SE507881C2

SE507881C2 - Measurement probe for measuring pressure in flowing medium

Info

Publication number: SE507881C2
Application number: SE9500220A
Authority: SE
Inventors: Ove Ryberg
Original assignee: Micatrone Regulator Ab
Priority date: 1995-01-23
Filing date: 1995-01-23
Publication date: 1998-07-27
Also published as: SE9500220L; SE9500220D0

Abstract

A holder device (1) is provided for retaining the measurement tube (2) in the fluid flow. The device is a rigid body of the same length as the measurement tube and has a longitudinal axis parallel to the tube with at least one longitudinal recess the same shape as the tube. The tube fits into the recess with a gap of even width between the tube outer surface and the recess inner surface. Each recess is open towards the outside of the holder device and a component is arranged for centering the measurement tube in the recess. The holder device is oriented so that each recess opening (5) is directed in the flow direction and each measurement tube hole (9) is directed inwards towards the innermost part of the holder device. A pair of vanes extend from the holder device between the recesses.

Description

507 10 15 20 25 30 35 881 2 Dessa ändamål uppnås enligt uppfinningen med en mätsondenhet enligt det inledande stycket, som känne- tecknas av att hållaranordningen är en styv kropp med i huvudsak samma längd som mätröret(-en) och med en längd- axel som är parallell med nämnda mätrörs, att hàllaran- ordningen uppvisar åtminstone en längsgående urtagning för att inrymma ett mätrör med en spalt mellan mätrörets ytteryta och urtagningens inneryta, att varje urtagning är öppen mot hållaranordningens utsida, att ett organ är an- ordnat för att centrera mätröret i urtagningen och att hållaranordningen är avsedd att orienteras så att varje urtagnings öppning inriktas i och/eller motsatt flödes- riktningen. These objects are achieved according to the invention with a measuring probe unit according to the introductory paragraph, which is characterized in that the holding device is a rigid body with substantially the same length as the measuring tube (s) and with a longitudinal axis. parallel to said measuring tube, that the holding device has at least one longitudinal recess for accommodating a measuring tube with a gap between the outer surface of the measuring tube and the inner surface of the recess, that each recess is open towards the outside of the holding device, that a means is arranged to center the measuring tube in the recess and that the holding device is intended to be oriented so that the opening of each recess is aligned in and / or opposite to the flow direction.

Vidareutvecklingar av uppfinningen framgår av de särdrag som anges i underkraven.Further developments of the invention appear from the features set forth in the subclaims.

