SE452658B - Vetskenivasystem - Google Patents

Description

452 658 2 I en avkännare 13 finns vatten 14 som fyller ett kapillär- rör 15. Vatten 11 överförs från tanken 10 av ett kapillärrör 16 till en differentialtryckenhet (DPU) 17. Kapillärröret 15 är anslutet mellan avkännaren 13 och differentialtryckenheten l7. Ett kapillärrör 18 förbinder förbinder tanken 10 med av- kännaren 13.

En indikator 19 är inkopplad till differentialtrycken- heten 17 och har till uppgift att ange skillnaden mellan tryc- ken inuti kapillärrören 15 och 16. Differentialtryckenheten 17 och indikatorn 19 är helt konventionella. Om så önskas kan utgångssignalen från differentialtryckenheten 17 utnytt- jas för processreglering eller på annat sätt i stället för indikering.

Det i fig 2 visade systemet enligt uppfinningen kan vara identiskt med systemet enligt fig 1 utom då det gäller avkän- naren 13 och kapillärrören 15 och 18. I stället för avkänna- ren 13 finns avkännaren 20 i fig 2, och kapillärrören 21 och 22 har fått ersätta kapillärrören 15 och 18.

I manteln 23 är en bälg 24 med liten fjäderkonstant an- bragt, varvid en ringformig läpp 25 på nämnda bälg är vätske- itätt fastsvetsad vid en platta 26.

Det bör observeras att innerdiametern hos kapillärröret 21 är mindre än innerdiametern hos läppen 25. Detta innebär att när vattnet i kapillärröret 21 expanderar till följd av en ökning i omgivningstemperaturen och sin egen temperatur komer bälgen 24 att utvidga sig. Bälgens 24 utvidgning med- för emellertid inte att dess övre ände rör sig vertikalt i samma omfattning som vatten i kapillärröret har rört sig vertikalt nära sin övre ände.

En skruvfjäder 27 med en förutbestämd fjäderkraftkon- stant motverkar elastiskt en uppåtriktad rörelse hos bälgens 24 övre ände. Fjäderkraftkonstanten är särskilt vald på så sätt att den effektivt kompenserar för ändringen i den spe- cifika vikten hos vattnet i kapillärröret 21, såsom kommer att förklaras nedan.

Kurvorna SG och E i fig 3 avser den specifika vikten resp volymexpansionen hos vatten. Expansionen i procent de- finieras som 452 ess E = 100 šl-G- - 1) (1) I fig 4 är kurvan SG densamma som i fig 3 men med något förändrad skala.

I fig l pålägger referensvattenpelaren l hydrostatiskt tryck på differentialtryckenheten 17. Om omgivningens tem- peratur ökar kommer pelarens densitet att minskas. Ändringen i hydrostatiskt tryck medför att indikatorn 19 ger indike- ringen "högt".

Om b =O (2) i fig l blir SG (specifika vikten) = 0,85 (3) Nollförskjutningen Zd uppgår därvid till +l5%.

Differentialtryckenheten 17' och indikatorn 19' i fig 2 kan vara av typen som är beskriven i en av de ovannämnda pa- tentskrifterna eller av typen Model 351 som tillverkas av ITT Barton i USA.

Fjädern 27 är en kalibrerad fjäder på avkänningsbälgen 24. Fjädern 27 matar ett "returtryck" till differentialtryck- enehten l7'. Efter hand som vattnet i kapillärröret 21 expan- derar till följd av en ökning i temperaturen kommer bälgen att förlängas uppåt mot verkan av fjädern och således att alstra en "negativ" nollförskjutning vid differentialtryck- enheten l7'.

