SE500754C2 - Flödesmätare - Google Patents

Description

500 754 förhållande till totalflödet genom huvudledningen och i ett visst andra förhållande till flödet genom flödesmätaren tillhörigt huvudledningsav- snitt, där det först nämnda första förhållandet är det för denna uppfinning betydelsefulla.

TEKNIKENS TIDIGARE STÅNDPUNKT Flödesmätare av ovan angivet slag är tidigare kända och går under benäm- ningen "delflödesmätare", enär en bestämd andel av den momentana, totala flödesmängden genom huvudledningen bringas att passera igenom mätledningen och dess flödesmängd utvärderas och proportionaliseras mot den totala flö- desmängden passerande igenom huvudledningen. Dessa utnyttjar en större eller mindre fast strypning i huvudledningsavsnittet och i den parallell- kopplade mätledningen ingår en mätaranordning, som avger en signal svarande mot flödet (eller hastigheten) genom mätledningen.

I förenklande syfte kommer den efterföljande beskrivningen att exemplifiera denna signal som en puls per kvantiserad flödesvolym genom mätledningen.

En utvärderad frekvens multiplicerad med den kvantiserade flödesvolymen kan då anses vara proportionell mot delflödet eller flödesandelen genom mätar- anordningen och därmed även, med en vald konstant, proportionell mot det totala flödet genom huvudledningen.

En uppträdande tryckdifferensen över strypningen konmer att öka med ökande flöde genom en av strypningen bildad genomströmningsarea och driver därvid nämnda delflöde genom mätledningen och mätaranordningen och genom flödesmätaren tillhörigt huvudledningsavsnitt.

Det är därvid tidigare känt att för ett maximalt totalflöde i huvudled- ningen gäller en maximerad accepterad tryckdifferens och strömningshas- tighet i mätledningen och genom mätaranordningen.

Det är därvid känt att låta samma mätaranordning få användas för olika mätområden, genom att dimensionera tvärsnittet i huvudledningen och stryp- ningens storlek i beroende av ett valt mätområde. soo 7547 3 För varje flödesmätare gäller bl.a. att kunna erbjuda ett så stort mätomràde eller dynamik som möjligt, vilket närma- re skall belysas i det efterföljande.

Vid en delflödesmätare, av hithörande och i det föregående närmare beskrivet slag, är det känt att om motståndstalen för strypningen och mätkanalen med mätaranordningen är lika och strömningen är turbulent så blir förhållandet; flödet genom strypningen dividerat med flödet genom mätledningen, konstant och därmed kommer erhållen signal från mätaranord- ningen i mätledningen att vara proportionell mot summan av de båda flödena.

Genom den brittiska patentskriften 2257/1886 är förut känd en anordning innefattande en delflödesmätare och en variabel strypning. Eftersom denna strypning är anordnad nedströms delflödesmätaren, där den omätta huvudströmmen och den mätta delströmmen flutit samman till en gemensam ström, påverkar strypningen förhållandet mellan huvudströmmens och delström- mens areor men icke förhållandet mellan deras flöden. Stryp- ningen åstadkommes av en pivåhängd klaff, som är så utformad att den, oavsett det momentana inställningsläget, upprätthål- ler en konstant proportionalitet mellan mätt och omätt vattenflöde.

Klaffen åstadkommer att ett av huvudflödet alstrat tryck mot denna pressar mätflödet genom den av en impeller bestående mätanordningen, vilket innebär ett entydigt förhållande mellan uppträdande tryck och alstrat mätflöde med oföränd- rad låg flödesmätardynamik.

Praktiska prov med de kända delflödesmätarna ger normalt en flödesmätardynamik av storleksordningen 50:l. En flödesmätar- dynamik av storleksordningen l0O:l är ytterst ovanlig, om ens möjligt att uppnå med god linjäritet och övriga krav.

Det är väl känt för fackmannen inom detta tekniska område att fördelarna med delflödesmätare, av hittills kända konstruk- tioner, är att man härigenom kunnat bygga stora mätare an- 500 754 4 passade för stora flöden till en låg kostnad, men en olägen- het ligger i en alltför begränsad flödesmätardynamik.

Betraktas de med föreliggande uppfinning förknippade, och i det efterföljande närmare angivna, egenheterna bör nämnas att det till teknikens tidigare ståndpunkt ävenledes hör flödes- mätare, fungerande enligt andra förutsättningar, nämligen utan en mätledning genom vilken passerar ett delflöde.

