de o parte, echidistanța concentrică radială riguroasă între ajutajele103 și 104 și, pe de altă parte, fricțiunea nesemnificativă cu lagarul superior 118 și lagărul inferior 119.

Echidistanța dintre ajutajele 103 și 104 este realizată în mod constructiv de două mici bosaje interioare 120 ale ajutajului J4 a tubului de reacție, plasate la partea superioara și inferioara fata de arborele vertical 110. Astfel, se asigură, pe de o parte, o frecare nesemnificativă între ajutajele 103 și 104, care au o poziționare concentrică riguroasă și, pe de altă parte, mobilitatea potențialei rotiri a tubului de reacție 105, fata de axa verticala a arborelui 110, fără niciun inconvenient.

Tubul de reacție 105 este prevăzut cu bosajul exterior 121. în acest bosaj, la o distanță Lo de axul arborelui, este încorporat rigid un stift 122.

La capătul stift 122 este fixat rigid magnetul 123 care este plasat în interiorul unui mic tub închis 124.

Subansamblul (stiftul 122 și magnetul 123) se poate mișca liber în raport cu tubul închis 124.

Tubul 124 este sudat la carcasa 109, fiind parte comună cu acesta.

în exteriorul tubului 124, în jurul său, este plasat un magnet inelar 125 cu o deplasare liberă în raport cu tubul 124, având gaura interiora cu un diametru mai mare adecvat față de diametrul exterior al acestuia.

Datorită cuplării magnetice dintre magneții 124 și 125, orice variație de valoare a forței Fo, urmată de tendința mișcării stiftului 121, (respectiv a magnetului interior 123), determină tendința de mișcare a magnetului exterior 125.

Magnetul 125 este fixat rigid de suportul său 126. Suportul este fixat constructiv de partea mobilă a senzorului de forță 127 și îi transmite permanent forța de împingere, primită de magnetul 125 (respectiv de magnetul interior 123), cu valoarea instantanee Fo.

Senzorul de forță 127, care primește forța de împingere Fo, la orice tendință foarte mică de deplasare a părții sale mobile, (corespunzătoare oricărei mici variații a forței Fo), asigură echilibrarea sa electromagnetică, si în același timp măsurarea acestei forte.

Semnalul electric de ieșire al senzorului 127, fiind proporțional cu valoarea forței măsurate Fo, este aplicat blocului de calcul electronic 128.

Magnetul inelar exterior 125, împreună cu suportul său 126, senzorul de forță 127 și blocul de calcul al debitului 128, sunt poziționate corespunzător în interiorul unei carcase proprii 129, care este închisă de capacul 130 cu sistemul de șurub cu piuliță 131, care strânge garnitura 132.

Carcasa 129 nu este în contact cu fluidul măsurat, fiind fixată rigid (de exemplu prin sudare) de carcasa 109, care, dimpotrivă, este permanent în contact cu fluidul.

Senzorul de forță 127 este fixat rigid de carcasă 129, într-o poziție riguroasă, pentru a se asigura poziționarea corectă funcțională a acestuia în raport cu sistemul de preluare a forței de împingere (realizat prin cuplajul magnetic al celor doi magneți 123 și 125).

Blocul 128 calculează valoarea corespunzătoare a forței de reacție Fr, în conformitate cu relația analitică cunoscută dintre forțele Fr și Fo.

Pe această bază, blocul 128, unde a fost memorata anterior curba de calibrare Q_m = Qm (Fr), asigură calculul valorii instantanee a debitului masic Q_m compensat cu T și P, parametrii măsurati de senzorii 133 și 134 corespunzător valoarii măsurate a lui Fo, (respectiv Fr) și generează un semnal electric de ieșire, proporțional cu respectiva valoarea măsurată a lui Q_m.

^plasarea părții mobile a senzorului 127 și implicit a stiftului 122 este foarte mică, corespunzătoare măsurării întregului interval Qm.min... Qm, max al debitmetrului de reacție.

în mod corespunzător, deplasarea tubului de reacție 105 este foarte mică și, în consecință, acest tip de debitmetru de reacție este considerat fara piese mobile.

Un ultim exemplu de realizare de debitmetru cu reacție fara pișe mobile, in configurație individuala, este cel cu masurarea directa a forței de ieșire, cu celula de sarcina si senzor tensorezistiv.

Acest tip de debitmetru cu reacție are aceeași configurație cu cea prezentata anterior in fig. 5a,b si același mod de funcționare, cu deosebirea ca reperul 127 este o celula de sarcina cu senzor tensorezistiv si nu unul cu masurarea forței prin echilibrarea electromagnetica a acesteia, in rest funcționarea fiind identica.

Se da in continuare un exemplu de realizare a debitmetrului cu reacție cu dependenta liniara funcționala ” tensiune lectrica de ieșire- debitul masurat ”.

Conform fig.6a,b,c fluidul de masurat intra in debitmetru prin racordul de intrare 135, trece apoi prin tubul de reacție 136, cu care este articulat prin axul 137 si apoi iese prin racordul de ieșire 138.

Debitul masic Q_m determina generarea unei forte de reacție Fr , care tinde sa rotească tubul de reacție 136 fata de axul 137, brațul forței Fr fiind Lr.

Pe carcasa 139 a debitmetrului,e racordurile 135 si 138 sunt fixate rigid si etanș.

Corespunzător variației forței de reacție la valoarea Fr , sub efectul acesteia, tubul de reacție 136 se rotește.

Axul 137, fiind rigid cu tubul de reactite 136, se rotește cu unghiul a, împreuna cu magnetul 140, care este rigidizat fata de axul 137 prin bucșa 141.

Magnetul 142 din interiorul carcasei 139 a debitmetrului determina, prin cuplaj magnetic, rotirea cu același unghi o a magnetului exterior 142, care este amplasat in exteriorul carcasei 139, fiind montat rigid fata de inelul interior al lagărului cu rulmenți 143.

Lagarul 143 este montat rigid pa carcasa 139.