En föredragen utföringsform av uppfinningen kommer nu att illustreras i exemplifierande syfte med hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka: Figur l i en perspektivvy ovanifrån visar en mätsond- enhet enligt uppfinningen med dess mätrör delvis utdragna för att visa mäthålens orientering; Figur 2 visar en föredragen utformning av mätröret7 Figur 3 visar en föredragen utformning av hàllaran- ordningen; Figur 4 i en vy ovanifrån visar mätsondenheten anord- nad i en kanal med fluidets flödesriktning angiven; Figur 5 i en sidovy schematiskt illustrerar mätsonden i kanalen enligt figur 4; Figur 6 i en perspektivvy ovanifrån, likadan som den i figur 1, visar en modifierad mätsondenhet enligt uppfin- ningen med dess mätrör delvis utdragna för att visa av- skärmningselementens placering; Figur 7 visar mätröret i mätsondenheten enligt figur 6; och Figur 8 i en vy ovanifrån och i en större skala visar mätsondenheten enligt figur 6. 10 15 20 25 30 35 '_ 507 881 3 Med hänvisning först till figur 1-3 innefattar mätsondenheten enligt en föredragen utföringsform av upp- finningen en hàllaranordning 1 och ett eller två mätrör 2 av i huvudsak samma längd som hàllaranordningen. Hällaran- ordningen 1 är utformad som en styv, företrädesvis homogen kropp, vilken är symmetrisk kring en symmetriaxel som vid montering av mätsondenheten inriktas i fluidets ström- ningsriktning; jfr figur 4. Vid kroppens ändar i längdled och pá nämnda symmetriaxel är längsgående urtagningar 3 anordnade för att med spelrum upptaga ett respektive mätrör 2. Spalten 4 mellan varje mätrör 2 och dess till- hörande urtagning 3 är av vital betydelse och kommer att diskuteras nedan. Urtagningarnas och hállaranordningens längdaxlar är parallella med varandra och orienterade i samma plan.A preferred embodiment of the invention will now be illustrated by way of example with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 in a perspective view from above shows a measuring probe unit according to the invention with its measuring tubes partially extended to show the orientation of the measuring holes; Figure 2 shows a preferred design of the measuring tube7 Figure 3 shows a preferred design of the holding device; Figure 4 in a top view shows the measuring probe unit arranged in a channel with the flow direction of the fluid indicated; Figure 5 in a side view schematically illustrates the measuring probe in the channel according to Figure 4; Figure 6 is a top perspective view, similar to that of Figure 1, showing a modified measuring probe unit according to the invention with its measuring tube partially extended to show the location of the shielding elements; Figure 7 shows the measuring tube in the measuring probe unit according to Figure 6; and Figure 8 in a top view and on a larger scale shows the measuring probe unit according to Figure 6. Referring first to Figures 1-3, the measuring probe unit according to a preferred embodiment of the invention comprises a holding device 1 and one or two measuring tubes 2 of substantially the same length as the holding device. The pouring device 1 is designed as a rigid, preferably homogeneous body, which is symmetrical about an axis of symmetry which, when mounting the measuring probe unit, is directed in the direction of flow of the fluid; cf. figure 4. At the longitudinal ends of the body and on said axis of symmetry, longitudinal recesses 3 are arranged to accommodate a respective measuring tube 2 with clearance. The gap 4 between each measuring tube 2 and its associated recess 3 is of vital importance and will be discussed below . The longitudinal axes of the recesses and the holding device are parallel to each other and oriented in the same plane.

Varje urtagning 3 är öppen mot hållaranordningens 1 utsida och varje mätrör 2 är företrädesvis, men ej nöd- vändigtvis, beläget innanför hállaranordningens generella tvärsnittskontur. Urtagningarnas öppningar 5 är inriktade i respektive motsatt flödesriktningen, se figur 4, och kan vara avgränsade eller kontinuerliga. Företrädesvis är de emellertid utformade som slitsar med jämn eller enhetlig bredd. För att förstärka mätrörens inbördes tryckskillnad kan med fördel ett par vingar 6 vara symmetriskt anordnade pà hàllaranordningen 2 mellan urtagningarna 3 och utskjuta i huvudsak vinkelrätt mot flödesriktningen. Slutligen kan hàllaranordningen vara försedd med längsgående spår eller dylikt 7 för att underlätta infästningen och fixeringen av mätsondenheten i en kanal, ett rör eller dylikt 8 eller i ett fritt fluidumflöde.Each recess 3 is open to the outside of the holding device 1 and each measuring tube 2 is preferably, but not necessarily, located inside the general cross-sectional contour of the holding device. The openings 5 of the recesses are aligned in the opposite flow direction, respectively, see Figure 4, and can be delimited or continuous. Preferably, however, they are designed as slits of uniform or uniform width. In order to reinforce the mutual pressure difference of the measuring tubes, a pair of wings 6 can advantageously be arranged symmetrically on the holding device 2 between the recesses 3 and project substantially perpendicular to the direction of flow. Finally, the holding device may be provided with longitudinal grooves or the like 7 to facilitate the attachment and fixation of the measuring probe unit in a channel, a pipe or the like 8 or in a free fluid flow.

Urtagningarna 3 är företrädesvis cylindriska, men de kan ges en valfri tvärsnittsform, exempelvis triangulär, kvadratisk, oval och liknande som överensstämmer med de valda mätrörens tvärsnittsform.The recesses 3 are preferably cylindrical, but they can be given an optional cross-sectional shape, for example triangular, square, oval and the like which correspond to the cross-sectional shape of the selected measuring tubes.