I en utföringsform av den senare angivna flödesmätaren ut- nyttjas en strypning i huvudledningen och den aktuella flödes- mätningen sker här genom att avkänna en på var sida om stryp- ningen uppträdande momentan tryckdifferens.

I en sådan flödesmätare blir flödet, ävkänt av mätaranord- ningen, proportionellt mot kvadratroten av tryckdifferensen.

Flödesmätare av hithörande slag har visat sig uppvisa god nog- grannhet inom tryckdifferensområdet 50=1, vilket då ger en flödesmätardynamik av endast cza 7:1, vid en konstant, av strypningen bildad, genomströmningsarea, erhàllen exempelvis genom att utnyttja en strypskiva, en mätfläns, en mätdysa, ett venturirör eller liknande.

Under beaktande av kravet på en maximerad accepterad tryck- differens över strypningen är det tidigare föreslaget olika åtgärder för att söka öka flödesmätarens mätområde eller flödesmätardynamik (Qmax:Qmin) under beaktande av att hålla tryckfallet (tryckförlusterna) genom flödesmätaren på en accep- terad låg nivå.

Härvid är det tidigare känt att utöka flödesmätardynamiken genom att utnyttja en av momentana flödet beroende och där- med variabel genomströmningsarea. Inkoppläd mätaranordning mäter fortfarande flödet som en funktion av uppträdande tryck- fall över strypningen. 5 sno 754' Vid sádana differenstryckflödesmätare är det tidigare känt att utvärdera uppträdande momentant tryckfall med en differens- trycktransmitter.

Det är därvid tidigare känt att kunna förbättra flödesmätar- dynamiken om den variabla genomströmningsarean får öka med en ökande tryckdifferens och vice versa. Detta sker under utnytt- jandet utav en i huvudledningen införd axiellt rörlig och fjäderbelastad strypkropp, exv. av det i den brittiska patent- skriften 1 566 251 visade och beskrivna slaget. Härvid har det visat sig att flödesmätardynamiken kan ökas till storleks- ordningen 50:1.

För att komplettera teknikens tidigare ståndpunkt kan nämnas att det är känt att en ökning av flödesmätardynamiken kan erhållas upp till 150:1, i det fall induktiva givare utnyttjas direkt i huvudledningen. Denna ökning av flödesmätardynamiken sker dá pà bekostnad av möjligt val av medium för flödet, eftersom en induktiv givare kräver ett konduktivt medium.

Det är vidare känt att med hjälp av elektroniska signalomvand- lare avkänna utsignalen från olika mätaranordningar och om- vandla den, enligt en matematisk funktion, till en mot totala flödet svarande proportionell signal. 500 754 Det är vid dessa elektriska signalomvandlare även möjligt att införa en smärre korrigering av signalen, för att därvid kunna kompensera för smärre avvikelser från tillräckligt noggrann proportionalitet.

REDOGURELSE FOR FURELIGGANDE UPPFINNING TEKNISKT PROBLEM Under beaktande av teknikens tidigare ståndpunkt, såsom den beskrivits ovan under hänvisning till kända grundläggande principer för att mäta totalflö- det genom en huvudledning, torde det få anses vara förknippat med ett kva- lificerat tekniskt problem att kunna inse betydelsen utav att kunna utgå ifrån en delflödesmätare och därifrån anvisa en flödesmätare som ger en god noggrannhet för flödesmätningen och som erbjuder en flödesmätardynamik avsevärt överstigande den som hittills kunna erbjudas, vid de kända flödes- mätarsystem som är beskrivna ovan.

Det ter sig som ett än mera kvalificerat tekniskt problem att därjämte kunna inse betydelsen utav att vidareutveckla grundförutsättningarna och principerna för delflödesmätaren, så att denna kan i sin mätledning ut- nyttja varje slag av mätaranordning och erbjuda en korrigering som inte bara beaktar vald mätaranordning utan även momentan genomströmningsarea.

Det måste därjämte få anses vara ett tekniskt problem att kunna inse att ett första steg mot målet att kunna anvisa en flödesmätare, som erbjuder en lösning på de ovan angivna tekniska problemen, är att en delflödesmätare bl.a. skall kompletteras med, vad som i princip är tidigare känt vid differenstrycksflödesmätare, en av flödet beroende variabel genoms- trömningsarea.