Rotirea magnetului exterior 142 se oprește la unghiul a, deoarece acesta este unghiul de rasucure a arcului elicoidal 144, pentru care momentul elastic de rezistenta M_arc= CarcX a, dezvoltat de acesta echilibrează momentul de răsucire M= Fr x Lr , determinat de valoarea instantanee a forței de reacție Fr . Arcul elicoidal 144 este fixat cu un capat de suportul sau 145, si cu celalalt capat de tija sectorului circular 146, care la rândul sau este fixat rigid, prin lipire, pe magnetul exterior 142, rotindu-se astfel la rândul sau cu unghiul a.

Prin cuplaj mecanic (fricțiunea sau danturare) coroana sectorului circular 146 transmite mișcarea sa de rotire rolei 147, plicit axului 148, fata de care aceasta este fixat rigid.

Brațul rezistiv radial 149, este fixat rigid fata de rola 147, braț care este o tija din material electroizolant pe care este bobinată uniform o rezistenta electrica realizata din o sarma cu rezistivitate foarte mare care practic nu este influențată de variația temperaturii ambientale (ex. khantal manganina etc.).

Dat fiind raportul Dc/D_r > 10 dintre diametrul D_c, aferent coroanei sectorului circular 146, si diametrul D_r-, al rolei 147, cuplajul mecanic este configurat astfel ca la rotirea cu unghiul maxim a _max a tubului de reacție (corespunzător FR,_max, respectiv Qm,m_ax) sa ii corespunda unghiul βmax=180⁰ , de rotire a brațul rezistiv 149 fata de cama 150.

Cama 150 este amplasata rigid pe capacul carcasei 139 si are lipti pe întregul sau contur exterior un conductor electric 151.

Brațul rezistiv radial 149, este in permanent contact cu conductorul 151, punctul de contact fiind cel aferent lungimii R a razei camei, lungime corespunzătoare valorii unghiului de rotire β.

Implicit valoarea rezistentei electice Re^) a brațului rezistiv 149, corespunzătoare unghiului de rotatie β este detectata ca fiind cea dintre punctul sau central (notat cu A) si punctul B de contact cu conductorul electric 151, aferent razei R (β) corespunzătoare unghiului β.

Rezistenta electrica Re (β) dintre punctele A si C este detectata de blocul electronic 152, punctul C fiind un capat al conductorului electric 151, si echivalent electric punctului B.

După prelucrarea conform relației analitice, deja stocate in softul sau, blocul 152, emite semnalul electric de ieșire al debitmetrului.

Deoarece unghiul de rotire β al brațului rezistiv, respectiv al rolei conduse 147, este proporțional cu unghiul de rotire o al coroanei circulare 146, (care este proporțional cu unghiul de răsucire al arcului elicoidal 144, care la rândul sau este proporțional cu momentul de răsucire determinat de forța Fr), rezulta realatia de dependenta:

μ ¢/

Re= C x β¹'² = Ci xF_Ri'²

In consecința:

Fr=1/CixR_e ²

Pe de alta parte ecuația funcționala generala a debitmetrelor cu reacție are expresia:

Fr = (k x p-¹) x Qm²

Inlocuindu-se exprimarea specifica a lui Fr in relația funcționala generala a debitmetrelor cu reacție, rezulta:

1/Ci x Re² = (k x p-¹) x Q_m ² respectiv:

Ξ ⁼ (k x ρ·ι X Cl)^² X Qm

Prin alimentarea rezistentei electrice Re cu un curent constnt de o valoare foarte mica de aproximativ 1mA rezulta o tensiune electrica proporționala cu Re care este masurata in blocul electronic de către un traductor de tensiune electrica.

Rezulta ca dependenta dintre semnalul de ieșire din blocul 152, respectiv semnalul de ieșire al debitmetrului, care este proporțional cu Re , si debitul masurat Q_m este liniara.

Efectul liniarizarii este majorarea intervalului de măsurare a debitmetrului cu reacție, caracterizat de raportul T = Qm.max I Qm, min la valoarea T².

Conform invenției, un exemplu de realizare a debimetrului cu reacție tip by-pass este prezentat in fig.7, constând in amplasare in montaj by-pass a doua conducte, respectiv conducta principala 153 si conducta secundara 154. Pe conducta principala este amplasata o rezistenta fluidica, 155 (realizata prin diafragma, ajutaj, sau tub Venturi scurt). Prin conducta secundara 154 (cu diametru mic) se prelevează debitul q, de o valoare mica, din debitul total Q, cu valoare mare, debitul de intrare in conducta principala 153 (cu diametru mare).

Este necesara echilibrarea hidraulica a căderilor de presiune pe cele doua ramuri ale by-pass-ului (conducta principala, respective conducta secundara).

Prin stabilirea, anterior, a relației dintre debitele q si Q, aceasta configurație asigura, determinarea prin calcul si implicit masurarea debitului total Q, prin masurarea efectiva numai a debitului secundar q de către debitmetru cu reacție 156, amplasat pe conducta secundara 154.

Debitmetrul cu reacție 156 poate fi realizat in oricare din variantele constructive indicate anterior.

Conform invenției, in continuare se prezintă, metoda si un exemplu de debitmetru cu reacție fara piese in mișcare si masurarea extinsa a debitului, cu masurarea forței de împingere de ieșire, prin echilibrarea sa electromagnetica - fig.8.

Conform metodei, denumita „metoda extinsa de măsurare a debitului”, debitmetrul, denumit „debitmetru cu reacție extins”, asigură, prin configurația sa, corelația funcțională și implicit, constructivă, intre cele două debitmetre cu reacție care il compun.

în acest sens, debitmetrul extins constă dintr-o cuplare specifică a unui „debitmetru principal” cu un „debitmetru secundar”, având intervalele lor de debit cu valori corelate, conform prevederilor acestei metode.

Așa cum se arată în fig. 8, debitul măsurat Q intră în debitmetrul cu reacție extins prin conexiunea sa de intrare 157, constând din conexiunea de intrare 158 a deviatorului de jet 159, plasat la intrarea debitmetrului.