Det hänvisas nu till figur 2, som visar en föredragen utföringsform av mätrören enligt figur 1. Varje mätrör 2 uppvisar ett antal genomgående hàl 9 i rörväggen pà in- 507 881 10 15 20 25 30 35 4 bördes avstånd och företrädesvis längs en rät linje som är parallell med mätrörets längdaxel. Hálen 9 är grupperade enligt ett fastlagt mönster så att ett medelvärde av mät- trycken erhålles i mätrören. Hålen kan vara symmetriskt grupperade i förhållande till varje mätrörs mittpunkt och företrädesvis minskar hålens inbördes avstånd i riktning mot mätrörets ändar.Reference is now made to Figure 2, which shows a preferred embodiment of the measuring tubes according to Figure 1. Each measuring tube 2 has a number of through holes 9 in the tube wall at a spaced distance and preferably along a straight line which is parallel to the longitudinal axis of the measuring tube. The holes 9 are grouped according to a fixed pattern so that an average value of the measuring pressures is obtained in the measuring tubes. The holes may be symmetrically grouped with respect to the center of each measuring tube and preferably the mutual distance of the holes decreases towards the ends of the measuring tube.

Varje mätrör 2 är fixerat i tillhörande urtagning 3 så, att hålen 9 är orienterade mot hållaranordningens centrum, dvs att de mynnar i urtagningarnas innersta parti och är inriktade längs ovannämnda symmetriaxel. Det är även möjligt att ha mätrören vridbart anordnade i respek- tive urtagning. Vidare är varje mätrör företrädesvis koncentriskt uppburet i tillhörande urtagning,, dvs att mätrörets och urtagningens längdaxlar sammanfaller, varigenom spalten 4 uppvisar en enhetlig bredd. Om så önskas kan emellertid mätrören förskjutas något längs nämnda symmetriaxel (i eller motsatt flödesriktningen).Each measuring tube 2 is fixed in the associated recess 3 so that the holes 9 are oriented towards the center of the holding device, ie that they open into the innermost part of the recesses and are aligned along the above-mentioned axis of symmetry. It is also possible to have the measuring tubes rotatably arranged in the respective recess. Furthermore, each measuring tube is preferably concentrically supported in the associated recess, ie the longitudinal axes of the measuring tube and the recess coincide, whereby the gap 4 has a uniform width. If desired, however, the measuring tubes can be displaced slightly along said axis of symmetry (in or opposite the flow direction).

Centreringen av mätrören 2 kan utföras på något känt sätt, exempelvis med hjälp av ett par ändskivor (ej visade) som är fästa vid hållaranordningens ändar (övre och nedre parti enligt figur 3); jfr mätrörens hållaranordning i den ovannämnda amerikanska patentskriften 3 765 241. Alter- nativt kan centreringen ske medelst distansorgan (ring- formade element) som är fästa på mätröret intill dess ändar och eventuellt även på dess mellanliggande parti, jfr avskärmningarna i figur 6-8, och som är i ingrepp med urtagningens yta.The centering of the measuring tubes 2 can be performed in any known manner, for example by means of a pair of end plates (not shown) which are attached to the ends of the holding device (upper and lower part according to figure 3); cf. the measuring device holding device in the above-mentioned U.S. Pat. No. 3,765,241. Alternatively, the centering can take place by means of spacers (annular elements) which are attached to the measuring tube next to its ends and possibly also to its intermediate portion, cf. and which engages the surface of the recess.