Det måste då få anses vara ett tekniskt problem att kunna inse att ett andra steg mot målet att kunna anvisa en flödesmätare, som erbjuder en lösning de ovan angivna tekniska problemen, är förknippat med att kunna linjärisera erhållna mätsignaler från mätaranordningen, så att utsignalen, efter erforderlig korrigering, kan representera proportionalitet mot totala flödet genom huvudledningen inom en stor flödesmätardynamik, säg upp till över 1000:1. sno 754Ü Det måste vid en delströmningsmätare, av inledningsvis angivet slag och kompletterad enligt ovan, få anses vara ett tekniskt problem att kunna inse möjligheten att kunna utnyttja ett icke strikt matematiskt samband mellan en erhållen utsignal frân mätaranordningen och ett aktuellt totalflöde, när det i huvudledningen applicerats en kägla, som är anordnad att erbjuda en ökande genomströmningsarea i beroende av en ökande tryckdifferens över strypningen och vice versa.

Det blir därvid ett tekniskt problem att kunna inse betydelsen utav att kunna utnyttja det förhållandet att vid lågt totalflöde passerar en för- hållandevis stor andel av detta flöde genom mätledningen och att vid ett stort totalflöde passerar en förhållandevis liten, mycket liten, andel av detta flöde genom mätledningen och därvid inse att ett ökande av momentana flödet genom huvudledningen kommer, för stora flöden genom huvudledningen, att förorsaka en betydligt mindre ökning av delflödet genom mätledningen än den som annars skulle ha uppstått vid en fast genomströmningsarea, som erfarenhetsmässigt förorsakar en proportionell ökning av momentan flödet genom mätledningen och vice versa.

Mot den bakgrunden torde det vara ett tekniskt problem att kunna inse be- tydelsen utav att utnyttja en kompenseringsanordning, vanligtvis ingående i en elektronisk signalomvandlare, pâ så sätt att den kompenserar utsignalen från mätaranordningen, i beroende av uppträdande diskrepans, till ren pro- portionalitet mot det aktuella totalflödet genom huvudledningen.

Det måste också få anses vara ett tekniskt problem att kunna inse bety- delsen utav att forma nämnda kägla, mer eller mindre som en stympad kon, med spetsen orienterad att vetta mot strömningsriktningen i huvudledningen, och att låta nämnda kägla vara axiellt rörligt anordnad relativt en fast strypskiva, för att därvid definiera en bestämd genomströmingsarea, som är relaterad till ett aktuellt flöde.

Det måste få anses vara ett tekniskt problem att kunna inse betydelsen utav att i denna tillämpning kunna utnyttja en fjäderanordning. som med en an- passad kraft är anordnad att kunna pressa nämnda kägla i en riktning mot 500 754 nämnda strypning för att vid minskande flöde förskjuta nämnda kägla mot en mindre momentan genomströmningsarea.

Det är även ett tekniskt problem att kunna inse betydelsen utav att anpassa nämnda fjäderanordnings fjäderkraft, så att den blir vald till ett värde svarande mot ett valt maximalt flöde genom huvudledningen och huvudlednings- avsnittet, då dess smalaste parti blir beläget i eller intill ett plan för strypningen vid nämnda maximala flöde.

Slutligen kan det få anses vara ett tekniskt problem att kunna inse bety- delsen utav att utnyttja en elektronisk signalomvandlare, som är så anord- nad att den efter en kalibrering kommer att omvandla varje uppträdande delflöde i mätledningen och den däremot svarande signalen från mätaran- ordningen till ett mot ett aktuellt totalflöde genom huvudledningen sva- rande värde.

LUSNINGEN Föreliggande uppfinning avser att lösa ett eller flera av de ovan angivna tekniska problemen genom att utgå ifrån en flödesmätare, utnyttjande en i ett huvudledningsavsnitt anordnad, en genomströmningsarea definierande, strypning, en parallellt över strypningen ansluten mätledning, där en av flödet i huvudledningsavsnittet beroende tryckdifferens över strypningen bringar ett delflöde att passera igenom mätledningen, en i mätledningen inkopplad mätaranordning samt en elektronisk signalomvandlare, omvandlande en från mätaranordning avgiven signal till en mot det totala flödet genom huvudledningen svarande signal.