Diviatorul de jet 159, fiind acționat de solenoidul său 160, comută debitul fluidului intrat, fie la ieșirea 161, către „debitmetrul principal” (corespunzător poziției I a deviatorului), fie la ieșirea 162, către „debitmetrul secundar (corespunzător poziției II a deviatorului) și invers, conform comenzii primite de la blocul electronic 163.

Să considerăm că deviatorul 159 este comandat inițial în Poziția I și, în consecință, fluidul introdus este direcționat să •rgă numai prin „debitmetrul principal”.

„Debitmerul principal'' constă din tubul de admisie imobil 164, tubul de reacție 165 care generează forța de reacție și tubul de evacuare 166.

Tubul principal de reacție 165 este prevăzut cu arborele 167, care este perpendicular pe acesta și rigid fata de el, asigurând posibilitatea rotirii tubuluil65 fata de axa verticala arborelui.

Forța de reacție Frm, generată de tubul de reacție 165, acționează de-a lungul axei cotului sau, la o distanță Lm fata de axa arborelui.

Tubul principal de reacție 165 este prevăzut cu bosajul 168. în acest bosaj, la o distanță Lo fata de axa arborelui, este încorporat rigid stiftul 169. La capătul stiftului 169 este fixat rigid magnetul 170, care implicit este poziționat în interiorul unui mic tub închis 171.

Ansamblul format din stiftul 169 și magnetul 170 se pote deplasa fata de tubul închis 171, tub care este configurat ca arte a carcasei 172, a debitmetrului cu reacție extins.

în exteriorul tubului 171, este amplasat un magnet inelar 173, care se poate deplasa liber fata de acesta, gaura sa centrala având un diametru corespunzător mai mare decât diametrul exterior al tubului 171.

Magnetul 173 este fixat rigid de suportul său 174 care, la rândul său, este fixat constructiv de partea mobilă a senzorului de forță 175, transmitindu-i permanent forța de împingere Fo, primită prin cuplaj magnetic de la magnetul 170.

Valoarea forței de împingere Fo.de ieșire, din debitmetru, este proporțională cu forța de reacție Frm. Senzorul de forță 175 primește forța de împingere de ieșire Fo (cu valoarea Fq, corespunzătoare poziției I a deviatorului de jet 159) și conform principiului sau de, la orice tendință foarte mică de deplasare a părții sale mobile (corespunzătoare unei mici variații a forței Fq), asigură echilibrarea electromagnetică și măsurarea acesteia, în același timp.

în consecință, semnalul de ieșire electrică al senzorului de forță 175 este proporțional cu valoarea forței de împingere Fq și se aplică blocului electronic 163.

Magnetul inelar 173, suportul său 174, senzorul de forță 175 și blocul electronic 163 sunt poziționate corespunzător în cutia exterioară a debitmetrului cu reacție extins, care are propria carcasă 176, care este închisa de capacul 177 cu sistemul șurub - piulița 178, prin strânge garniturii 179.

Carcasa 176 nu este în contact cu fluidul măsurat fiind fixată rigid de carcasa 172 a debitmetrului, care, dimpotrivă, este permanent în contact cu fluidul masurat.

Senzorul de forță 175 este fixat rigid de carcasă 176, într-o poziție corespunzătoare fata de sistemul de preluare a forței de împingere, asigurând măsurarea riguroasă a acesteia.

Blocul electronic 163 calculează valoarea forței de reacție Frm, conform relației cunoscute dintre forțele Fq și Frm, și apoi valoarea corespunzătoare a debitului principal măsurat Qm, utilizând curba de calibrare Qm = Qm (Frm ), stocata anterior în memoria sa.

Debitul Qm este compensat cu presiunea P și temperatura T, parametrii masurati de senzorii 179 și 180.

Aceasta este prima dintre cele două funcții ale blocului 163, deoarece așa a fost prezentat anterior, acest bloc are două funcții simultane, corelate intre ele: calculul debitului instantaneu, respectiv comandarea poziției deviatorului 163.

In acest sens, blocul electronic 163 efectuează cea de a doua a sa funcțiune de comandare si comutare a poziției Maiorului 159, conform algoritmului de asigurare a funcționarii debitmetrului cu reacție extins, cu respectarea corelațiilor funcționale prezentate în tabelul 1 de mai jos:

Tabel 1

Valoarea debitului masurat Q	Starea deviatorului de jet
Qsmin____	_____QMmin	Poziția II
Qsmax____	____QMmax	Poziția 1
QMmin T	Comutare de la
(Numai pentru tendința crescătoare a debitului)	Poziția II la Poziția 1
Qsmax 1	Comutare de la
(Numai pentru tendința crescătoare a debitului)	Poziția 1 la Poziția II _

Continuitatea completă a măsurării debitului de-a lungul întregului interval de măsurare al debitmetrului cu reacție extins, se realizează prin asigurarea unei zone de suprapunere foarte mici AQ a intervalelor de măsurare a celor două debitmetre componente ale debitmetrului cu reacție extins („debitmetrul principal” și „debitmetrul secundar), așa cum este prezentată în diagrama de mai jos.

Zona de suprapunere AQ are o extensie foarte mică, respectiv:

△Q = Qs_max - QM_min = cx Q_Mmax unde: c = 0,01 ... 0,025

Urmând acest algoritm funcțional, blocul electronic 163 calculează, pe de o parte, valoarea instantanee a debitului Q măsurat și, pe de altă parte, conform acestei valori comanda poziția deviatorului 159.

Astfel se realizează măsurarea întregului interval de debit (Qsmin... QMmax), care este marcat cu o linie îngroșată în diagrama, aferent debitmetrului cu reacție extins.

Zona de suprapunere AQ a intervalelor celor două debitmetre componente, acoperă practic complet zona de inerție de comutare a deviatorului 159, realizandu-se atât continuitatea măsurării debitului pe întreagul interval al debitmetrului, inclusiv, de-a lungul zonei de suprapunere AQ, cat o valoare moderată a erorii de măsurare cu o valoare de până la 50% din valoarea maximă a erorii Emax, respectiv:

Ecomutmax (% Ο.Γ.) 0.5 X Emax (% o.r.) în acest sens, blocul 163 va menține deviatorul 159 pe poziția I, numai atunci când valorile debitului măsurat de „debitmetrul principal” se încadrează în intervalul QMmax... Qsmax.