Såsom angivits ovan kan mätsondenheten appliceras i ett fritt fluidumflöde eller ett omslutet fluidumflöde, såsom ett flöde i en kanal, rör, trumma etc. Figur 4 och 5 illustrerar schematiskt det sistnämnda fallet. Mätsond- enheten är företrädesvis anordnad centralt i en kanal 8 (figur 4) med symmetriaxeln inriktad i flödesriktningen, som visas med pilen ll. Vidare sträcker sig mätsondenheten mellan ett par motstående väggar av kanalen 8 (figur 5).As stated above, the measuring probe unit can be applied in a free fluid flow or an enclosed fluid flow, such as a flow in a channel, pipe, drum, etc. Figures 4 and 5 schematically illustrate the latter case. The measuring probe unit is preferably arranged centrally in a channel 8 (figure 4) with the axis of symmetry oriented in the flow direction, which is indicated by the arrow 11. Furthermore, the measuring probe unit extends between a pair of opposite walls of the channel 8 (Figure 5).

Tryckuttag 12 är anslutna till respektive mätrör och till 10 15 20 25 30 35 " 507 881 5 en lämplig mätanordning (ej visad). Sàsom illustrerats i figur 4, och såsom omnämnts ovan, är mätrörens 2 hål (tryckuttag) 9 orienterade mot hállaranordningens 1 centrum, där spaltens 4 strömningshastighet är noll. Detta hindrar främmande partiklar i mediet från att tryckas in i tryckuttagen eller att täppa till hålen 9. Genom att mätrören är inneslutna i hàllaranordningen (generellt innanför dess periferi) utsätts rören ej för någon tur- bulens och endast det statiska trycket, som orsakas av strömningen (fluidflödet), påverkar mätningen. Då två mätrör används i mätsondenheten, såsom illustrerats pà ritningarna, kan den utnyttjas för statisk differenstryck- mätning, varvid vingarna 6 är av betydelse. Detta tryck är relaterat till det strömmande mediets hastighet eller volymflöde.Pressure sockets 12 are connected to the respective measuring tubes and to a suitable measuring device (not shown). As illustrated in Figure 4, and as mentioned above, the holes (pressure sockets) 9 of the measuring tubes 2 are oriented towards the holding device 1. This prevents the foreign particles in the medium from being pushed into the pressure outlets or clogging the holes 9. Because the measuring tubes are enclosed in the holding device (generally inside its periphery), the tubes are not exposed to any turbulence and only the static pressure caused by the flow (fluid flow) affects the measurement.When two measuring tubes are used in the measuring probe unit, as illustrated in the drawings, it can be used for static differential pressure measurement, the wings 6 being important.This pressure is related to the flowing media speed or volume flow.

Det hänvisas nu till figur 6-8, som illustrerar en annan utföringsform av mätsondenheten enligt uppfinningen som endast skiljer sig från den tidigare presenterade därigenom att ett antal ringformade avskärmningselement 13 är anordnade pà varje mätrör 2. Dessa avskärmningselement 13 är anordnade i tätande ingrepp med såväl mätrörets ytteryta som med urtagningens 3 yta och är placerade pà båda sidor om vissa utvalda eller alla mätrörshàl 9.Reference is now made to Figures 6-8, which illustrate another embodiment of the measuring probe unit according to the invention which differs only from the one previously presented in that a number of annular shielding elements 13 are arranged on each measuring tube 2. These shielding elements 13 are arranged in sealing engagement with both the outer surface of the measuring tube as with the surface of the recess 3 and are located on both sides of some selected or all measuring tube holes 9.

Härigenom är det möjligt att bilda ett tryckmedelvärde inom en bestämd flödeszon av mätröret. Medelvärdesbild- ningen begränsas till den yta som avgränsas mellan av- skärmningselementen för respektive hàl.Hereby it is possible to form a mean pressure value within a certain flow zone of the measuring tube. The averaging is limited to the area delimited between the shielding elements for each hole.