Vid en sådan mätare föreslås att nämnda strypning skall utgöras utav en i huvudledningen applicerad kägla, som är anordnad att erbjuda en ökande genomströmningsarea i beroende av en ökande tryckdifferens över strypningen eller ett ökande flöde genom genomströmningsarean eller vice versa.

Anvisandet av att utnyttja en rörlig kägla i en fast strypning innebär att ett ökande momentant flöde genom huvudledningen kommer, p.g.a. käglans rörelse medströms, att förorsaka vid stora flöden en mindre ökning av det momentana flödet genom mätledningen än den som skulle ha erhållits vid en 500 7547 fast strypning, som praktiskt sett ger en ren proportionalitet (utan kägla och en fast strypning eller med käglan fast).

Anvisandet av att utnyttja en rörlig kägla i en fast strypning innebär vidare med nödvändighet ett utnyttjande av en komplex kompenseringsanord- ning, vanligtvis integrerad med den elektroniska signalomvandlaren, så anpassad att den förmår fullt ut kompensera en erhållen signal från mätar- anordningen, i beroende av uppträdande momentan diskrepans, till propor- tionalitet mot totala flödet genom huvudledningen.

På motsvarande sätt, men tvärt om, sker en anpassning vid minskande momen- tant flöde.

Såsom föreslagna utföringsformer, fallande inom ramen för uppfinningstan- ken, anvisas att nämnda kägla skall ha formen av, eller väsentligen formen av, en stympad kon, med spetsen vettande mot strömningsriktningen i huvud- ledningavsnittet och där käglan är rörligt anordnad relativt en fast stryp- ning.

Vidare anvisas att en fjäderanordning skall vara anordnad att anpassande pressa nämnda kägla mot nämnda fasta strypning, genom att nämnda fjäder- anordnings fjäderkraft är anpassad mot ett vald minimerat och maximerat flöde genom huvudledningen.

Slutligen föreslås att nämnda elektroniska signalomvandlare skall vara anordnad att via en kalibrering kunna tilldela varje valt, i mätaranord- ningen mätt delflöde, ett mot aktuellt totalflöde, med beaktande av käglans inställningsläge, svarande värde.

FURDELAR De fördelar som främst kan få anses vara förknippade med en flödesmätare, i enlighet med föreliggande uppfinning, är att härigenom har det skapats förutsättningar för att på ett enkelt sätt avsevärt kunna utöka flödesmä- tardynamiken för en flödesmätare, arbetande enligt principerna att mäta 500 754 1” momentant flöde i en parallellt till en strypning i ett huvudledningsav- snitt inkopplad mätledning, och ändå erbjuda en flödesmätare vars utsignal är linjär till totala flödet genom huvudledningen, tack vare en speciell kompensèringsmöjlighet, som erbjudes via tillhörande elektronisk signal- omvandlare.

Det som främst kan få anses vara kännetecknande för en flödesmätare, i en- lighet med föreliggande uppfinning, anges i det efterföljande patentkravets 1 kännetecknande del.

KORT FIGURBESKRIVNING En för närvarande föreslagen utföringsform, uppvisande de för föreliggande uppfinning signifikativa kännetecknen, skall nu närmare beskrivas och för- klaras med hänvisning till bifogad ritning där; figur 1 visar principen för en flödesmätare med ett, i en huvud- ledning applicerat, huvudledningsavsnitt, innehållande en fast strypning, och en parallellt över strypningen kopplad mätledning, i vilken ett delflöde utvärderas och från vilken anordning föreliggande uppfinning utgör en vidareutveckling, figur 2A visar en flödesmätare enligt principen att utvärdera uppträdande tryckdifferens på var sin sida om en fast strypning i huvudledningen, figur 2B visar principerna enligt figur 2A när en utnyttjad stryp- ning erbjuder en variabel genomströmningsarea, en ökande genomströmningsarea vid ökande flöde genom huvudledningen och vice versa, 11 son 7547 figur 3 visar schematiskt en flödesmätare enligt uppfinningen, som funktionsmässigt ansluter sig till det som gäller för mätaren enligt figur 1 men som bl.a. kompletterats enligt de i figur 2B anvisade åtgärderna, för att kunna variera en genomströmningsarea i beroende av uppträdande momen- tant flöde i huvudledningen, figur 4 visar ett antal diagram över tryckdifferensens variation, utan kompensering, i förhållande till totalflödet, för de i figurerna 1, 2A samt 2B visade flödesmätarna, figur 5 visar ett diagram över delflödesmängdens variation, utan och med kompensering, i förhållande till totalflödet, figur 6 visar diagram över mätaranordningens volymsrepresentation enligt känd teknik och enligt uppfinningen relaterad till det totala flödet och figur 7 visar diagram över signalfrekvensens variation enligt känd teknik och enligt uppfinningen relaterad till det totala flödet.