Când valoarea debitului măsurat de „debitmetrul principal” scade și tinde să atingă valoarea Q_M = Q_Smax, blocul electronic 163 comandă comutarea deviatorului 159 din poziția sa inițială I în poziția II, iar acum fluidul introdus este dirijat să curgă numai prin „debitmetrul secundar”, măsurarea debitului fiind continuată doar de acesta.

„Debimetrul secundar” constă din tubul de admisie imobil 181, tubul de reacție 182 și tubul de evacuare 183. Tuburile de evacuare a fluidului 166 și 183 sunt reunite în mod constructiv într-un singura piesa ce constitue,

ΤΓ conexiunea de ieșire a debitmetrului cu reacție extins.

Tubul secundar de reacție 182 este prevăzut cu arborele vertical 183, care asigură mobilitatea potențială de rotire a tubului fata de axa arborelui.

Arborele 183 al tubului secundar de reacție 182 este poziționat funcțional în dreapta arborelui 167 al tubului principal de reacție 165, la o distanță La.

Forța de reacție Frs generată de tubul de reacție 182 acționează de-a lungul axei cotului acestuia, la distanța Ls de axa arborelui său.

Pe tubul secundar de reacție 182 este plasat bosajul 184. în acest bosaj este incorporat rigid stiftul 185, la distanța Li fata de axa arborelui.

Poziționarea relativă între tubul de reacție principal 165 și tubul de reacție secundar 182 se realizează în mod constructiv, astfel încât știftul 185 să fie în contact permanent cu tubul de reacție principal 165 și să-l împingă cu forța pe toată durata cât deviatorul 159 este în poziția II, iar măsurarea debitului este realizată de „debitmetrul secundar”.

în acest fel, sub efectul acestei forțe, stiftul 169 aferent tubului principal de reacție va apăsa cu o forță, avand valoarea amplificată Fq, conform prevderilor celor precizate anterior.

Forța de împingere Ftf, este proporțională cu forța Fs și implicit cu debitul măsurat Qs.

Similară cu situația anterioara, în care deviatorul 159 se afla în Poziția I, forța de împingere Fq, este măsurată de senzorul 175, valoarea ei fiind proporțională cu cea a forța de reacție Fs, implicit cu debitul măsurat Qs.

Funcțional, conform celor precizate anterior, este necesar să se asigure cerința F0_max = Ff_max.

Semnalul de ieșire al senzorului 175 se aplică blocului 163 care, pe de o parte, calculează valoarea debitului instantaneu Qs (compensat cu P și T) și, pe de altă parte, comandă poziția deviatorului 159, în conformitate cu algoritmul prezentat în tabelul 1 , respectiv:

- dacă: Q_s Qs < QM_min ^devi^{atorul este} ținut Ρθ aceeași poziție II, iar măsurarea debitului este asigurata de „debitmetrul secundar”

- dacă Qs crește și tinde să atingă valoarea Qs = QMmin, deviatorul este comutat din poziția II in poziția I și, astfel, măsurarea debitului este continuată de „debitmetrul principal’’.

Este necesar să menționăm că, deoarece zona de suprapunere a intervalelor celor două debitmetre („principal și „secundar”) este foarte mică, de AQ = Q_Smax- QM_min=(0,01.........0,025) x Q_Mmax, comutarea deviatorului nu deranjează practic măsurarea debitului.

Un alt exemplu de realizare a debitmetrului cu reacție extins, este cel cu măsurarea diferențială a forței de ieșire de împingere, prezentat în fig.9.

Configurația acestui tip de debitmetre este în mare măsură similară cu cea a debitmetrului cu reacție extins cu masurarea forței de ieșire de împingere, prin echilibrarea sa electromagnetică.

Diferența esențială, fata de exemplul anterior, constă în metoda de măsurare a forței de ieșire, de împingere si implicit in sistemul de preluare a aceastei forțe.

De asemenea, menționăm că atat principiul metodei de măsurare in cauză, cat si configurația specifică corespunzătoare a sistemului de preluare a acestei forțe, respectiv ecuația funcțională aferentă, au fost deja indicate anterior la prezentarea „debitmetrul cu reacție cu masurarea forței de reacție, prin masurarea diferențiala a presiunii de apasare pe care o produce”.

în consecință, numai aspectele specifice funcționării ansamblului acestui tip de debitmetru cu reacție extins sunt prezentate mai jos.

Conform fig. 9, fluidul intrat prin racordul 186, aferent deviatorului 187, conform comenzii solenoidului său 188, este comutat de către către deviator, fie către ieșirea sa 189, spre „debitmetrul principal” (corespunzător poziției I a deviatorului), fie către ieșirea sa 190 către „debitmetrul secundar” (corespunzător poziției II a deviatorului) și invers, in funcție de comenda primita de la blocul electronic 191.

Să considerăm că deviatorul 187 este comandat inițial în poziția I și, în consecință, fluidul este direcțional să curgă numai prin „debitmetrul principal”.

'’onform algoritmului funcțional general, indicat in exemplul de realizare anterior, funcționarea acestui tip de debitmetru cu reacție extins, respectiv a, „debitmetrului principal” pentru aceasta situație (corespunzător poziției I a deviatorului 187) este similară cu cea a tipului de debitmetru prezentat anterior.

O prima diferență esențială constă în modul de preluare a forței Fq de la stiftul 192.

Acum știftul apasă pe o față a membranei de separare 193 cu forța Fq , determinând o presiune de apasare po pe fața sa opusă.

Presiunea po, la care se adaugă permanent presiunea statică pf a fluidului măsurat, este preluată de lichidul de transmisie, care umple complet conexiunea 194, iar suma lor este aplicată la intrarea de înaltă presiune a senzorului de Δρ, 195.