Det är naturligtvis möjligt att, för vissa mätändamàl och för att kunna använda samma mätrör, pá något känt sätt täppa till önskade mätrörshál, exempelvis med hjälp av ett krökt materialband, ett brett avskärmningselement eller en plugg. Vidare är det också möjligt att utnyttja fler än tvà mätrör i mätsondenheten enligt uppfinningen, vilka _ exempelvis skulle kunna vara anordnade i spåren 7 pà ovan angivet sätt och företrädesvis vara sà orienterade, att deras hål är anordnade där spaltens strömningshastighet är noll. Även extra eller alternativt utformade vingar eller 507 881 10 15 20 25 30 35 6 andra strömningspàverkande element skulle kunna vara sym- metriskt (eller asymmetriskt) anordnade pà eller integ- rerade med hàllaranordningen.It is of course possible, for certain measuring purposes and to be able to use the same measuring tube, to seal the desired measuring tube holes in some known manner, for example by means of a curved material band, a wide shielding element or a plug. Furthermore, it is also possible to use more than two measuring tubes in the measuring probe unit according to the invention, which could for instance be arranged in the grooves 7 in the manner indicated above and preferably be oriented so that their holes are arranged where the flow rate of the gap is zero. Also extra or alternatively designed wings or other flow-influencing elements could be symmetrically (or asymmetrically) arranged on or integrated with the holding device.

Uppfinningen är inte begränsad till det ovan be- skrivna eller på ritningarna visade, utan kan förändras inom ramen för de bifogade patentkraven.The invention is not limited to what is described above or shown in the drawings, but can be changed within the scope of the appended claims.

Claims

10 15 20 25 30 35 i "507 881 7 PATENT CLAIMS

A measuring probe unit for measuring the pressure in a flowing fluid, comprising at least one long-narrow measuring tube (2) with a number of holes (9), which are arranged at a mutual distance along a straight line in the wall of each measuring tube (2), and a holding device ( 1) for holding the measuring tube (-en) (2) in said fluid flow, the holding device (1) is a rigid body with substantially the same length as the measuring tube (-en) (2) and with a longitudinal axis parallel to said measuring tube, that the holding device (1) is characterized in that it has at least one longitudinal recess (3) of the same shape as the associated measuring tube for accommodating a measuring tube (2) with a gap (4) of uniform width between the outer surface of the measuring tube (2) and the recess (3) inner surface, that each recess (3) is open towards the outside of the holding device (1), that a member (13) is arranged to center the measuring tube (2) in the recess (3), that the holding device (1) is intended that (5) is aligned in the flow direction (11) and that the holes (9) of each measuring tube (2) are directed inwards towards the inside of the holding device (1) so that the opening of each recess (3) takes part.

Unit according to Claim 1, characterized in that the holding device (1) has two longitudinal recesses (3) for a respective measuring tube (2), characterized in that the opening (5) of one recess (3) is oriented in the direction of flow. (11) and wherein the opening (5) of the second recess (3) is oriented opposite to the flow direction (11).

An assembly according to claim 2, in that the cross section of the holding device (1) is symmetrically characterized with respect to a line through the center of said openings (5.5).

A unit according to claim 3, in that a pair of wings (6) project from the holder anchorage (1) between the recesses (3,3). 507 881 10 15 20 25 30 35 8

Unit according to one of Claims 1 to 4, characterized in that each opening (5) is designed as a slot with a uniform width, which extends along the entire length of the holding device (1).

Unit according to one of the preceding claims, characterized in that the holes (9) are symmetrically grouped in relation to the central portion of each measuring tube (2).

Unit according to claim 6, characterized in that the mutual distance of the holes (9) decreases in the direction of the ends of the measuring tube (2).

Unit according to any one of the preceding claims, characterized in that the means (13) for centering each measuring tube (2) in the associated recess (3) comprises a spacer (13) at each end of the recess, which spacer (13) ) encloses a longitudinal portion of the measuring tube and abuts against the inner surface of the recess (3).

An assembly according to claim 8, in that the spacer (13) comprises a solid characterized body in sealing engagement with both the outer surface of the measuring tube (2) and the inner surface of the recess (3) and that a number of spacers (13) are provided between the ends of the holding device (1).

Unit according to one of the preceding claims, characterized in that each measuring tube (2) is rotatably arranged in the associated recess (3).