BESKRIVNING UVER NU FURESLAGEN UTFURINGSFORM Med hänvisning till figur 1 visas således där schematiskt en flödesmätare 1, utnyttjande ett i en huvudledning 2 inplacerat huvudledningsavsnitt 2a, med en däri anordnad fast strypning 3, samt en parallellt över strypningen ansluten mätledning 4, där en av flödeshastigheten i huvudledningsavsnittet 2a beroende tryckdifferens över strypningen 3 kommer att bringa ett del- flöde "dQ" att passera igenom mätledningen 4.

En i mätledningen 4 inkopplad mätaranordning 5 samt en till denna kopplad elektronisk signalomvandlare 6 omvandlar från anordningen 5 avgiven signal till en mot det totala flödet "Q" genom huvudledningen 2 svarande signal.

Flödena och signalerna varierar här i det närmaste proportionellt. 500 754 ” Flödesmätaren 1 består således av ett huvudledningsavsnitt 2a kopplat till en huvudledning 2, en i huvudledningens avsnitt Za inplacerad fast stryp- ning 3, definierade en genomströmningsarea 3a, en parallellt över stryp- ningen 3 kopplad mätledning 4, en i mätledningen kopplad mätaranordning 5, som kan anses avge en signal, respresentativ för ett kvantiserat delflödes- avsnitt, samt en elektronisk signalomvandlare 6 anordnad att ange en signal på en ledning 6a proportionell till flödet genom huvudledningen 2.

I förenklande syfte illustreras nämnda signal som en elektrisk puls, repre- senterande ett kvantiserat delflödesavsnitt genom mätledningen.

Uppfinningen bygger på att flödesmätaren kommer att fungera klanderfritt när utnyttjad mätaranordning 5 består utav i och för sig tidigare kända medel, såsom en fluidistoroscillatorkoppling 5a, en vridbar impeller, ett induktivt organ eller liknande organ, och då dessa i och för sig är tidigare kända kommer dessa inte närmare att beskrivas här.

Det räcker här att konstatera att anordningen 5 innefattar ett medel (Sa) som kan utvärdera aktuellt delflöde “dQ" genom att alstra en puls, säg en elektrisk puls, för varje bestämd kvantiserad delflödesandel som passerar genom mätledningen och i beroende av en utvärderad pulsfrekvens, via en elektronisk signalomvandlare, beräknas genom proportionalisering, och even- tuellt en mindre korrektion, motsvarande momentant totalflöde "Q" i huvud- ledningen 2.

I utföringsexemplet enligt figur 1 kommer det totala mätområdet (Qmax-Qmin) för flödet "Q" genom huvudledningen att bli detsamma som det totala mätom- råde som gäller för den utnyttjade mätaranordningen. Flödesdynamiken (Qmax/Qmin) blir vid denna kända teknik 50:1-100:1.

Det bör noteras att detta förhållande gäller generellt, oavsett om medlet Sa utgöres utav en mekanisk mätare (impeller) eller utav en fluidistoroscil- latormätare. 13 500 754' Med hänvisning till figur 2A visas på liknande sätt en flödesmätare, som dock arbetar enligt andra principer och förutsättningar än de som angetts med hänvisning från figur 1.

I utföringsexemplet enligt figur 2A uppmätes momentana tryckdifferensen "P1 - P2 = dP", mellan det tryck som uppträder uppströms och nedströms en fast strypning 3', applicerad på känt sätt i en huvudledning 2'.

Det tryck "P1" som uppträder uppströms strypningen 3' ledes, via en smal kanal 5a', till en tryckdifferensmätare 5' och det tryck "P2" som uppträder nedströms nämnda strypning 3' ledes, via en smal kanal 5b', till nämnda tryckdifferensmätare 5', på var sin sida om ett av tryckdifferensen rörligt anordnat membran. Membranet samverkar på känt sätt med en signalgivare 5c'.

Flödesmätaren 1' utnyttjar här en tryckdifferensmätare 5', av i och för sig tidigar känd konstruktion och som står i förbindelse med en elektronisk signalomvandlare 6'.