Influența presiunii statice pt a fluidului măsurat este anulată permanent prin aplicarea acesteia, la intrarea de presiune scăzută a senzorului Δρ, 195 prin conexiunea 196.

stfel, senzorul 195 asigură măsurarea diferențială a presiunii de împingere po, respectiv compensarea acesteia cu temperatura și presiuinea fluidului măsurat, senzorul fiind prevăzut cu această funcție suplimentară.

Semnalul de ieșire al senzorului 195, care redă valoarea presiunii de apasare po, se aplică blocului electronic 191. Blocul electronic 191, pornind de la calculul valorii forței de apasare Fo, corespunzătoare forței de reacție Frm (care a determinat apariția presiunii po) asigură calculul valorii instantanee a debitului măsurat Qm, utilizând curba de calibrare Qm = Qm (Frm ), stocata anterior în memoria sa.

Conform algoritmului de funcționare a debitmetrelor cu reacție extinse, DRE, prezentat în tabelul 1, blocul 191 va menține deviatorul 187 pe poziția I, numai atunci când valorile debitului Qm, măsurate cu „debitmetrul principal”, se încadrează în intervalul (Q_Mmax ... Qs_max)·

Când valoarea debitului măsurată de „debitmetrul principal” scade și tinde să atingă valoarea Q_M = Qs_max > blocul electronic 191 comandă comutarea deviatorului 187 de la poziția sa inițială I la poziția II și acum fluidul intrat este dirijat să curgă doar prin „debitmetrul secundar, măsurarea debitului fiind continuată doar de acesta.

După cum s-a prezentat anterior, arborele 196 al tubului secundar de reacție 197 este poziționat funcțional în dreapta arborelui 198 al tubului principal de reacție 199, la o distanță La.

RO 135767 Α2

Pe tubul secundar de reacție 197 este fixat pe bosaju1200 știftul 201, la o distanță Li fata de axa arborelui de rotire 195.

Poziționarea relativă între tubul de reacție principal 202 și tubul de reacție secundar 197 este realizată în mod constructiv, astfel încât știftul 201 să fie în contact permanent cu tubul de reacție principal 202 și să-l împingă cu forța Fs pe toată perioada cât deviatorul 187 este în poziția II, iar măsurarea debitului este asigurată de debitmetrul secundar, în acest fel, sub efectul acestei forțe Fs, știftul 201 al tubului principal de reacție 202 va apăsa membrana de separare 193 cu o forță având valoarea amplificată F”, conform celor prezentate anterior.

Senzorul 195 de Δρ si blocul electronic 191 sunt amplasate in interiorul unei cutii 203, închisa etanș cu capacul 204, nefiind in contact cu fluidul de masurat si fiind taxata rigid pe carcasa 199, care este in permanent contact cu fluidul de masurat.

în continuare preluarea și măsurarea acestei forțe de împingere F, sunt realizate identic de către senzorul Δρ, 195.De asemenea calculul de către blocul electronic 191 a valorii debitului măsurat este realizat identic ca in situația prezentata mai sus, corespunzător poziției I a deviatorului 187.

Conform celor prezentate anterior, este necesar să se asigure cerința F0_max = Fo_max.

Urmărind același algoritm funcțional, casi tipul de debitmetru cu reacție extins prezentat anterior, in funcție de valoarea debitului măsurat Qs, blocul electronic 191 comandă poziția deviatorului 187, după cum urmează:

- pentru Qs_min Qs < QM_min > deviatorul este menținut in poziția II, si măsurarea debitului este continuată de „debitmetrul secundar”

- dacă Qs crește și tinde să atingă valoarea Q_s = QM_min> deviatorul 187 comuta de la poziția II la poziția I și, astfel măsurarea debitului este continuată de „debitmetrul principal”.

Ca o remarcă generală, trebuie menționat faptul că, deoarece zona de suprapunere a intervalelor de măsurare a debitului ale celor două debitmetre („principal” și „secundar”) este foarte mică, respectiv de LQ = Q_Smax - Qn_min = (0,01... 0,025) x Qv_max, comutarea deviatorului ne deranjând practic măsurarea debitului.

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

-flexibilitatea, deosebita ofertria de metoda de măsurare a debitului prin masurarea forței de reacție, sau a efectelor sale,de a asigura configurarea unei largi diversități de tipuri de debitmetre cu reacție fara piese in mișcare, destinate conductelor închise, prin soluții cu: nelinearitatea dependentei dintre marimea de ieșire si debit, liniarizarea acesteia, respectiv cuplarea in by pass a unui asemenea debitmetru cu o rezistenta tluidica, extensia domeniului de măsurare a debitului, prin cuplarea a asemenea debitmetre, corelate sa funcționeze succesiv in funcție de valoarea debitului masurat.

-masuraarea directa a debitului masic

-universalitatea utilizării pentru masurarea atat a debitelor de lichide , cat si de gaze sau abur ₂₁

-simplitatea configurației, si implicita a execuției, traseului de curgere a fluidului prin debitmetru

-lipsa uzurii intre piesele in contact, fara mișcare (tub fix de intrare - tub de reacție)

- nu necesita un consum energetic din exterior pentru asigurarea funcționarii sistemului de reacție pentru masurarea a debitului (format din tubul de intrare fix si tubul de reacție)

- obținerea unor valori ridicate ale raportului Q_m,max/Qm,min, corelate optim cu intervalul valorilor erorilor de măsurare a debitului maxim permise

-robustețe la acțiunea bulelor de gaz conținute in fluidele multi fazice

-eventualele particule solide in suspensie in fluidele de masurat nu afecteaza masurarea debitului

-asigura permanenta auto- curatare a zonelor curbe, ale traseului de curgere a fluidelor, prin realizarea unor valori decvate ale vitezei de curgere a fluidului prin debitmetru

-cheltuieli reduse privind: costul debitmetrelor, instalarea lor si mentenanta aferenta

Claims (10)