Nollförskjutningen i fig l och 2 kan beräknas pâ föl- jande sätt: a) Vid 2l°C blir referenspelarens hydrostatiska tryck Po = (a + b) SGD (4) vattenpelare i tum räknat; b) via 215°c Pt - Po (SGt) (5) Pt (a + b) (sec) (set) (6) c) Nollförskjutningen Z (%) vid differentialtryck- enheten är (Po - Pt) 100 Z= -Tav-a <7) I Il N ll [(a + b) SGO] (l - SGt) x 100 x l/a (8) 452 658 4 Om L utgör ändringen i bälglängd (förhållandet mellan ändringen i vattenvolym dV och den effektiva arean A hos bälgen 24) gäller att Q: V L="A_ (9) _ _§_ av _ v 100 (10) _ VE L " 1ooA (ll) Bestämning av fjäderkonstanten K hos fjädern 27 i kraft (pund) per slag (tum) sker enligt följande: K = %§ (12) P = m» (27,74 är en vattenpelare vid 2l°C för en psi-omvandling.) _ aZA K ' 2v74L eller [Ko] [A21 ua + b) sen] u - Sat] K = (14) 1 där exempelvis _ Ko = Éeåå (15) A .

Värdet på K kan i ett av många bestämda fall fastställas t ex enligt följande: Il 80" överbryggning 15" undertryckning 15 kubiktum i systemet 21e°c a) Grundsystemet (ingen fjäder) rf'<{U'$U IIII Z (ur ekvationen 8% Z = [(95) lgo (1 - o,as) X 100 (16) b) C) a) b) 452 ess 5 Z = +l7,8 %. Detta utgör nollförskjutningen för ett okompenserat system. (17) Komgenserat system (se ekvationen (l4)): K z 2,03 [(95 1] (1 -' 0,85) 15 (0,l76) K = 10,96 pund/tum Kontroll av b): (l) dV = l5 (0,l76) = 2,64 kubiktum H20 (2) L = 0,352" bälgförlängning (fjäderhoptryckning) (3) Kraft för hoptryckning av fjädern = 3,86 pund (4) Tryck i avkänningsbälg = 0,515 psi eller 14,27 tum H20 (5) Z'= nollförskjutning hos instrumentet till följd av tryck i avkännarbälg = 14,27 = - l7,8%. Detta värde tar ut (17). 80 Kommentarer: Ventiler som arbetar på grundval av specifika vikten hos vatten är baserade på "mättade" betingelser.

Hydrostatiskt tryck från bälgutdragningen har ute- lämnats.

Expansion hos rörinnerdiameter har utelämnats.

Verkan av moduländring på metaller har utelämnats.

Fjädrar kan göras olinjära för "full kompensering".

Konstruktionen kan kontrolleras i en upprättstående enhet. l) Kall enhet: injicera vattenvolym lika med dV. 2) Het enhet: tillför värme medelst upphettnings- element eller mantel.

Systemet enligt fig 5 kan vara identiskt med systemet enligt fig 2 bortsett från att huvudpartiet av den vertikala delen hos kapillärröret 21' har en ganska stor innerdiameter i jämförelse med innerdiametern hos alla andra kapillärrör- delar, vidare att sträckan C är ganska lång och att en av- kännare 28 är inkopplad från tanken 29 till en differential- tryckenhet 30 med kapillärrör 31 och 32. Avkännaren 28 kan vara identisk med avkännaren 33 eller med avkännaren 20, om 452 658 6 så önskas, med exempelvis fjädern 27' eller fjädern 27.

Indikatorn 34 kan vara identisk med indikatorn 19' om så önskas.

Den stora diametern hos kapillärpartiet hos kapillär- röret 2l' medför att rörets ändringstakt vid vattenexpan- sion blir stor i förhållande till rörets ändringstakt i kapillärpartierna med liten diameter längs sträckan C.

Det vertikala partiet "suger" således ut de små kapillär- rören och visar det korrekta trycket med god noggrannhet.

I fig 5 balanserar fjädern hos avkännaren 28 ut ett eventuellt fel som beror på gemensam temperatur i de med i differentialtryckenheten 30 förbundna kapillärrören. I Förstoringen i bälgen minskar mängden vatten som går åt för att bringa bälgen att expandera och vice versa.

Proppen kan i varje enskilt fall avlägsnas så att man kan koma åt innanmätet.

Fjäderhoptryckningen vid en begynnelsepunkt kan in- regleras medelst det gängförsedda organet.

Det bör observeras att en kolv med en tätning i form av en 0-ring kan få ersätta vilken som helst av de här be- skrivna bälgarna.