Denna elektroniska signalomvandlare 6' är anordnad att transponera erhållen signal enligt en kvadratisk funktion och på så sätt avge en signal på led- ningen 6a' som är proportionell till och motsvarar totala flödet Q'.

Uppnådd flödesmätaremätardynamik kan här endast uppgå till ca 7:1.

Det är vidare känt, vilket figur 28 avser att illustrera, att ett införande utav en kropp 10, som i beroende utav ett ökande flöde (Q') ökar den genom- strömmande arean genom att kroppen förskjutes nedströms eller vice versa, ger visserligen en olinjäritet i utsignalen men den har visat sig ge en ökande flödesmätardynamik.

Praktiska erfarenheter tyder på att med en i huvudledningen 2' införd kon- formad kropp 10, rörligt anordnad i huvudledningens längsgående oriente- ring, kan flödesdynamiken (Qmax/Qmin) via tryckmätning i ledningarna Sa' och 5b' uppgå till 50:1. 14 500 754 Med hänvisning till figur 3 visas nu en enligt uppfinningen anvisad utfö- ringsform, där de i figur 1 visade delarna ävenledes kan återfinnas i figur 3, och vad som då är av betydelse är att i mätledningen 4 ingår en mätaran- ordning 5, av principiellt samma slag som den som utnyttjas i figur 1.

Nödvändig strypning utgöres här utav en i huvudledningsavsnittet 2a inmon- terad fast strypskiva 3 och med en konformad kägla 11 inplacerad så att denna käglas vidaste parti 11a, utan flöde, tätar mot strypskivans 3 inre kant 3a' och därmed är genomströmningsarean 3a liten eller gränsar mot noll.

Utgående från ett valt flöde kan konstateras att vid ett ökande flöde "Q" pressas käglan 11 åt höger, för att öka genomströmningsarean (bildad mellan kanten 3a' och käglans periferi) och vid ett minskande flöde "Q" förskjutes käglan 11, av en fjäder 12, åt vänster, för att minska genomströmningsarean 3a.

Från figur 3 kan man konstatera att vid ett litet flöde "Q" genom huvudled- ningen 2, genomströmningsarean är liten eller gränsar mot noll, så passerar hela eller i vart fall en stor del av totala flödet genom huvudledningen 2 genom mätledningen 4.

Vid ett större flöde "Q" genom huvudledningen 2 är genomströmningsarean 3a större och en mindre andel dQ av totalflödet Q passerar genom mätledningen 4.

Dessa förhållanden framgår bättre med hänvisning till figur 6.

Käglan 11 är således anordnad att erbjuda en ökande genomströmningsarea i huvudledningen i beroende av ett ökande flöde och detta ger en endast något ökande tryckdifferens i mätledningen 4, i det att käglan 11 förskjutes åt höger i figur 3 och fjädern 12 sammanpressas. Detta innebär att det i figur 1 angivna proportionella förhållandet mellan delflödet "dQ" i mätledningen 4 och flödet "Q" genom huvudledningen 2 icke längre föreligger. 15 500 7547 Genom anvisandet av en strypning 3 och en i denna placerad kägla 11 kommer det tidigare gällande, vid fast strypning, proportionella förhållandet .mellan delflöde "dQ“ och totala flödet "Q" att ändras, så att flödesandelen "dQ“ vid stora flöden inte ökar så starkt utan blir liten genom mätled- ningen 4 relaterad till den momentana flödesandelen "Q" genom huvudledningsavsnittet 2a.

Nämnda kägla 11 har här visats i form av en stympad kon, med spetsen vet- tande mot strömningsriktningen för huvudledningen 2, rörligt anordnad axiellt i huvudledningsavsnittet 2a relativt nämnda fasta strypning 3 och orienterad centralt i huvudledningsavsnittet 2a.

En fjäderanordning 12 är anordnad att pressa nämnda konformade kägla 11 mot nämnda strypning 3 med fjäderanordningens 12 fjäderkraft anpassad mot ett vald minimalt och maximalt flöde genom huvudledningen 2.

Det minimala flödet är det flöde från vilket flödesmätaren fungerar och normalt intager käglan 11 ett läge där dess perifera yta bildar en liten genomströmningsarea 3a till den fasta strypningens 3 kantparti 3a'.

Vid det maximala flödet har käglan 11 ett åt höger riktat läge för att definiera en stor genomströmningsarea 3a.

