SE503570C2 - Anordning vid koncentrationsgivare - Google Patents

Description

503 570 betingar ett förhållandevis lågt pris. Vad som däremot inte accepteras är alltför frekventa haverier, som medför kost- samma produktionsbortfall. I så måtto kräver användarna livslängder, som är jämförbara med de som man finner hos givare i de högre prisklasserna. Stora tryck- och tempera- turberoenden är också faktorer, som endast motvilligt kan accepteras av användarna.

Ett flertal av de brister som leder till haverier med eventuella produktionsbortfall som följd kan härledas till den s.k. genomföringen, d.v.s. gränssnittet mellan den "våta" och den "torra" delen av givarna. Någon form av tätning måste upprättas mellan dessa bägge delar av givarna samtidigt som skärkraftsmomentet, vilket beror av bl.a. fiberkoncentrationen och som påverkar bladet, måste över- föras till en mätomvandlare på ett sätt, som inte äventyrar mätnoggrannheten. På bifogade ritningar visar fig. 1 och 2 konventionella sätt att utforma denna genomföring. Den sistnämnda av dessa bägge konstruktioner är av relativt sent datum men ser man till själva genomföringen, har det tekniskt sett icke gjorts några framsteg på de senaste tjugo åren.

Den kända konstruktion som visas i fig. 1 uppvisar den vanligaste genomföringen. Den har undantagslöst också en lagergaffel, bl.a. för att ta upp axiella krafter. Tät- ningselementet består av en tätningsring av en för applika- tionen lämplig elastomer. Rätt utformad är denna konstruk- tion icke tryckkänslig. Den är däremot ofta temperatur- känslig, eftersom elastomerens elasticitet ändras med temperaturen och givarna är uppbyggda kring vägbalansprin- cipen. Detta medför som bekant, att mätprincipen icke kan kompensera för ändringar av ovanstående natur eller åldring hos elastomeren ifråga. På grund av den relativt aggressiva omgivningen måste man ofta välja elastomerer av fluorgummi- 503 570 typ. Man tillför då ett nytt problem, nämligen hysteres, som tyvärr ofta följer med högkvalitativa elastomertyper.

Genomföringar av den här typen kräver någon form av dämp- ning, eftersom annars brusnivån skulle bli alltför stor. I något fall har man löst detta med ett silikonoljefyllt dämpsystem placerat på den "torra" sidan av genomföringen.

När ett dylikt system havererar, vilket inträffar relativt ofta, är det till stor förtret för användaren. Nödkörnings- egenskaperna hos en givare med genomföring enligt denna konstruktion är relativt goda, eftersom ett eventuellt läckage som regel får ett relativt långsamt förlopp, varvid längre tid till motåtgärder erbjuds.

Den kända konstruktion som visas i fig. 2 utgörs av det senaste tillskottet av olika åtgärder i syfte att lösa genomföringsproblematiken. Här har man infört en kraftig membrankonstruktion för att säkerställa tätningsfunktionen.

Vidare har man insett, att avkänningsanordningen icke kan placeras på membranet, såsom vid andra kända konstruk- tioner, utan på ett sätt som i möjligaste mån eliminerar påverkan av snabba temperaturförändringar. Med rätt val av mätomvandlare bör detta också lyckas. Vad man däremot icke har beaktat är tryckberoendet. Vid tidigare kända konstruk- tioner av membrantyp kommer membranet här att, vid en tryckförändring, ändra sin styvhet och endera öka eller minska den rörelse som skärkraftsmomentet åstadkommer, beroende på om trycket ökar eller minskar. Beträffande denna konstruktion bör tilläggas, att membrankonstruktioner av den här kraftiga typen egentligen lämpar sig bäst i kombination med trådtöjningsgivare, som vid rätt applice- ring kan utgöra högupplösande mätomvandlare. Temperatur- gradient- och tryckberoendet blir dock mycket svårbe- mästrat. Konstruktionen enligt denna lösning är därför en kompromiss på bekostnad av givarens känslighet för för- ändringar av skärkraften. Mätomvandlaren i det aktuella fallet är en induktiv givare, som kräver långt större rörelser för att kunna styra ut full utsignal än vad en trådtöjningsgivarkonstruktion gör.

Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en anordning vid en statisk bladgivare av ovannämnd typ, vid vilken de nackdelar som nu finns vid de kända givarna helt och hållet eliminerats. I motsats till åtminstone den ena av de ovan beskrivna konstruktionslösningarna innehåller den nya lösningen enligt uppfinningen icke några rörliga delar, vilket minimerar haverier till följd av förslit- ningar. En tunn, mycket flexibel membrantyp har vi av tryckhållfasthetstekniska orsaker undvikit. Alla membran- konstruktioner ger stora problem på grund av sitt tryck- beroende. När konstruktionen görs kraftigare i syfte att minska tryckberoendet, sker detta på bekostnad av känslig- het och mätnoggrannhet. De för uppfinningen utmärkande särdragen finns angivna i efterföljande patentkrav.

Tack vare uppfinningen har man nu åstadkommit en anordning vid en statisk bladgivare, som på ett utmärkt sätt fyller sina syften samtidigt som den dessutom har låga tillverk- ningskostnader, fullt i klass med de ovannämnda konstruk- tionerna. Enligt uppfinningen har membranet ersatts av ett rör, som dimensionerats så att erforderlig rörelse erhålls vid mätomvandlaren, även för det minsta skärkraftsomfånget.

Eftersom röret kan ta upp stora axiella krafter utan att dess form förändras, blir tryckberoendet försumbart. Givare av denna typ är ofta dimensionerade för ett mediatryck på maximalt 10 bar men bör tillfälligt kunna tåla cirka 25 bar. Vid en första anblick frestas man att tro, att ett rör av den slanka konstruktion som krävs för att erhålla en för mätgivaren erforderlig rörelse vid den fria änden, skulle kollapsa vid ett relativt lågt tryck. Hållfastberäkningar visar emellertid, att röret med lätthet tål 100 bar. Genom 503 570 att mätspindeln är fast förankrad i rörets "våta" ände, t.ex. medelst svetsning, åstadkommes att mätspindeln verkar som en mekanisk förstärkare av rörelsen och det faktum att det teoretiska vridcentrat för rörelsen befinner sig mitt på den slanka delen av röret bidrar till detta.

Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. 1 visar en schematisk tvärsektionsvy av en tidigare känd bladgivare enligt en konstruktion som upp- visar den vanligaste genomföringen av mätspindeln, fig. 2 visar en annan känd konstruktion, som utgör det senaste tillskottet av åtgärder i syfte att lösa genomföringsproblematiken för mätspindeln och fig. 3 visar en schematisk tvärsektion av en föredragen utföringsform av en statisk bladgivare enligt föreliggande uppfinning.

Såsom närmare framgår av fig. 3, innefattar anordningen vid den statiska bladgivaren enligt uppfinningen ett, i det medium 1 som skall mätas, i en mätspindel 5 upphängt blad 4. Bladgivarens hus 3 är, såsom framgår, fäst i en öppning i en rörledning 2, i vilken det medium 1 som skall mätas strömmar. Bladet 4 är via mätspindeln 5 avsett att överföra ett skärkraftsmoment till en i huset 3 anordnad mätomvand- lare 6, vilken är avsedd att bestämma fiberkoncentrationen i det aktuella mediet.

Mätspindeln 5 sträcker sig genom och är avtätad mot givar- huset 3 medelst en genomföring 7. Denna genomföring 7 utgörs av ett från givarhuset 3 i riktning mot den bladet 4 uppbärande, fria änden av mätspindeln 5 sig sträckande, 503 570 tunnväggigt mätrör 9. Mätspindeln 5 sträcker sig genom detta mätrör 9 och omsluts av detta medelst ett spel 8, som tillåter erforderlig rörelse vid mätomvandlaren 6. Röret 9 är dimensionerat så, att även små skärkraftsomfång är registrerbara vid mätomvandlaren 6. Ett teoretiskt vrid- centrum 10 uppstår mitt på den slanka delen av mätröret 9 vid överföring av ett skärkraftsmoment genom mätspindeln 5.