Uttrycket “expansions-/sammandragningsorgan" eller något annat uttryck kan innebära en bälg, en kolv eller_ något annat ekvivalent organ. I ' 'Varje skruvfjäder som beskrivits häri kan utgöra en godtycklig typ av fjäder, inklusive en bladfjäder, men är inte begränsad till en bladfjäder.

En avkännare som innehåller en fjäder kan vid högtrycks- inloppet till en differentialtryckenhet vara ansluten till lågtrycksinloppet till nämnda enhet, eller annars kan en avkännare som innehåller en fjäder vara ansluten till hög- trycksinloppet medan en annan är ansluten till lågtrycks- inloppet. I fig l är exempelvis de nedre ändarna hos kapil- lärrören 16 och 15 högtrycksinloppet resp lågtrycksinloppet.

Claims (9)

1. 452 ess PATENTKRAV l.

2. Vätskenívàsystem innefattande en första fluidumtät hus- anordning som bildar en kammare, en tank för att innehålla en vätska, varvid den första husanordningen har ett inlopp anslutet från tanken för att insläppa fluidum under tryck till kammarens inre och den första husanordningen har en vägg och en öppning som sträcker sig genom nämnda vägg, vidare en ledning med första och andra ändar, varvid den första ledningsänden är vätsketätt tätad i öppningen, en bälg med en läpp vid sin ena ände förseglad vid en sida hos den ena väggen inuti kammaren runt och på avstånd frán kammaröppningen, en fjäder som är uppburen i kammaren på så sätt att den pàlägger en kraft på densamma såsom en funktion av bälgens utvidning och sammandragning i för- hållande till öppningen, en tryckkänslig anordning som bildar en tillslutning av vätsketyp av den andra lednings- änden, och en inkompressibel vätska som fyller bålgen och ledningen, varvid den inkcmpressibla vätskan har en ex- pansion som utgör en förutbestämd funktion av temperaturen, k ä n n e t e c k n a t därav, att fjädern(27) har en kraftkonstant med tillräcklig storlek för att bringa trycket vid den tryckkänsliga anordningen att vara väsentligen konstant inte endast när trycket utanför bälgen(24),men inuti kammaren(23) är konstant,utan också när temperaturen hos vätskan varierar i en förutbestämd omfattning var som helst inom ett förutbestämt område, varvid den tryckkänsliga anordningen inkluderar en differentialtryckenhet(DPU)(l7), ledningsapparatur(l6) inkopplad från tanken(lO) till differen- tialtryckenheten(l7) under inloppet till den första hus- anordningen, och utnyttjningsapparatur inkopplad från differentialtryckenheten. 452 ess , System enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda utnyttjningsapparater inkluderar organ för att ange trycköverskottet i ledningen över trycket i ledningsorganen. i System enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda fjäder har en kraftkonstant K, varvid K: [Kol [A21 ua+b> seg] u- sstl ' där vßsë--ll 1; Ko, A, a, b och V är konstanter.

3. SGO är den specifika vikten hos nämnda inkompressibla vätska vid en förut- bestämd lägre temperatur och SGt är den specifika vik- ten hos nämnda inkompressibla vätska vid en förutbestämd högre temperatur.

4. System enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att SGO är dimensionslöst, SGt är dimensionslöst, Ko omvandlar K till kraftenheter per enhet bälgavvikelse, a är ett linjärt mått, b är ett linjärt mått, V är vatten- volymen som exponeras för omgivningens temperatur, och A är bälgens effektiva area.

5. System enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t därav, att SGo= 1 och SG t utgör den specifika vikten över l48°C.

6. System enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t därav, att SGt är den specifika vikten vid 2l6°C och SGO är den specifika vikten vid 2l°C.

7. System enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda ledningsorgan inkluderar andra fluidumtäta husorgan som är väsentligen identiska med de första hus- organen och som i sin inre konstruktion är väsentligen identiska med den inre konstruktionen hos de första hus- organen. 452 658

8.System enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t därav,att en del av ledningen i närheten av nämnda första husorgan har större diameter än den övriga delen.

9.System enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda utnyttjningsorgan inkluderar en differentialtryck- indikator.