Den elektroniska signalomvandlare 6" är vidare anordnad att via en kalib- rering kunna tilldela varje utvärderat delflöde "dQ"genom mätledningen 4 ett mot aktuellt totalflöde "Q", (bl.a. beaktande inverkan av käglans 11 inställningsläge) svarande värde.

Med hänvisning till figur 4 avses att illustrera, med olika kurvor, erhål- len flödesmätardynamik (Qmax/Qmin) för olika i figurerna 1, 2A och 2B visade konstruktioner.

Kurvorna är valda så att för "Qmax" gäller ett maximerat och samma tryck- fall "dP“ över flödesmätaren 5, 5'. 500 754 16 Kurvan A avser att illustrera tryckfallets proportionella relation till totala flödesmängden vid en mätaranordning enligt figur 1.

I praktiken krävs här endast en mindre korrektion då kurvformen ansluter sig väl till en rät linje.

Kurvan B avser att illustrera tryckfallets kvadratiska relation till flö- desmängden vid en mätaranordning enligt figur 2A, med en fast strypning 3'.

I praktiken krävs här en matematisk omräkning och en korrektion för att få proportionalitet.

Kurvan C avser att visa förhållandet som uppträder med en variabel genom- strömningsarea, enligt figur 2B.

I praktiken krävs här en noggrann korrektion för att få utsignalen propor- tionell till momentant totalflöde.

Med hänvisning till figur 5 visas en kurva D gällande för uppfinningen.

Kurvan D avser att illustrera delfödesmängdens relation till totala flödesmängden vid en mätaranordning enligt uppfinningen, där flödesmätar- dynamiken i vart fall teoretiskt skulle kunna uppgå till 2500:1.

Figur 5 avser att illustrera att den utsignal som erhålles från mätaranord- ningen 5 och som inte är korrigerad kan anses följa kurvan D och att det därför krävs en korrigering mot den räta linjen, representerad av kurvan D' för att få proportionalitet mellan erhållen utsignal och momentant total- flöde.

Flödesmätardynamiken kan i vart fall antagas överstiga värdet 1000:1 och ett värde av omkring 1500:l torde vara lämpligt. Det borde vara lämpligast att välja flödesmätardynamikområdet inom gränserna 1000:1-200011. 17 -' 500 754 Här bör noteras ,vilket figur 5-avser att visa, att förhållandet är inte linjärt utan den elektroniska signalomvandlaren 6" skall innefatta erforderliga medel för att med tillräckligt liten upplösning kompensera för uppträdande avvikelser genom ett kalibreringsförfarande.

Det kan nämnas att flödesmätardynamiken kan ökas och ligga inom övre områ- det genom att välja mätaranordningen 5 med extremt litet inre tryckfall, såsom en induktiv flödesgivare.

För att förklara den nödvändiga kompenseringen enligt uppfinningen skall det inledningsvis hänvisas till figur 6, där det visas att vid en del- flödesmätare, av det i figur 1 visade slaget, där en ren proportionalitet föreligger mellan flödet genom mätledningen och flödet genom huvud- ledningen, blir varje i mätledningen 4 uppmätt liten flödesandel eller kvantiserat delflödesavsnitt (liter/puls "l/p") konstant, oberoende av momentana totala flödet genom huvudledningen 2.

Detta illustrerar i figur 6 med en rät linje 20.

Vidare kan man konstatera att ett ökande totalflöde ger ett ökande delflöde genom mätledningen och att frekvensen därför ökar för signalerna avgivna från mätaranordningen 5 och vice versa.

De från mätaranordningen 5 utgående pulserna, får därmed en frekvens "f" som varierar linjärt med ändrande momentant flöde genom huvudledningen.

Detta illustreras med en lutande rät linje 30 i figur 7.

Beaktas nu föreliggande uppfinning i figurerna 6 och 7 kan man först kon- statera att den i mätledningen 4 uppmätta flödesandelen eller varje kvan- tiserat delflödesavsnitt "l/p" kommer att representera olika totalflöden enligt linjen 21. 18 500 754 Sålunda kan man från figur 6 utläsa att en uppmätt flödesandel genom mät- ledningen 4 inom området för Qmin representerar ett litet totalflöde Q.

Förhållandet skulle kunna sättas 1:1.