1. 22 &l

   Revendicări

   1. Debitmetru cu reacție fara piese mobile, format in configurație individuala, dintr-un element primar constituit din asocierea dintre un bloc de referință BR, realizat sub forma unui tub fix orizontal de acces, si un bloc sensibil BS realizat ca un tub cvasiimobil curbat numit element de reacție imobil, si respectiv un element sensibil ES, in care masurarea debitului se bazeaza fie pe masurarea momentului forței Fr , fie pe masurarea diferențiala a Fr, , caracterizat prin aceea ca debitmetrul in configurația individuala se bazeaza si pe masurarea directa a forței Fr, in doua soluții funcționale distincte respectiv, prin echilibrarea electromagnetica a Fr, sau cu o celula de sarcina cu senzor tip tensorezistiv, debitmetrul in configurație individuala permițând si liniarizarea relației de dependenta „ a forței de reacție Fr - debit masurat, debitmetrul in configurație de tip by-pass, se obține prin amplasarea unui debitmetru cu reacție fara piese in mișcare pe o conducta secundara, in paralel cu o conducta principala prevăzută cu o rezistenta fluidica, r debitmetrul in configurație extinsa este realizat sub forma unei conexiuni si corelări funcționale speciale, între două debitmetre de reacție neliniare, care au cele două intervale de măsurare a debitului astfel corelate încât, valorile unuia sunt în continuarea celuilalt, cu o suprapunere foarte mică între ele.
2. 2. Debitmetru cu reacție fara piese mobile conform revendicării 1, caracterizat prin aceea ca in configurația individuala bazata pe masurarea fortie de reacție prin echilibrare electromagnetică, fluidul de măsurare intră în debitmetru printr-o conexiune de intrare (102), terminându-se cu un ajutaj (103) care intră într-un ajutaj (104) al unui tub de reacție (105), fluidul curgând printr-un tub de reacție (105) și respectiv un ajutaj de ieșire convergent (106), apoi este preluat de un ajutaj (107) al unei conexiuni de ieșire (108), iar tubul de reacție este prevăzut cu un arbore (110), perpendicular pe acesta și rigid cu acesta, iar tubul de reacție (105) este prevăzut cu un bosaj exterior (121) in care la o distanță L0 de axul arborelui, este încorporat rigid un stift (122) si fixat rigid un magnet (123) plasat în interiorul unui mic tub închis (124) astfel ca subansamblul format din stiftul (122) și magnetul (123) se poate mișca liber în raport cu un tub închis 124) sudat la carcasa (109), iar in exteriorul tubului (124), în jurul său, este plasat un magnet inelar (125) cu o deplasare liberă în raport cu tubul (124), astfel ca datorită cuplării magnetice dintre magneții (124) și (125), orice variație de valoare a forței F0, urmată de tendința mișcării stiftului (121), respectiv a magnetului interior (123), determină tendința de mișcare a magnetului exterior (125) iar magnetul (125) este fixat rigid de un suport (126) fixat constructiv de partea mobilă a unui senzor de forță (127) și caruia îi transmite permanent forța de împingere, primită de magnetul (125) respectiv de magnetul interior (123), cu valoarea instantanee F0 si astfel ca senzorul de forță (127), care primește forța de împingere F0, la orice tendință foarte mică de deplasare a părții sale mobile, corespunzătoare oricărei mici variații a forței F0, asigură echilibrarea sa electromagnetică, si în același timp măsurarea acestei forte, iar semnalul electric de ieșire al senzorului (127), fiind proporțional cu valoarea forței măsurate F0, este aplicat unui bloc de calcul electronic (128) care calculează valoarea corespunzătoare a forței de reacție FR, în conformitate cu relația analitică cunoscută dintre forțele FR și F0, si pe această bază, blocul (128), unde a fost memorata anterior curba de calibrare Qm = Qm (FR), asigură calculul valorii instantanee a debitului masic Qm compensat cu T și P, parametrii măsurati de niște senzori (133) și (134) corespunzător valoarii măsurate a lui F0, respectiv FR și generează un semnal electric de ieșire, proporțional cu respectiva valoarea măsurată a lui Qm,
3. 3. Debitmetru cu reacție fara piese mobile conform revendicării 1, caracterizat prin aceea ca in configurația cu masurarea directa a forței de reacție in varianta cu celula de sarcina cu senzor de tip termorezistiv, structura si funcționarea sunt similare cu configurația conform revendicării 2, dar reperul (127) este o celula de sarcina cu senzor tensorezistiv si nu unul cu masurarea forței prin echilibrarea electromagnetica a acesteia.
4. 4. Debitmetru cu reacție fara piese mobile conform revendicării 1 caracterizat prin aceea ca in configurația cu dependenta liniara intre marimea de ieșire si debitul masurat, fluidul de masurat intra in debitmetru printr-un racord de intrare (135), trece apoi printr-un tub de reacție (136), cu care este articulat printr-un ax (137) si apoi iese printr-un racord de ieșire (138), debitul masic Q_m determina generarea unei forte de reacție Fr , care tinde sa rotească tubul de eactie (136) fata de axul (137), si corespunzător variației forței de reacție la valoarea Fr , sub efectul acesteia, tubul de reacție (136) se rotește iar axul (137), fiind rigid cu tubul de reacție (136), se rotește cu unghiul a, împreuna cu un magnet (140), care este rigidizat fata de axul (137), iar un magnet (142) din interiorul unei carcase (139) a debitmetrului determina, prin cuplaj magnetic, rotirea cu același unghi a a magnetului exterior (142), unghiul a fiind unghiul de răsucire a unui arc elicoidal (144), fixat cu un capat de un suport al sau (145), si cu celalalt capat de o tija a unui sector circular (146), care la rândul sau este fixat rigid, prin lipire, pe magnetul exterior (142), rotindu-se astfel la rândul sau cu unghiul a, iar prin cuplaj mecanic coroana sectorului circular (146) transmite mișcarea sa de rotire unei role (147), implicit unui ax (148), fata de care aceasta este fixat rigid, iar un braț rezistiv radial (149), este fixat rigid fata de rola (147), braț care este o tija din material electroizolant pe care este bobinată uniform o rezistenta electrica realizata din o sarma cu rezistivitate foarte mare, iar o cama (150) este amplasata rigid pe capacul carcasei (139) si are lipit pe întregul sau contur exterior un conductor electric (151), astfel incat deoarece brațul rezistiv radial (149), este in oermanent contact cu conductorul (151), punctul de contact fiind cel aferent lungimii R a razei camei corespunzătoare valorii unghiului de rotire β, implicit valoarea rezistentei electice Re(£) a brațului rezistiv (149), fiind detectata ca fcea dintre punctul sau central A si punctul B de contact cu conductorul electric (151), aferent razei R (β) corespunzătoare unghiului β, iar rezistenta electrica Re (β) dintre punctele A si C este detectata de un bloc electronic (152), care după prelucrarea conform relației analitice, deja stocate in softul sau, blocul (152), emite semnalul electric de ieșire al debitmetrului.
5. 5. Debitmetru cu reacție fara piese mobile conform revendicării 1 caracterizat prin aceea ca in configurația de tip bypass se amplaseaza in montaj by-pass doua conducte, respectiv o conducta principala (153) si o conducta secundara (154) astfel ca pe conducta principala este amplasata o rezistenta fluidica (155) realizata prin diafragma , ajutaj, sau tub Venturi scurt, iar pe conducta secundara (154) ,cu diametru mic, se amplaseaza un debimetru cu reacție (156) prin care prelevează si masoara debitul q, de o valoare mica, din debitul total Q, de intrare in conducta principala (153) cu diametru mare, debitmetrul cu reacție (156) putând fi realizat in oricare din configurațiile individuale anterior revendicate.