Mätspindeln 5 är vidare fast och tätande förankrad vid rörets 9 fria ände, varigenom åstadkommas en tätning vid genomföringen 7, som icke påverkar det till mätomvandlaren 6 överförda skärkraftsmomentet och därmed mätnoggrannheten.

Eventuella temperaturgradienter, som uppstår på grund av snabba temperaturvariationer och som ger upphov till till- fälliga skillnader i längdutvidgning hos konstruktionens olika delar, påverkar inte mätomvandlaren 6 under förut- sättning, att man valt en för ändamålet lämplig typ. Endast axiella skillnader uppstår och en korrekt applicerad mätom- vandlare 6, t.ex. av typen differentialkondensator eller differentialtransformator, blir okänslig för dessa till- fälliga rörelser.

Gemensamt för givare i den här beskrivna huvudgruppen är att de tenderar att bli relativt känsliga för mekaniska belastningar, som uppstår till följd av att bladet kan träffas av i processen oönskade föremål, som följer med i mediaströmmen. Ett vanligt sätt att åtminstone delvis förebygga skador är att skydda delar av konstruktionen med en avbärare 12. Enligt uppfinningen används även minst två mittemot varandra anordnade överlastskydd 11 och, i ett föredraget exempel åtta stycken, vilka har till uppgift att ta upp onormala krafter, som överförs från bladet 4 genom mätspindeln 5, så att mätröret 9 icke skadas. överlast- skydden 11 enligt den föredragna utföringsformen kan vara placerade i 45° vinkel mot flödesriktningen för att man 505 570 skall få maximalt antal att delta i skyddet oavsett rikt- ningen av de oönskade krafterna.

Sammanfattningsvis ger uppfinningen en högupplösande, temperatur- och tryckokänslig mätgivare, i vilken risken för läckage eliminerats. Dessutom kräver konstruktionen inga rörliga tätningar med elastomerer eller liknande mot mediet och följaktligen har också eventuell långtids- påverkan från åldrande material eliminerats.

Claims (2)

503 570 Patentkrav

1. Anordning vid statiska koncentrationsgivare och närma- re bestämt en statisk bladgivare, innefattande ett, i det medium som skall mätas, i en mätspindel (5) upphängt blad (4), vilket via mätspindeln (5) är avsett att överföra skärkraftsmoment till en företrädesvis i givarens hus (3) anordnad mätomvandlare (6) för bestämning av fiberkoncent- rationen i det aktuella mediet och vilken mätspindel (5) sträcker sig genom och är avtätad mot givarhuset (3) me- delst en genomföring (7), k ä n n e t e c k n a d a v att genomföringen (7) utgörs av ett vid givarhuset (3) stelt infäst eller utformat och från detsamma i riktning mot den bladet (4) uppbärande, fria änden av mätspindeln (5) sig sträckande mätrör (9), genom vilket mätspindeln (5) sträcker sig och omsluts av detta med ett spel (8), som tillåter erforderlig rörelse vid mätomvandlaren (6) under en vridningsrörelse av mätspindeln (5) kring ett vid i huvudsak mätrörets (9) mittparti befintligt, teoretiskt vridcentrum (10) och vid vilket rörs (9) fria ände mätspin- deln (5) är fast och tätande förankrad, varigenom åstadkom- mes en tätning vid genomföringen (7), som icke påverkar det till mätomvandlaren (6) överförda skärkraftsmomentet och därmed mätnoggrannheten.

2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k - n a d a v att minst två mittemot varandra anordnade överlastskydd (11), med mätspindeln (5) belägen däremellan, är placerade utanför mätspindelns (5) teoretiska vridcent- rum (10) i och för upptagande av stora, mekaniska belast- ningar, som är överförbara från bladet.