Beroende bl.a. på käglans form kommer vid ökande flöde Q förhållandet att öka enligt linjen 21 så att den i mätledningen 4 uppmätta flödesandelen representera ett större och större totalflöde Q genom huvudledningen 2.

En motsvarande jämförelse i figur 7 ger vid handen att alstrad pulsfrekvens blir större och mindre än proportionell, enligt linjen 31.

Sammanfattningsvis kan man konstatera, i jämförelse med den tidigare kända konstruktionen enligt figur 1, att vid en given total flödesmängd Q" genom huvudledningen 2, kommer uppfinningen genom korrigering att avge ett värde Q", där detta värde beräknas från ett kvantiserat delflödesavsnitt, mindre eller större än det som erhålles från tidigare känd konstruktion och från en frekvens, som är större eller mindre än den som erhålles från tidigare känd konstruktion.

Detta innebär att vid ett momentant flöde Q" och vid en ökning av flö- desmängden eller momentant flöde genom huvudledningen 2, förorsakar det nya momentana flödesvärdet en mindre ökning av flödet "dQ“ genom mätledningen 4 än vid en fast strypning, tack vare en ökning av genomströmningsarean.

Slutligen kan noteras att den visade käglan har en form som ger ett visst förhållande mellan förskjutningsrörelse och areaökningen och denna utfö- ringsform ger en billig tillverkning.

Intet hindra emellertid att låta käglan ha annan form, som ger ett annat förhållande och erbjuder en mindre elektronisk kompensering, men då antages istället tillverkningskostnaden öka.

Uppfinningen är givetvis inte begränsad till den ovan, såsom exempel, an- givna utföringsformen, utan kan genomgå modifikationer inom ramen för upp- finningstanken, illustrerad i efterföljande patentkrav.

Claims (6)

500 754Ü 19 PATENTKRAV

1. Flödesmätare utnyttjande ett i en huvudlednings huvudledningsavsnitt (2a) anordnad strypning (3), en paral- lellt över strypningen ansluten mätledning (4), där en av flödet i huvudledningsavsnittet beroende tryckdifferens över strypningen (3) bringar ett delflöde (dQ) att passe- ra genom mätledningen (4), en i mätledningen (4) inkopplad mätaranordning (5) samt en elektronisk signalomvandlare (6"), anpassad att omvandla en från mätaranordningen (5) avgiven signal till en mot det totala flödet genom huvud- ledningen svarande signal, k ä n n e t e c k n a d av, att nämnda strypning (3) utgöres ävenledes av en i huvud- ledningsavsnittet (2a) applicerad kägla (ll), som är på- verkbar av flödet genom huvudledningen för rörelse i denna och som är anordnad att erbjuda en ökande genomströmnings- area (3a), i beroende av en ökande tryckdifferens över strypningen (3), och därvid kommer vid större flöden, ett ökande momentant flöde genom huvudledningen (2) att förorsa- ka en mindre ökning, än en emot nämnda ökning svarande pro- portionell ökning, av den momentana flödesandelen genom mät- ledningen och att en kompenseringsanordning (6") är anord- nad att kompensera erhållen momentan utsignal, i beroende av en uppträdande diskrepans, till proportionalitet mot totala flödet genom huvudledningen (2).

2. Flödesmätare enligt patentkravet l, k ä n n e - t e c k n a d av, att nämnda kägla (ll) har formen av, eller i vart fall väsentligen formen av, en stympad kon, en stympad kon, med spetsen vettande mot strömningsrikt- ningen i huvudledningen (2) och är rörligt anordnad rela- tivt en fast strypning (3).

3. Flödesmätare enligt patentkravet 2, k ä n n e - t e c k n a d av, att en fjäderanordning (12) är anordnad att pressa nämnda kägla (ll) i en riktning mot nämnda strypning (3).

4. Flödesmätare enligt patentkravet 1 eller 3, k ä n n e t e c k n a d av, att nämnda fjäderanordnings fjäderkraft är anpassad mot ett valt maximerat flöde genom huvudledningen. 500 754 20

5. Flödesmätare enligt patentkravet l, k ä n n e - t e c k n a d av, att nämnda elektroniska signalomvandla- re (6") är anordnad att via en kalibrering tilldela varje valt delflöde genom mätledningen ett mot aktuellt total- flöde genom huvudledningen svarande värde.

6. Flödesmätare enligt patentkravet 1, k ä n n e - t e c k n a d av, att flödesmätardynamiken är vald till ett värde över l000:l.