   24 ¹ /
6. 6. Debitmetru cu reacție tara piese mobile conform revendicării 1 caracterizat prin aceea ca in configurație cu structura extinsa, cu masurarea tortei de împingere de ieșire prin echilibrare electromagnetica , debitul măsurat Q intră printr-o conexiune de intrare (157), constând dintr-o conexiune de intrare (158) a unui deviator de jet (159), plasat la intrarea debitmetrului, deviatorul de jet (159), fiind acționat de un solenoid (160), comută debitul fluidului intrat, fie la o ieșire (161), către „debitmetrul principal” corespunzător poziției I a deviatorului, fie la o ieșire (162), către „debitmetrul secundar .corespunzător poziției II a deviatorului și invers, conform comenzii primite de la un bloc electronic (163) astfel incat daca deviatorul (159) este comandat inițial în Poziția I și, în consecință, fluidul curge numai prin „debitmetrul principal”, care consta dintr-un tub de admisie imobil (164), un tub de reacție (165) care generează forța de reacție și un tub de evacuare (166), tubul principal de reacție (165) fiind prevăzut cu un arbore (167) perpendicular pe acesta și rigid fata de el, asigurând posibilitatea rotirii tubului (165) fata de axa verticala a arborelui, iar forța de reacție Frm, generată de tubul de reacție (165), acționează la o distanță Lm fata de axa arborelui, iar ubul principal de reacție (165) ste prevăzut cu un bosaj (168) in care la o distanță Lo fata de axa arborelui, este încorporat rigid un stift (169) la a capătul caruia este fixat rigid un magnet (170) poziționat în interiorul unui mic tub închis (171), ansamblul format din stiftul (169) și magnetul (170) putandu-se deplasa fata de tubul închis (171), iar in exteriorul tubului (171), este amplasat un magnet inelar (173), care se poate deplasa liber fata de acesta, fixat rigid de un suport al său (174) care, la rândul său, este fixat constructiv de partea mobilă a unui senzor de forță (175), transmitindu-i permanent forța de împingere Fo, de ieșire primită prin cuplaj magnetic de la magnetul (170) si proporțională cu forța de reacție Frm iar senzorul de forță (175) primește forța de împingere de ieșire Fo cu valoarea Ff corespunzătoare poziției I a deviatorului de jet (159) asigurandu-se echilibrarea electromagnetică și măsurarea acesteia, in consecință, semnalul de ieșire electrică al senzorului de forță (175) este proporțional cu valoarea forței de împingere F^ și se aplică unui bloc electronic (163) care calculează valoarea forței de reacție Frm, conform relației cunoscute dintre forțele F^ și Frm, și apoi valoarea corespunzătoare a debitului principal măsurat Qm, utilizând curba de calibrare Qm = Qm (Frm ), stocata anterior în nemoria sa.
7. 7. Debitmetru cu reacție fara piese mobile conform revendicării 1 caracterizat prin aceea ca in configurația cu structura extinsa, cu masurarea diferențiala a forței de împingere, fluidul intrat printr-un racord (186), aferent unui deviator de jet (187), conform comenzii unui solenoid al său (188), este comutat de către către deviator, fie către o ieșire a sa (189), spre „debitmetrul principal corespunzător poziției I a deviatorului, fie către o alta ieșire a sa (190) către „debitmetrul secundar” corespunzător poziției II a deviatorului și invers, in funcție de comanda primita de la un blocul electronic (191) astfel daca deviatorul (187) este comandat inițial în poziția I și fluidul este direcțional să curgă numai prin „debitmetrul principal”, un știft (192) apasă pe o față a unei membrane de separare (193) cu forța F^ , determinând o presiune de apasare po pe fața sa opusă, presiunea po, la care se adaugă permanent presiunea statică pt a fluidului măsurat, este preluată de lichidul de transmisie, care umple complet o conexiune (194), iar suma lor este aplicată la intrarea de înaltă presiune a unui senzor de Δρ, (195), influența presiunii statice pt a fluidului măsurat fiind anulată permanent prin aplicarea acesteia, la intrarea de presiune scăzută a senzorului Δρ, (195) printr-o conexiune (196), astfel ca senzorul (195) asigură măsurarea diferențială a presiunii de împingere po, respectiv compensarea acesteia cu temperatura și presiuinea fluidului măsurat, iar semnalul de ieșire al senzorului (195), care redă valoarea presiunii de apasare po, se aplicăunui bloc electronic (191) care avand ca punct de start calculul valorii forței de apasare Fo, corespunzătoare forței de reacție Frm care a determinat apariția presiunii po asigură calculul valorii instantanee a debitului măsurat Qm, utilizând curba de calibrare Qm = Qm (Frm ), stocata anterior în memoria sa, sub aspect constructiv poziționarea relativă între tubul de reacție principal (202) și tubul de reacție secundar (197) fiind realizată astfel încât știftul (201) să fie în contact permanent cu tubul de reacție principal (202) și să-l împingă cu forța Fs pe toată perioada cât deviatorul (187) este în poziția II, iar măsurarea debitului este asigurată de debitmetrul secundar, in acest fel, sub efectul acestei forțe Fs, stiftul (201) al tubului principal de reacție (202) va apăsa membrana de separare (193) cu o forță având valoarea amplificată F, senzorul (195) de Δρ si blocul electronic (191) fiind amplasate in interiorul unei cutii (203), închisa etanș cu un capac (204), iar preluarea și măsurarea acestei forțe de ipingere F^, sunt realizate identic de către senzorul Δρ, (195) inclusiv calculul de către blocul electronic (191) a valorii debitului măsurat realizat identic ca in situația corespunzătoare poziției I a deviatorului (187), principul de măsurare impunând necesitatea asigurării cerinței pQ_max = P^lQ_max> iar in funcție de valoarea debitului măsurat Qs, blocul electronic (191) comandă poziția deviatorului (187).
8. 8. Metoda de măsurare a debitului, in baza debitmetrului cu reacție fara piese mobile, de la revendicarea 1, caracterizată prin aceea ca presupune parcurgerea următorilor pași:

   Pas 1,- stabilirea din considerente tehnice ce tin natura fluidului masurat, marimea debitului si dipsonibilitate.a tipului de configurație de debitmetru specifica utilizata :individuala, in by-pass si respectiv extinsa, Pas2. - introducerea fluidului al cărui debit Q = Axv se masoară printr-un tub vertical fix necesar pentru asigurarea unei mărimi de referință, prin realizarea unei valori constante a ariei de curgere A și obținerea și identificarea ca mărime variabilă de măsurat a vitezei v a fuidului;

   Pas 3 - preluarea vitezei fluidului ι/ca mărime variabilă și transformarea sa într-o forță de reacție exercitată asupra unui tub orizontal cvasi mobil îndoit la 90° , numit element de reacție;

   Pas 4 - sesizarea, ca parametrii intermediari de calcul al debitului, proporționali cu debitul: A. in configurația individuala cu dependenta nelineara a mărimii de ieșire -debit masurat - momentul forței de reacție, fie - presiunea diferențiale exercitata de forța de reacție fie - forța de reacție;

   B. in configurație individuala cu dependenta liniara a mărimii de ieșire- debit masurat;

   -forța de reacție urmata de tensiunea electrica generata la ieșirea unei came de transformare neliniara;;

   C. in configurație by-pass

   -raportul intre debitul masic secundar masurat pe o conducta secundara de către debimetruL fara piese mobile si debitul masic principal pe o conducta secundara restricționată de o rezistenta fluidica;

   D. in configurație extinsa

   - valoarea de comutare, prin intermediul unui deviator de jet, intre valorile de debit măsurabile de către doua debitmetre, astfel corelate incat unul se afla practic in continuarea celuilalt, funcție de care intervine parametrul intemediar de calcul specific debitmetrului aflat in funcțiune;

   Pas 5 - preluarea mărimii intermediare după caz, printr-un senzor de moment, senzor de prsiune diferențiala sau respectiv un senzor de fort;

   Pas 6 - prelucrarea electronică a parametrilor în vederea redării valorii efective a debitului măsurat.

   Metoda de măsurare a debitului, in baza debitmetrului cu reacție fara piese mobile, conform revendicării 8 , caracterizata prin aceea ca in vederea executării procedurii de la PAS 4 B, unui debitmetru cu reacție fara piese mobile bazat pe msurarea forței de reacție bazat pe relația nelineara de dependenta a forței de reacție Fr de debitul masurat Q_m, i se aplica o soluție de liniarizare realizata prin intermediul unei came de transformare neliniara a forței Fr in marimea de ieșire Xi = Fr^1/2 , astfel incat dependenta dintre marimea de ieșire Xi si debitul masurat Qmse liniarizeaza conform relației: Xi =(ki x p-¹) xQm
9. 10. Metoda de măsurare a debitului, in baza debitmetrului cu reacție fara piese mobile, conform revendicării 8 , caracterizata prin aceea ca in vederea executării procedurii de la PAS 4 C, se amplaseaza un debitmetru cu reacție fara piese in mișcare pe o conducta secundara, in paralel cu o conducta principala prevăzută cu o rezistenta fluidica, conducta secundara avand un diametru semnificativ mai mic fata de cel al conductei principale astfel incat prin stabilirea anterioara a relației dintre debitele de fluid trecute prin cele doua conducte, configurația asigura, prin masurarea efectiva a unui mic debit secundar de către debitmetrul cu reacție aferent, determinarea prin calcul al debitului total masurat.
10. 11. Metoda de măsurare a debitului, in baza debitmetrului cu reacție fara piese mobile, conform revendicării 8, caracterizata prin aceea ca in vederea executării procedurii de la PAS 4 D, se realizează o configurare sub forma unei conexiuni si corelări funcționale speciale, între două debitmetre de reacție neliniare, care au cele două intervale de măsurare a debitului astfel corelate încât, valorile unuia sunt în continuarea celuilalt, cu o suprapunere foarte mică între ele, iar conform algoritmului stocat, un bloc electronic al debitmetrului comanda comutarea, cu un deviator de jet, a curgerii fluidului prin debitmetrul principal, aferent ramurii cu diametrul mare sau prin diametrul secundar aferent ramurii cu diametrul mic, realizandu-se astfel o extindere importantă a intervalului total de măsurare al debitului.